DE60212264T2

DE60212264T2 - Nichtmagnetischer Einkomponententoner, Herstellungsmethode und Bildaufzeichungsapparat

Info

Publication number: DE60212264T2
Application number: DE60212264T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Miyakawa; Takuya Kadota; Hidehiro Takano; Shinji Yasukawa; Masanao Kunugi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: US6994942B2; ATE330256T1; US6875550B2; EP1276017A2; US20040234881A1; CN1420393A; EP1276017B1; CN1327299C; DE60212264D1; US20030157419A1; EP1276017A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner, der in einem bilderzeugenden Gerät zum Erzeugen eines Bildes durch elektrophotographische Technologie angewendet werden soll, um ein elektrostatisch latentes Bild auf einem latenten Bildträger des bilderzeugenden Geräts zu entwickeln, und ein Verfahren zum Herstellen desselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner, der aus einer großen Zahl von Mutterteilchen und einer großen Zahl von aus wenigstens Siliziumdioxid und Titanoxid bestehenden externen Additivteilchen zusammengesetzt ist, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
In einem herkömmlichen bilderzeugenden Gerät, wird ein Photorezeptor als ein latenter Bildträger wie etwa eine lichtempfindliche Trommel oder ein lichtempfindlicher Riemen drehbar auf dem Hauptkörper des bilderzeugenden Geräts gehalten. Während dem Vorgang der Bilderzeugung wird ein latentes Bild auf einer lichtempfindlichen Schicht des Photorezeptors gebildet und wird danach mit Tonerteilchen entwickelt, um ein sichtbares Bild zu erzeugen. Dann wird das sichtbare Bild auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen. Zum Übertragen des sichtbaren Bildes gibt es ein Verfahren zum direkten Übertragen des sichtbaren Bildes auf das Aufzeichnungsmedium unter Verwendung einer Corona-Übertragung oder einer Übertragungswalze, und ein Verfahren zum Übertragen des sichtbaren Bildes auf das Aufzeichnungsmedium durch ein zwischengeschaltetes Übertragungselement wie etwa eine Übertragungstrommel oder ein Übertragungsriemen, das heißt, doppelte Übertragung des sichtbaren Bildes.
Diese Verfahren werden in monochromen bilderzeugenden Geräten angewandt. Zusätzlich gibt es für ein farbbilderzeugendes Gerät mit einer Vielzahl von Photorezeptoren und Entwicklungsvorrichtungen ein bekanntes Verfahren, bei dem eine Vielzahl einfarbiger Bilder auf einem Übertragungsband oder einer Übertragungstrommeln auf ein Aufzeichnungsmedium wie etwa Papier auf eine solche Weise übertragen werden, dass die entsprechenden einfarbigen Bilder einander sequenziell überlagert werden, und dann diese Bilder fixiert werden. Diese Geräte gemäß einem solchen Verfahren unter Verwendung eines Riemens werden als ein Tandemtyp kategorisiert, während die Geräte gemäß eines solchen Verfahrens, das Trommeln verwendet, als ein Übertragungstrommeltyp kategorisiert werden. Außerdem ist auch ein Zwischenübertragungstyp bekannt, in dem entsprechende einfarbige Bilder auf ein Mal sequenziell auf ein Zwischenübertragungsmedium erstübertragen und die erstübertragenen Bilder auf ein Aufzeichnungsmedium wie etwa ein Papier zweitübertragen werden. Angeordnet auf dem für jedes der vorher genannten Verfahren verwendeten Photorezeptor ist ein Reinigungsmechanismus zum Reinigen von Tonerteilchen nach dem Entwickeln und restlichen, auf dem Photorezeptor nach dem Übertragen verbleibenden Tonerteilchen.
Als Toner, der für ein solches bilderzeugendes Gerät verwendet wird, ist ein Zweikomponenten-Toner bestehend aus einem Entwickler und einem magnetischen Träger allgemein bekannt. Obwohl der Zweikomponenten-Toner ein relativ stabiles Entwickeln erzielt, verändert sich das Mischungsverhältnis des Entwicklers und des magnetischen Trägers leicht, so dass das Aufrechterhalten erforderlich ist, um das vorbestimmte Mischungsverhältnis einzuhalten. Dementsprechend ist ein magnetischer Einkomponenten-Toner entwickelt worden. Jedoch hat der magnetische Einkomponenten-Toner ein solches Problem, dass man aufgrund der Opazität des magnetischen Materials davon klare Farbbilder nicht erhält. Deshalb ist ein nicht magnetischer Einkomponenten-Toner als Farbtoner entwickelt worden. Um Aufzeichnungsbilder hoher Qualität mit dem nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner zu erhalten, gibt es Probleme, wie man die Ladungsstabilität, die Fluidität und die Stabilität der Lebensdauer verbessert.
Herkömmlicherweise wird ein Toner, der in einem bilderzeugenden Gerät verwendet werden soll, oberflächenbehandelt, indem man Toner-Mutterteilchen mit feinen Teilchen externer Additive beschichtet, um die Ladungsstabilität, die Fluidität und die Stabilität der Lebensdauer zu verbessern.
Bekannte Beispiele dieser externen Additive für Toner sind Siliziumdioxid (Silica: SiO₂, Aluminiumoxid (Alumina: Al₂O₃) und Titanoxid (Titania: TiO₂), die negative Ladungscharakteristika haben, um den Mutterteilchen eine negative Polarität zu verleihen. Diese externen Additive werden allein oder in Kombination angewendet. In diesem Fall, werden diese externen Additive normalerweise eher in Kombination als allein verwendet, um von ihren Charakteristika voll Gebrauch zu machen.
Jedoch hat ein Toner, der externe Additive unterschiedlicher Arten in Kombination verwendet, folgende Probleme:

(1) Sogar wenn der Toner mit externen Additiven behandelt wird, hat der Toner wegen der Teilchengrößenverteilung davon eine Ladungsverteilung. Deshalb ist die Erzeugung einiger positiv geladener Tonerteilchen in dem in negativ geladenem Zustand zu verwendenden Toner unvermeidlich. Als Ergebnis davon binden in einem bilderzeugenden Gerät, das Bilder durch Entwicklung mit negativer Ladungsumkehr erzeugt, die positiv geladenen Tonerteilchen an bildfremde Bereiche eines latenten Bildträgers (Photorezeptor), wodurch sich die Menge an Reinigungstonerteilchen erhöht. Zusätzlich werden, wenn die Anzahl der bedruckten Papierblätter zunimmt, die externen Additivteilchen allmählich in die Mutterteilchen eingelagert. Das bedeutet, dass sich die Menge der tatsächlich wirksamen externen Additivteilchen verringert, was zu einer Zunahme in der Menge von Schleiertoner und auch zur Abnahme in der Ladung von Tonerteilchen führt. Die Abnahme in der Ladung gestattet es den Tonerteilchen zu streuen.
(2) Wenn eine große Menge von Siliziumdioxid (Silika) zugefügt wird, um die Fluidität des Toners zum Verhindern der Zersetzung des Toners aufrechtzuerhalten, sollte die Fixiereigenschaft schlecht sein, während die Fluidität verbessert wird.
(3) Inzwischen macht eine Erhöhung der Menge des Silikas die negative Ladungskapazität des Toners zu groß. Dies führt zu niedriger Dichte der gedruckten Bilder. Um dies zu vermeiden werden Titandioxid und/oder Aluminiumoxid mit relativ niedrigem elektrischen Widerstand zugefügt. Jedoch werden diese allmählich eingelagert, wenn die Zahl der gedruckten Papierblätter zunimmt, da die primären Teilchendurchmesser von Titandioxid und Aluminiumoxid im Allgemeinen klein sind. Im eingelagerten Zustand können diese ihre Wirkungen nicht zeigen.
(4) Um ausgezeichnete Vollfarbentoner zu erhalten, ist es wünschenswert, die Erzeugung von Rückübertragungs-Tonerteilchen möglichst zu verhindern.

Deshalb wird in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-128534 vorgeschlagen, Titanoxid vom Rutiltyp, enthaltend Titanoxid vom Anatastyp, und mit einer mit einem Silanhaftvermittler behandelten Oberfläche, als ein externes Additiv zu verwenden. Wegen der Existenz von spindelförmigem Titanoxid vom Rutiltyp wird verhindert, dass an Toner-Mutterteilchen anhaftendes Titanoxid in die Mutterteilchen eingelagert wird. Wegen der Existenz von Titanoxid vom Anatastyp mit guter Affinität zum Silanhaftvermittler wird eine gleichmäßige Überzugsschicht des Silanhaftvermittlers auf den Toner-Mutterteilchen bereitgestellt. Demgemäß kann eine gleichmäßige Ladungsverteilung und stabilisierte Ladungseigenschaft bereitgestellt werden, ohne die reibungselektrische Ladungseigenschaft zu verschlechtern. Zusätzlich können die Umgebungsabhängigkeit, die Fluidität und die Beständigkeit gegen Zusammenbacken verbessert werden. Gemäß dem in dieser Veröffentlichung beschriebenen Toner können die vorher genannten Probleme (1) bis (4) irgendwie gelöst werden.
Zusätzlich wird in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2001-83732 vorgeschlagen, Rutil/Anastas-gemischtes kristallines Titanoxid zu hydrophobem Silica zuzugeben. Demgemäß wird die Fluidität des Toners verbessert, ohne die Farbreproduzierbarkeit zu beeinträchtigen, und man kann Transparenz, stabile reibungselektrische Ladungseigenschaft erhalten, ungeachtet der Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, und Streuung von Tonerteilchen kann verhindert werden, daher wird ein Schleier von Tonerteilchen auf bildfremden Abschnitten verhindert. Auch kann gemäß dem in dieser Veröffentlichung beschriebenen Toner die vorher genannten Probleme (1) bis (3) irgendwie gelöst werden.
Gemäß dem in den vorher genannten Veröffentlichungen offenbarten Toner können externe Additive aus Titanoxid davor bewahrt werden, in Mutterpartikel eingelagert zu werden, so dass man irgendwie stabile Ladungseigenschaften durch die Wirkung von Titanoxid vom Rutiltyp erhält und die Fluidität und die Umgebungsabhängigkeit kann durch die Wirkung von Titanoxid vom Anastastyp verbessert werden. Jedoch werden die Titanoxide vom Rutil-/Anastastyp nur als externe Additive verwendet. Das bedeutet, dass Charakteristika des Titanoxids vom Rutil-/Anastastyp, z.B. ein Merkmal, dass sie kaum in die Mutterteilchen eingelagert werden, und ladungskontrollierende Funktion, nicht vollständig gezeigt werden und dass der Grad der Verbesserung der stabilen Ladungseigenschaft, der Fluidität und der Umgebungsabhängigkeit begrenzt werden sollten. Das heißt, um die vorher genannten Probleme (1) bis (4) wirksam zu lösen, ist noch eine weitere Verbesserung des Toners erforderlich.
Andererseits offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-181130 Tonerteilchen, die aus kombinierten Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-Oxidteilchen bestehen, die man durch Flammhydrolyse erhält, und offenbart auch, dass gute Fluidität der Tonerteilchen und stabileres Ladungsverhalten (schnellere Aufladbarkeit, eine höhere Ladungskapazität, und Ermöglichung konstanter Aufladung über die Zeit) gemäß den vorher genannten Tonerteilchen erhalten werden kann. Jedoch wenn kombinierte Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-Oxidteilchen als externe Additivteilchen zugegeben werden, um einen negativ aufladbaren Trockentyp-Toner zu bilden, wirken die Aluminiumoxid-Komponenten als positiv aufladbare Stellen, so dass Umkehrübertragungs-Tonerteilchen gebildet werden, wodurch Schleier erhöht wird und somit zur Verringerung in der Übertragungseffizienz führt.
Kurzfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner bereit zu stellen, der dazu in der Lage ist, Schleier-Toner auf bildfremden Abschnitten zu verringern, in der Lage ist, die Übertragungseffizienz weiter zu verbessern, und in der Lage ist, Aufladungseigenschaften stabiler zu machen, und ein Verfahren zum Herstellen desselben bereit zu stellen.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, nicht-magnetische Einkomponenten-Toner bereit zu stellen, die als Vollfarbentoner verwendet werden sollen, die dazu in der Lage sind, die Herstellung von Umkehrübertragungs-Tonerteilchen zu verringern, dazu in der Lage sind, die Bilddichte gleichmäßig zu machen, und hohe Bildqualität über eine lange Zeit zu halten, und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereit zu stellen.
Um die vorher genannten Ziele zu erreichen, hat ein nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner der vorliegenden Erfindung Mutterteilchen und externe Additive, die außen an den genannten Toner-Mutterteilchen anhaften, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die externen Additive wenigstens umfassen ein kleinteiliges hydrophobes Silika mit einer Austrittsarbeit kleiner als die Austrittsarbeit der genannten Mutterteilchen um den genannten Mutterteilchen die negative Ladungseigenschaft zu verleihen, und von denen der mittlere primäre Teilchendurchmesser 20 nm oder weniger, vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 12 nm, ist, ein großteiliges hydrophobes Silika mit einer Austrittsarbeit kleiner als die Austrittsarbeit der genannten Toner-Mutterteilchen, um den genannten Mutterteilchen negative Ladungseigenschaft zu verleihen und von denen der mittlere primäre Teilchendurchmesser 30 nm oder mehr, vorzugsweise im Bereich von 40 nm bis 50 nm, ist, und ein hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anastastyp mit einer Austrittsarbeit nahezu gleich der Austrittsarbeit der genannten Toner-Mutterteilchen und mit einer Spindelform, von der der Hauptachsendurchmesser im Bereich von 0,02 μm bis 0,10 μm ist und das Verhältnis des Hauptachsendurchmessers zum Nebenachsendurchmesser auf 2 bis 8 eingestellt wird.
Der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass kleinteiliges hydrophobes Silika in einer Menge größer als die zugefügte Menge des hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Anastastyp zugegeben wird.
Der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der externen Additive 0,5 Gew.% oder mehr und 4,0 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gewicht der Toner-Mutterteilchen ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Toner-Mutterteilchen und die genannten zwei hydrophoben Silikas, von denen der mittlere primäre Teilchendurchmesser unterschiedlich voneinander ist, zuerst gemischt werden, um ein Gemisch herzustellen, und dann das genannte hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp dem genannten Gemisch zugegeben und gemischt wird.
Der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner ein pulverisierter Toner ist, von dem die Toner-Mutterteilchen durch das Pulverisierungsverfahren hergestellt werden, oder ein polymerisierter Toner ist, von dem die Toner-Mutterteilchen durch das Polymerisationsverfahren hergestellt werden.
Der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rundheitsgrad des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners auf 0,91 (Wert gemessen mit FPIA2100) oder mehr eingestellt wird.
Der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Teilchendurchmesser (D₅₀), als 50% Teilchendurchmesser auf der Basis der Anzahl, des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners auf 9 μm oder weniger eingestellt wird.
Gemäß des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners der vorliegenden Erfindung, der wie oben erwähnt zusammengesetzt ist, werden die zwei hydrophoben Silikas, deren mittlere Teilchendurchmesser voneinander verschieden sind, und das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp zusammen verwendet. Deshalb haften, da die Austrittsarbeit der hydrophoben Silikas kleiner sind als die Austrittsarbeit der Mutterteilchen, die hydrophoben Silikas direkt an den Toner-Mutterteilchen. Da die Austrittsarbeit des hydrophoben Titanoxids vom Rutil-/Anatastyp nahezu gleich der Austrittsarbeit der Toner-Mutterteilchen und größer als die Austrittsarbeiten der hydrophoben Silikas ist, haftet das Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp kaum an den Mutterteilchen, so dass das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp an die Toner-Mutterteilchen in dem Zustand angezogen durch die hydrophoben Silikas, die an den Toner-Mutterteilchen anhaften, gebunden werden.
Deshalb können die Charakteristika von Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp, d.h. das Merkmal, dass sie kaum in die Mutterteilchen eingelagert werden, und die ladungskontrollierende Funktion, effizient gezeigt werden. Synergistische Funktion von Merkmalen, die von den hydrophoben Silikas besessen werden, z.B. die negative Ladungseigenschaft und Fluidität, und Charakteristika, die von dem hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp besessen werden, d.h. relativ niedriger Widerstand und ein Charakteristikum, das in der Lage ist, übermäßige negative Aufladung zu verhindern, können den Toner-Mutterteilchen verliehen werden. Deshalb kann der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner davor bewahrt werden, übermäßig negativ aufgeladen zu werden, ohne seine Fluidität zu verringern, und hat somit verbesserte negative Aufladungseigenschaft.
Da die zwei hydrophoben negativ aufladbaren Silikas, von denen die mittleren Teilchendurchmesser voneinander verschieden sind, als externe Additive verwendet werden, werden die kleinteiligen negativ aufladbaren Silikateilchen in die Toner-Mutterteilchen eingelagert. Da die Austrittsarbeit des Titanoxids vom Rutil-/Anatastyp größer als die Austrittsarbeit der hydrophoben Silika ist, haftet das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp am eingelagerten Silika wegen der Kontaktpotentialdifferenz durch die Differenz in der Austrittsarbeit, so dass das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp kaum von den Toner-Mutterteilchen freigesetzt wird. Außerdem kann, weil das großteilige hydrophobe negativ aufladbare Silika und das großteilige hydrophobe positiv aufladbare Silika an der Oberfläche eines jeden Toner-Mutterteilchen haftet, die Oberfläche von jedem Toner-Mutterteilchen gleichmäßig mit den kleinteiligen und großteiligen hydrophoben negativ aufladbaren Silikas, dem hydrophoben positiv aufladbaren Silika und dem hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp belegt werden. Deshalb kann die negative Aufladung des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners für längere Zeiträume stabil gehalten werden und eine stabile Bildqualität kann sogar für pausenlos aufeinander folgendes Drucken bereit gestellt werden. Insbesondere wird das hydrophobe negativ aufladbare Silika, von dem der mittlere primäre Teilchendurchmesser klein ist, in einer Menge größer als die gesamte Zugabemenge des hydrophoben positiv aufladbaren Silikas und des hydrophoben Titanoxids vom Rutil-/Anatastyp zugegeben, wodurch die negative Aufladung des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners stabil für einen noch längeren Zeitraum gehalten wird.
Deshalb wird die Menge an Schleichertoner auf bildfremden Bereichen weiter verringert, die Übertragungseffizienz wird weiter verbessert, die Ladungseigenschaft wird weiter stabilisiert und die Bildung von Umkehrübertragungstoner wird weiter gehemmt. Wegen der Verringerung der Menge an Schleiertoner und der Verbesserung der Übertragungseffizienz kann der Verbrauch an Toner verringert werden.
Wenn das hydrophobe Silika und das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp zusammen als die externen Additive des Toners, dessen Teilchendurchmesser relativ klein ist, verwendet werden, kann die Menge des hydrophoben Silikas verringert werden verglichen mit der Menge des hydrophoben Silikas eines herkömmlichen Falles, in dem Silikateilchen allein verwendet werden, wodurch die Fixiereigenschaft verbessert wird.
Sowohl im Pulverisierungsverfahren als auch im Polymerisationsverfahren hat ein Toner mit kleinem Teilchendurchmesser ein Problem, dass die Ladung des Toners im Anfangsstadium zu groß wird, weil die Zugabemenge der Silikateilchen in dem Fall eines solchen Toners mit kleiner Teilchengröße erhöht werden sollte. Zudem werden, wenn das Drucken fortschreitet, die wirksamen Oberflächenbereiche der Silikateilchen aufgrund der Einlagerung und/oder Streuung von Silikateilchen verringert. Dies verringert die Ladung des Toners, somit erhöht die Menge an Umkehrübertragungstoner die Veränderung der Bilddichte und erhöht die Menge an Schleiertoner. Dies bedeutet die Zunahme des Tonerverbrauchs. In dem nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner werden jedoch das kleinteilige und großteilige hydrophobe negativ aufladbare Silika, das hydrophobe positiv aufladbare Silika und das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp zusammen verwendet, wodurch die Menge des hydrophoben negativ aufladbaren Silika verringert und somit wirkungsvoll Umkehrübertragungstoner, Veränderung in der Bilddichte und Schleiertoner auf bildfremden Bereichen gehemmt wird.
Da die Erzeugung von Umkehrübertragungstoner wirkungsvoll gehemmt werden kann, wird der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner der vorliegenden Erfindung vorteilhaft als ein Toner für ein Vollfarbenbild erzeugendes Gerät verwendet, weil die verbesserte Gleichförmigkeit in der Bilddichte für einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten werden kann. Deshalb kann ein Vollfarbbild hoher Qualität für einen längeren Zeitraum bereit gestellt werden.
Gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners der vorliegenden Erfindung werden die Toner-Mutterteilchen und die zwei hydrophoben Silikas, von denen die mittleren primären Teilchendurchmesser voneinander verschieden sind, zuerst gemischt, um ein Gemisch zu bilden, und das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp wird dann dem Gemisch zugefügt und vermischt, wodurch das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp sicher an die Toner-Mutterteilchen in dem durch die den Toner-Mutterteilchen anhaftenden hydrophoben Silikas angezogenen Zustand gebunden werden kann.
Noch weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung im Einzelnen klar und werden im Einzelnen deutlich.
Die Erfindung umfasst demgemäß die Merkmale des Aufbaus, der Kombinationen von Elementen, und Anordnung von Teilen, die in dem nachfolgend dargestellten Aufbau beispielhaft angegeben werden, und der Umfang der Erfindung wird in den Ansprüchen angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung, die schematisch eine Ausführungsform des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2(a), 2(b) sind Darstellungen, die eine für die Messung der Austrittsarbeit des Toners verwendete Messzelle zeigen, worin 2(a) eine Vorderansicht davon und 2(b) eine Seitenansicht davon ist;
3(a), 3(b) sind Darstellungen zum Erklären des Verfahrens der Messung der Austrittsarbeit eines zylindrischen Elements eines bilderzeugenden Geräts, worin 3(a) eine perspektivische Ansicht ist, die die Konfiguration eines Probeteiles für die Messung ist, und 3(b) eine Darstellung ist, die den Messzustand zeigt;
4 ist eine Darstellung zum Erklären des Verhaltens des in 1 gezeigten nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners;
5 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel des bilderzeugenden Geräts gemäß dem für die Tests des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners der vorliegenden Erfindung verwendeten kontaktlosen Entwicklungsprozesses zeigen;
6 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel des bilderzeugenden Geräts gemäß dem für die Tests des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners der vorliegenden Erfindung verwendeten Kontaktentwicklungsprozesses zeigen;
7(a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines organischen schichtförmigen Photorezeptors für die Verwendung in einem in 5 und 6 gezeigten bilderzeugenden Gerät zeigt, und 7(b) ist eine Darstellung, die ein anderes Beispiel eines organischen schichtförmigen Photorezeptors zeigt;
8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Vollfarbendruckers vom Vier-Zyklen-Typ gemäß dem kontaktlosen Entwicklungsprozess, der für Tests des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 ist eine Darstellung, die schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist ein nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner der ersten Ausführungsform ein negativ aufladbarer Toner, der Toner-Mutterteilchen 8a und externe Additive 12, die außen an den Toner-Mutterteilchen 8a anhaften, umfasst. Als die externen Additive 12 werden kleinteilige und großteilige hydrophobe Silikas (SiO₂) 13, 14, z.B. hydrophobes Silika (SiO₂) 13, dessen mittlerer primärer Teilchendurchmesser klein ist und hydrophobes Silika (SiO₂) 14, dessen mittlerer primärer Teilchendurchmesser groß ist, und hydrophobes Titanoxid (TiO₂) 15 vom Rutil-/Anatastyp verwendet.
Der mittlere primäre Teilchendurchmesser des kleinteiligen hydrophoben Silikas 13 wird auf 20 nm oder weniger eingestellt, vorzugsweise in einem Bereich von 7 bis 12 nm (dies ist gleich „von 7 nm bis 12 nm". Die gleiche Notation wird für andere Einheiten verwendet) und der mittlere primäre Teilchendurchmesser des großteiligen hydrophoben Silikas 14 wird auf 30 nm oder mehr, vorzugsweise in einem Bereich von 40 bis 50 nm, eingestellt. Das hydrophobe Titanoxid 15 vom Rutil-/Anatastyp besteht aus Titanoxid vom Rutiltyp und Titanoxid vom Anatastyp, die in einem vorbestimmten Mischkristallverhältnis gemischt werden und können durch ein Herstellungsverfahren, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-128534 beschrieben ist, erhalten werden. Die Teilchen 15 aus dem hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp werden alle in einer Spindelform gebildet, wovon der Hauptachsendurchmesser im Bereich von 0,02 bis 0,10 μm liegt und das Verhältnis des Hauptachsendurchmessers zum Nebenachsendurchmesser auf 2 bis 8 eingestellt wird.
In dem nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner 8 dieser Ausführungsform wird die negative Ladungseigenschaft den Toner-Mutterteilchen durch die hydrophoben Silikas 13, 14 verliehen, die eine Austrittsarbeit (numerische Beispiele werden später beschrieben) kleiner als die Austrittsarbeit (numerische Beispiele werden später beschrieben) der Toner-Mutterteilchen 8a haben. Andererseits werden die Toner-Mutterteilchen 8a vor übermäßigem Aufladen bewahrt, indem man Teilchen 15 aus hydrophobem Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp mit Austrittsarbeit größer oder gleich der Austrittsarbeit der Toner-Mutterteilchen 8a (die Differenz in der Austrittsarbeit dazwischen ist im Bereich von 0,25 eV oder weniger) mischt und verwendet.
Die Austrittsarbeit (Φ) ist ein Wert, der mit einem Oberflächenanalysator (AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.) mit einer Strahlungsmenge von 500 nW gemessen wird und der bekannt ist als die minimale Energie, die notwendig ist, um ein Elektron aus der Substanz herauszunehmen. Je kleiner die Austrittsarbeit einer Substanz ist, um so leichter ist es, Elektronen aus der Substanz herauszunehmen. Je größer die Austrittsarbeit einer Substanz ist, umso schwieriger ist es, Elektronen aus der Substanz herauszunehmen. Demgemäß wird, wenn eine Substanz mit einer kleinen Austrittsarbeit und eine Substanz mit einer großen Austrittsarbeit in Berührung miteinander sind, die Substanz mit einer kleinen Austrittsarbeit positiv geladen und die Substanz mit einer großen Austrittsarbeit wird negativ geladen. Austrittsarbeit kann numerisch als Energie (eV) angegeben werden, die nötig ist, ein Elektron aus der Substanz herauszunehmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Austrittsarbeiten des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners und der entsprechenden Elemente des bilderzeugenden Geräts wie folgt gemessen. Das heißt, in dem vorher genannten Oberflächenanalysator wird eine Deuteriummenge verwendet, die Strahlungsmenge für die mit Metall beschichtete Entwicklerwalze wird auf 10 nW eingestellt, die Strahlungsmenge für anderes wird auf 500 nW eingestellt, und ein monochromatischer Strahl wird mit einem Spektrographen ausgewählt, bestrahlt werden die Proben mit einer Strahlfleckgröße von 4 mm², einem Energieabtastbereich von 3,4-6,2 eV und einer Messzeit von 10 sec/ein Punkt. Die von jeder Probenoberfläche emittierte Menge an Photoelektronen wird erfasst. Austrittsarbeit wird berechnet, indem man eine Austrittsarbeit-Berechnungssoftware auf der Grundlage der Menge der Photoelektronen berechnet und mit einer Wiederholbarkeit (Standardabweichung) von 0,02 eV gemessen. Um die Wiederholbarkeit der Daten sicherzustellen lässt man die zu messenden Proben für 24 Stunden bei Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit bei 25 °C, 55 % relative Feuchte (rH) vor der Messung stehen.
Im Fall der Messung der Austrittsarbeit eines Probentoners wird eine Messzelle für Toner umfassend eine Edelstahlscheibe, die 13 mm im Durchmesser und 5 mm in der Höhe ist und in der Mitte davon mit einem Toneraufnahmehohlraum, der 10 mm im Durchmesser und 1 mm in der Tiefe ist, ausgestattet ist, wie in 2(a), 2(b) gezeigt, verwendet. Für die Messung wird Toner in den Hohlraum der Zelle eingefüllt, indem man einen Wägelöffel ohne Druck verwendet, und wird dann mit einer Messerschneide nivelliert. Die mit dem Toner gefüllte Messzelle wird an einem Probenhalter in einer vorbestimmten Position befestigt. Dann wird die Messung unter Bedingungen durchgeführt, dass auf die gleiche Weise wie später in Bezug auf 3(b) beschrieben wird, die Strahlungsmenge auf 500 nW eingestellt wird, und die Strahlfleckgröße auf 4 mm² eingestellt wird, die Energieabtastbereich auf 4,2-6,2 eV eingestellt wird.
In dem Fall, dass die Probe ein zylindrisches Element des bilderzeugenden Geräts wie etwa ein Photorezeptor oder eine Entwicklerwalze ist, wird das zylindrische Element geschnitten, so dass es eine Breite von 1-1,5 cm hat und ist weiter in lateraler Richtung entlang Firstlinien geschnitten, so dass man ein Teststück der Gestalt wie in 3(a) gezeigt erhält. Das Teststück wird an dem Probenhalter in einer vorbestimmten Position in einer solchen Weise befestigt, dass eine zu bestrahlende Oberfläche parallel zur Richtung der Strahlung des Messlichtes wie in 3(b) gezeigt ist. Demgemäß können von dem Teststück emittierte Photoelektronen wirksam mit einem Detektor (Photomultiplier) detektiert werden.
In dem Fall, dass die Probe ein Zwischenübertragungsriemen, eine Regulierungsklinge oder ein bahnförmiger Photorezeptor ist, wird ein solches Element geschnitten, so dass man wenigstens 1 cm² als ein Teststück hat, weil die Strahlung auf einen Fleck von 4 mm² geführt wird. Das Teststück wird an dem Probenträger befestigt und auf die gleiche Weise wie mit Bezug zur 3(b) beschrieben gemessen.
In dieser Oberflächenanalyse setzt die Photoelektronenemission bei einem bestimmten Energiewert (eV) ein, während die Anregungsenergie des monochromatischen Strahls von der unteren Seite zur höheren Seite abgetastet wird. Der Energiewert wird „Austrittsarbeit (eV)" genannt. 15 bis 23 zeigen Karten für entsprechende Beispiele, die man durch Verwendung des Oberflächenanalysators erhalten hat, und die Einzelheiten werden später beschrieben.
Die Toner-Mutterteilchen, die in dem nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner 8 der ersten Ausführungsform verwendet werden, können durch das Pulverisierungsverfahren oder das Polymerisationsverfahren hergestellt werden. Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren beschrieben.
Zuerst wird die Beschreibung im Hinblick auf die Herstellung des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners 8 der ersten Ausführungsform unter Anwendung von mit dem Pulverisierungsverfahren hergestellten Toner-Mutterteilchen (nachfolgend wird ein solcher Toner als ein pulverisierter Toner bezeichnet) gemacht.
Zum Herstellen des pulverisierten Toners 8 der ersten Ausführungsform werden ein Pigment, ein Trennmittel und ein ladungskontrollierendes Mittel gleichmäßig mit einem Harzbinder in einem Henschelmischer gemischt und mit einem Doppelwellenextruder geschmolzen und geknetet. Nach dem Abkühlen werden sie durch den grob-pulverisierenden-fein-pulverisierenden Prozess klassifiziert. Ferner werden die Fluidität verbessernde Mittel als externe Additive den auf diese Weise erhaltenen Toner-Mutterteilchen 8a zugegeben.
Als das Binderharz kann ein bekanntes Binderharz für Toner verwendet werden. Bevorzugte Beispiele sind Homopolymere oder Copolymere enthaltend Styrol oder Styrolsubstitute, wie etwa Polystyrol, Poly-α-methylstyrol, Chlorpolystyrol, Styrol-Chlorstyrol-Copolymere, Styrol-Propylen-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Vinylchlorid-Copolymere, Styrol-Vinylacetat-Copolymere, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Styrol-Acrylatester-Copolymere, Styrol-Methacrylatester-Copolymere, Styrol-Acrylatester-Methacrylatester-Copolymere, Styrol-α-Chloracrylmethyl-Copolymere, Styrol-Acrylonitril-Acrylatester-Copolymere, und Styrol-Vinylmethylether-Copolymere; Polyesterharze, Epoxyharze, polyurethanmodifizierte Epoxyharze, silikonmodifizierte Epoxyharze, Vinylchloridharze, harzmodifizierte Maleinsäureharze, Phenylharze, Polyethylen, Polypropylen, Ionomerharze, Polyurethanharze, Siliconharze, Ketonharze, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymere, Xylenharze, Polyvinylbutyralharze, Terpenharze, Phenolharze, und aliphatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffharze. Diese Harze können allein oder in gemischtem Zustand verwendet werden. Unter diesen Harzen sind Harze auf der Basis von Styrol-Acrylatester, Harze auf der Basis von Styrol-Methacrylatester, Polyesterharze und Epoxyharze in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt. Das Binderharz hat vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur in einem Bereich von 50 bis 75 °C und eine Strömungssteigerungstemperatur in einem Bereich von 100 bis 150 °C.
Als das Färbungsmittel kann ein bekanntes Färbungsmittel für Toner verwendet werden. Beispiele sind Carbon Black, Lamp Black, Magnetite, Titan Black, Chrome Yellow, Ultramarine Blue, Aniline Blue, Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Green, Hansa Yellow G, Rhodamine 6G, Chalcone Oil Blue, Quinacridon, Benzidine Yellow, Rose Bengal, Malachite Green lake, Quinoline Yellow, C.I. Pegment red 48:1, C.I. Pigment red 122, C.I. Pigment red 57:1, C.I. Pigment red 122, C.I. Pigment red 184, C.I. Pigment yellow 12, C.I. Pigment yellow 17, C.I. Pigment yellow 97, C.I. Pigment yellow 180, C.I. Solvent yellow 162, C.I. Pigment blue 5:1, und C.I. Pigment blue 15:3. Diese Farbstoffe und Pigmente können allein oder in gemischtem Zustand verwendet werden.
Als das Trennmittel kann ein bekanntes Trennmittel für Toner verwendet werden. Spezifische Beispiele sind Paraffinwachs, Mikrowachs, mikrokristallines Wachs, Candelillawachs, Carnaubawachs, Reiswachs, Montanwachs, Polyethylenwachs, Polypropylenwachs, durch Sauerstoff umwandelbares Polyethylenwachs und durch Sauerstoff umwandelbares Polypropylenwachs. Unter diesen werden Polyethylenwachs, Polypropylenwachs, Carnaubawachs oder Esterwachs bevorzugt verwendet.
Als das ladungskontrollierendes Mittel kann ein bekanntes ladungskontrollierendes Mittel für Toner verwendet werden. Spezifische Beispiele sind Oil Black, Oil Black BY, Bontron 5-22 (erhältlich von Orient Chemical Industries, LTD.), Metallkomplex-Verbindungen der Salicylsäure wie etwa E-81 (erhältlich von Orient Chemical Industries, LTD.), Pigmente vom Thioindigo-Typ, Sulfonylaminderivate von Kupferphthalocyanin, Spilon Black TRH (erhältlich von Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Verbindungen vom Calix-Aren-Typ, bororganische Verbindungen, fluorhaltige quartäre Ammoniumsalzverbindungen, Metallkomplex-Verbindungen von Monoazo, Metallkomplex-Verbindungen einer aromatischen Hydroxylcarbonsäure, Metallkomplex-Verbindungen einer aromatischen Dicarbonsäure, und Polysaccharide. Darunter sind achromatische oder weiße Mittel besonders für Farbtoner bevorzugt.
Als das fluiditätsverbessernde Mittel als externe Additive werden wenigstens das vorher genannte kleinteilige hydrophobe negativ aufladbare Silika 13, das vorher genannte großteilige hydrophobe negativ aufladbare Silika 14, und das vorher genannte hydrophobe Titanoxid 15 vom Rutil-/Anatastyp verwendet. Ein oder mehrere anorganische und organische bekannte fluiditätsverbessernde Mittel für Toner können zusätzlich in einem mit den obigen fluiditätsverbessernden Mitteln gemischten Zustand verwendet werden. Beispiele anorganischer oder organischer fluiditätsverbessernder Mittel sind Feinteilchen aus Aluminiumoxid, Magnesiumfluorid, Siliziumcarbid, Borcarbid, Titancarbid, Zirkoncarbid, Bornitrid, Titannitrid, Zirkonnitrid, Magnetit, Molybdendisulfid, Aluminiumstearat, Magnesiumstearat, Zinkstearat, Calciumstearat, Metallsalztitanat und siliziummetallische Salze. Diese Feinteilchen werden bevorzugt durch eine hydrophobe Behandlung mit einem Silanhaftvermittler, einem Titanathaftvermittler, einer höheren Fettsäure oder Silikonöl bearbeitet. Beispiele hydrophober Behandlungsmittel sind Dimethyldichlorsilan, Octyltrimethoxysilan, Hexamethyldisilazan, Silikonöl, Octyltrichlorsilan, Decyltrichlorsilan, Nonyltrichlorsilan, (4-iso-Propylphenyl)trichlorsilan, Dihexyldichlorsilan, (4-t-Butylphenyl)trichlorsilan, Dipentyldichlorsilan, Dihexyldichlorsilan, Dioctyldichlorsilan, Dinonyldichlorsilan, Didexyldichlorsilan, Di-2-ethylhexyldichlorsilan, Di-3,3- dimethylpentyldichlorsilan, Trihexylchlorsilan, Trioctylchlorsilan, Tridecylchlorsilan, Dioctylmethylchlorsilan, Octyldimethylchlorsilan und (4-iso-Propylphenyl)diethylchlorsilan. Neben den vorher genannten feinen Harzteilchen schließen Beispiele Acrylharze, Styrolharze und Fluorharz ein.
Tabelle 1 zeigt Anteile (Gewichtsteile) von Komponenten in dem pulverisierten Toner 8 der ersten Ausführungsform.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist auf 100 Gewichtsteile des Binderharzes das färbende Mittel im Bereich von 0,5 bis 15 Gewichtsteile, vorzugsweise von 1 bis 10 Gewichtsteile, das Trennmittel ist in einem Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 2,5 bis 8 Gewichtsteile, das ladungskontrollierende Mittel ist in einem Bereich von 0,1 bis 7 Gewichtsteile, vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, und das fluiditätsverbessernde Mittel ist in einem Bereich von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 0,5 bis 4 Gewichtsteilen.
Der pulverisierte Toner 8 der ersten Ausführungsform ist vorzugsweise kugelförmig, um den Grad der Rundheit zu erhöhen, damit die Übertragungseffizient verbessert wird. Um den Grad der Rundheit des pulverisierten Toners 8 zu erhöhen kann das folgende Verfahren angewandt werden:

(i) Durch Verwendung einer solchen Maschine, die es erlaubt, den Toner in relativ kugelförmige Teilchen zu pulverisieren, zum Beispiel eine Turbomühle (erhältlich von Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) für die Pulverisierung, wobei der Grad der Rundheit maximal 0,93 sein kann, oder alternativ
(ii) durch Verwendung eines Heißluftgeräts zum kugelförmig Machen: Überschmelzungssystem SFS-3 (erhältlich von Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.) zum Behandeln nach der Pulverisierung, wobei der Grad der Rundheit maximal 1,00 sein kann.

Der wünschenswerte Grad der Rundheit (Kugelförmigkeit) des pulverisierten Toners 8 der ersten Ausführungsform ist 0,91 oder mehr, wodurch man eine ausgezeichnete Übertragungseffizienz erhält. Im Fall des Rundheitsgrades bis zu 0,97 wird vorzugsweise eine Reinigungsklinge verwendet. Im Fall des höheren Grades wird vorzugsweise eine Bürstenreinigung mit der Reinigungsklinge verwendet.
Der pulverisierte Toner 8, den man wie oben erwähnt erhält, wird so eingestellt, dass er einen mittleren Teilchendurchmesser (D₅₀) von 9 μm oder weniger, vorzugsweise von 4,5 μm bis 8 μm, hat, wobei der mittlere Teilchendurchmesser (D₅₀) 50 % Teilchendurchmesser auf der Basis der Anzahl ist. Demgemäß haben die Teilchen des pulverisierten Toners 8 einen relativ kleinen Teilchendurchmesser. Durch Verwendung des hydrophoben Silika zusammen mit dem hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Rnatastyp als die externen Additive des kleinteiligen Toners, kann die Menge an hydrophobem Silika verglichen mit der Menge an hydrophobem Silika eines herkömmlichen Falles, in dem Silikateilchen alleine verwendet werden, verringert werden, wodurch die Fixiereigenschaft verbessert wird.
Es sollte bemerkt werden, dass der mittlere Teilchendurchmesser und der Rundheitsgrad von Tonerteilchen Werte sind, die mit FPIA2100, erhältlich von Sysmex Corporation, gemessen wurden.
In dem pulverisierten Toner 8 ist die Gesamtmenge (Gewicht) der externen Additive in einem Bereich von 0,5 Gewichts% bis 4,0 Gewichts festgesetzt, vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 Gewichts% bis 3,5 Gewichts% bezogen auf das Gewicht der Toner-Mutterteilchen. Deshalb kann der Toner 8 seine Wirkung der Verhinderung der Erzeugung von Umkehrübertragungs-Tonerteilchen, zeigen, wenn er als Vollfarbtoner verwendet wird. Wenn die externen Additive in einer Gesamtmenge von 4,0 Gewichts% oder mehr zugefügt werden, können externe Additive aus den Oberflächen der Toner-Mutterteilchen freigesetzt werden und/oder kann die Fixiereigenschaft des Toners verschlechtert werden.
Nun wird die Beschreibung im Hinblick auf die Herstellung des Toners 8 der ersten Ausführungsform gegeben, indem man Toner-Mutterteilchen verwendet, die durch das Polymerisationsverfahren hergestellt werden (im folgenden wird ein solcher Toner als polymerisierter Toner bezeichnet).
Das Verfahren zum Herstellen des polymerisierten Toners 8 der ersten Ausführungsform kann ein Suspensionspolymerisationsverfahren oder ein Emulsionspolymerisationsverfahren sein. In dem Suspensionspolymerisationsverfahren wird eine Monomerverbindung durch Schmelzen oder Dispergieren eines Färbemittels, eines Trennmittels und, falls nötig, eines Farbstoffes, eines Polymerisationsinitiators, eines Vernetzers, eines ladungskontrollierenden Mittels und anderer Additiv e) in das polymerisierbare Monomer hergestellt. Durch Zugeben der Monomerverbindung in eine wässrige Phase enthaltend einen Suspensionsstabilisator (wasserlösliches Polymer, schwer wasserlösliches anorganisches Material) unter Rühren wird die Monomerverbindung polymerisiert und granuliert, wodurch Farbtonerteilchen mit einer gewünschten Teilchengröße gebildet werden.
Bei der Emulsionspolymerisation werden ein Monomer, ein Trennmittel und, falls nötig, ein Polymerisationsinitiator, ein Emulgator (oberflächenaktives Mittel), und dergleichen in Wasser dispergiert und werden polymerisiert. Während der Koagulation werden ein Färbemittel, ein ladungskontrollierendes Mittel und ein Koagulant (Elektrolyt) zugefügt, wodurch Farbtonerteilchen mit einer gewünschten Teilchengröße gebildet werden.
Unter den Materialien zum Herstellen des polymerisierten Toners 8 können das Färbemittel, das Trennmittel, das ladungskontrollierende Mittel und das fluiditätsverbessernde Mittel die gleichen Materialien sein wie für den pulverisierten Toner.
Als das polymerisierbare Monomer kann ein bekanntes Monomer der Vinylreihe verwendet werden. Beispiele enthalten: Styrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p- Methylstyrol, α-Methylstyrol, P-Methoxystyrol, p-Ethylstyrol, Vinyltoluol, 2,4-Dimethylstyrol, p-n-Butylstyrol, p-Phenylstyrol, p-Chlorstyrol, Divinylbenzol, Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Octylacrylat, Dodecylacrylat, Hydroxyethylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Phenylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chlorethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat Dodecylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Zimtsäure, Ethylenglykol, Propylenglykol, Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylbromid, Vinylfluorid, Vinylacetat, Vinylpropylen, Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylmethylether, Vinylethylether, Vinylketon, Vinylhexylketon und Vinylnaphthalen. Beispiele der fluorhaltigen Monomere sind 2,2,2-Trifluorethylacrylat, 2,3,3-Tetrafluorpropylacrylat, Vinylidenfluorid, Ethylentrifluorid, Ethylentetrafluorid, und Trifluorpropyren. Diese sind verfügbar, weil die Fluoratome wirkungsvoll für die negative Ladungskontrolle sind.
Als Emulgator (oberflächenaktives Mittel) kann ein bekannter Emulgator verwendet werden. Beispiele sind Dodecylbenzolsulfonsäure-Natrium, Natrium-Tetradecylsulfat, Pentadecyl-Natriumsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaureat, Kaliumstearat, Calziumoleat, Dodecylammoniumchlorid, Dodecylammoniumbromid, Dedecyltrimethylammoniumbromid, Dodecylpyridinchlorid, Hexadecyltrimethylammoniumbromid, Dodecylpolyoxyethylenether, Hexadecylpolyoxyethylenether, Laurylpolyoxyethylenether und Sorbitmonooleatpolyoxyethylenether.
Als Polymerisationsinitiatoren kann ein bekannter Polymerisationsinitiator verwendet werden. Beispiele enthalten Kaliumpersulfat, Natriumpersulfat, Ammoniumpersulfat, Wasserstoffperoxid, 4,4'-Azobis-Cyanvaleriansäure, t-Butylhydroperoxid, Benzoylperoxid und 2,2'-Azobis-Isobutyrnitril.
Als Koagulant (Elektrolyt) kann ein bekannter Koagulant verwendet werden. Beispiele enthalten Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Lithiumchlorid, Magnesiumchlorid, Calziumchlorid, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Lithiumsulfat, Magnesiumsulfat, Calziumsulfat, Zinksulfat, Aluminiumsulfat und Eisensulfat.
Tabelle 2 zeigt Anteile (Gewichtsteile) von Komponenten in dem polymerisierten Toner 8 mittels Emulsionspolymerisationsverfahren.
Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, ist pro 100 Gewichtsteile des polymerisierbaren Monomers der Polymerisationsinitiator im Bereich von 0,03-2 Gewichtsteile, vorzugsweise von 0,1-1 Gewichtsteil, das oberflächenaktive Mittel ist in einem Bereich von 0,01-0,1 Gewichtsteile, das Trennmittel ist in einem Bereich von 1 bis 40 Gewichtsteile, vorzugsweise von 2 bis 35 Gewichtsteile, das ladungskontrollierende Mittel ist in einem Bereich von 0,1 bis 7 Gewichtsteile, vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gewichtsteile, das Färbemittel ist in einem Bereich von 1 bis 2 Gewichtsteile, vorzugsweise von 3 bis 10 Gewichtsteile, und das Koagulant ist in einem Bereich von 0,05 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise von 0,1 bis 2 Gewichtsteile.
Der polymerisierte Toner 8 der ersten Ausführungsform wird auch vorzugsweise kugelförmig gemacht, um den Rundheitsgrad zu erhöhen, so dass die Übertragungseffizienz gesteigert wird. Um den Rundheitsgrad des polymerisierten Toners zu erhöhen wird die folgende Einstellmethode angewandt:

(i) Im Fall des Emulsions-Polymerisationsverfahrens kann der Rundheitsgrad frei geändert werden, indem man die Temperatur und Zeit des Koagulationsprozesses der Sekundärteilchen regelt. In diesem Fall ist der Rundheitsgrad in einem Bereich von 0,94 bis 1,00.
(ii) Im Fall des Suspensions-Polymerisationsverfahrens ist, da es dieses Verfahren ermöglicht, perfekt kugelförmige Tonerteilchen zu machen, der Rundheitsgrad in einem Bereich von 0,98 bis 1,00. Durch Erwärmen der Tonerteilchen bei einer Temperatur höher als die Glasübergangstemperatur des Toners, um sie für die

Einstellung des Rundheitsgrades zu deformieren, kann der Rundheitsgrad in einem Bereich von 0,94 bis 0,98 frei eingestellt werden.
Es gibt ein anderes Verfahren zum Herstellen eines polymerisierten Toners 8 dieser Ausführungsform, das ein Dispersions-Polymerisationsverfahren ist. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-304002 offenbart. In diesem Fall werden, das die Gestalt eines jeden Teilchens nahe an der perfekten Kugel sein kann, die Teilchen auf eine Temperatur höher als die Glasübergangstemperatur des Toners erhitzt, um so die Teilchen in eine gewünschte Gestalt zu bringen.
Ähnlich wie bei dem vorher genannten pujlverisierten Toner 8 ist der gewünschte Rundheitsgrad (Kugelgestalt) des polymerisierten Toners 8 der ersten Ausführungsform 0,95 oder mehr. In dem Fall des Rundheitsgrades bis zu 0,97 wird vorzugsweise eine Reinigungsklinge verwendet. Im Fall des höheren Grades wird vorzugsweise eine Bürstenreinigung mit der Reinigungsklinge verwendet.
Der polymerisierte Toner 8, den man wie oben erwähnt erhält, wird so eingestellt, dass er einen mittleren Teilchendurchmesser (D₅₀), als 50% Teilchendurchmesser auf der Basis der Anzahl, von 9 μm oder weniger hat, vorzugsweise von 4,5 μm bis 8 μm. Demgemäß haben die Teilchen des polymerisierten Toners 8 relativ kleine Teilchendurchmesser. Durch Verwenden des hydrophoben Silika zusammen mit dem hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp als die externen Additive des kleinteiligen Toners kann die Menge von hydrophobem Silika im Vergleich zu der Menge von hydrophobem Silika eines herkömmlichen Falles, in dem Silikateilchen allein verwendet werden, verringert werden, wodurch die Fixiereigenschaft verbessert wird.
Es sollte bemerkt werden, dass auch in dem polymerisierten Toner 8 der vorliegenden Erfindung der mittlere Teilchendurchmesser und der Rundheitsgrad der Tonerteilchen Werte sind, die mit dem FPIA2100, erhältlich von Sysmex Corporation, gemessen wurden.
Auch in dem polymerisierten Toner 8 wird die Gesamtmenge (Gewicht) der externen Additive in einem Bereich von 0,5 Gewichts% bis 4,0 Gewichts%, vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 Gewichts bis 3,5 Gewichts relativ zum Gewicht der Toner-Mutterteilchen eingestellt. Deshalb kann der polymerisierte Toner 8, wenn er als Vollfarbentoner verwendet wird, seine Wirkung der Verhinderung der Erzeugung von Umkehrübertragungstonerteilchen zeigen. Wenn die externen Additive in einer Gesamtmenge von 4,0 Gewichts oder mehr zugegeben werden, können externe Additive aus den Oberflächen der Mutterteilchen freigesetzt werden und/oder die Fixiereigenschaft des Toners verschlechtert werden.
In dem wie oben erwähnt aufgebauten nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner 8 der ersten Ausführungsform, in jedem Fall des polymerisierten Toners oder des pulverisierten Toners, kann wie in 4 gezeigt das kleinteilige hydrophobe Silika 13 leicht in die Toner-Mutterteilchen 8a eingelagert werden. Da die Austrittsarbeit des hydrophoben Titanoxids 15 vom Rutil-/Anatastyp größer ist als die Austrittsarbeit des hydrophoben Silikas 13, haftet wegen der Differenz in der Austrittsarbeit das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp an dem eingelagerten hydrophoben Silika 13, so dass das hydrophobe Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp kaum aus den Toner-Mutterteilchen 8a freigesetzt werden kann. Zusätzlich kann die Oberfläche eines jeden Toner-Mutterteilchens 8a, da das großteilige hydrophobe Silika 14 an der Oberfläche eines jeden Toner-Mutterteilchen 8a haftet, die Oberfläche eines jeden Toner-Mutterteilchen 8a gleichmäßig mit den hydrophoben Silikas 13, 14 und dem hydrophobe Titanoxid 15 vom Rutil-/Anatastyp bedeckt sein. Deshalb kann die negative Aufladung des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners 8 über einen längeren Zeitraum stabil gehalten werden und eine stabile Bildqualität kann sogar für pausenlos aufeinander folgendes Drucken bereit gestellt werden.
Durch Zugeben des hydrophoben Silikas 13, von dem die primären Teilchen klein sind, in einer Menge größer als die Zugabemenge des hydrophoben Titanoxids 15 vom Rutil-/Anatastyp kann die negative Aufladung des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners 8 für einen noch längeren Zeitraum stabil gehalten werden. Deshalb kann der Schleier auf bildfremden Bereichen weiter wirkungsvoll verhindert werden, die Übertragungseffizienz kann weiter verbessert werden und die Erzeugung von Umkehrübertragungstonerteilchen kann weiter wirkungsvoll verhindert werden.
5 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel des bilderzeugenden Gerät gemäß dem kontaktfreien Entwicklungsprozesses zeigt, wobei der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner 8 der ersten Ausführungsform angewandt wird. 6 ist eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel des bilderzeugenden Geräts gemäß dem Kontaktentwicklungsprozess zeigt, wobei der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner 8 der ersten Ausführungsform angewandt wird. In 5 und 6 bezeichnet die Ziffer 1 einen organischen Photorezeptor, 2 bezeichnet eine Corona-Aufladungsvorrichtung, 3 bezeichnet ein Belichtungsmittel, 4 bezeichnet eine Reinigungsklinge, 5 bezeichnet eine Übertragungswalze, 6 bezeichnet eine Zufuhrwalze, 7 bezeichnet eine Regulierungsklinge, 8 bezeichnet einen nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner (negativ aufladbarer Toner), 9 bezeichnet ein Aufzeichnungsmedium, 10 bezeichnet eine Entwicklervorrichtung, 11 bezeichnet eine Entwicklerwalze, und eine Markierung L bezeichnet einen Entwicklungsspalt in dem kontaktfreien Entwicklungsprozess.
Der organische Photorezeptor 1 kann von einem Einschicht-Typ sein, in dem die organische lichtempfindliche Schicht aus einer einzigen Schicht besteht, oder von einem Multilayer-Typ sein, in dem die organische lichtempfindliche Schicht aus einer Vielzahl von Schichten besteht.
Ein organischer Photorezeptor 1 vom Multilayer-Typ wird, wie in 7(a) gezeigt, durch aufeinander folgendes Laminieren einer lichtempfindlichen Schicht bestehend aus einer Ladungserzeugungsschicht 1c und einer Ladungstransportschicht 1d auf einem leitfähigen Substrat 1a über eine Unterlageschicht 1b hergestellt.
Als das leitfähige Substrat 1a kann beispielsweise ein bekanntes leitfähiges Substrat mit einer Leitfähigkeit eines Volumenwiderstandes von 10¹⁰ Ωcm oder weniger verwendet werden. Spezifische Beispiele sind ein rohrförmiges Substrat, das durch maschinelles Bearbeiten einer Aluminiumlegierung gebildet wird, ein rohrförmiges Substrat, das aus Polyethylenterephthalatfolie besteht, die durch chemische Dampfphasenabscheidung von Aluminium oder leitfähiger Farbe mit Leitfähigkeit ausgestattet wird, und ein rohrförmiges Substrat, das aus leitfähigem Polyimidharz gebildet wird. Neben der rohrförmigen Gestalt kann das leitfähige Substrat eine riemenartige Gestalt, eine plattenförmige Gestalt oder eine bahnförmige Gestalt haben. Zusätzlich kann ein nahtloser metallischer Riemen aus einem schmelzgeformten Nickelrohr oder einem Edelstahlrohr geeignet angewandt werden.
Als die auf dem leitfähigen Substrat 1a bereit gestellte Unterlageschicht 1b kann eine bekannte Unterlageschicht verwendet werden. Zum Beispiel wird die Unterlageschicht 1b zum Verbessern der Klebeeigenschaft, zum Verhindern von Moiré-Erscheinungen, Verbessern der Beschichtungseigenschaft der ladungserzeugenden Schicht 1c als eine obere Schicht davon und/oder Verringern eines Restpotentials während der Belichtung angeordnet. Das Harz als Material der Unterlageschicht 1b hat vorzugsweise eine stark unlösliche Eigenschaft gegenüber einem für eine lichtempfindliche Schicht verwendeten Lösungsmittel, weil die Unterlageschicht 1b durch die lichtempfindliche Schicht mit der ladungserzeugenden Schicht 1c belegt ist. Beispiele von verfügbaren Harzen sind wasserlösliche Harze wie etwa Polyvinylalkohol, Casein, Natriumpolyacrylsäure, alkohollösliche Harze wie etwa Polyvinylacetat, Copolymernylon, und Methoxymethylatnylon, Polyurethan, Melaminharz und Epoxyharz. Die voran stehenden Harze können allein oder in Kombination verwendet werden. Diese Harze können Metalloxide wie etwa Titandioxid oder Zinkoxid enthalten.
Als das ladungserzeugende Pigment für die Verwendung in der ladungserzeugenden Schicht 1c kann ein bekanntes Material verwendet werden. Spezifische Beispiele sind Phthaloxyaninpigmente wie etwa metallisches Phthalocyanin, metallfreies Phthalocyanin, Azuleniumsalzpigmente, Quadratsäuremethinpigmente, Azopigmente mit einem Carbazolgerüst, Azopigmente mit einem Triphenylamingerüst, Azopigmente mit einem Diphenylamingerüst, Azopigmente mit einem Dibenzothiophengerüst, Azopigmente mit einem Fluorenongerüst, Azopigmente mit einem Oxadiazolgerüst, Azopigmente mit einem Bisstilbengerüst, Azopigmente mit einem Distyrylcarbazolgerüst, Perylenpigmente, Anthraquinonpigmente, polyzyklische Quinonpigmente, Quiononiminpigmente, Diphenylmethanpigmente, Triphenylmethanpigmente, Benzoquinonpigmente, Naphthoquinonpigmente, Cyaninpigmente, Azomethinpigmente, Indigofarbstoffe und Bisbenzimidazolpigmente. Die voranstehenden ladungserzeugenden Pigmente können allein oder in Kombination verwendet werden.
Beispiele des Binderharzes für die Verwendung in der ladungserzeugenden Schicht 1c schließen Polyvinylbutyralharz, teilweise azetalisiertes Polyvinylbutyralharz, Polyarylatharz und Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ein. Was das Strukturverhältnis zwischen dem Binderharz und dem ladungserzeugenden Material angeht ist das ladungserzeugende Material in einem Bereich von 10 bis 1000 Gewichtsteilen relativ zu 100 Gewichtsteilen des Binderharzes.
Als das ladungstransportierende Material für die Verwendung in der Ladungstransportschicht 1d können bekannte Materialien verwendet werden und das ladungstransportierende Material wird in ein Elektrontransportmaterial und ein Material für den Transport eines positiven Loches unterteilt. Beispiele für das Elektrontransportmaterial schließen Elektronenakzeptormaterialien wie etwa Chloranil, Tetracyanethylen, Tetracyanquinodimethan, 2,4,7-Trinitro-9-florenon, Palladiphenoquinonderivate, Benzoquinonderivate und Naphthaquinonderivate ein. Diese Elektrontransportmaterialien können allein oder in Kombination verwendet werden.
Beispiele für die Materialien für den positiven Lochtransport schließen Oxazolverbindungen, Oxadiazolverbindungen, Imidazolverbindungen, Triphenylaminverbindungen, Pyrazolinverbindungen, Hydrazonverbindungen, Stilbenverbindungen, Phenazinverbindungen, Benzfuranverbindungen, Buthazienverbindungen, Benzidinverbindungen, Styrylverbindungen und Derivate davon ein. Diese Elektrondonormaterialien können allein oder in Kombination verwendet werden.
Die Ladungstransportschicht 1d kann Antioxidanz, Alterungsverhinderer, Absorber für ultraviolette Strahlung, oder dergleichen zum Verhindern der Zersetzung der vorher genannten Materialien enthalten.
Beispiele der Binderharze für die Verwendung in der Ladungstransportschicht 1d schließen Polyester, Polycarbonat, Polysulfon, Polyarylat, Polyvinylbutyral, Polymethylmethacrylat, Polyvinylchloridharz, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer und Silikonharz ein. Unter diesen wird Polycarbonat im Hinblick auf die Kompatibilität mit dem Ladungstransportmaterial, der Schichtfestigkeit, der Löslichkeit und der Stabilität als Beschichtungsmaterial bevorzugt. Was das Strukturverhältnis zwischen dem Binderharz und dem Ladungstransportmaterial angeht, ist das Ladungstransportmaterial in einem Bereich von 25 bis 300 Gewichtsteilen relativ zu 100 Gewichtsteilen des Binderharzes.
Es ist bevorzugt, eine Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden der ladungserzeugenden Schicht 1c und der Ladungstransportschicht 1d zu verwenden. Beispiele von Lösungsmitteln für die Verwendung in der Beschichtungsflüssigkeit schließen Alkohollösungsmittel wie etwa Methanol, Ethanol und Isopropylalkohol, Ketonlösungsmittel wie etwa Aceton, Methylethylketon, und Cyclohexanon, Amidlösungsmittel wie etwa N,N-Dimethylhorumuamid, und N,N-Dimethylacetoamid, Etherlösungsmittel wie etwa Tetrahydrofuran, Dioxan und Ethylenglykolmonomethylether, Esterlösungmittel wie etwa Methylacetat und Ethylacetat, aliphatische halogenierte Kohlenwasserstofflösungsmittel wie etwa Chloroform, Methylenchlorid, Dichlorethylen, Tetrachlorkohlenstoff und Trichlorethylen, und aromatische Lösungsmittel wie etwa Benzol, Toluol, Xylen und Monochlorbenzol ein. Die Auswahl aus den obigen Lösungsmittel hängt von der Art des verwendeten Binderharzes ab.
Zum Dispergieren des ladungserzeugenden Pigments ist es bevorzugt, unter Verwendung eines mechanischen Verfahrens wie etwa ein Sandmühlverfahren, ein Kugelmühlverfahren, ein Reibungsverfahren, ein Planetenwalzverfahren zu dispergieren und zu mischen.
Beispiele des Beschichtungsverfahrens für die Unterlageschicht 1b, die ladungserzeugende Schicht 1c und die Ladungstransportschicht 1d schließen ein Tauchbeschichtungsverfahren, ein Ringbeschichtungsverfahren, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Drahtbarrenbeschichtungsverfahren, ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Klingenbeschichtungsverfahren, ein Walzenbeschichtungsverfahren und ein Luftbürstenbeschichtungsverfahren ein. Nach dem Beschichten ist es bevorzugt, sie bei Raumtemperatur zu trocknen und sie dann bei einer Temperatur von 30 bis 200 °C für 30 bis 120 Minuten heiß zu trocknen. Die Dicke der ladungserzeugenden Schicht 1c ist, nach dem sie getrocknet worden ist, in einem Bereich von 0,05 bis 10 μm, vorzugsweise von 0,1 bis 3 μm. Die Dicke der Ladungstransportschicht 1d ist, nach dem sie getrocknet worden ist, in einem Bereich von 5 bis 50 μm, vorzugsweise von 10 bis 40 μm.
Wie in 7(b) gezeigt, wird ein organischer Photorezeptor 1 vom Einzelschichttyp hergestellt, indem man eine einzelne Schicht einer organischen lichtempfindlichen Schicht 1e, die ein ladungserzeugendes Material, ein Ladungstransportmaterial, einen Sensibilisator, einen Binder, ein Lösungsmittel und dergleichen einschließt, durch Beschichten auf einer ähnlichen Unterlageschicht 1b auf einem leitfähigen Substrat 1a, wie in dem vorher genannten organischen laminierten Photorezeptor 1 vom Multilayertyp beschrieben, bildet. Der negativ aufladbare Photorezeptor vom Einzelschichttyp kann gemäß dem in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung 2000-19746 hergestellt werden.
Beispiele für ladungserzeugende Materialien für die Verwendung in der organischen lichtempfindlichen Schicht 1e vom Einzelschichttyp sind Phthalocyaninpigmente, Azopigmente, Quinonpigmente, Perylenpigmente Quinocyaninpigmente, Indigopigmente, Bisbenzimidazolpigmente, und Quinacridonpigmente. Darunter sind Phthalocyaninpigmente und Azopigmente bevorzugt. Beispiele der Ladungstransportmaterialien sind organische Verbindungen für den Transport eines positiven Lochs wie etwa Hydrazonverbindungen, Stilbenverbindungen, Phenylaminverbindungen, Arylaminverbindungen, Diphenylbuthazienverbindungen, und Oxazolverbindungen. Beispiele des Sensibilisators sind elektronenanziehende organische Verbindungen wie etwa Palladiphenoquinonderivate, Naphthoquinonderivate und Chloranil, die auch als Elektrontransportmaterialien bekannt sind. Beispiele des Binders sind thermoplastische Harze wie etwa Polycarbonatharz, Polyarylatharz und Polyesterharz.
Verhältnisse der entsprechenden Komponenten sind der Binder: 40-75 Gewichts%, das ladungserzeugende Material: 0,5-20 Gewichts%, das Ladungstransportmaterial: 10-50 Gewichts , und der Sensibilisator: 0,5-30 Gewichts%, vorzugsweise der Binder: 45-65 Gewichts%, das ladungserzeugende Material: 1-20 Gewichts%, das Ladungstransportmaterial: 20-40 Gewichts, und der Sensibilisator 2-25 Gewichts%. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise ein Lösungsmittel, das bezüglich der Unterlageschicht unlöslich ist. Beispiele des Lösungsmittels sind Toluol, Methylethylketon und Tetrahydrofuran.
Die entsprechenden Komponenten werden pulverisiert, dispergiert und gemischt, indem man ein Rührwerk wie etwa einen Homogenisiermischer, eine Kugelmühle, eine Sandmühle, einen Attritor, einen Farbkonditionierer verwendet, um so eine Beschichtungsflüssigkeit herzustellen. Die Beschichtungsflüssigkeit wird auf die Unterlageschicht gemäß einem Tauchbeschichtungsverfahren, einem Ringbeschichtungsverfahren, einem Sprühbeschichtungsverfahren aufgebracht und danach getrocknet, so dass eine Dicke von 15 bis 40 μm vorliegt, vorzugsweise von 20 bis 35 μm, so dass sich die einschichtige organische lichtempfindliche Schicht 1e bildet.
Der wie oben aufgebaute organische Photorezeoptor 1 ist eine lichtempfindliche Trommel, die 24-86 mm im Durchmesser ist und mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 60-300 mm/sec rotiert. Nach dem die Oberfläche des organischen Photorezeptors 1 durch eine Coronaaufladungsvorrichtung 2 gleichförmig negativ aufgeladen ist, wird der organische Photorezeptor 1 durch eine Belichtungsvorrichtung 3 entsprechend der aufzuzeichnenden Information belichtet. Auf diese Weise wird ein elektrostatisches latentes Bild auf der lichtempfindlichen Trommel gebildet.
Die Entwicklervorrichtung 10 mit der Entwicklerwalze 11 ist eine einkomponentige Entwicklervorrichtung 10, die den negativ aufladbaren Toner 8 dem organischen Photorezeptor 1 zuführt, um das elektrostatisch latente Bild auf den organischen Photorezeptor 1 umgekehrt zu entwickeln, um dadurch ein sichtbares Bild zu erzeugen. Der negativ aufladbare Toner 8 ist in der Entwicklervorrichtung 10 eingeschlossen. Der Toner wird der Entwicklerwalze 11 durch eine Zufuhrwalze 6 zugeführt, die sich wie in 5 und 6 gezeigt im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Entwicklerrolle 11 dreht sich wie in 5 und 6 gezeigt im Gegenuhrzeigersinn, während sie den von der Zufuhrwalze 6 zugeführten Toner 8 auf ihrer Oberfläche hält, damit sie den Toner 8 zu einem Kontaktbereich mit dem organischen Photorezeptor 1 trägt, um dadurch das elektrostatisch latente Bild auf dem organischen Photorezeptor 1 sichtbar zu machen.
Die Entwicklerwalze 11 kann eine Walze sein, die aus einem metallischen Rohr mit einem Durchmesser von 16-24 mm besteht, deren Oberfläche durch Metallisieren oder Strahlen behandelt ist oder die auf ihrer äußeren Oberfläche mit einer leitfähigen elastischen Schicht aus NBR, SBR, EPDM, Polyurethangummi oder Silikongummi gebildet wird, so dass sie einen Volumenwiderstand von 10⁴ bis 10⁸ Ωcm und eine Härte von 40 bis 70° (Asker A Härte) hat. Eine Entwicklervorspannung wird an die Entwicklerwalze 11 über die Rohrwelle oder die Zentralwelle davon aus einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) angelegt. Die gesamte Entwicklervorrichtung, die aus der Entwicklerwalze 11, der Zufuhrwalze 6 und einer Toner regulierenden Klinge 7 zusammengesetzt ist, ist gegenüber dem organischen Photorezeptor 1 durch ein Vorspannmittel wie eine Feder (nicht gezeigt) mit einer Drucklast von 20 bis 100 gf/cm, vorzugsweise 25 bis 70 gf/cm, vorgespannt, so dass sie eine Spaltweite von 1 bis 3 mm hat.
Die Regulierklinge 7 wird durch Kleben von Gummispitzen auf ein SUS, eine Phosphorbronze, eine Gummiplatte, ein Metallblech gebildet. Die Regulierklinge wird gegenüber der Entwicklerwalze 11 durch ein Vorspannmittel wie etwa eine Feder (nicht gezeigt) oder den Rückprall als ein elastisches Element selbst mit einer linearen Last von 20 bis 60 gf/cm vorgespannt, um die Tonerschicht auf der Entwicklerwalze in eine gleichförmige Dicke von 5 bis 20 μm, vorzugsweise 6 bis 15 μm zu bringen und so zu regulieren, dass die Anzahl der von den Tonerteilchen aufgebauten Schichten 1 bis 2, vorzugsweise 1 bis 1,8, wird. Falls die Tonerschicht mit einer größeren Dicke gewünscht wird, wird die Regulierklinge mit einer linearen Last von 25 bis 60 gf/cm vorgespannt, um die Tonerschicht in eine Dicke von 10 bis 30 μm, vorzugsweise 13 bis 25 μm, zu bringen und so zu regulieren, dass die Anzahl der Schichten, die von Tonerteilchen aufgebaut werden, 1,2 bis 3, vorzugsweise 1,5 bis 2,5, wird.
In dem bilderzeugenden Gerät des kontaktfreien Entwicklungsverfahrens sind die Entwicklerwalze 11 und der Photorezeptor 1 so angeordnet, dass ein Entwicklerspalt L dazwischen ist. Der Entwicklerspalt L ist vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 350 μm. Was die Entwicklervorspannung angeht, ist die Spannung eines Gleichstroms (DC) vorzugsweise in einem Bereich von –200 bis –500 V und ein Wechselstrom (AC), der dem Gleichstrom überlagert werden soll, ist vorzugsweise in einem Bereiche von 1,5 bis 3,5 kHz mit einer Spitze-Spitze-Spannung in einem Bereich von 1000 bis 1800 V, was jedoch nicht gezeigt ist. In dem kontaktlosen Entwicklungsverfahren ist die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklerwalze 11, die sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, vorzugsweise so eingestellt, dass sie ein Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit von 1,0 bis 2,5, vorzugsweise 1,2 bis 2,2, relativ zu der des organischen Photorezeptors 1, der sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, hat.
Die Entwicklerwalze 11 dreht sich wie in 5 und 6 gezeigt im Gegenuhrzeigersinn, während sie den von der Zufuhrwalze 6 zugeführten nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner 8 auf ihrer Oberfläche hält, so dass sie den nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner 8 zu einem dem organischen Photorezeptor 1 gegenüberliegenden Abschnitt trägt. Durch Anlegen einer Vorspannung, die aus einem einem Gleichstrom überlagerten Wechselstrom zusammengesetzt ist, an den gegenüberliegenden Abschnitt zwischen dem organischen Photorezeptor 1 und der Entwicklerwalze 11, vibriert der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner 8 zwischen der Oberfläche der Entwicklerwalze 11 und der Oberfläche des organischen Photorezeptors 1, um das Bild zu entwickeln.
Tonerteilchen haften an den Photorezeptor 1 während der Vibration des Toners 8 zwischen der Oberfläche der Entwicklerwalze 11 und der Oberfläche des organischen Photorezeptors 1, wodurch positiv geladene kleinteilige Tonerteilchen zu negativ geladenen Tonerteilchen werden, so dass somit Schleiertoner verringert wird.
Das Aufzeichnungsmedium 9 wie etwa ein Papier oder ein Bildübertragungsmedium (nicht gezeigt in 5 und 6, gezeigt in 8, wie später beschrieben wird) wird zwischen dem organischen Photorezeptor 1 mit dem darauf befindlichen sichtbaren Bild und der Übertragungswalze 5 zugeführt. In diesem Fall ist die Andrucklast des Aufzeichnungsmediums auf dem organischen Photorezeptor 1 durch die Übertragungswalze 5 vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 70 gf/cm, vorzugsweise von 25 bis 50 gf/cm, die nahezu gleich ist derjenigen des Kontaktentwicklertyps. Dies stellt den Kontakt zwischen den Tonerteilchen und dem organischen Photorezeptor 1 sicher, wodurch die Tonerteilchen negativ aufgeladen werden können, damit die Übertragungseffizienz verbessert wird.
Durch Kombinieren von Entwicklervorrichtungen vom leitenden kontaktlosen Entwicklungsverfahren wie in 5 gezeigt oder Kontaktentwicklungsverfahren wie in 6 gezeigt mit Entwicklervorrichtungen für jeweils vier Farbtoner (Entwickler) von Yellow Y, Cyan C, Magenta M und Black K und dem Photorezeptor 1 kann ein Vollfarbenbild erzeugendes Gerät bereit gestellt werden, das in der Lage ist, ein Vollfarbenbild zu erzeugen. Als Beispiele der Vollfarbenbild erzeugenden Geräte gibt es drei Typen: Ein Vierzyklentyp (Einzelheiten werden später beschrieben), der vier Entwicklervorrichtungen für die jeweiligen Farben und einen rotierbaren Träger für das latente Bild umfasst, wie in 8 gezeigt, Tandemtyp, der vier Entwicklervorrichtungen und vier Träger für das latente Bild für die jeweiligen Farben, die axial ausgerichtet sind, umfasst, und einen Rotationstyp, der einen Träger für das latente Bild und vier rotierbare Entwicklervorrichtungen für die jeweiligen Farben umfasst.
(Beispiele)
Was die nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner gemäß der vorliegenden Erfindung angeht, wurden Beispiele und Vergleichsbeispiele angegeben und Tests für die Bilderzeugung durchgeführt. Im Nachfolgenden werden Produktbeispiele des organischen Photorezeptors und des Übertragungsmediums des bilderzeugenden Geräts gemäß dem kontaktlosen Entwicklungsverfahren wie in 5 gezeigt erklärt.
(Herstellung des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners 8)
Beispiele und Vergleichsbeispiele des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners wurden sowohl in dem Polymerisationsverfahren als auch in dem Pulverisationsverfahren gemacht. Die fluiditätsverbessernden Mittel (externe Additive), die zum Herstellen der jeweiligen Beispieltoner verwendet werden, waren Kombinationen von wenigstens zwei aus einer Gruppe bestehend aus hydrophobem Titanoxid 15 vom Rutil-/Anatastyp (20 nm), von dem die Hauptachsenlänge 20 nm war, kleinteiligem hydrophobem Silika (12 nm), das durch ein Dampfphasenverfahren hergestellt wurde (im folgenden wird ein durch ein Dampfphasenverfahren hergestelltes Silika als „Dampfphasensilika" bezeichnet) und das mit Hexamethyldisilazan (HMDS) oberflächenbehandelt wurde und von dem der mittlere Primärteilchendurchmesser 12 nm war, großteiligem hydrophobem Dampfphasensilika (40 nm), das auf die gleiche Weise behandelt wurde, so dass es hydrophobe Eigenschaft hat, und von dem der mittlere primäre Teilchendurchmesser 40 nm war, hydrophobem Titanoxid vom Anatastyp (30-40 nm), behandelt mit einem Silanhaftvermittler) und hydrophobem Titanoxid vom Rutiltyp (Hauptachsenlänge: 100 nm; Nebenachsenlänge: 20 nm), behandelt mit einem Silanhaftvermittler. Die Austrittsarbeiten der obigen fluiditätsverbessernden Mittel wurden gemessen und die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Es sollte bemerkt werden, dass die Austrittsarbeiten (Φ) mit dem vorher genannten Spektrophotometer AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd. mit einer Strahlungsmenge von 500 nW gemessen wurde.
Wie aus Tabelle 3 offenkundig ist, war die Austrittsarbeit vom Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp (20 nm), das so behandelt wurde, dass es hydrophobe Eigenschaft besaß, 5,64 eV, und die normierte Photoelektronenausbeute an diesem Punkt war 8,4. Die Austrittsarbeit Φ des Dampfphasensilikas (12 nm) war 5,22 eV und die normierte Photoelektronenausbeute an diesem Punkt war 5,1. Die Austrittsarbeit Φ des Dampfphasensilikas (40 nm) war 5,24 eV und die normierte Photoelektronenausbeute an diesem Punkt war 5,2. Die Austrittsarbeit Φ des hydrophoben Titanoxid vom Anatastyp war 5,66 eV und die normierte Photoelektronenausbeute an diesem Punkt war 15,5. Die Austrittsarbeit Φ des hydrophoben Titanoxid vom Rutiltyp war 5,61 eV und die normierte Photoelektronenausbeute an diesem Punkt war 7,6.
(1) Beispiele des emulsionspolymerisierten Toners der ersten Ausführungsform und Vergleichsbeispiele des emulsionspolymerisierten Toners
(a) Herstellung des emulsionspolymersisierten Toners von Bezugsbeispiel 1
Eine Monomermischung zusammengesetzt aus 80 Gewichtsteilen Styrolmonomer, 20 Gewichtsteilen Butylacrylat und 5 Gewichtsteilen Acrylsäure wurde zugefügt einem wasserlöslichen Gemisch zusammengesetzt aus:

• Wasser 105 Gewichtsteilen;

• nichtionischem Emulgator 1 Gewichtsteil;

• anionischem Emulgator 1,5 Gewichtsteile; und

• Kaliumpersulfat 0,55 Gewichtsteile

und wurde in Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 70 °C 8 Stunden lang gerührt. Durch Abkühlen nach der Polymerisationsreaktion erhielt man eine milchig weiße Harzemulsion mit einer Teilchengröße von 0,25 μm.
Dann wurde ein Gemisch zusammengesetzt aus:

• oben erhaltene Harzemulsion 200 Gewichtsteile

• Polyethylenwachsemulsion (Sanyo Chemical Industries Ltd.) 20 Gewichtsteile

• Phthalocyanine Blue 7 Gewichtsteile

in Wasser enthaltend Natriumdodecylbenzolsulfonsäure als ein oberflächenaktives Mittel in einer Menge von 0,2 Gewichtsteilen dispergiert und wurde auf pH 5,5 durch Zugabe von Diethylamin eingestellt. Danach wurde der Elektrolyt Aluminiumsulfat in einer Menge von 0,3 Gewichtsteilen unter Rühren zugegeben und darauf folgend bei einer hohen Geschwindigkeit gerührt und auf diese Weise unter Verwendung eines TK Homogenmischer dispergiert.
Ferner wurden 40 Gewichtsteile Styrolmonomer, 10 Gewichtsteile Butylacrylat und 5 Gewichtsteile Zinksalicylat zu 40 Gewichtsteilen Wasser zugegeben, in einer Stickstoffatmosphäre gerührt und bei einer Temperatur von 90 °C auf die gleiche Weise erhitzt. Durch Zugabe von Wasserstoffperoxid wurde die Polymerisation 5 Stunden lang durchgeführt, um Teilchen zu züchten. Nach der Polymerisation wurde der pH auf 5 oder mehr eingestellt, während die Temperatur auf 95 °C erhöht wurde und dann für 5 Stunden aufrecht erhalten wurde, um die Vereinigung und die Filmbindungsfestigkeit der sekundären Teilchen zu verbessern. Die erhaltenen Teilchen wurden mit Wasser gewaschen und unter Vakuum bei einer Temperatur von 45 °C 10 Stunden lang getrocknet. Auf diese Weise erhielt man Mutterteilchen für Cyantoner.
Die erhaltenen Mutterteilchen für Cyantoner wurden gemessen. Die Ergebnisse der Messung zeigten, dass der mittlere Teilchendurchmesser (D₅₀) als 50% Teilchendurchmesser bezogen auf die Anzahl 6,8 μm war, der Rundheitsgrad 0,98 war und die Austrittsarbeit 5,57 eV betrug. Darauf folgend wurde als die fluiditätsverbessernden Mittel negativ aufladbares hydrophobes Silika mit einem mittleren Primärteilchendurchmesser von 12 nm in einer Menge von 0,8 Gewichts% zu den Mutterteilchen für Cyantoner zugegeben, negativ aufladbares hydrophobes Silika mit einem mittleren Primärteilchendurchmesser von 40 nm wurde in einer Menge von 0,5 Gewichts% zu den Mutterteilchen für Cyantoner zugegeben, und Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp, dessen Mischkristallverhältnis 10 Gewichts% vom Titanoxid vom Rutiltyp und 90 Gewichts% vom Titanoxid vom Anatastyp war und behandelt wurde, damit es hydrophobe Eigenschaften hatte (Hydrophobizitätsgrad: 58 %, spezifische Oberfläche: 150 m²/g), wurde in einer Menge von 0,5 Gewichts zu den Mutterteilchen für Cyantoner zugegeben. Auf diese Weise wurde ein Cyantoner von Beispiel 1 erhalten. Die Austrittsarbeit dieses Toners war als ein Messergebnis 5,56 eV.
(b) Herstellung eines emulsionspolymerisierten Toners von Bezugsbeispiel 2
Ein Magentatoner von Beispiel 2 wurde auf die gleiche Weise wie der Toner von Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass Quinacridon anstelle von Phthalocyanine Blue als das Pigment verwendet wurde und dass die Temperatur zum Verbessern der Vereinigung und der Filmbindungsfestigkeit der Sekundärteilchen noch bei 90 °C gehalten wurde. Dieser Magentatoner hatte einen Rundheitsgrad von 0,97 und eine Austrittsarbeit von 5,65 eV als Messergebnis.
(c) Herstellung eines emulsionspolymerisierten Toners von Vergleichsbeispiel 1
Ein Toner von Vergleichsbeispiel 1 wurde auf die gleiche Weise erhalten wie der Toner des Beispiels 1, mit der Ausnahme, dass das negativ aufladbare hydrophobe Silika mit einem Primärteilchendurchmesser von 12 nm in einer Menge von 1,1 % zugegeben wurde und dass das negativ aufladbare hydrophobe Silika mit Primärteilchendurchmesser von 40 nm in einer Menge von 0,7 Gewichts% zugegeben wurde. Als ein Messergebnis war die Austrittsarbeit des Toners des Vergleichsbeispiels 1 5,55 eV.
(d) Herstellung eines emulsionspolymerisierten Toners von Vergleichsbeispiel 2
Ein Toner von Vergleichsbeispiel 2 wurde auf die gleiche Weise erhalten wie der Toner des Beispiels 1, mit der Ausnahme, dass das Titanoxid vom Anatastyp, das behandelt wurde, um hydrophobe Eigenschaft zu haben (Hydrophobizitätsgrad: 62 %, spezifische Oberfläche: 98 m²/g) in einer Menge von 0,5 % anstelle des hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp zugegeben wurde. Als Messergebnis war die Austrittsarbeit des Toners des Vergleichsbeispiels 2 5,56 eV, ähnlich wie im Beispiel 1.
(e) Herstellung eines emulsionspolymerisierten Toners des Vergleichsbeispiels 3
Ein Toner nach Vergleichsbeispiel 3 wurde auf die gleiche Weise erhalten wie der Toner von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass das Titanoxid vom Rutiltyp, das behandelt wurde, um hydrophobe Eigenschaft zu haben (Hydrophobizitätsgrad: 60 %, spezifische Oberfläche: 97 m²/g) in einer Menge von 0,5 % anstelle des hydrophoben Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp zugegeben wurde. Als Messergebnis war die Austrittsarbeit des Toners des Vergleichsbeispiels 3 5,64 eV.
(2) Beispiele von pulverisiertem Toner der ersten Ausführungsform
(a) Herstellung des pulverisierten Toners nach Beispiel 3
100 Gewichtsteile eines Gemisches (erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ldt.), das 50:50 (gewichtsbezogen) Polykondensatpolyester, zusammengesetzt aus aromatischer Dicarbonsäure und Bisphenol A von Alkylenether, und teilweise quervernetzter Verbindung aus dem Polykondensatpolyester mit polyvalentem Metall, 5 Gewichtsteilen Phthalocyanine Blue als ein Cyanpigment, 3 Gewichtsteilen von Polypropylen mit einem Schmelzpunkt von 152 °C und einem Mw von 4000 als ein Trennmittel, und 4 Gewichtsteilen einer Metallkomplexverbindung von Salicylsäure E-81 (erhältlich von Orient Chemical Industries, Ldt.) als ein ladungskontrollierendes Mittel, wurden gleichförmig unter Verwendung eines Henschelmischers gemischt, mit einem Zweiachsenextruder mit einer Innentemperatur von 150 °C geknetet und dann abgekühlt. Die gekühlte Substanz wurde grob pulverisiert in Stücke von 2 mm² oder weniger und dann zu Feinteilchen mit einer Jetmühle pulverisiert. Die Feinteilchen wurden mit einem Klassierer klassiert, um dadurch Toner-Mutterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 7.6 μm und einem Rundheitsgrad von 0,91 zu erhalten.
Darauf folgend wurden auf die gleiche Weise wie beim vorher genannten Beispiel 1 fließverbessernde Mittel zu den erhaltenen Tonerteilchen zugegeben. Auf diese Weise erhielt man einen pulverisierten Toner von Beispiel 3. Die gemessene Austrittsarbeit dieses Toners war 5,45 eV.
Unter Verwendung der vorher genannten Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden durch das bilderzeugende Gerät des kontaktlosen Einkomponentenprozesses wie in 5 gezeigt Bilder erzeugt. Zuerst werden Produktbeispiele der jeweiligen Komponenten des bilderzeugenden Gerätes unter Verwendung des negativ aufladbaren Toners 8 von Beispiel 1 beschrieben.
(Produktbeispiele des organischen Photorezeptors 1 [1 in 5 und 6, 140 in 8])
Ein Aluminiumrohr von 85,5 mm Durchmesser wurde als ein leitfähiges Substrat verwendet. Eine Beschichtungslösung wurde hergestellt durch Lösen und Dispergieren von 6 Gewichtsteilen alkohollöslichem Nylons [erhältlich von Toray Industries, Inc. (CM8000)] und 4 Gewichtsteilen von Titanoxidfeinteilchen, behandelt mit Aminosilan in 100 Gewichtsteilen Methanol. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde auf die äußere Oberfläche des leitfähigen Substrats durch die Ringbeschichtungsmethode aufgebracht und wurde bei einer Temperatur von 100 °C 40 Minuten lang getrocknet, um dadurch eine Unterlageschicht mit einer Dicke von 1,5 bis 2 μm zu bilden.
Eine Pigmentdispersionsflüssigkeit wurde hergestellt durch Dispergieren von 1 Gewichtsteil Oxytitanylphthalocyaninpigment als ein ladungserzeugendes Pigment, 1 Gewichtsteil Butyralharz [BX-1, erhältlich von Sekisui Chemical Co., Ltd.], und 100 Gewichtsteilen Dichlorethan für 8 Stunden durch einem Sandmühle mit Glaskugeln von 1 mm Durchmesser. Die Pigmentdispersionsflüssigkeit wurde auf die Unterlageschicht aufgebracht und wurde bei einer Temperatur von 80 °C 20 Minuten lang getrocknet, um dadurch eine ladungserzeugende Schicht mit einer Dicke von 0,3 μm zu bilden.
Eine Flüssigkeit wurde hergestellt durch Lösen von 40 Gewichtsteilen von Ladungstransportmaterial einer Styrylverbindung mit der folgenden Strukturformel (1) und 60 Gewichtsteilen Polycarbonatharz (Panlite TX, erhältlich von Teijin Chemicals Ltd.) in 400 Gewichtsteilen Toluol. Die Flüssigkeit wurde auf die ladungserzeugende Schicht mit der Tauchbeschichtung aufgebracht, so dass sie getrocknet eine Dicke von 22 μm hatte, um dadurch eine Ladungstransportschicht zu bilden. Auf diese Weise erhielt man einen Photorezeptor 1 mit einer doppelschichtigen lichtempfindlichen Schicht.
Strukturformel (1)
Ein Teststück wurde hergestellt, indem man einen Teil des erhaltenen organischen Photorezeptor 1 schnitt, und wurde unter Verwendung des kommerziellen Oberflächenanalysators (AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.) mit einer Strahlungsmenge von 500 nW gemessen. Die gemessene Austrittsarbeit war 5,47 eV.
(Produktbeispiel der Entwicklerwalze)
Ein Rohr eines leitfähigen Silikongummis (JIS-A-Härte: 63 Grad, Volumenwiderstand in der Bahn: 3,5 × 10⁶ Ωcm) wurde an die Außenoberfläche eines Aluminiumrohres von 18 mm Durchmesser gebunden, so dass es nach dem Zerkleinern eine Dicke von 2 mm hatte. Die Oberflächenrauhigkeit (Ra) war 5 μm und die Austrittsarbeit war 5,08 eV.
(Produktbeispiel des Übertragungsmediums der Zwischenübertragungsvorrichtung)
Eine leitfähige Zwischenschicht als eine leitfähige Schicht eines Zwischenübertragungsriemens 36 als das Übertragungsmedium des Zwischenübertragungsgeräts wurde folgendermaßen gebildet. Das heißt, eine gleichmäßig dispergierte Flüssigkeit zusammengesetzt aus:

• Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer 3 Gewichtsteile

• leitfähiger Ruß 10 Gewichtsteile

• Methylalkohol 70 Gewichtsteile

wurde auf einen Polyethylenterephthalatharzfilm von 130 μm Dicke mit darauf abgeschiedenem Aluminium durch die Walzenbeschichtungsmethode in einer Dicke von 20 μm aufgebracht und getrocknet, so dass eine leitfähige Zwischenschicht entstand.

Dann wurde eine Beschichtungsflüssigkeit durch Mischen und Dispergieren der folgenden Komponenten gemacht:

• nichtionisches wässriges Polyurethanharz (Feststoffverhältnis: 62 Gew.%)	55 Gewichtsteile
• Polytetrafluorethylen-Emulsionsharz (Feststoffverhältnis: 60 Gew.%)	11,6 Gewichtsteile
• leitfähiges Zinnoxid	25 Gewichtsteile
• Polytetrafluorethylen-Feinteilchen (maximaler Teilchendurchmesser: 0,3 μm oder weniger)	34 Gewichtsteile
• Polyethylenemulsion (Feststoffverhältnis: 35 Gew.%)	5 Gewichtsteile
• Entionisiertes Wasser	20 Gewichtsteile

und wurde auf die leitfähige Zwischenschicht durch das Walzenbeschichtungsverfahren aufgeschichtet, so dass die Dicke 10 μm war, und wurde auf die gleiche Weise getrocknet, damit eine Übertragungsschicht als eine Widerstandsschicht gebildet wurde.

Die erhaltene beschichtete Dünnschicht wurde geschnitten, so dass sie eine Länge von 540 mm hatte. Die Enden des geschnittenen Stückes wurden mit der beschichteten Oberfläche nach außen übereinander gelegt und mit Ultraschall verschweißt, wodurch ein Zwischenübertragungsriemen 36 bebildet wurde. Der Volumenwiderstand dieses Übertragungsriemens war 2,5 × 10¹⁰ Ωcm. Die Austrittsarbeit war 5,37 eV und die normierte Photoelektronenausbeute war 6,90.
(Produktbeispiel der Tonerregulierungsklinge 7)
Eine Tonerregulierungsklinge 7 wurde hergestellt, indem man das Ende einer SUS-Platte von 80 μm Dicke um 10° bog, so dass man eine Projektionslänge von 0,6 mm hatte. Die Austrittsarbeit war 5,01 eV.
Nun werden Bilderzeugungstests unter Verwendung des Bild erzeugenden Geräts gemäß dem kontaktlosen Entwicklungsprozess unten erklärt.
Als Bedingungen zum Erzeugen von Bildern während des Bild erzeugenden Prozesses wurde die Umfangsgeschwindigkeit des organischen Photorezeptors auf 180 mm/sec. eingestellt und das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit zwischen dem organischen Photorezeptor 1 und der Entwicklerwalze 11 wurde auf 2 eingestellt. Die Regulierungsklinge 7 wurde gegen die Entwicklerwalze 11 mit einer linearen Last von 33 gf/cm auf eine solche Weise gepresst, dass die Tonerschicht auf der Entwicklerwalze 11 in eine gleichförmige Dicke von 15 μm gebracht und so reguliert wurde, dass die Anzahl von durch die Tonerteilchen aufgebauten Schichten 2 wurde.
Das Dunkelpotential des organischen Photorezeptors 1 wurde auf –600 V eingestellt, das Lichtpotential davon wurde auf –100 V eingestellt, die Gleichstromentwickler-Vorspannung wurde auf –200 V eingestellt, und der dem Gleichstrom zu überlagernde Wechselstrom wurde auf eine Frequenz von 2,5 kHz und eine Spitze-Spitze-Spannung von 1500 V eingestellt Ferner wurden die Entwicklerwalze 11 und die Zufuhrwalze 6 so eingestellt, dass sie das gleiche Potential hatten.
Der Zwischenübertragungsriemen, der aus dem vorher genannten Übertragungsriemen zusammengesetzt ist, wurde als das Übertragungsmedium, das zu dem in 5 gezeigte Aufzeichnungsmedium 9 gehört, verwendet. Eine Spannung von +300 V wurde an die primäre Übertragungswalze auf der der Übertragungswalze 5 entsprechenden Rückseite angelegt. Die Anpresslast auf dem Photorezeptor 1 des Zwischenübertragungsriemens durch die primäre Übertragungswalze wurde auf 33 gf/cm eingestellt.
Ein elektrostatisch latentes Bild auf dem organischen Photorezeptor 1 wurde mit dem von der Entwicklerwalze 11 getragenen nicht-magnetischen Einkomponenten-Toner 8 gemäß dem kontaktfreien Entwicklungsverfahren (Sprungentwicklung) entwickelt. Das Entwicklungstonerbild auf dem Photorezeptor 1 wurde auf den Zwischenübertragungsriemen übertragen. Das auf den Zwischenübertragungsriemen übertragene Tonerbild wurde auf ein ebenes Papier mit einer Übertragungsspannung von +800 V an einem Sekundärübertragungsabschnitt (in 5 nicht gezeigt) übertragen und wurde durch eine Heizrolle (nicht gezeigt) fixiert.
Was das ebene Papier mit einem Bild darauf angeht, wurden die Dichten in einem Mittelbereich des Kopfendes, einem Mittelbereich des Fußendes, eines mittleren Bereiches und rechte und linke Enden von festen Abschnitten des Bildes mit einem Macbeth Reflexionsdensitometers gemessen und wurden gemittelt, so dass man einen Mittelwert erhielt. Unter den gleichen Bedingungen wurde ein anderes Bild auf dem organischen Photorezeptor 1 erzeugt, der Schleiergrad auf bildfremden Bereichen wurde mit dem Tape-Übertragungsverfahren gemessen, und der Schleiergrad auf dem organischen Photorezeptor 1 wurde auf die gleiche Weise gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Es sollte bemerkt werden, dass das Tape-Übertragungsverfahren ein Verfahren ist, dass das Ankleben eines Ausbesserungstapes, erhältlich von Sumitomo 3M Ldt., auf den Toner, so dass Schleiertonerteilchen auf das Ausbesserungstape übertragen werden, Aufkleben des Tapes auf ein weißes ebenes Papier, Messung der Dichte von oberhalb des Tapes durch das Reflexionsdensitometer und Erhalten der Differenz durch Subtrahieren der Dichte des Tapes von den gemessenen Werten umfasst. Die Differenz ist definiert als die Schleierdichte. Die mittlere Ladungsmenge (μc/g) des Toners auf der Entwicklerwalze 11 wurde gemessen mit einem Ladungsverteilungsmesssystem E-SPART III erhältlich von Hosokawa Micron Corporation. Die Ergebnisse sind auch in Tabelle 4 dargestellt.
Wie aus der Tabelle 4 deutlich wird, hatten die Toner der Beispiele 1 bis 3 gute Ergebnisse, dass wenig Schleier verursacht wurde, dass die Dichten in dem Mittelbereich und den beiden seitlichen Enden des festen Bildes und der oberen Mitte und der unteren Mitte des festen Bildes im Wesendlichen gleichmäßig waren, und dass die Ladungseigenschaft und die Fluidität (Übertragungseffizienz) des Toners auf der Entwicklerwalze 11 als stabil beurteilt werden können. Andererseits hatte der Toner des Vergleichsbeispiels 1, der großteiliges hydrophobes Silika und kleinteiliges hydrophobes Silika und kein hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp enthielt, ein Ergebnis, dass die Ladungsmenge zu groß war und dass die Dichten auf den beiden seitlichen Enden und den oberen und unteren Mitten des festen Bildes verringert waren, während die Dichte in der Mitte des festen Bildes aufrecht erhalten wurden. Bei den Tonern von Vergleichsbeispielen 2 und 3 war, während es keine Probleme mit der Ladungsmenge gab, die Menge an Schleier relativ groß und die Dichten an beiden seitlichen Enden des festen Bildes neigten dazu, kleiner zu werden.
(Herstellung von anderen Beispielen des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners 8 gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Bild erzeugendes Gerät zur Verwendung für Bilderzeugungstests, Bilderzeugungstests und die Ergebnisse der Tests)
Ferner wurden Toner der anderen Beispiele des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners 8 gemäß der vorliegenden Erfindung gemacht und in Bilderzeugungstests erprobt. Im Folgenden werden die Herstellung dieser Toner, ein für die Tests verwendetes Bild erzeugendes Gerät, die Bilderzeugungstests und die Ergebnisse der Tests erläutert.
(a) Herstellung des pulverisierten Toners von Beispiel 4
Einen Magentatoner als einen pulverisierten Toner von Beispiel 4 erhielt man auf die gleiche Weise wie bei der Herstellung des vorher genannten pulverisierten Toner von Beispiel 3, mit der Ausnahme, dass Quinacridon als das Pigment anstelle von Phthalocyanine Blue verwendet wurde. Als Messergebnis war die Austrittsarbeit dieses Magentatoners von Beispiel 4 5,58 eV.
(b) Herstellung des pulverisierten Toners von Beispiel 5
Einen gelber Toner als einen pulverisierten Toner von Beispiel 5 erhielt man auf die gleiche Weise wie bei der Herstellung des vorher genannten pulverisierten Toners des Beispiel 3, mit der Ausnahme, dass Pigment Yellow 180 als Pigment anstelle von Phthalocyanine Blue verwendet wurde. Als ein Messergebnis war die Austrittsarbeit dieses gelben Toners von Beispiel 5 5,61 eV.
(c) Herstellung des pulverisierten Toners von Beispiel 6
Einen schwarzen Toner als einen pulverisierten Toner von Beispiel 6 erhielt man auf die gleiche Weise wie bei der Herstellung des vorher genannten pulverisierten Toners von Beispiel 3, mit der Ausnahme, dass Carbon Black als Pigment anstelle von Phthalocyanine Blue verwendet wurde. Als ein Messergebnis war die Austrittsarbeit dieses schwarzen Toners von Beispiel 6 5,71 eV.
(d) Für die Bilderzeugungstests verwendetes Bild erzeugendes Gerät
Das Bild erzeugende Gerät, das für die Bilderzeugungstests verwendet wurde, war ein Vollfarbendrucker wie in 8 gezeigt, der sowohl zum in 5 gezeigten kontaktfreien Entwicklungsverfahren als auch zum in 6 gezeigten Kontaktentwicklungsverfahren fähig war. Vollfarbenbilder wurden unter Verwendung dieses Vollfarbendruckers gemäß dem kontaktfreien Entwicklungsverfahren hergestellt. Dieser Vollfarbendrucker war von einem Vierzyklentyp, umfassend einen elektrophotographischen Photorezeptor (latenter Bildträger) 140 für negative Aufladung.
In 8 bezeichnet eine Ziffer 100 eine Trägerkartusche für ein latentes Bild, in dem eine Trägereinheit für ein latentes Bild zusammengebaut ist. In diesem Beispiel ist die Photorezeptorkartusche so bereitgestellt, dass Photorezeptor und eine Entwicklungseinheit getrennt installiert werden können. Der elektrophotographische Photorezeptor für negative Aufladung (im folgenden manchmal einfach „Photorezeptor" genannt) 140 mit einer Austrittarbeit, die die in der vorliegenden Erfindung definierte Beziehung erfüllt, wird mit einem geeigneten Antriebsmittel (nicht gezeigt) in Pfeilrichtung gedreht. Angeordnet um den Photorezeptor 140 entlang der Drehrichtung sind eine Aufladungswalze 160 als ein Aufladungsmittel, Entwicklungsvorrichtungen 10 (Y, M, C, K) als die Entwicklungsmittel, eine Zwischenübertragungsvorrichtung 30 und eine Reinigungseinrichtung 170.
Die Aufladungswalze 160 ist in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Photorezeptors 140, um die äußere Oberfläche davon gleichmäßig aufzuladen. Die gleichmäßig aufgeladenen äußere Oberfläche des Photorezeptors 140 wird mit dem selektiven Licht L1 entsprechend der gewünschten Bildinformation mit der Belichtungseinheit 140 belichtet, um dadurch ein elektrostatisch latentes Bild auf dem Photorezeptor 140 zu erzeugen. Das elektrostatisch latente Bild wird mit Entwicklern durch die Entwicklervorrichtungen 10 entwickelt.
Als die Entwicklervorrichtungen sind eine Entwicklervorrichtung 10Y für Gelb, eine Entwicklervorrichtung 10M für Magenta, eine Entwicklervorrichtung 10C für Cyan und eine Entwicklervorrichtung 10D für Schwarz vorgesehen. Diese Entwicklervorrichtungen 10Y, 10C, 10M, 10K können schwingen, so dass die Entwicklerwalze (Entwicklerträger) 11 von nur einer der Entwicklervorrichtungen selektiv in Andruckkontakt mit dem Photorezeptor 140 steht. Diese Entwicklervorrichtungen 10 halten auf den jeweiligen Entwicklungswalzen negativ geladene Toner, mit Austrittsarbeiten, die die Beziehung zu der Austrittsarbeit des Photorezeptors erfüllen. Jede Entwicklungswalze 11 ist aus einer harten Walze, zum Beispiel einer Metallwalze, die bearbeitet wurde, damit sie eine raue Oberfläche hat, zusammengesetzt. Das entwickelte Tonerbild wird auf einen Zwischenübertragungsriemen 36 der Zwischenübertragungsvorrichtung 30 übertragen. Die Reinigungseinrichtung 170 umfasst eine Reinigerklinge zum Abkratzen von Tonerteilchen T, die an der äußeren Oberfläche des Photorezeptors 140 nach dem Übertragen anhaften und ein Toneraufnahmeelement zum Aufnehmen der durch die Reinigerklinge abgekratzten Tonerteilchen.
Die Zwischenübertragungseinrichtung 30 umfasst eine Antriebswalze 31, vier angetriebene Walzen 32, 33, 34, 35 und den endlosen Zwischenübertragungsriemen 36, der auf diese Walzen aufgewunden und fest gehalten wird. Die Antriebswalze 31 hat ein an ihrem Ende befestigtes Getriebe (nicht gezeigt) und das Getriebe steht im Eingriff mit einem Getriebe des Photorezeptors 140, so dass die Antriebswalze 31 mit im Wesentlichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie der Photorezeptor 140 rotiert. Als Ergebnis wird der Zwischenübertragungsriemen 36 so angetrieben, dass er mit im Wesentlichen gleicher Umfangsgeschwindigkeit umläuft wie der Photorezeptor 140 in Pfeilrichtung.
Die angetriebene Walze 35 ist an einer solchen Position angeordnet, dass der Zwischenübertragungsriemen 36 durch die Spannung selbst zwischen der Antriebswalze 31 und der angetriebenen Walze 35 in Kontakt mit dem Photorezeptor 140 gedrückt wird, um dadurch einen primären Übertragungsabschnitt T1 an dem Andruckkontaktbereich zwischen dem Photorezeptor 140 und dem Zwischenübertragungsriemen 36 bereit zu stellen. Die angetriebene Walze 35 ist am Aufwärtslauf der Umlaufsrichtung des Zwischenübertragungsriemen und in der Nähe des primären Übertragungsabschnitt T1 angeordnet.
Auf der Antriebswalze 31 ist eine Elektrodenwalze (nicht gezeigt) via den Zwischenübertragungsriemen 36 angeordnet. Eine Primärübertragungsspannung wird an die leitfähige Schicht des Zwischenübertragungsriemens 36 über die Elektrodenwalze angelegt. Die angetriebene Walze 32 ist eine Spannwalze zum Vorspannen des Zwischenübertragungsriemen in der Spannrichtung durch ein Spannmittel (nicht gezeigt). Die angetriebene Walze 33 ist eine Stützwalze zum Bereitstellen eines sekundären Übertragungsabschnittes T2. Eine sekundäre Übertragungswalze 38 ist so angeordnet, dass sie der Stützwalze 33 über den Zwischenübertragungsriemen 36 gegenübersteht. Eine sekundäre Übertragungsspannung wird an die sekundäre Übertragungswalze angelegt. Die sekundäre Übertragungswalze kann sich bewegen, so dass sie durch einen Schiebemechanismus (nicht gezeigt) von dem Zwischenübertragungsriemen 36 weg bewegt wird oder in Kontakt damit kommt. Die angetriebene Walze 34 ist eine Stützwalze für einen Riemenreiniger 39. Der Riemenreiniger 39 kann sich bewegen, so dass er sich durch einen Schiebemechanismus (nicht gezeigt) von dem Zwischenübertragungsriemen 36 trennt oder mit ihm in Kontakt kommt.
Der Zwischenübertragungsriemen 36 ist ein doppellagiger Riemen umfassend die leitfähige Schicht und eine Widerstandsschicht, die auf der leitfähigen Schicht ausgebildet ist, wobei die Widerstandschicht in Anpresskontakt mit dem Photorezeptor 140 gebracht wird. die leitfähige Schicht ist aus einem isolierenden Substrat aus synthetischem Harz gebildet. Die primäre Übertragungsspannung wird an die leitfähige Schicht durch die oben erwähnte Elektrodewalze angelegt. Die Widerstandsschicht wird in einer Bandform entlang den Seitenkanten des Riemens entfernt, so dass der entsprechende Abschnitt der leitfähigen Schicht in der Bandform freigelegt ist. Die Elektrodenwalze ist in Kontakt mit dem freigelegten Abschnitt der leitfähigen Schicht angeordnet.
In der umlaufenden Bewegung des Zwischenübertragungsriemens 36, wird das Tonerbild auf dem Photorezeptor 140 auf den Zwischenübertragungsriemen 36 an dem primären Übertragungsabschnitt T1 übertragen, wobei das auf den Zwischenübertragungsriemen 36 übertragene Tonerbild auf ein Blatt (Aufzeichnungsmedium) S wie etwa ein zwischen der sekundären Übertragungswalze 38 und dem Zwischenübertragungsriemen zugeführtes Papier an dem zweiten Übertragungsabschnitt T2 übertragen wird. Das Blatt S wird aus einem Blatteinspeiser 50 eingespeist und wird dem sekundären Übertragungsabschnitt T2 mit einem vorbestimmten Timing durch ein Paar von Torwalzen G zugeführt. Ziffer 51 bezeichnet eine Blattkassette und 52 bezeichnet eine Aufnahmewalze.
Das an dem sekundären Übertragungsabschnitt T2 übertragene Tonerbild wird durch eine Fixiervorrichtung 60 fixiert und wird über einen Ausstoßweg 70 auf einen auf einem Gerätegehäuse 80 ausgebildeten Blatttrog 81 ausgestoßen. Das Bild erzeugende Gerät dieses Beispiels hat zwei getrennte Ausstoßwege 71, 72 als Ausstoßweg 70. Das Blatt nach der Fixiereinrichtung 60 wird durch einen der Ausstoßwege 71, 72 ausgestoßen. Die Ausstoßwege 71, 72 haben einen Spitzkehrenweg, durch den in dem Fall, dass auf beiden Seiten des Blattes Bilder erzeugt werden, ein durch den Ausstoßweg 71 oder 72 ausgestoßenes Blatt umgedreht und erneut durch eine Umkehrwalze 73 zu dem sekundären Übertragungsabschnitt T2 eingespeist wird.
Die Aktionen des Bild erzeugenden Geräts als Ganzes werden folgendermaßen zusammengefasst:

(i) Wenn ein Druckbefehl (Bild erzeugendes Signal) in eine Steuereinheit 90 des Bild erzeugenden Geräts von einem Hostcomputer (PC) (nicht gezeigt) oder dergleichen eingegeben wird, werden der Photorezeptor 140, die jeweiligen Walzen 11 der Entwicklungsvorrichtungen 10 und der Zwischenübertragungsriemen 36 angetrieben, damit sie rotieren.
(ii) Die äußere Oberfläche des Photorezeptors 140 wird durch die Aufladungswalze 160 gleichmäßig aufgeladen.
(iii) Die gleichmäßig aufgeladene äußere Oberfläche des Photorezeptors 140 wird mit selektivem Licht L1 entsprechend der Bildinformation für eine erste Farbe (z.B. Gelb) durch die Belichtungseinheit 40 belichtet, um dadurch ein elektrostatisch latentes Bild für Gelb zu erzeugen.
(iv) Nur die Entwicklungswalze der Entwicklungsvorrichtung 10Y für die erste Farbe, z.B. Gelb, wird eingestellt, so dass sie einen vorbestimmten Entwicklungsspalt L relativ zu dem Photorezeptor hat oder wird in Kontakt mit dem Photorezeptor 140 gebracht, um so das vorher genannte elektrostatisch latente Bild gemäß der kontaktfreien Entwicklung oder der Kontaktentwicklung zu entwickeln, wodurch ein Tonerbild von Gelb als die erste Farbe auf dem Photorezeptor 140 entsteht.
(v) Die primäre Übertragungsspannung der der Polarität des Toners entgegen gesetzten Polarität wird an den Zwischenübertragungsriemen 36 angelegt, um dadurch das auf dem Photorezeptor 140 gebildete Tonerbild auf den Zwischenübertragungsriemen 36 an dem primären Übertragungsabschnitt T1 zu übertragen. An diesem Punkt werden die sekundäre Übertragungswalze 38 und der Riemenreiniger 39 von dem Zwischenübertragungsriemen 36 getrennt.
(vi) Nach dem Entfernen auf dem Photorezeptor verbleibender restlicher Tonerteilchen durch die Reinigungseinrichtung 170 wird die Ladung auf dem Photorezeptor 140 durch Entfernungslicht L2 von einer Entferneinrichtung 41 entfernt.
(vii) Die obigen Prozesse (ii)-(vi) werden wenn nötig wiederholt. Das heißt, gemäß dem Druckbefehl werden die Prozesse für die zweite Farbe, die dritte Farbe und die vierte Farbe wiederholt, und die Tonerbilder werden entsprechend dem Druckbefehl einander auf dem Zwischenübertragungsriemen 36 überlagert.
(viii) Ein Blatt S wird aus dem Blatteinspeiser 50 mit einem vorbestimmten Timing eingespeist, das Tonerbild (ein durch Überlagern der vier Tonerfarben erzeugtes Vollfarbenbild) auf dem Zwischenübertragungsriemen wird auf das Blatt S mit der sekundären Übertragungswalze 38 sofort bevor oder nachdem ein Ende des Blattes S den sekundären Übertragungsabschnitt T2 erreicht (nämlich mit einem Timing, so dass das Tonerbild auf dem Zwischenübertragungsriemen 36 auf eine gewünschte Position auf dem Blatt S übertragen wird) übertragen. Der Riemenreiniger 39 wird in Kontakt mit dem Zwischenübertragungsriemen 36 gebracht, um auf dem Zwischenübertragungsriemen 36 verbleibende Tonerteilchen nach der sekundären Übertragung zu entfernen.
(ix) Das Blatt S passiert die Fixiereinrichtung 60, wobei das Tonerbild auf dem Blatt S fixiert wird. Danach wird das Blatt S zu einer vorbestimmten Position gefördert (im Fall des Einzelseitendruckes zu dem Blatttrog 81 hin, oder im Fall des Doppelseitendruckes zu der Umkehrrolle 73 über den Spitzkehrenweg 71 oder 72).

(e) Bilderzeugungstests und die Ergebnisse der Tests
Vollfarbenbilder wurde mit dem vorher genannten Vollfarbendrucker mit vier Farbtonern bestehend aus den vorher genannten Cyantoner von Beispiel 3, dem Magentatoner von Beispiel 4, dem Gelbtoner von Beispiel 5 und dem Schwarztoner von Beispiel 6 erzeugt. Bilderzeugungstests werden in einem klimatisierten Labor unter einer Bedingung einer niedrigen Temperatur von 10 °C und einer niedrigen Feuchte von RH 15 %, einer anderen Bedingung von einer normalen Temperatur von 23 °C und einer normalen Feuchte von RH 60 % und noch einer anderen Bedingung einer höheren Temperatur von 35 °C und einer hohen Feuchte von RH 80 % durchgeführt. Unter den vorher genannten Bedingungen wurden Vollfarbenbilder mit 20 Leistung auf jeweils 5000 Blatt Papier gedruckt. Als Ergebnisse der Überprüfung der Bildqualität stellte sich heraus, dass man eine stabile Bildqualität erhielt.
Die Druckaktion des Druckers wurde während der Bilderzeugung mit jedem Farbtoner gestoppt, um zu überprüfen, ob einige vorhergehende Tonerteilchen umgekehrt auf den Photorezeptor von dem Zwischenübertragungsriemen übertragen worden sind. Als Ergebnis davon wurde kein oder wenig Umkehrübertragungstoner gefunden. Deshalb ist gefunden worden, dass die Erzeugung von Umkehrübertragungstoner verhindert werden kann.
(f) Fixiereigenschaftstest und für die Tests verwendete Fixiereinrichtung
Unter Verwendung einer wie unten beschriebenen Fixiereinrichtung wurde ein Vergleich zwischen dem Toner von Beispiel 1 und dem Toner von Vergleichsbeispiel 1 über ihre Fixiereigenschaften gemacht.
Die Fixiereinrichtung hat zwei Anpresswalzen, d.h. eine Heizwalze von ⌀40 {mit eingebauter Halogenlampe 600w, einer Schicht aus PFA mit einer Dicke von 50 μm, gebildet auf einem Silikongummi 2,5 mm (60° JISA)} und eine Anpresswalze von ⌀40 {mit eingebauter Halogenlampe 300w, einer Schicht aus PFA mit einer Dicke von 50 μm, gebildet auf einem Silikongummi 2,5 mm (60° JISA)}. Bilder wurden durch die zwei Anpresswalzen (mit einer Last von etwa 38 kgf) und bei einer voreingestellten Temperatur von 190 °C fixiert. Die Toner wurden hinsichtlich ihrer Fixiereigenschaft verglichen. Ein Baumwolltuch wurde auf das bedruckte Blatt gelegt und wurde 50 Mal mit einem Gewicht von 200 g gerieben. Die Dichten des Festbildes vor und nach dem Reiben wurden gemessen und die Retentionsrate (%) wurde berechnet. Die Retentionsrate wurde als ein Index für die Bewertung der Fixiereigenschaft des Toners verwendet.
Gemäß den Ergebnissen des Fixiereigenschaftstest betrug die Retentionsrate des Toners von Beispiel 1 95 %, während die Retentionsrate des Toners von Vergleichsbeispiel 1 90 war. Das heißt, die Retentionsrate des Toners von Vergleichsbeispiel 1 war niedriger als die des Toners von Beispiel 1. In dem Fall, dass hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp dem Toner von Vergleichsbeispiel in der gleichen gewichtsbezogenen Menge wie von dem Toner von Beispiel 1 zugegeben wurde, zeigte der Toner eine Fixiereigenschaft, die nahezu gleich der des Toners von Beispiel 1 war. Das heißt, bloß durch Zugeben einer kleinen Menge von hydrophobem Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp zum Toner des Vergleichsbeispiel 1, von dem die externen Additive nur hydrophobes Silika ist, kann die ausgezeichnete Aufladungseigenschaft und Bildgewinnungscharakteristik des Toners gezeigt werden ohne dass die Fixiereigenschaft gesenkt wird, gerade wie die Beispiele 1 bis 5.
(i) Tests der Toneraufladungs-Charakteristik
Hydrophobes, negativ aufladbares kleinteiliges Dampfphasensilika (12 nm) (von dem der Primärteilchendurchmesser 12 nm war) wurde kurz vorher in einer Menge von 0,8 Gewichts und hydrophobes, negativ aufladbares großteiliges Dampfphasensilika (40 nm) (von dem der Primärteilchendurchmesser 40 nm war) wurde kurz vorher in einer Menge von 0,5 Gewichts% zu den Mutterteilchen eines polymerisierten Toners mit einem Rundheitsgrad von 0,98 und einem mittleren Teilchendurchmesser (D₅₀), als 50% Teilchendurchmesser auf der Grundlage der Anzahl, von 6,8 μm, das man in Beispiel 1 erhielt, gemischt. Durch Mischen von Feinteilchen aus hydrophobem Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp in einer Menge von 0,2 Gewichts%, 0,5 Gewichts%, 1,0 Gewichts bzw. 2,0 Gewichts% in diesen Toner wurden vier Arten von polymerisierten Tonern hergestellt. Mit diesen polymerisierten Tonern wurden Bilder mit dem Vollfarbendrucker wie in 8 gezeigt gemäß dem kontaktfreien Entwicklungsprozess erzeugt, um die Festbilddichte von etwa 1,1 zu erzielen.
Tabelle 5
Die mittleren Ladungsmengen q/m (μg/g) der jeweiligen Toner und die Mengen des positiv geladenen Toners (Gewichts%, oder kurz Gew.%) nach der Bilderzeugung sind in Tabelle 5 gezeigt. Die Ladungsmengenverteilung des Toners wurde unter Verwendung eines E-SPART-Analysators EXT-3, erhältlich von Hosokawa Micron Corporation, gemessen.
Wie aus der Tabelle 5 deutlich wird, ist die mittlere Ladungsmenge q/m des Toners enthaltend 0 Gew.%, d.h. ohne, hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp –17,96 μc/g und die Menge des positiv geladenen Toners desselben war 10,40 Gew.%. Die mittlere Ladungsmenge q/m des Toners enthaltend 0,2 Gew.% hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp war –15,95 μc/g und die Menge des positiv geladenen Toners desselben war 5,83 Gew.%. Ferner war die mittlere Ladungsmenge q/m des Toners enthaltend 0,5 Gew.% hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp –21,86 μc/g und die Menge des positiv geladenen Toners desselben war 3,70 Gew.%. Außerdem war die mittlere Ladungsmenge q/m des Toners enthaltend 1,0 Gew.% hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp –20,71 μc/g und die Menge des positiv geladenen Toners desselben war 2,10 Gew.%. Darüber hinaus war die mittlere Ladungsmenge q/m des Toners enthaltend 2,0 Gew.% hydrophobes Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp –15,40 μc/g und die Menge des positiv geladenen Toners desselben war 5,61 Gew.%.
Gemäß den Testergebnissen kann die Menge des positiv geladenen Toners, d.h. umgekehrt geladenen Toners, mit kleiner Änderung in der mittleren Ladungsmenge durch Zugabe von hydrophobem Titanoxid vom Rutil-/Anatastyp verringert werden.

Claims

Nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner mit Toner-Mutterteilchen und externen Additiven, die extern an den Toner-Mutterteilchen anhaften, worin die externen Additive zumindest kleinteilige hydrophobe Kieselerde, um den Toner-Mutterteilchen negative Ladungseigenschaft zu verleihen, deren mittlerer Pimärteilchendurchmesser 20 nm oder weniger ist, grossteilige hydrophobe Kieselerde, um den Toner-Mutterteilchen negative Ladungseigenschaft zu verleihen, deren mittlerer Primärteilchendurchmesser 30 nm oder mehr ist, und hydrophobes Titanoxid vom Rutil/Anatas-Typ mit Spindelform umfassen, deren Hauptachsendurchmesser im Bereich von 0,02 bis 0,10 μm und deren Verhältnis des Hauptachsendurchmessers zum Nebenachsendurchmesser 2 bis 8 ist, und worin die Toner-Mutterteilchen durch Vermischen eines Färbemittels, eines Trennmittels und eines Ladungskontrollmittels mit einem Harzbindemittel aus einem Polyesterharz hergestellt werden und die Austrittsarbeit der Toner-Mutterteilchen grösser als die Austrittsarbeit der hydrophoben Kieselerden eingestellt ist und annähernd gleich der Austrittsarbeit des hydrophoben Titanoxids vom Rutil/Anatas-Typ eingestellt ist.
Nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner gemäss Anspruch 1, worin die kleinteilige hydrophobe Kieselerde in einer grösseren Menge als die Zugabemenge des hydrophoben Titanoxids vom Rutil/Anatas-Typ hinzugegeben wird.
Nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner gemäss Anspruch 1 oder 2, worin die Gesamtmenge der externen Additive 0,5 Gew.% oder mehr und 4,0 Gew.% oder weniger relativ zum Gewicht der Toner-Mutterteilchen ist.
Verfahren zur Herstellung eines nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, worin: die Toner-Mutterteilchen und die zwei hydrophoben Kieselerden, deren mittlere Primärteilchendurchmesser sich voneinander unterscheiden, zuerst vermischt werden, um eine Mischung herzustellen, und dann das hydrophobe Titanoxid vom Rutil/Anatas-Typ zur Mischung hinzugegeben und vermischt wird.
Nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner gemäss Anspruch 1 oder 2, worin der nicht-magnetische Einkomponenten-Toner ein pulverisierter Toner ist, dessen Toner-Mutterteilchen durch das Pulverisierungsverfahren hergestellt werden, oder ein polymerisierter Toner ist, dessen Toner-Mutterteilchen durch das Polymerisationsverfahren hergestellt werden.
Nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner gemäss Anspruch 1 oder 2, worin der Rundheitsgrad des nicht- magnetischen Einkomponenten-Toners auf 0,91 (Wert gemäss FPIA2100 gemessen) oder mehr eingestellt ist.
Nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner gemäss Anspruch 1 oder 2, worin der Teilchendurchmesser (D₅₀) des nicht-magnetischen Einkomponenten-Toners als 50 %-Teilchendurchmesser auf Zahlenbasis auf 9 μm oder weniger eingestellt ist.
Nicht-magnetischer Einkomponenten-Toner gemäss Anspruch 1, worin das hydrophobe Titanoxid vom Rutil/Anatas-Typ fest an die Toner-Mutterteilchen durch die kleinteilige hydrophobe Kieselerde angebracht ist.