DE60302122T2

DE60302122T2 - Toner für Elektrophotographie, Entwickler, Prozesskartusche, bildgebender Apparat und Bildgebungsprozess

Info

Publication number: DE60302122T2
Application number: DE60302122T
Authority: DE
Inventors: Masami Tomita; Toshiki Nanya; Fumihiro Sasaki; Shigeru Emoto; Shinichiro Yagi; Hiroto Higuchi; Naohiro Watanabe; Tadao Takikawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: EP1396762A1; CN100474134C; EP1396762B1; JP4300036B2; US7056638B1; ES2250802T3; CN1501183A; DE60302122D1; JP2004145243A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner für einen Entwickler, welcher latente elektrostatische Bilder in der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung, dem elektrostatischen Drucken und dergleichen entwickelt. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Bilderzeugungsvorrichtung und ein Bilderzeugungsverfahren, die den Toner verwenden. Spezifisch betrifft die vorliegende Erfindung einen Toner, einen Entwickler und eine Entwicklungsvorrichtung für die Elektrophotographie, die für Kopiergeräte, Laserdrucker, Faxgeräte für Normalpapier und dergleichen verwendet werden, welche ein direktes oder indirektes elektrophotographisches Entwicklungssystem verwenden. Ferner richtet sich die vorliegende Erfindung auf einen Toner für die Elektrophotographie, eine Bilderzeugungsvorrichtung (eine Entwicklungsvorrichtung) und auf eine Prozesskartusche, die für Vollfarb-Kopiergeräte, Vollfarb-Laserdrucker, Vollfarb-Normalpapierfaxgeräte und dergleichen verwendet werden, die ein direktes oder indirektes elektrophotographisches Mehrfarben-Entwicklungssystem verwenden.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
In der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung, dem elektrostatischen Drucken und dergleichen wird ein Entwickler zum Beispiel auf ein Element zum Tragen eines latenten elektrostatischen Bildes aufgebracht, zum Beispiel auf einen Photoleiter oder dergleichen, um in einem Entwicklungsschritt den Entwickler auf einem latenten elektrostatischen Bild abzulagern, das auf dem Element zum Tragen eines latenten elektrostatischen Bildes erzeugt wurde, der auf dem Bild abgelagerte Entwickler wird in einem Übertragungsschritt auf ein Aufzeichnungsmedium, zum Beispiel ein Aufzeichnungspapier oder dergleichen übertragen und danach wird der übertragene Entwickler in einem Fixierschritt auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert. Es ist allgemein bekannt, als solchen Entwickler, der dazu verwendet wird, das auf dem Element zum Tragen eines latenten elektrostatischen Bildes erzeugte latente elektrostatische Bild zu entwickeln, Einkomponenten-Entwickler, wie magnetische Toner und nicht-magnetische Toner zu verwenden, welche nicht einen aus einem Träger und einem Toner bestehenden Zweikomponenten-Entwickler oder einen Träger benötigen. Als in der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung, dem elektrostatischen Drucken und dergleichen verwendete Trockentoner sind herkömmliche Toner solche, die durch Schmelzen und Kneten eines Tonerbindemittels (eines Bindemittelharzes) wie Styrolharz, Polyester oder dergleichen und farbgebenden Mitteln und dergleichen zusammen und dann Pulverisieren der Mischung erzeugt werden.
Diese Trockentoner werden, nachdem sie zum Entwickeln verwendet und auf einen Papierbogen oder dergleichen übertragen wurden, durch Erwärmen und Schmelzen des Toners unter Verwendung einer Wärmewalze auf dem Bogen fixiert. Wenn die Temperatur der Wärmewalze bei diesem Vorgang übermäßig hoch ist, tritt ein „Verschmieren" genanntes Problem auf. Verschmieren ist das Problem, dass der Toner übermäßig geschmolzen wird und an der Wärmewalze anklebt. Wenn die Temperatur der Wärmewalze übermäßig niedrig ist, tritt andererseits das Problem auf, dass das Ausmaß des Schmelzens des Toners unzureichend ist, was ungenügendes Fixieren zur Folge hat. Demgemäß gibt es Bedürfnisse nach einem Toner, der erst bei einer höheren Temperatur Verschmieren verursacht (hervorragende WarmVerschmierbeständigkeit) und der eine niedrige Fixiertemperatur (hervorragende Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur) aufweist, wobei andererseits Energieeinsparung und Miniaturisierung der Geräte, wie von Kopiergeräten, berücksichtigt werden. Toner benötigen auch eine wärmefeste Lagerfähigkeit, welche Blockieren des Toners unterdrückt, wenn der Toner gelagert wird, und bei einer Temperatur der Atmosphäre innerhalb des Gerätes, wo der Toner untergebracht wird. Speziell eine niedrige Schmelzviskosität des Toners ist bei Vollfarb-Kopiergeräten und Vollfarbdruckern wesentlich, um Glanz und Farbmischung eines Bildes zu erhalten. Als eine Folge sind Polyester-Tonerbindemittel, die scharfes Schmelzen aufweisen, in derartigem Toner verwendet worden. Jedoch neigt dieser Toner dazu, Verschmieren zu verursachen. Um Verschmieren zu verhindern, ist in Geräten für Vollfarbe herkömmlicher Weise Siliconöl oder dergleichen auf die Wärmewalze aufgebracht worden. Das Verfahren, Siliconöl oder dergleichen auf die Wärmewalze aufzubringen, hat jedoch das Problem, dass die Geräte mit einem Öltank und einer Öl-Auftragvorrichtung ausgerüstet werden müssen, daher werden die Geräte komplizierter in ihren Strukturen und groß in ihrer Größe. Es führt auch zu einer Qualitätsminderung der Wärmewalze, daher wird zu jedem beliebigen Zeitpunkt Wartung erforderlich. Ferner ist es unvermeidlich, dass das Öl an Kopierpapier, Folien für den Overhead-Projektor (OHP) und dergleichen anhaftet, und speziell bei den Folien für den OHP besteht das Problem, dass das anhaftende Öl eine Verschlechterung des Farbtons verursacht.
Um das Anschmelzen des Toners zu verhindern, ohne ein Öl auf die Wärmewalze aufzubringen, wird Wachs dem Toner zugesetzt. Bei diesem Verfahren wird die Formtrennwirkung jedoch in hohem Maß von dem Zustand des in einem Tonerbindemittel dispergierten Wachses beeinflusst. Wachs weist seine Formtrennfähigkeit nicht auf, wenn das Wachs mit dem Tonerbindemittel kompatibel ist. Wachs weist seine Formtrennfähigkeit auf und verbessert die Formtrennfähigkeit des Toners, wenn das Wachs innerhalb des Tonerbindemittels als inkompatible Domänenteilchen verbleibt. Wenn der Durchmesser von Domänenteilchen übermäßig hoch ist, besteht das Problem, dass hervorragende Bilder nicht erhalten werden können. Das liegt an einer Zunahme des Anteils von Wachs, das in dem Oberflächenbereich des Toners vorliegt, in Bezug auf andere Komponenten des Toners, was mit einer Zunahme von dessen Durchmesser zu tun hat. Daher weist der Toner Aggregation auf, was seine Fluidität beeinträchtigt. Überdies tritt Filmbildung auf, bei welcher während Langzeit-Verwendung Wachs zu einem Träger oder einem Photoleiter wandert. Auch gibt es das Problem, dass im Fall von Farbtoner die Farbwiedergabe und die Klarheit des Bildes beeinträchtigt werden. Wenn im Gegensatz dazu der Durchmesser des Domänenteilchens zu niedrig ist, wird das Wachs übermäßig verteilt, so dass ausreichende Formtrennfähigkeit nicht erhalten werden kann. Obwohl es notwendig ist, den Durchmesser von Wachs wie vorstehend erwähnt zu steuern, ist ein angemessenes Verfahren dazu noch nicht gefunden worden. Zum Beispiel beruht in dem Fall von durch Pulverisieren hergestellten Tonern die Steuerung des Wachsdurchmessers weitgehend auf der Scherkraft der Mischung während des Schmelzens und Knetens. Polyesterharz, das allgemein als ein Tonerbindemittel verwendet wurde, hat eine niedrige Viskosität, daher kann auf es keine ausreichende Scherkraft ausgeübt werden. Folglich ist es sehr schwierig, die Verteilung des Wachses zu steuern und speziell für diese Toner einen geeigneten Durchmesser zu erhalten.
Ein anderes Problem der Pulverisierung ist, dass mehr Wachs an der Oberfläche des Toners freiliegt, weil das Wachs dazu neigt, in seiner Form gebrochene Ränder zu haben.
Obwohl Verbesserung von Tonern in Angriff genommen wurde, indem der Durchmesser der Tonerteilchen miniaturisiert wurde oder die Teilchendurchmesserverteilung des Toners eng gemacht wurde, um Bilder hoher Qualität zu erhalten, kann eine gleichmäßige Teilchenform durch gewöhnliche Herstellungsverfahren der Mischungs-Pulverisierung nicht erhalten werden. Außerdem ist der Toner noch pulverisiert, so dass übermäßig feine Tonerteilchen erzeugt werden, und zwar im Verlauf des Mischens mit Träger in einem Entwicklungselement des Gerätes, oder durch eine Kontaktbeanspruchung zwischen einer Entwicklungswalze und einer Toner-Auftragswalze, einer Rakel zum Steuern der Schichtdicke oder einer Rakel zur Aufladung durch Reibung. Dies führt zur Verschlechterung der Bildqualität. Außerdem führt ein an der Oberfläche des Toners eingebetteter Super-Weichmacher ebenfalls zur Verschlechterung der Bildqualität. Ferner ist die Fluidität der Tonerteilchen wegen der Form der Tonerteilchen unzureichend, und daher wird eine große Menge von Super-Weichmacher benötigt oder der Füllfaktor des Toners in eine Tonerflasche wird niedrig. Demgemäß sind dies Faktoren, von denen angenommen wird, dass sie eine Miniaturisierung der Geräte verhindern.
Dann existiert noch das Problem, dass in dem übertragenen Bild fehlende Teile gefunden werden können und das Ausmaß des Tonerverbrauches groß wird, um die fehlenden Teile in dem übertragenen Bild abzudecken. Das liegt an beeinträchtigter Übertragungsfähigkeit, die dadurch verursacht wird, dass der Vorgang der Übertragung, in dem ein von einem Mehrfarben-Toner erzeugtes Bild auf ein Übertragungsmedium oder einen Bogen Papier übertragen wird, kompliziert ist, um eine vollfarbiges Bild zu erzeugen, und der Toner einen nicht gleichmäßigen Teilchendurchmesser hat, wie in dem Fall eines pulverisierten Toners.
Demgemäß ist ein starkes Bedürfnis danach entstanden, Bilder hoher Qualität zu erhalten, die dadurch kein fehlendes Teil haben, dass der Wirkungsgrad der Übertragung weiter verbessert wird, was zu einer Verringerung des Ausmaßes des Tonerverbrauches führt und auch die Betriebskosten verringert. Wenn der Wirkungsgrad der Übertragung erkennbar hervorragend ist, kann in der Vorrichtung auf eine Reinigungseinheit, welche verbliebenen Toner auf einem Photoleiter oder einem Überträger nach dem Übertragen entfernt, verzichtet werden. Daher kann die Vorrichtung miniaturisiert werden und es können niedrige Kosten davon erreicht werden, wobei gleichzeitig der Vorteil erzielt wird, den Tonerabfall zu verringern. Daher sind verschiedene Verfahren zum Herstellen eines kugelförmigen Toners vorgeschlagen worden, um die durch einen nicht gleichmäßig geformten Toner verursachten Mängel zu überwinden.
Seitdem sind umfangreiche Untersuchungen durchgeführt worden, um die Qualität der Toner zu verbessern. Es war bekannt, dass ein Formtrennmittel (Wachs) mit einem niedrigen Schmelzpunkt, zum Beispiel ein Polyolefin, einem Toner zugesetzt wird, um die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und die Verschmierbeständigkeit zu verbessern. Zum Beispiel offenbaren die offengelegten japanischen Patentanmeldungen (JP-A) Nr. 6-295093, 7-84401 und 9-258471 Toner, die Wachs mit einem bestimmten endothermen Peak bei der DSC (Differentialscanningkalorimetrie) enthalten. Jedoch muss bei diesen in den vorstehenden Patentveröffentlichungen offenbarten Tonern noch die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur, die Verschmierbeständigkeit und auch die Entwicklungsfähigkeit verbessert werden.
Auch offenbaren die JP-A Nr. 5-341577, 6-123999, 6-230600 und 6-324514 Candelillawachs, Wachs aus höheren Fettsäuren, Wachs aus höherem Alkohol, pflanzliches Wachs (Carnauba, Reis), Montanesterwachs und dergleichen als ein Formtrennmittel für den Toner. Jedoch müssen bei den in den vorstehend erwähnten Patentveröffentlichungen offenbarten Tonern immer noch die Entwicklungsfähigkeit (Aufladbarkeit) und die Gebrauchsdauer verbessert werden. Wenn das Formtrennmittel mit einen niedrigen Erweichungspunkt den Tonern zugesetzt wird, wird die Fluidität des Toners verringert, und daher wird auch die Entwicklungsfähigkeit oder die Übertragungsfähigkeit ebenfalls verringert. Überdies unterliegen die Aufladbarkeit, die Gebrauchsdauer und die Lagerfähigkeit des Toners dadurch ebenfalls der Beeinträchtigung.
Die JP-A Nr. 11-258934, 11-258935, 4-299357, 4-337737, 6-208244 und 7-281478 offenbaren Toner, welche zwei oder mehr Formtrennmittel enthalten, um den Fixierbereich (den Bereich ohne Verschmieren) zu erweitern. Jedoch haben diese Toner noch ein Problem bei der gleichmäßigen Verteilung der Formtrennmittel innerhalb eines Tonerteilchens.
JP-A Nr. 8-166686 offenbart einen Toner, welcher Polyesterharz und zwei Arten von Verschmierungsinhibitoren enthält, die jeweils verschiedene Säurezahlen und Erweichungspunkte haben. Jedoch haben diese Toner bei der Entwicklungsfähigkeit immer noch ein Problem. Überdies offenbaren die JP-A Nr. 8-328293 und 10-161335 einen Toner, bei dem der Dispersionsdurchmesser des Wachses innerhalb des Tonerteilchens definiert ist. Jedoch liegt der Fall vor, dass ausreichende Formtrennfähigkeit des Toners während des Fixierens nicht aufgewiesen werden kann, weil der Zustand oder die Positionierung des in dem Tonerteilchen dispergierten Wachses nicht definiert ist.
Überdies offenbart JP-A Nr. 2001-305782 einen Toner, in dem kugelförmige Wachsteilchen auf der Oberfläche des Toners befestigt sind. Jedoch vermindern die auf der Oberfläche des Toners befindlichen Wachsteilchen die Fluidität des Toners und daher wird die Entwicklungsfähigkeit oder die Übertragungsfähigkeit des Toners ebenfalls verringert. Außerdem sind die Aufladbarkeit, Gebrauchsdauer und die Lagerfähigkeit des Toners ebenfalls in Gefahr, in Mitleidenschaft gezogen zu werden. JP-A Nr. 2002-6541 offenbart einen Toner, in welchem Wachs in dem Tonerteilchen beinhaltet ist und das Wachs sich in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens befindet. Es liegt jedoch der Fall vor, dass alle Eigenschaften aus Verschmierbeständigkeit, Lagerfähigkeit und Gebrauchsdauer des Toners unzureichend sind.
Allgemein wird ein Toner mittels Verfahren der knetenden Pulverisierung hergestellt, in welchen ein thermoplastisches Harz zusammen mit einem farbgebenden Mittel geschmolzen und gemischt wird, und ferner können ein Formtrennmittel oder ein Ladungssteuerungsmittel je nach den Umständen zugesetzt werden, um eine Mischung herzustellen, und dann wird die Mischung pulverisiert und gesichtet. Ferner können je nach den Umständen anorganische oder organische feine Teilchen der Oberfläche der Tonerteilchen zugesetzt werden, um die Fluidität oder die Reinigungsfähigkeit zu verbessern. Bei den ursprünglichen Verfahren der knetenden Pulverisierung sind die Form und die Oberflächenstruktur des Tonerteilchens ungleichmäßig. Obwohl das von der Brechbarkeit der Materialien und den Bedingungen in dem Pulverisierungsschritt abhängt, ist es nicht leicht, die Form und die Oberflächenstruktur der Tonerteilchen beliebig zu steuern. Auch ist es wegen der Beschränktheit der Sichtungsleistung und den dadurch erhöhten Kosten schwierig, die Teilchendurchmesserverteilung eines Toners eng zu machen. Im Hinblick auf einen pulverisierten Toner ist es unter dem Gesichtspunkt von Ausbeute, Produktivität und Kosten eine schwierige Aufgabe, den durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Teilchendurchmesserverteilung der Tonerteilchen zu einem kleinen Teilchendurchmesser, speziell 6 μm oder weniger, zu steuern.
Zusammen mit der weiten Verbreitung der elektrophotographischen Technik ist nicht nur ein Bedürfnis zum Erhalten von mehr Details und hohe Qualität aufweisender Bilderzeugung, sondern auch ein Bedürfnis nach einer kleinen Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit, geringem Gewicht und einfacher Handhabung und nach Mehrfachkopie mit einer kleinen Anzahl von Blättern entstanden. Da elektrophotographische Geräte allgemeiner für Heimanwendung oder private Anwendung, nicht nur für den Bürogebrauch, verwendet wurden, besteht speziell ein Bedürfnis nach kleinen Geräten mit geringem Gewicht und Vereinfachung der Handhabung, wenn mit kleinen Anzahlen von Blättern kopiert wird.
In einer Bilderzeugungsvorrichtung, die das elektrophotographische Verfahren verwendet, führen eine Aufladungsvorrichtung, eine Lichteinstrahlungsvorrichtung und eine Bildentwicklungsvorrichtung, die um einen Photoleiter herum angeordnet sind, nacheinander Aufladen, Lichteinstrahlung und Entwicklung auf dem Photoleiter durch. Wenn die Aufladungsvorrichtung die Aufladung durchführt, ist die Bildentwicklungsvorrichtung bereits angehoben und beginnt einen Vorgang, der benötigt wird, um einen Entwickler oder dergleichen ausreichend aufzuladen, so dass er für einen Vorgang der Entwicklung bereit ist. Dieser Betriebszustand der Bildentwicklungsvorrichtung wird für einen bestimmten Zeitraum beibehalten, so dass sie für einen Zyklus des fortlaufenden Kopierens bereit steht. Wenn eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Kopierblättern, das heißt eines oder ein paar Blätter, wie in dem Fall der Heimverwendung oder Privatverwendung, ausgeführt wird, ist es wahrscheinlich, dass der in einem Entwickler enthaltene Toner mehr Gelegenheiten hat, mechanische Beanspruchung durch Rühren oder dergleichen zu erleiden. Ferner hat das Bedürfnis nach Geräten mit hoher Geschwindigkeit in den letzten Jahren zu einem schnellen Hochfahren der Geräte geführt. Dies bedeutet, dass ein Toner mehr Gelegenheiten hat, stärkere mechanische Beanspruchung durch ein schnelles Rühren während kurzer Zeit oder dergleichen zu erleiden, und eine Vorrichtung als ein Ergebnis des schnellen Hochfahrens und des Hochgeschwindigkeits-Betriebes der Vorrichtung dabei mit höherer Wahrscheinlichkeit einer intensiven thermischen Beanspruchung unterliegt.
In dem Fall eines Toners, der durch Kneten eines Harzes und eines Wachses erzeugt wird, ist das Wachs in dem Harz beinhaltet und verbleibt als feine Teilchen darin. Das liegt daran, dass das Wachs allgemein eine schlechte Kompatibilität mit dem Harz aufweist. Ein anderer Grund ist, dass das Wachs nur dann Formtrennfähigkeit aufweist, wenn das Wachs als inkompatible Domänenteilchen in dem Harz verbleibt, das Wachs aber keine Formtrennfähigkeit aufweist, wenn das Wachs mit dem Harz kompatibel ist. Jedoch wird der Toner durch mechanische Beanspruchung, die durch Rühren oder dergleichen verursacht wird, leicht zu kleineren Teilchen vermahlen. Der Toner neigt dazu, zu kleineren Teilchen vermahlen zu werden, wenn der Toner einer intensiven thermischen Beanspruchung unterworfen wird, das heißt, wenn der Toner schnell erwärmt wird. Das liegt daran, dass das Wachs einen von demjenigen des Harzes verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, allgemein ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Wachses (mit Ausnahme von mikrokristallinen Wachsen) 3% bis 10% höher als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Harzes, weil die meisten Arten von Wachs dazu neigen, über den amorphen Zustand schnell kristallisiert zu werden. Es ist weithin bekannt, dass diese übermäßig vermahlenen Tonerteilchen verschiedene Unzuträglichkeiten verursachen.
Abgesehen von diesen Unzuträglichkeiten besteht auch ein Problem, wenn ein Entwickler, der einen Toner enthält, über einen längeren Zeitraum hinweg verwendet wird. In einem solchen Entwickler ändert sich die Verbrauchsgeschwindigkeit von Tonerteilchen in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Tonerteilchens. Allgemein neigt ein größerer Durchmesser des Tonerteilchens dazu, schneller verbraucht zu werden, als ein kleinerer Durchmesser des Tonerteilchens. Daher weicht die Zusammensetzung eines Toners von der ursprünglichen Zusammensetzung des Toners ab, und zum Schluß kann die Zusammensetzung des Toners eine große Menge von kleinen Tonerteilchen haben.
JP-A Nr. 2002-6541 ist unter dem Gesichtspunkt eine hervorragende Veröffentlichung, dass sie die Notwendigkeit offenbart, dass Wachs in einem Tonerteilchen enthalten ist und das Wachs sich in einem Oberflächenbereich des Tonerteilchens befindet, um das Problem der Wärmestabilität während der Lagerung zu lösen, das von dem Wachs mit einem niedrigen Schmelzpunkt, das sich auf der Oberfläche des Toners befindet, verursacht wird. Jedoch lehrt diese Patentveröffentlichung nicht das Problem, dass in dem Toner übermäßig miniaturisierte Tonerteilchen durch mechanische und thermische Beanspruchungen während des Betriebes zunehmen, und die unerwünschte Beziehung zwischen dem Harz und dem Wachs, wie vorstehend erwähnt. Die vorstehende Patentveröffentlichung schlägt auch keine Art vor, das Problem zu lösen.
Zu dem Zweck, das Wachs in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens zu positionieren, wird zum Beispiel bei dem in der vorstehend erwähnten Patentveröffentlichung offenbarten Verfahren die bei 125°C hergestellte Aufschlämmung schnell innerhalb von 10 Sekunden auf 25°C abgekühlt. Obwohl darin die in dem Toner vorhandene Menge an Wachs nicht erwähnt wird, gibt es eine Beschreibung über die vorhandene Menge an Wachs nur in Beispielen, die zeigt, dass die vorhandene Menge an Wachs in Bezug auf ein Tonerteilchen weniger als 1 % beträgt. Aus dieser Zahl kann man sich leicht vorstellen, dass die vorhandene Menge an Wachs zu klein ist, um Formtrennwirkung aufzuweisen, obwohl durch Ausbluten des Wachses auf die Oberfläche des Fixierelementes angestrebt wird, Anschmelzen des Toners darauf zu verhindern, so dass ein Saum durch Warmverschmieren vermieden wird.
Wie erwähnt wurde, beeinflusst in einem Tonerteilchen beinhaltetes Wachs das Ausmaß des Schmelzen des Toners und die Fixierbarkeit in Abhängigkeit von dem Pulverisierungszustand des Tonerteilchens. Jedoch ist es schwierig, die Pulverisierung von Tonerteilchen zu steuern, und es ist ferner schwierig, den Zustand des beinhalteten Wachses zu steuern, wobei gleichzeitig der Zustand des pulverisierten Tonerteilchen vorhergesehen wird.
Wenn Wachs nicht gleichmäßig in einem Tonerteilchen dispergiert ist und nur in einem Oberflächenbereich des Tonerteilchen vorhanden ist, ist die Menge des um die Oberfläche des Tonerteilchens herum vorhandenen Wachses groß, und auf diese Weise sind die Tonerteilchen anfällig für das Anschmelzen auf einem Träger oder dergleichen. Wenn Wachs gleichmäßig in einem Tonerteilchen einschließlich des Oberflächenbereiches des Tonerteilchens verteilt ist, wird andererseits der Teil des Oberflächenbereiches des Tonerteilchens, wo das Wachs nicht vorhanden ist, übermäßig groß, die Formtrennfähigkeit des Toners ist während des Entwickelns, Übertragens und Reinigens unzureichend im Vergleich zu dem, was erwartet wird, und das Tonerteilchen ist dafür anfällig, durch mechanische oder thermische Beanspruchung zermalmt zu werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die Merkmale der frisch zermalmten feinen Tonerteilchen nicht wünschenswert sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der eine verbesserte Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und verbesserte Verschmierbeständigkeit bei niedrigem Verbrauch von elektrischer Energie hat, ein Tonerbild hoher Qualität bildet und eine hervorragende Langzeit-Lagerfähigkeit hat.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der ein Bild hoher Qualität erreichen kann und der einen breiten Fixierbereich hat. Es ist in dem Fall eines Farbtoners auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der hervorragend im Glanz ist und der eine hervorragende Verschmierbeständigkeit hat.
Ferner ist es ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der in der Lage ist, ein detailreiches Bild mit hoher Auflösung zu erzeugen. Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, in dem Fall, dass der Toner in einer Hochgeschwindigkeits-Vorrichtung verwendet wird, einen Toner bereitzustellen, welcher Verhinderung des Tonerschmelzens durch Ausbluten einer angemessenen Menge von Wachs verwirklicht, und der eine hervorragende Fixierbarkeit sogar verwirklicht, wenn Tonerteilchen durch mechanische Stöße zwischen den Tonerteilchen und dem Träger, Entwicklungselementen oder dergleichen während der Entwicklung zermalmt werden.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Entwickler, eine Bilderzeugungsvorrichtung, eine Prozesskartusche und ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, welche den Toner der vorliegenden Erfindung verwenden.
Die Erfinder haben die vorliegende Erfindung als ein Ergebnis intensiver Untersuchungen zum Verbessern eines Toners erreicht, der einen breiten Fixierbereich, Teilchen-Fluidität in dem Fall eines Toners mit kleinem Teilchendurchmesser, eine hervorragenden Übertragbarkeit, wärmefeste Lagerfähigkeit, Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur, Aufspaltfestigkeit und im Wesentlichen unveränderliche Merkmale, wenn ein Tonerteilchen aufgespalten oder zermalmt wird, aufweist. Speziell wurde die Untersuchung durchgeführt, um einen Toner zu verbessern, welcher einen hervorragenden Glanz hat, wenn er in einem Vollfarb-Kopiergerät verwendet wird, und der kein Aufbringen von Öl auf eine Wärmewalze erforderlich macht.
Der Toner der vorliegenden Erfindung umfasst ein Harz und in dem Harz in der Form von feinen Teilchen dispergiertes Wachs, so dass ein Tonerteilchen gebildet wird, in welchem sich in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens mehr dispergierte Wachsteilchen befinden als in dem Zentralbereich des Tonerteilchens.
Der Entwickler der vorliegenden Erfindung umfasst den Toner der vorliegenden Erfindung.
Die Bilderzeugungvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Bildentwicklungsvorrichtung, enthaltend den Toner der vorliegenden Erfindung, und eine Fixiervorrichtung, enthaltend ein Paar Walzen. In dieser Bilderzeugungsvorrichtung wird ein Aufzeichnungsmedium, das ein aus dem Toner erzeugtes Bild darauf trägt, zwischen dem Walzenpaar hindurch laufen gelassen, wobei eine Andruckbelastung (Belastung der Walzen/Kontaktfläche) von 1,5 × 10⁵ Pa angelegt wird, so dass der Toner erwärmt und geschmolzen wird, und dann das Bild auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert wird.
Die Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung umfasst einen Photoleiter und mindestens eine aus einer Ladevorrichtung, einer Bildentwicklungsvorrichtung enthaltend den Toner der vorliegenden Erfindung und einer Reinigungsvorrichtung. Die Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung ist von der Bilderzeugungsvorrichtung austauschbar.
Das Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt des Ladens eines Photoleiters durch externes Anlegen einer Spannung; einen Schritt des Erzeugens eines latenten elektrostatischen Bildes auf dem geladenen Photoleiter, einen Schritt des Entwickelns des elektrostatischen Bildes mit dem Toner der vorliegenden Erfindung, so dass ein Tonerbild erzeugt wird; einen Schritt des Übertragens des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium mittels einer Übertragungsvorrichtung; einen Schritt des Reinigens der Oberfläche des Photoleiters durch eine Reinigungsvorrichtung nach dem Übertragungsschritt; und einen Schritt des Fixierens des Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium, indem das Aufzeichnungsmaterial zwischen einem Paar Walzen hindurch laufen gelassen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A, 1B und 1C sind Diagramme, die eine Beziehung zwischen einer Hauptachse, einer kleineren Achse und einer Dicke eines Beispiels eines Tonerteilchens des Toners der vorliegenden Erfindung erklären.
2 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel einer Fixiervorrichtung in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel einer Fixiervorrichtung der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung mit der Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht, welche die Schichtstruktur eines Beispiels eines Photoleiters erklärt, der in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche die Schichtstruktur eines anderen Beispiels eines Photoleiters erklärt, der in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
7 ist eine Querschnittsansicht, welche die Schichtstruktur eines anderen Beispiels eines Photoleiters erklärt, der in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
8 ist eine Querschnittsansicht, welche die Schichtstruktur eines anderen Beispiels eines Photoleiters erklärt, der in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
9 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel einer in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angeordneten Bildentwicklungsvorrichtung zeigt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungskennlinie einer Kontaktladevorrichtung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Walzen-Kontaktladevorrichtung zeigt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Bürsten-Kontaktladevorrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Den Erfindern der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, einen Toner, in dem Wachsteilchen stabil mit einem geeigneten Teilchendurchmesser dispergiert sind, und ein Verfahren zum Herstellen des Toners bereitzustellen. In einer Emulsion vom Öl/Wasser-Typ wird das Wachs von dem um das Wachs herum vorhandenen Wasser beeinträchtigt, weil das Wachs hydrophob ist, das Wachs wird zu einem Harz als einem ebenfalls hydrophoben Toner-Bindemittel gedrückt, und danach dringt das Wachs in das hydrophobe Harz ein, das geschmolzen und erweicht wird. Es ist bevorzugt, die Eindringgeschwindigkeit des Harzes nicht sehr hoch einzustellen (nicht ein Lösungsmittel mit hohem Lösungsvermögen zu verwenden oder nicht auf eine sehr hohe Temperatur zu erwärmen). Als ein Ergebnis hat das Ausmaß des Eindringens des Wachses in das Harz eine Art von Gradient in der Tiefenrichtung, weil ein Unterschied zwischen dem Wachs und dem Harz in der Anzahl der peripheren Gruppen besteht, obwohl beide hydrophob sind. Überdies tritt an den Bindungsstellen der peripheren Gruppe des Harzes (insbesondere eines modifizierten Polyesters) in Wechselwirkung mit dem Harz negative Absorption auf. Es wird angenommen, dass dies zu einer stabilen Dispersion niedriger Polarität des Wachses führt. Überdies wird zum Beispiel durch 30 Minuten bis 120 Minuten langes Stehenlassen der Emulsion bei 35°C bis 45°C speziell bei dem Verfahren zum Erhalten des Toners, in dem eine Tonerzusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder gequollen/dispergiert und in einem wässrigen Lösungsmittel dispergiert wird, um Tonerteilchen zu erzeugen, eine derartige Wirkung erzielt, dass Wachsteilchen selektiv in der Nähe der Oberfläche des Tonerteilchens positioniert werden, da Bindungsstellen mit hoher Polarität Hydrophilie gegenüber Wasser aufweisen, Wachsteilchen aber daran gehindert werden, an der Oberfläche freigelegt zu sein.
Die dispergierten Wachsteilchen befinden sich gradientenartig zwischen dem Oberflächenbereich und dem Zentralbereich des Tonerteilchens. Hierbei ist die in dem Oberflächenbereich vorhandene Menge des Wachses höher als die in dem Zentralbereich vorhandene Menge des Wachses. Als Folge davon blutet während des Fixierens Wachs in ausreichendem Maß aus, so dass ein Fixieröl nicht benötigt wird. Wenn mehr dispergierte Wachsteilchen in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorhanden sind, ist es für das Wachs schwierig, während des Fixierens aus dem Tonerteilchen auszubluten. Indem Wachs in geeigneter Weise in dem Tonerteilchen dispergiert wird, kann gewünschtes Ausbluten des Wachses ohne übermäßiges Ausbluten verwirklicht werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Querschnitt des Toners und des Aufzeichnungsmediums nach dem Fixieren beobachtet und festgestellt, dass etwas Wachs nach dem Fixieren in dem Tonerteilchen verblieben ist. Der Toner der vorliegenden Erfindung weist hervorragende Widerstandsfähigkeit, Stabilität und Lagerfähigkeit unter normalen Verwendungsbedingungen auf, weil kaum Wachs auf der Oberfläche des Tonerteilchens auftritt.
Diese Wirkungen können erreicht werden, wenn das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in einem Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf etwa 5 bis etwa 40% beträgt. Das „Gebiet" ist als ein Gebiet definiert, das sich zwischen dem Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des Umfangs befindet. Überdies können diese Wirkungen besonders offensichtlich sein, wenn die in dem vorstehenden Gebiet vorhandene Menge von Wachs 70% oder mehr an Zahl ist.
Wenn die Konzentration von Wachs in dem Oberflächenbereich kleiner als die in dem Zentralbereich vorhandene Menge ist und das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet kleiner als 5% ist, ist es schwierig für das Wachs, aus dem Tonerteilchen auszubluten, obwohl eine große Menge des Wachses innerhalb des Tonerteilchens vorhanden ist. Daher wird in solchen Fällen die Heiß-Verschmierbeständigkeit ungenügend. Wenn das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet mehr als 40% ist, blutet das Wachs übermäßig aus der Oberfläche des Tonerteilchens aus, daher werden die Wärmebeständigkeit und die Gebrauchsdauer unzureichend.
Indem Wachsteilchen in einer Anzahl von 70% oder mehr in dem vorstehenden Gebiet dispergiert werden, wird das Wachs außerdem in die Lage versetzt, während des Fixierens ausreichend und stabil auszubluten, und ölfreies Fixieren wird in angemessener Weise durchgeführt.
Die Verteilung des Durchmessers der dispergierten Wachsteilchen in dem Toner der vorliegenden Erfindung ist so, dass eine Anzahl von 70% oder mehr der Wachsteilchen einen Durchmesser von 0,1 μm bis 3 μm haben, und vorzugsweise so, dass eine Anzahl von 70% oder mehr der dispergierten Wachsteilchen einen Durchmesser von 1 μm bis 2 μm haben. Wenn eine große Anzahl von Wachsteilchen einen Durchmesser von weniger als 0,1 μm hat, ist es für das Wachs schwierig, aus dem Tonerteilchen auszubluten, daher kann ausreichende Formtrennfähigkeit nicht erhalten werden. Wenn eine große Anzahl von Wachsteilchen einen Durchmesser von mehr als 3 μm hat, neigt das Wachs zu übermäßigem Ausbluten aus dem Tonerteilchen. Übermäßiges Ausbluten von Wachs führt zur Aggregation von Tonerteilchen, was ungenügende Fluidität, das Auftreten von Filmbildung und stark beeinträchtigte Farbwiedergabe und im Fall eines Farbtoners Glanz zur Folge hat.
In der vorliegenden Erfindung ist der „Durchmesser eines dispergierten Wachsteilchens" als der größte Durchmesser eines dispergierten Wachsteilchens unter allen in dem Tonerteilchen dispergierten Wachsteilchen definiert. Der Durchmesser eines dispergierten Wachsteilchens wird in der vorliegenden Erfindung mit dem folgenden Verfahren gemessen. Spezifisch wurden Tonerteilchen in ein Epoxyharz verbracht und dann wurde das Epoxyharz gehärtet. Die Einbettung der Tonerteilchen in Epoxyharz wurde sehr fein geschnitten, um ein dünnes Scheibchen mit einer Dicke von ungefähr 100 μm zu erhalten. Die Tonerteilchen innerhalb des dünnen Scheibchens wurden mit Rutheniumtrioxid angefärbt. Danach wurde das dünne Scheibchen bei einer 10.000-fachen Vergrößerung unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) betrachtet, und es wurden Bilder von den Tonerteilchen aufgenommen. Zwanzig Bilder (20 Tonerteilchen) wurden visuell ausgewertet, die Dispersionsbedingungen der dispergierten Wachsteilchen wurden darin beobachtet und es wurde der Durchmesser des dispergierten Wachsteilchens gemessen. Vorhandene Menge, eingenommenes Flächenverhältnis und Anzahl der Wachsteilchen wurden ebenfalls mit dem identischen Verfahren gemessen.
Das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf ist das Verhältnis des Vorhandenseins von Wachs, aufgezeigt durch ein Flächenverhältnis, wobei sich das Gebiet sich zwischen dem Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des Umfangs befindet. Das Wachs, das sich nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, sondern in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens befindet, ist wie folgt definiert. Und zwar ist in den vorstehend erwähnten Bildern derartiges Wachs die dispergierten Wachsteilchen, welche sich in einem Gebiet zwischen dem Umfang des Tonerteilchens, das heißt der Oberfläche des Tonerteilchens, und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des Umfangs befinden. Wenn Wachsteilchen sich auf dem inneren Umfang befinden, werden derartige Wachsteilchen als in dem Zentralbereich des Tonerteilchens befindlich betrachtet.
Der Anteil des Wachses, der im Oberflächenbereich und in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorliegt, kann mit irgendwelchen auf dem Gebiet bekannten Verfahren direkt gemessen werden. Jedoch kann in der vorliegenden Erfindung die Menge an Wachs, die sich im Oberflächenbereich und in dem Zentralbereich des Tonerteilchens befindet, mittels des auf dem Querschnitt des Tonerteilchens von dem Wachs eingenommenen Flächenverhältnisses gemessen werden, oder indem die Anzahl der dispergierten Wachsteilchen in dem Oberflächenbereich und dem Zentralbereich des Tonerteilchens gezählt wird, was ein im Vergleich zu allen auf dem Gebiet bekannten Verfahren viel einfacheres Verfahren ist.
In der vorliegenden Erfindung ist der „Oberflächenbereich eines Tonerteilchens" als ein Gebiet definiert, das sich zwischen dem Umfang der Tonerteilchen und einem inneren Umfang mit einem Radius, der zwei Drittel des Radius des Umfangs ist, befindet. Ebenfalls ist der „Zentralbereich eines Tonerteilchens" als ein Gebiet definiert, das sich zwischen dem inneren Umfang und dem Mittelpunkt des Tonerteilchens befindet.
In der vorliegenden Erfindung beträgt der Gehalt des Wachses in dem Toner vorzugsweise etwa 3 Gewichtsteile bis etwa 5 Gewichtsteile im Verhältnis zu 100 Gewichtsteilen des Harzes. Wenn der Gehalt des Wachses in dem Toner weniger als etwa 3 Gewichtsteile im Verhältnis zu 100 Gewichtsteilen des Harzes beträgt, ist der Gehalt des Wachses zu gering, um angemessene Formtrenneigenschaft zu erhalten, es kann auf diese Weise ein genügender Saum zum Verschmieren nicht erreicht werden, obwohl das Wachs während des Fixierens aus dem Tonerteilchen auf die Oberfläche eines Fixierelementes ausblutet und auf diese Weise das Tonerteilchen nicht an dem Fixierelement klebt. Wenn andererseits der Gehalt des Wachses in dem Toner mehr als etwa 10 Gewichtsteile im Verhältnis zu 100 Gewichtsteilen des Harzes beträgt, wird das Wachs leicht von thermischer Energie und mechanischer Energie in Mitleidenschaft gezogen, da das Wachs bei niedriger Temperatur geschmolzen wird. Daher neigt das Wachs dazu, von der Oberfläche des Tonerteilchens abzugehen, wenn der Toner und der Träger in einer Bildentwicklungs-Vorrichtung gerührt werden, so dass das Wachs an den Trägeroberflächen klebt und die Aufladbarkeit des Trägers beeinträchtigt.
Ein mit einem Abtast-Differentialkalorimeter (DSC) bei zunehmender Temperatur gemessener endothermer Peak des Wachses ist vorzugsweise etwa 65°C bis etwa 115°C im Hinblick auf die Fähigkeit zum Fixieren bei niedriger Temperatur. Wenn der Schmelzpunkt des Wachses niedriger als etwa 65°C ist, ist die Fluidität des Toners schlecht. Wenn der Schmelzpunkt des Wachses höher als etwa 115°C ist, ist die Fixierbarkeit des Toners schlecht.
Die technischen Wirkungen können erreicht werden, indem das Wachs glatt zu der Oberfläche des Tonerteilchens ausblutet. Um eine Funktion als ein Formtrennmittel zu erreichen, ist das Wachs vorzugsweise von freier Fettsäure befreites Carnaubawachs, Reiswachs oder Esterwachs, jeweils mit einer Säurezahl von 5 KOHmg/g oder weniger.
„Modifizierter Polyester" bezieht sich in der vorliegenden Erfindung auf einen Polyester, der darin eine andere Bindung als eine Esterbindung hat, oder einen Polyester, der darin eine strukturell verschiedene Harzkomponente mit kovalenten Bindungen, ionischen Bindungen oder dergleichen hat. Das Beispiel davon beinhaltet Polyester, dessen Endgruppe mit anderen als Esterbindungen umgesetzt ist. Spezifisch beinhaltet es den Polyester, in dem funktionelle Gruppen, die in der Lage sind, mit Säureresten und Hydroxylgruppen zu reagieren, zum Beispiel Isocyanatgruppen, in die Endgruppe des Polyesters eingeführt werden und danach die Endgruppen mit einer Verbindung mit aktivem Wasserstoff weiter umgesetzt werden, um die Endgruppe des Polyesters zu modifizieren.
Ein geeignetes Beispiel eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten modifizierten Polyesters ist ein Reaktionsprodukt eines Polyester-Prepolymers mit einer Isocyanatgruppe (A) und Aminen (B). Beispiele des Polyester-Prepolymers mit einer Isocyanatgruppe (A) können ein Reaktionsprodukt beinhalten, das ein Polykondensations-Produkt von Polyol (1) und Polycarbonsäure (2) ist, und auch ein Reaktionsprodukt des Polyesters, der eine aktive Wasserstoffgruppe hat, und Polyisocyanat (3). Beispiele des aktiven Wasserstoffs, der enthalten sein sollte, können eine Hydroxylgruppe (eine alkoholische Hydroxylgruppe oder eine phenolische Hydroxylgruppe), eine Aminogruppe, eine Carboxygruppe, eine Mercaptogruppe und dergleichen beinhalten. Von diesen ist eine alkoholische Hydroxylgruppe vorzuziehen.
Beispiele des Polyols (1) beinhalten Diol (1-1) und Polyol mit 3 oder mehr Wertigkeiten (1-2). Diese werden in geeigneter Weise allein oder in Kombination des Diols (1-1) und einer kleinen Menge des Polyols mit 3 oder mehr Wertigkeiten (1-2) verwendet. Beispiele des Diols (1-1) beinhalten Alkylenglycol wie Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol oder dergleichen; Alkylenetherglycol wie Diethylenglycol, Triethylenglycol, Diproylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polytetramethylenetherglycol oder dergleichen; Alicyclische Diole, wie 1,4-Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A oder dergleichen; Bisphenole wie Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol S oder dergleichen; ein Addukt des alicyclischen Diols mit Alkylenoxid wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder dergleichen; ein Addukt der Bisphenole mit Alkylenoxid wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder dergleichen. Von diesen sind das Alkylenglycol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und das Addukt der Bisphenole mit dem Alkylenoxid bevorzugt. Eine Kombination des Alkylenglycols mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und des Addukts der Bisphenole mit dem Alkylenoxid ist besonders bevorzugt. Beispiele des Polyols mit 3 oder mehr Wertigkeiten (1-2) beinhalten mehrwertigen aliphatischen Alkohol, wie Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit oder dergleichen; Phenole mit 3 oder mehr Wertigkeiten, wie Trisphenol PA, Phenol-Novolak, Kresol-Novolak oder dergleichen; und ein Addukt des Phenols mit 3 oder mehr Wertigkeiten mit Alkylenoxid.
Beispiele der Polycarbonsäure (2) beinhalten Dicarbonsäure (2-1) und Polycarbonsäure mit 3 oder mehr Wertigkeiten (2-2). Die Dicarbonsäure (2-1) kann in geeigneter Weise allein oder in einer Kombination mit einer kleinen Menge der Polycarbonsäure mit 3 oder mehr Wertigkeiten (2-2) verwendet werden. Beispiele der Dicarbonsäure (2-1) beinhalten Alkylendicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure oder dergleichen; und Alkenylendicarbonsäuren wie Maleinsäure, Fumarsäure oder dergleichen; aromatische Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalindicarbonsäure oder dergleichen. Von diesen sind die Alkenylendicarbonsäuren mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen und die aromatische Dicarbonsäuren mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen zu bevorzugen. Beispiele der Polycarbonsäuren mit 3 oder mehr Wertigkeiten (2-2) beinhalten aromatische Polycarbonsäure mit 9 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Trimellitsäure, Pyromellitsäure oder dergleichen. Als die Polycarbonsäure (2) können überdies Säureanhydride der vorstehend aufgelisteten Beispiele oder Niedrigalkylester, wie Methylester, Ethylester, Isopropylester oder dergleichen zur Umsetzung mit dem Polyol (1) verwendet werden.
Das Verhältnis von Polyol (1) zu Polycarbonsäure (2) beträgt, als Äquivalenzverhältnis von Hydroxylgruppe zu Carboxylgruppe ([OH]/[COOH]) ausgedrückt, allgemein etwa 2/1 bis etwa 1/1, vorzugsweise 1,5/1 bis 1/1, und noch bevorzugter 1,3/1 bis 1,02/1.
Beispiele des Polyisocyanates (3) beinhalten aliphatisches Polyisocyanat wie Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 2,6-Diisocyanatmethylcaproat oder dergleichen; alicyclisches Polyisocyanat wie Isophorondiisocyanat, Cyclohexylmethandiisocyanat oder dergleichen; aromatisches Diisocyanat, wie Toluylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder dergleichen; aromatischaliphatisches Diisocyanat, wie α,α,α'α'-Tetramethylxylylendiisocyanat oder dergleichen; eine Blockverbindung, in der das Polyisocyanat mit Phenolderivaten, Oxim, Caprolactam oder dergleichen blockiert ist; und eine Kombination von zwei oder mehreren davon.
Das Verhältnis von Polyisocyanat (3) zu Polyol (1) beträgt, als Äquivalenzverhältnis von Isocyanatgruppe zu Hydroxylgruppe ([NCO]/[OH]) ausgedrückt, allgemein etwa 5/1 bis etwa 1/1, vorzugsweise 4/1 bis 1,2/1, und noch bevorzugter 2,5/1 bis 1,5/1. Wenn das Verhältnis ([NCO]/[OH]) mehr als etwa 5 beträgt, wird die Fixierbarkeit bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigt. Wenn das Molverhältnis von [NCO] weniger als etwa 1 beträgt, ist der Harnstoffgehalt des modifizierten Polyesters niedrig, daher wird die Heiß-Verschmierbeständigkeit beeinträchtigt. In dem Prepolymer (A) mit einer Isocyanatgruppe an dessen Endgruppe ist der Gehalt der Polyisocyanat-Zusammensetzung (3) allgemein etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, und bevorzugter 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%. Wenn der Gehalt der Polyisocyanat-Zusammensetzung (3) weniger als etwa 0,5 Gew.-% ist, wird nicht nur die Heiß-Verschmierbeständigkeit beeinträchtigt, sondern es ist auch schwierig, wärmefeste Lagerfähigkeit zusammen mit Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur aufzuweisen. Wenn der Gehalt mehr als etwa 40 Gew.-% ist, wird andererseits die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur beeinträchtigt.
Die Anzahl der in dem Prepolymer (A) mit einer Isocyanatgruppe enthaltenen Isocyanatgruppen ist pro Molekül allgemein eine oder mehr, vorzugsweise im Durchschnitt 1,5 bis 3, vorzugsweise im Durchschnitt 1,5 bis 3 und noch bevorzugter im Durchschnitt 1,8 bis 2,5. Wenn die Anzahl der Isocyanatgruppen pro Molekül weniger als 1 beträgt, wird das Molekulargewicht des Harnstoff-modifizierten Polyesters niedrig, und daher wird die Heiß-Verschmierbeständigkeit beeinträchtigt.
Beispiele der Amine (B) beinhalten Diamin (B1), Polyamin mit 3 oder mehr Wertigkeiten (B2), Aminoalkohol (B3), Aminomercaptan (B4), Aminosäure (B5) und eine blockierte Verbindung, in welcher die Aminogruppe von (B1) bis (B5) blockiert ist (B6). Beispiele des Diamins (B1) beinhalten aromatisches Diamin, wie Phenylendiamin, Diethyltoluyldiamin, 4,4'-Diaminophenylmethan oder dergleichen, alicyclische Diamine wie 4,4'-Diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethan, Diaminocyclohexan, Isophorondiamin oder dergleichen, und aliphatisches Diamin wie Ethylendiamin, Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin oder dergleichen. Beispiele von Polyamin mit 3 oder mehr Wertigkeiten beinhalten Ethylentriamin, Triethylentetramin. Beispiele von Aminoalkohol (B3) beinhalten Ethanolamin, Hydroxyethylanilin oder dergleichen. Beispiele von Aminomercaptan (B4) beinhalten Aminomethylmercaptan, Aminopropylmercaptan oder dergleichen. Beispiele der blockierten Verbindung (B6), in welcher die Aminogruppe (B1) bis (B5) blockiert ist, beinhalten eine Ketiminverbindung, eine Oxazolinverbindung oder dergleichen, erhalten aus Aminen von (B1) bis (B5) und Ketonen wie Aceton, Methylethylketon, Methylbutylketon oder dergleichen. Von den vorstehend aufgelisteten Aminen (B) sind das Diamin (B1) und eine Kombination des Diamins (B1) und einer kleinen Menge von Polyamin (B2) bevorzugt.
Ferner kann das Molekulargewicht des Harnstoff-modifizierten Polyesters wenn nötig durch Verwendung eines Verlängerungshemmers eingestellt werden. Als der Verlängerungshemmer kann Monoamin, wie Diethylamin, Dibutylamin, Butylamin, Laurylamin oder dergleichen in geeigneter Weise verwendet werden.
Das Verhältnis der Amine (B) beträgt, als Äquivalenzverhältnis der Isocyanatgruppe in dem Prepolymer mit der Isocyanatgruppe (A) zu der Aminogruppe in den Aminen (B) ([NCO]/[NHx]) ausgedrückt, allgemein etwa 1/2 bis etwa 2/1, vorzugsweise 1,5/1 bis 1/1,5 und noch bevorzugter 1,2/1 bis 1/1,2. Wenn das Äquivalenzverhältnis ([NCO]/[NHx) mehr als etwa 2 oder weniger als etwa 1/2 beträgt, ist das Molekulargewicht des Harnstoff-modifizierten Polyesters gering, und deshalb wird die Heiß-Verschmierbeständigkeit beeinträchtigt. In der vorliegenden Erfindung kann der Harnstoff-modifizierte Polyester zusammen mit Harnstoffbindungen Urethanbindungen enthalten. Das Molverhältnis des Harnstoffbindungsgehaltes zu dem Urethanbindungsgehalt ist allgemein etwa 100/0 bis etwa 10/90, vorzugsweise 80/20 bis 20/80 und noch bevorzugter 60/40 bis 30/70. Wenn das Molverhältnis des Harnstoffbindungsgehaltes weniger als 10 ist, wird die Heiß-Verschmierbeständigkeit beeinträchtigt.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Harnstoff-modifizierte Polyester (u) wird mittels eines Einstufen-Verfahrens oder eines Prepolymer-Verfahrens hergestellt. Das Massemittel-Molekulargewicht des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) ist allgemein etwa 10.000 oder mehr, vorzugsweise 20.000 bis 10.000.000, und noch bevorzugter 30.000 bis 1.000.000. Wenn der vorstehende Bereich erreicht wird, beträgt das Peak-Molekulargewicht des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) etwa 1.000 bis etwa 10.000. Wenn das Peak-Molekulargewicht weniger als etwa 1.000 beträgt, neigt die Verlängerungsreaktion dazu, nicht aufzutreten, und die Elastizität des Toners ist gering, daher wird die Heiß-Verschmierbeständigkeit beeinträchtigt. Wenn andererseits das Peak-Molekulargewicht mehr als etwa 10.000 beträgt, wird die Fixierbarkeit beeinträchtigt und es können Probleme in Bezug auf die Herstellung auftreten, zum Beispiel durch Erzeugung von Teilchen oder Pulverisierung. Das Zahlenmittel-Molekulargewicht des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) ist nicht besonders beschränkt, speziell wenn wie nachstehend beschrieben unmodifizierter Polyester (LL) in Kombination damit verwendet wird, es kann irgendein Zahlenmittel-Molekulargewicht verwendet werden, um den vorstehend erwähnten Bereich des Massemittel-Molekulargewichtes zu erreichen. In dem Fall, dass der Harnstoffmodifizierte Polyester (u) einzeln verwendet wird, beträgt das Zahlenmittel-Molekulargewicht allgemein etwa 20.000 oder weniger, vorzugsweise 1.000 bis 10.000 und bevorzugter 2.000 bis 8.000. Wenn das Zahlenmittel-Molekulargewicht mehr als etwa 20.000 beträgt, werden die Fixierbarkeit und der Glanz eines für eine Vollfarb-Vorrichtung verwendeten Toners beeinträchtigt.
In der vorliegenden Erfindung wird der durch eine Harnstoffbindung modifizierte Polyester (u) nicht nur einzeln, sondern in Kombination mit einem unmodifizierten Polyester (LL) als ein Harz (Tonerbindemittel) verwendet. Es ist unter den Gesichtspunkten der Verbesserung der Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und des Glanzes des Toners für eine Vollfarb-Vorrichtung bevorzugter, den Harnstoffmodifizierten Polyester (u) zusammen mit dem unmodifizierten Polyester (LL) zu verwenden, statt den Harnstoff-modifizierten Polyester einzeln zu verwenden. Beispiele des unmodifizierten Polyesters (LL) beinhalten ein Polykondensations-Produkt des Polyols (1) und der Polycarbonsäure (2) mit einer identischen Polyesterzusammensetzung wie der Harnstoff-modifizierte Polyester (u) und dergleichen, und geeignete Beispiele davon sind ebenfalls mit denen des Harnstoffmodifizierten Polyesters (u) identisch. Überdies kann der unmodifizierte Polyester (LL) auch ein Polyester sein, welcher durch eine chemische Bindung modifiziert ist, die anders als eine Harnstoffbindung ist, zum Beispiel ein mit einer Urethanbindung modifizierter Polyester. Unter dem Gesichtspunkt der Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und der Heiß-Verschmierbeständigkeit ist es bevorzugt, dass der Harnstoff-modifizierte Polyester und der unmodifizierte Polyester mindestens zum Teil kompatibel sind. Demgemäß ist es bevorzugt, dass der unmodifizierte Polyester (LL) eine gleiche Polyester-Komponente wie die Polyester-Komponente des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) aufweist. Das Gewichtsverhältnis (u/LL) des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) zu dem unmodifizierten Polyester (LL) beträgt in dem Fall, dass der unmodifizierte Polyester (LL) zusammen mit dem Harnstoffmodifizierten Polyester (u) enthalten ist, allgemein etwa 5/95 bis etwa 80/20, vorzugsweise 5/95 bis 30/70 und noch bevorzugter 7/93 bis 20/80. Wenn das Gewichtsverhältnis des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) weniger als 5 ist, wird nicht nur die Heiß-Verschmierbeständigkeit beeinträchtigt, sondern es ist auch schwierig, zusammen mit Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur wärmefeste Lagerfähigkeit zu erhalten.
Das Peak-Molekulargewicht des unmodifizierten Polyesters beträgt allgemein etwa 1.000 bis etwa 10.000, vorzugsweise 2.000 bis 8.000, und bevorzugter 2.000 bis 5.000. Wenn das Peak-Molekulargewicht davon kleiner als etwa 1.000 ist, wird die wärmefeste Lagerfähigkeit beeinträchtigt. Wenn das Peak-Molekulargewicht davon größer als etwa 10.000 ist, wird andererseits die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur beeinträchtigt. Die Hydroxylzahl des unmodifizierten Polyesters (LL) ist vorzugsweise 5 oder mehr, bevorzugter 10 bis 20, und ferner vorzugsweise 20 bis 80. Wenn die Hydroxylzahl davon weniger als etwa 5 ist, ist es schwierig, zusammen mit Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur wärmefeste Lagerfähigkeit zu erhalten. Die Säurezahl des unmodifizierten Polyesters (LL) beträgt etwa 1 bis etwa 5, und vorzugsweise 2 bis 4. Weil das Wachs mit einer hohen Säurezahl allgemein als ein Wachs verwendet wird, das eine Komponente des Toners ist, ist es unter den Gesichtspunkten der Aufladung und eines hohen Volumenwiderstandes bevorzugt, das Harz mit einer niedrigen Säurezahl als ein Toner-Bindemittel zu verwenden. Auf diese Weise ist der aus einem derartigen Wachs und Harz erzeugte Toner für einen Zweikomponenten-Toner geeignet.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Harzes beträgt allgemein etwa 40°C bis etwa 70°C, und vorzugsweise 55°C bis 65°C.
Wenn die Glasübergangstemperatur (Tg) des Harzes weniger als etwa 50°C ist, wird die wärmefeste Lagerfähigkeit beeinträchtigt. Wenn andererseits die Glasübergangstemperatur (Tg) davon mehr als etwa 70°C ist, ist die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur unzureichend. Indem der Harnstoff-modifizierte Polyester enthalten ist, hat der Toner der vorliegenden Erfindung eine hervorragend wärmefeste Lagerfähigkeit, sogar bei der im Vergleich zu in dem Stand der Technik bekannten Polyestertonern niedrigen Glasübergangstemperatur davon.
Als ein in der vorliegenden Erfindung verwendetes farbgebendes Mittel können irgendwelche bekannten Farbstoffe und Pigmente verwendet werden. Beispiele davon können beinhalten Ruß, Nigrosinfarbstoffe, schwarzes Eisenoxid, Naphtholgelb S, Hansagelb (10G, 5G, G), Cadmiumgelb, gelbes Eisenoxid, gelben Ocker, Chromgelb, Titangelb, Polyazogelb, Ölgelb, Hansagelb (GR, A, RN, R), Pigmentgelb L, Benzidingelb (G, GR), Permanentgelb (NCG), Vulcan-Echtgelb (5G, R) Tartrazinlack, Chinolingelblack, Anthracengelb BGL, Isoindolinongelb, Oxidrot, Bleioxidrot, Bleirot, Cadmiumrot, Cadmium-Quecksilber-Rot, Antimonrot, Permanentrot 4R, Pararot, Feuerrot, Parachlororthonitroanilinrot, Lithol-Echtscharlach G, Brilliant Echtscharlach, Brilliantkarmin BS, Permanentrot (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Echtscharlach VD, Vulkan-Echtrubin B, Brilliantscharlach G, Litholrubin GX, Permanentrot F5R, Brilliantkarmin 6B, Pigmentscharlach 3B, Bordeaux 5B, Toluidinbraun, Permanentbordeaux F2K, Heliosbordeaux BL, Bordeaux 10B, BON Hellbraun, BON Mittelbraun, Eosinlack, Rhodaminlack B, Rhodaminlack Y, Alizarinlack, Thioindigorot B, Thioindigobraun, Ölrot, Chinacridonrot, Pyrazolonrot, Polyazorot, Chromzinnober, Benzidinorange, Perynonorange, Ölorange, Kobaltblau, Coelestinblau, Alkali-Blaulack, Buntblaulack, Victoria-Blaulack, metallfreies Phthalocyaninblau, Phthalocyaninblau, Echt-Himmelblau, Indanthrenblau (RS, BC), Indigo, Ultramarin, Preussischblau, Anthrachinonblau, Echtviolett B, Methylviolettlack, Kobaltviolett, Manganviolett, Dioxazinviolett, Anthrachinonviolett, Chromgrün, Zinkgrün, Chromoxid, Guignetgrün, Smaragdgrün, Pigmentgrün B, Naphtholgrün B, Grüngoldlegierung, Säuregrünlack, Malachitgrünlack, Phthalocyaningrün, Anthrachinongrün, Titanoxid, Zinkweiß und Lithophone und Mischungen davon. Der Gehalt des farbgebenden Mittels beträgt etwa 1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, und vorzugsweise 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht des Toners.
Das farbgebende Mittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann als eine Grundmischung verwendet werden, die mit einem Harz kombiniert wird. Ein derartiges Harz, das für die Herstellung der Grundmischung oder beim Kneten mit der Grundmischung verwendet wird, beinhaltet, zusätzlich zu den vorstehend erwähnten modifizierten und unmodifizierten Polyesterharzen, Polymere von Styrol und substituierten Styrolen wie Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol, Polyvinyltoluol oder dergleichen; Styrol-Copolymere wie Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Propylencopolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Vinylnaphtalin-Copolymer, Styrol-Methylacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylacrylat-Copolymer, Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol-Octylacrylat-Copolymer, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer, Styrol-Maleinsäure-Copolymer, Styrol-Maleinsäureester-Copolymer oder dergleichen; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Epoxidharz, Epoxipolyolharz, Polyurethan, Polyamid, Polyvinylbutyral, Polyacrylharz, Kolophonium, modifiziertes Kolophonium, Terpenharze, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Petroleumharze, chloriertes Paraffin, Paraffinwachs und dergleichen. Jedes von diesen kann allein oder in einer Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Die für die vorliegende Erfindung verwendete Grundmischung kann erhalten werden, indem ein Harz für die Grundmischung und das farbgebende Mittel mit hoher Scherkraft gemischt und geknetet werden. Um die Wechselwirkung zwischen dem farbgebenden Mittel und dem Harz zu verbessern, kann ein organisches Lösungsmittel verwendet werden. Außerdem wird die Grundmischung vorzugsweise durch das „Spülverfahren" hergestellt. Bei dem Spülverfahren wird eine Paste auf Wasserbasis, die das farbgebende Mittel und Wasser enthält, mit dem Harz und einem organischen Lösungsmittel gemischt und geknetet, so dass sich das farbgebende Mittel zu dem Harz bewegt und so dass Wasser und das organische Lösungsmittel entfernt werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein nasser Filterkuchen, der das farbgebende Mittel enthält, ohne Trocknen verwendet werden. Die Materialien werden vorzugsweise unter Verwendung einer Dreifach- Walzenmühle und anderen Dispergiervorrichtungen hoher Scherung gemischt und geknetet.
Der Toner für die vorliegende Erfindung kann wenn gewünscht ein Ladungssteuerungsmittel enthalten. Als das Ladungssteuerungsmittel können irgendwelche Ladungssteuerungsmittel des Standes der Technik verwendet werden. Beispiele davon können ein Nigrosinfarbstoff, ein Triphenylmethanfarbstoff, ein chromhaltiger Metallkomplexfarbstoff, ein Molybdänsäure-Chelatpigment, ein Rhodaminfarbstoff, ein Alkoxyamin, ein quaternäres Ammoniumsalz (einschließlich ein fluormodifiziertes quaternäres Ammoniumsalz), Alkylamid, Phosphor, Phosphorverbindungen, Wolfram, Wolframverbindungen, ein Fluor-haltiges Aktivierungsmittel, ein Metallsalz von Salicylsäure, ein Metallsalz von einem Salicylsäurederivat und dergleichen sein. Spezifische Beispiele davon sind BONTRON 03 für einen Nigrosinfarbstoff, BONTRON P-51 für ein quaternäres Ammoniumsalz, BONTRON S-34 für einen Metall-haltigen Azofarbstoff, BONTRON E-82 für einen Metallkomplex von Oxynaphthoesäure, BONTRON E-84 für einen Metallkomplex von Salicylsäure, BONTRON E-89 für ein Phenol-Kondensationsprodukt (hergestellt von Orient Chemical Industries, Ltd.); TP-302, TP-415 für einen Molybdänkomplex von einem quaternären Ammoniumsalz (hergestellt von Hodoya Chemical Co., Ltd.); Copy Charge PSY VP2038 für ein quaternäres Ammoniumsalz, Copy Blue PR für ein Phenylmethan-Derivat, Copy Charge NX VP434 für ein quaternäres Ammoniumsalz (hergestellt von Hoechst Japan Ltd.); LRA-901 und LR-147 für einen Borsäurekomplex (hergestellt von Japan Carlit Co., Ltd.); Kupferphthalocyanin, Perylen, Chinacridon, Azofarbstoffe, polymere Verbindungen mit einer Gruppe wie einer Sulfonsäuregruppe, einer Carboxylgruppe, einem quaternären Ammoniumsalz und dergleichen.
Der Gehalt des Toners der vorliegenden Erfindung an Ladungssteuerungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt und kann in Abhängigkeit von der Art des Harzes, ob mit oder ohne einem wenn nötig verwendeten Additiv, und von dem Verfahren zur Herstellung des Toners, einschließlich des Dispergiervorgangs, eingestellt werden. Ein geeigneter Gehalt des Ladungssteuerungsmittels beträgt vorzugsweise etwa 0,1 Gewichtsteile bis etwa 10 Gewichtsteile, und bevorzugter 0,2 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des Harzes. Wenn der Gehalt davon mehr als etwa 10 Gewichtsteile beträgt, wird die Aufladbarkeit des Toners übermäßig groß, die Wirkung des Haupt-Ladungssteuerungsmittels wird beeinträchtigt, die elektrostatische Anziehung zwischen dem Toner und der Entwicklungswalze wird übermäßig erhöht, die Fluidität des Entwicklers wird erniedrigt und die Bilddichte wird erniedrigt. Dieses Ladungssteuerungsmittel und das Formtrennmittel können zusammen mit der Grundmischung und dem Harz geschmolzen und geknetet werden und können auch zugesetzt werden, wenn die Inhaltsstoffe geschmolzen und in einem organischen Lösungsmittel dispergiert werden.
Um die Fluidität, die Entwicklungsfähigkeit und die Aufladbarkeit des in dem Herstellungsvorgang des Toners der vorliegenden Erfindung erzeugten Basis-Tonerteilchens zu verbessern, wird ein externes Additiv zugesetzt. Als das externe Additiv werden geeigneter Weise anorganische Teilchen verwendet. Der primäre Teilchendurchmesser des anorganischen Teilchens beträgt vorzugsweise etwa 5 nm bis etwa 2 μm, und bevorzugter 5 nm bis 500 nm. Die spezifischen Oberfläche davon, nach dem BET-Verfahren ausgedrückt, ist vorzugsweise etwa 20 m²/g bis etwa 500 m²/g. Der Gehalt des anorganischen Teilchens ist vorzugsweise etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, und bevorzugter 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Toners. Spezifische Beispiele des anorganischen Teilchens beinhalten Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Bariumtitanat, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Strontiumtitanat, Zinkoxid, Zinnoxid, Quarzsand, Ton, Glimmer, Wollastonit, Kieselgur, Chromoxid, Ceroxid, rotes Eisenoxid, Antimontrioxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und dergleichen.
Ein anderes Beispiel des externen Additivs können polymere Teilchen sein, wie aus seifenfreier Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation und Dispersionspolymerisation erzeugtes Polystyrol; Copolymere von Methacrylester und Acrylester; wärmehärtbare Polykondensationspolymere wie Silicon, Benzoguanamin und Nylon.
Auf diesen polymeren Teilchen als ein Super-Weichmacher wird geeigneter Weise eine Oberflächenbehandlung durchgeführt, so dass die Hydrophobie verbessert wird und Fluidität und Aufladbarkeit sogar in einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit davor bewahrt werden, beeinträchtigt zu werden. Geeignete Oberflächenbehandlungsmittel sind zum Beispiel ein Silan-Kupplungsmittel, ein Silylierungsmittel, ein Silan-Kupplungsmittel mit einer Alkylfluoridgruppe, ein organisches Titanat-Kupplungsmittel, ein Aluminium-Kupplungsmittel, ein Siliconöl, ein modifiziertes Siliconöl und dergleichen.
Ein Reinigungsmittel kann ebenfalls zugesetzt werden, um den nach dem Übertragen auf einem Photoleiter oder einem primären Überträger verbliebenen Entwickler zu entfernen. Geeignete Reinigungsmittel sind zum Beispiel Zinkstearat, Calciumstearat, Metallsalze von Fettsäuren wie Stearinsäure, durch seifenfreie Emulsionspolymerisation erzeugte polymere Teilchen, wie Polymethylmethacrylat-Teilchen, Polystyrolteilchen oder dergleichen. Die polymeren Teilchen haben vorzugsweise eine enge Teilchendurchmesserverteilung und einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von etwa 0,01 μm bis etwa 1 μm.
Das Verfahren zum Herstellen des Toners der vorliegenden Erfindung wird hierin nachfolgend beschrieben werden.
Das Harz als ein Tonerbindemittel wird mit dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das Polyol (1) und die Polycarbonsäure (2) werden in der Gegenwart von bekannten Veresterungs-Katalysatoren, wie Tetrabutoxytitanat, Dibutylzinnoxid oder dergleichen auf eine Temperatur von 150°C bis 280°C erwärmt. Danach wird die Mischung davon wenn erforderlich Druck-entspannt, während das im Verlauf der Dekomprimierung erzeugte Wasser entfernt wird, um Polyester zu ergeben, der eine Hydroxylgruppe hat. Dann wird der Polyester mit der Hydroxylgruppe bei einer Temperatur von 40°C bis 140°C mit Polyisocyanat (3) umgesetzt, um ein Prepolymer (A) zu ergeben, das eine Isocyanatgruppe hat. Weiter wird das Prepolymer mit der Isocyanatgruppe (A) bei einer Temperatur von 0°C bis 140°C mit Aminen (B) umgesetzt, um einen Polyester zu ergeben, der mit einer Harnstoffbindung modifiziert ist. Wenn das Polyisocyanat (3) umgesetzt wird und wenn das Prepolymer (A) mit einer Isocyanatgruppe mit den Aminen (B) umgesetzt wird, können wenn erforderlich Lösungsmittel verwendet werden. Brauchbare Lösungsmittels sind zum Beispiel Lösungsmittel, welche mit dem Isocyanat (3) inaktiv sind, wie aromatische Lösungsmittel, zum Beispiel Toluol, Xylol; Ketone, zum Beispiel Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon; Ester, zum Beispiel Ethylacetat; Amide, zum Beispiel Dimethylformamid, Dimethylacetamid; und Ether, zum Beispiel Tetrahydrofuran. In dem Fall, dass der mit einer Harnstoffbindung nicht modifizierte Ester (LL) in einer Kombination mit dem Harnstoff-modifizierten Polyester (u) verwendet wird, wird der unmodifizierte Polyester (LL) in der gleichen Weise hergestellt wie der Ester, der eine Hydroxylgruppe hat, und dann wird der Ester mit der Hydroxylgruppe nach Abschluss der Reaktion des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) aufgelöst und in die Mischung hinein gemischt.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann geeigneter Weise mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wenn ein Entwickler hergestellt wird, können die vorstehend erwähnten anorganischen Teilchen, zum Beispiel hydrophobe Siliciumdioxid-Teilchen, zugesetzt werden, um die Fluidität, Lagerbarkeit, Entwickelbarkeit und Übertragbarkeit des Entwicklers zu verbessern. Ein derartiger Zusatz eines externen Additivs wird mit einem herkömmlichen Pulvermischer durchgeführt. Speziell ist es bevorzugt, einen Mischer zu verwenden, der mit einem Mantel oder dergleichen ausgerüstet ist und der in der Lage ist, die innere Temperatur zu steuern. Um den dem Additiv verliehenen negativen Ladungszustand zu modifizieren, kann es in der Mitte des Vorgangs oder allmählich während des Vorgangs zugesetzt werden. Die Umdrehungszahl, die Achsendrehungsgeschwindigkeit, die Zeitdauer und die Temperatur können natürlich variiert werden. Zuerst kann eine starke Ladung verliehen werden, gefolgt von einer verhältnismäßig schwachen Ladung, oder man kann das Umgekehrte machen.
Bevorzugte Beispiele von Mischvorrichtungen beinhalten V-förmige Mischer, Kollergangmischer, Redige-Mischer, Nauta-Mischer, Henschel-Mischer und dergleichen.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, indem Komponenten des Toners in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert werden und dieses Lösungsmittel in einem wässrigen Medium dispergiert wird. Als das wässrige Medium wird Wasser allein oder in Kombination mit einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel verwendet. Beispiele des mit Wasser mischbaren Lösungsmittels beinhalten Alkohole wie Methanol, Isopropanol, Ethylenglycol oder dergleichen; Dimethylamid; Tetrahydrofuran; Cellosolven wie Methylcellosolve oder dergleichen; niedrigere Ketone wie Aceton, Methylethylketon oder dergleichen.
Um ein Tonerteilchen zu erhalten, kann eine aus Prepolymer mit Isocyanatgruppe (A) gebildete Dispersion mit Aminen (B) in einem wässrigen Medium umgesetzt werden, oder es kann ein bereits hergestellter Harnstoff-modifizierter Polyester (u) verwendet werden. Als ein Verfahren, um eine stabile Dispersion des Harnstoff-modifizierten Polyesters (u) oder des Prepolymers (A) in einem wässrigen Medium herzustellen, wird ein derartiges Verfahren verwendet, welches den Harnstoff-modifizierten Polyester (u) oder das Prepolymer (A) unter Verwendung von Scherkraft dispergiert. Das Prepolymer (A) und andere Tonerkomponenten, zum Beispiel ein farbgebendes Mittel, eine Grundmischung eines farbgebenden Mittels, ein Formtrennmittel, ein Ladungssteuerungsmittel, ein unmodifizierter Polyester (auf die hierin nachfolgend auch als „Toner-Rohmaterialien" Bezug genommen wird) können zusammengemischt werden, wenn die Dispersion in einem wässrigen Medium erzeugt wird. Jedoch ist es bevorzugter, dass die Toner-Rohmaterialien zusammengemischt werden, gefolgt vom Zusatz des Gemisches der Toner-Rohmaterialien zu dem wässrigen Medium, um dann zu dispergieren. Überdies müssen andere Tonerkomponenten, wie ein farbgebendes Mittel, ein Formtrennmittel, ein Ladungssteuerungsmittel und dergleichen nicht zugemischt werden, wenn Teilchen in einem wässrigen Medium erzeugt werden, und sie können den Teilchen zugesetzt werden, nachdem die Teilchen erzeugt wurden. Zum Beispiel werden Teilchen erzeugt, ohne dass ein farbgebendes Mittel beinhaltet ist, und danach wird mittels eines herkömmlichen Anfärbverfahrens ein farbgebendes Mittel zugesetzt.
Das Verfahren des Dispergierens ist nicht besonders beschränkt, es werden aber in geeigneter Weise herkömmliche Vorrichtungen für Scherung bei niedriger Geschwindigkeit, Scherung bei hoher Geschwindigkeit, durch Reiben, mittels Hochdruckdüse und Ultraschallwellen oder dergleichen verwendet. Von diesen ist eine Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeits-Scherung bevorzugt, um den Teilchendurchmesser der Dispersion in einem Bereich von 2 μm bis 20 μm zu steuern. Es gibt keine Beschränkung der Drehzahl, wenn eine Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeits-Scherung verwendet wird, die Drehzahl ist aber allgemein etwa 1.000 Upm bis etwa 30.000 Upm, und vorzugsweise 5.000 Upm bis 20.000 Upm. Die Dispersionszeit beträgt, wenn ein Grundmischungs-Mischer verwendet wird, allgemein etwa 0,1 Minuten bis etwa 5 Minuten, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Temperatur während des Dispergierens ist allgemein etwa 0°C bis etwa 150°C (unter Druck), und vorzugsweise 40°C bis 98°C. Unter dem Gesichtspunkt niedriger Viskosität der Dispersion, die aus dem Harnstoffmodifizierten Polyester (u) oder dem Prepolymer (A) erzeugt wird, und der Dispergierbarkeit ist hohe Temperatur bevorzugter.
Die Verwendungsmenge des wässrigen Mediums beträgt allgemein etwa 50 Gewichtsteile bis etwa 2.000 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen der Tonerzusammensetzung, die Harnstoff-modifizierten Polyester (u) oder Prepolymer (A) beinhaltet. Wenn die Verwendungsmenge mehr als 20.000 ist, wird die Kostengünstigkeit beeinträchtigt. Es kann auch wenn notwendig ein Dispergiermittel verwendet werden. Unter den Gesichtspunkten der scharten Teilchendurchmesser-Verteilung und der Stabilität ist es bevorzugt, das Dispergiermittel zu verwenden.
Ein Ölphase, in welcher die Tonerzusammensetzung dispergiert ist, wird in einer Flüssigkeit, die Wasser enthält, durch Verwendung eines Dispergiermittels emulgiert und dispergiert. Beispiele eines solchen Dispergiermittels beinhalten anionische Tenside wie Alkylbenzolsulfonat, α-Olefinsulfonat, Phosphorsäureester oder dergleichen; kationische Tenside wie Aminsalz-Tenside, zum Beispiel Alkylaminsalz, Aminoalkohol-Fettsäurederivate, Polyamin-Fettsäurederivate, Imidazolin, quaternäres Ammoniumsalz-Tenside, zum Beispiel Alkyltrimethylammoniumsalz, Dialkyldimethylammoniumsalz, Alkyldimethybenzylammoniumsalz, Pyridiniumsalz, Alkylisochinolinsalz, Benzalkoniumchlorid; nichtionische Tenside wie Fettsäureamid-Derivate, Derivate von mehrwertigen Alkoholen und dergleichen; und amphotere Tenside wie Alanin, Dodecyl(aminoethyl)glycin, Di(octylamino)glycin, N-Alkyl-N,N-Dimethylammoniumbetain und dergleichen.
Außerdem ist ein Tensid mit einer Fluoralkylgruppe bevorzugt, weil eine Wirkung davon mit nur einer kleinen Verwendungsmenge erreicht werden kann. Beispiele eines geeigneten anionischen Tensides mit einer Fluoralkylgruppe beinhalten Fluoralkylcarbonsäure mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und Metallsalze davon, Dinatriumperfluoroctansulfonylglutamat, Natrium-[ω-fluoralkyl(C6-C11)oxy]-1-alkyl(C3-C4)sulfonat, Natrium-[ω-fluoralkyl(C6-C8)-N-ethylamino]-1-propansulfonat, Fluoralkyl(C11-C20)carbonsäure, Metallsalze davon, Perfluoralkyl(C7-C13)carbonsäure und Metallsalze davon, Perfluoralkyl(C4-C12)sulfonat und Metallsalze davon, Perfluoroctansulfonsäurediethanolamid, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)perfluoroctansulfonamid, Perfluoralkyl(C6-C10)sulfonamid-propyltrimethylammoniumsalz, Perfluoralkyl(C6-C10)-N-ethylsulfonylglycinsalz, Monoperfluoralkyl(C6-C16)ethylphosphat und dergleichen.
Beispiele von kommerziell erhältlichen Produkten davon sind Surflon S-111, S-112, S-113 (hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd.), Fluorad FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (hergestellt von Sumitomo 3M Limited), UNIDAYNE DS-1010, DS-102 (hergestellt von Daikin Industries, Ltd.), MEGAFACE F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, E-833 (hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Incorporated), Ektop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (hergestellt von Tohkem Products Corporation) und Ftergent F-100, F-150 (hergestellt von Neos Co., Ltd.) und dergleichen.
Beispiele des kationischen Tensides beinhalten primäre, sekundäre oder tertiäre Amine mit einer Fluoralkylgruppe, quaternäre Ammoniumsalze von Fettsäuren wie Perfluoralkyl(C6-C10)sulfonamid-propyltrimethylammoniumsalz oder dergleichen; Benzethoniumchllorid, Benzalkoniumchlorid, Pyridinsalz, Imidazoliniumsalz und dergleichen. Kommerziell erhältliche Produkten davon sind zum Beispiel Surflon S-121 (hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd.), Fluorad FC-135 (hergestellt von Sumitomo 3M Limited), UNIDAYNE DS-202 (hergestellt von Daikin Industries, Ltd.), MEGAFACE F-150, F-824, (hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Incorporated), und Ftergent F-300 (hergestellt von Neos Co., Ltd.) und dergleichen.
Ferner können auch in Wasser unlösliche anorganische Verbindungen als ein Dispergiermittel verwendet werden. Beispiele einer solchen Verbindung sind Tricalciumphosphat, Calciumcarbonat, Titanoxid, kolloidales Siliciumdioxid, Hydroxyapatit und dergleichen.
Es kann noch polymeres Schutzkolloid verwendet werden, um Dispersionstropfen zu stabilisieren. Beispiele des polymeren Schutzkolloides beinhalten Säuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, α-Cyanacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure oder dergleichen; (Meth)acrylmonomer mit einer Hydroxylgruppe wie β-Hydroxyethylacrylsäure, β-Hydroxyethylmethacrylsäure, β-Hydroxypropylacrylsäure, β-Hydroxypropylmethacrylsäure, γ-Hydroxypropylacrylsäure, γ-Hydroxypropylmethacrylsäure, 3-Chlor-2-hydroxypropylacrylsäure, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylsäure, Diethylenglycolmonoacrylester, Diethylenglycolmonomethacrylester, Glycerinmonoacrylester, Glycerinmonomethacrylester, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und dergleichen; Vinylalkohol oder Ether mit Vinylalkohol wie Vinylmethylether, Vinylethylether, Vinylpropylether, oder dergleichen; Ester einer Verbindung, die Vinylalkohol und eine Carboxylgruppe aufweist, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyllactat, oder dergleichen; Acrylamid, Methacrylamid, Diacetonacrylamid und Methylolverbindungen davon; Säurechloride wie Acrylchlorid, Methacrylchlorid, oder dergleichen; Homopolymere oder Copolymere mit einem Stickstoffatom oder dessen heterocyclischem Ring, wie Vinylpyridin, Vinylpyrrolidon, Vinylimidazol, Ethylenimin, oder dergleichen; Polyoxyethylene wie Polyoxyethylen, Polyoxypropylen, Polyoxyethylenalkylamin, Polyoxypropylenalkylamin, Polyoxyethylenalkylamid, Polyoxypropylenalkylamid, Polyoxyethylennonylphenylether, Polyoxyethylenlaurylphenylether, Polyoxyethylennonylphenylester oder dergleichen; Cellulosen wie Methylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose oder dergleichen.
Um das organische Lösungsmittel aus der erhaltenen emulgierten Dispersion zu entfernen, kann der ganze Teil davon allmählich erwärmt werden, um das organische Lösungsmittel darin vollständig zu verdampfen. Es ist auch möglich, das organische Lösungsmittel vollständig zu entfernen, indem die emulgierte Dispersion in eine trockene Atmosphäre gesprüht wird. In diesem Fall kann das wässrige Dispersionsmittel zusammen mit dem organischen Lösungsmittel ebenfalls abgedampft und entfernt werden. Beispiele von trockener Atmosphäre sind erwärmte Gase wie Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Verbrennungsgas und dergleichen. Speziell ist es bevorzugt, einen Durchzug der vorstehend erwähnten Gase zu verwenden, der auf eine höhere Temperatur als der höchste Siedepunkt der verwendeten Lösungsmittel erwärmt wird. Eine angestrebte Qualität wird mit einer Hochgeschwindigkeits-Behandlung, wie Verwendung eines Sprühtrockners, Bandtrockners, einer Drehdarre oder dergleichen auf wirksame Weise erreicht.
In dem Fall, dass Säure- oder Alkali-lösliches Dispersions-Stabilisiermittel verwendet wird, wie Calciumphosphat oder dergleichen, wird Säure wie Salzsäure oder dergleichen verwendet, um Calciumphosphat oder dergleichen aufzulösen, und danach werden die Teilchen der Spülung mit Wasser unterworfen, um Calciumphosphat oder dergleichen aus den Teilchen zu entfernen. Ferner können auch Enzyme und dergleichen verwendet werden, um das Dispersions-Stabilisiermittel zu zersetzen, so dass das Dispersions-Stabilisiermittel aus den Teilchen entfernt wird.
In dem Fall, dass das Dispergiermittel zugesetzt wird, kann das Dispergiermittel auf der Oberfläche der Tonerteilchen gelassen werden, es ist aber unter dem Gesichtpunkt der Aufladbarkeit des Toners bevorzugt, es nach dem Abschluss der Verlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktion auszuwaschen.
Ein Lösungsmittel, welches den Harnstoff-modifizierten Polyester (u) oder das Prepolymer lösen kann, kann auch zugesetzt werden, um die Viskosität der Tonerzusammensetzung zu erniedrigen. Es ist für eine scharfe Teilchendurchmesserverteilung bevorzugt, das Lösungsmittel zu verwenden. Überdies hat das Lösungsmittel vorzugsweise einen Siedepunkt von weniger als 100°C und weist im Hinblick auf Leichtigkeit der Entfernung Flüchtigkeit auf. Beispiele des Lösungsmittels sind Lösungsmittels sind Toluol, Xylol, Benzol, Tetrachlorkohlenwasserstoff, Methylenchlorid, Chloroform, Monochlorbenzol, Dichlorethyliden, Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon, Methylisobutylketon und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Von diesen sind besonders bevorzugte Lösungsmittel aromatischen Lösungsmittel wie Toluol, Xylol oder dergleichen, und halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff oder dergleichen. Die Verwendungsmenge des Lösungsmittels ist allgemein 0 bis etwa 300 Gewichtsteile, vorzugsweise 0 bis 100 Gewichtsteile, und bevorzugter 25 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des Prepolymers (A). Um das Lösungsmittel zu entfernen, wird das Lösungsmittel nach dem Abschluss der Verlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktion unter normalem Druck oder verringertem Druck erwärmt.
Die Reaktionsdauer der Verlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktion wird abhängig von der Reaktivität der Kombination der Struktur mit Isocyanatgruppe innerhalb des Prepolymers (A) und den Aminen eingestellt. Die Reaktionsdauer ist allgemein etwa 10 Minuten bis 40 Stunden, und vorzugsweise 2 bis 24 Stunden. Die Reaktionstemperatur ist allgemein etwa 0°C bis etwa 150°C, und vorzugsweise 40°C bis 98°C. Außerdem können, wenn erforderlich, bekannte Katalysatoren zugesetzt werden. Beispiele der Katalysatoren sind Dibutylzinnlaurat, Dioctylzinnlaurat und dergleichen.
Wenn die Teilchendurchmesserverteilung zum Zeitpunkt der emulgierten Dispersion und auch zum Zeitpunkt des Waschens und Trocknens breit ist, werden die Teilchen gesichtet, um die angestrebte Teilchendurchmesserverteilung zu erhalten.
Das Sichten der Teilchen kann in der Lösung unter Verwendung eines Zyklons, einer Dekantiervorrichtung, Zentrifuge oder dergleichen durchgeführt werden, um die vorbestimmte Teilchendurchmesserverteilung zu erreichen. Obwohl das Sichten an getrockneten Teilchen nach dem Trocknen durchgeführt werden kann, ist es unter dem Gesichtspunkt der Effizienz des Vorgangs bevorzugter, wenn das Sichten in Lösung durchgeführt wird. Die als eine Folge des Sichtens erhaltenen irregulären Tonerteilchen und groben Teilchen werden zu dem Knetschritt zurückgeführt, um sie wieder zu verwenden. In diesem Fall können die groben Teilchen in einem nassen Zustand sein.
Das Dispergiermittel wird vorzugsweise aus der erhaltenen Dispersion entfernt, und bevorzugter zum gleichen Zeitpunkt, wie das Sichten stattfindet, entfernt.
Die erhaltenen getrockneten Tonerteilchen werden mit anderen Teilchen, wie Formtrennmittel-Teilchen, Ladungssteuerungs-Teilchen, Superweichmacher- Teilchen, Teilchen des farbgebenden Mittels und dergleichen gemischt. Danach wird den gemischten Teilchen mechanische Stoßkraft auferlegt, um die Teilchen auf der Oberfläche des Tonerteilchens zu fixieren oder anzuschmelzen. Auf diese Weise kann das erhaltene komplexe Tonerteilchen andere Teilchen vom Abgehen davon hindern.
Spezifische Verfahren zum Aufbringen einer Stoßkraft sind zum Beispiel das Verfahren, bei welchem die Stoßkraft auf die gemischten Teilchen aufgebracht wird, indem ein sich bei hoher Geschwindigkeit drehendes Rührflügelrad verwendet wird und das Verfahren, bei welchem die gemischten Teilchen in eine Strömung hoher Geschwindigkeit verbracht werden, um die gemischten Teilchen oder komplexen Teilchen einem Kollisionskurs mit einem geeigneten Prallbrett zu unterwerfen. Beispiele der Vorrichtung dafür beinhalten „Angmill" (hergestellt von Hosokawa Micron Corporation), die modifizierte Mühle vom I-Typ (hergestellt von Nippon Pneumatic MFG, Co., Ltd.) welche verringerten Pulverisierungs-Luftdruck hat, das Hybridisierungs-System (hergestellt von Nara Machine Corporation), Krypton System (hergestellt von Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), den automatischen Mörser und dergleichen.
Der Volumenmittel-Durchmesser (Dv) des Toners der vorliegenden Erfindung beträgt etwa 3 μm bis etwa 8 μm, und das Verhältnis (Dv/Dn) des Volumenmittel-Durchmessers (Dv) zum Zahlenmittel-Durchmesser (Dn) beträgt etwa 1,00 bis etwa 1,20. Es ist unter den Gesichtspunkten von hervorragender wärmefester Lagerfähigkeit, Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und Heiß-Verschmierbeständigkeit bevorzugt, dass der Volumenmittel-Durchmesser (Dv) 3 μm bis 6 μm beträgt und das Verhältnis (Dv/Dn) 1,00 bis 1,15 ist. Indem die vorstehend erwähnten bevorzugten Bereiche eingehalten werden, wird speziell in dem Fall, dass der Toner in einem Vollfarb-Kopiergerät verwendet wird, der Glanz eines Bildes hervorragend. Ferner wird in dem Fall, dass der Toner als ein Zweikomponenten-Entwickler verwendet wird, die Schwankung des Toner-Teilchendurchmessers sogar nach hinsichtlich des Trägers mehrmaligem Wiederholen des Zyklus des Verbrauchens und des Zusatzes des Toners minimiert. Da der Toner einen eng verteilten mittleren Teilchendurchmesser über einen langen Zeitraum behält, ohne von dem Rühren durch die Bildentwicklungsvorrichtung in Mitleidenschaft gezogen zu werden, kann stabile und hervorragende Entwicklungsfähigkeit erhalten werden. In dem Fall, dass der Toner als ein Einkomponenten-Entwickler verwendet wird, wird außerdem nicht nur wie bei dem Zweikomponenten-Toner die Schwankung des Toner-Teilchendurchmessers minimiert, sondern auch die Filmbildung des Toners auf einer Entwicklungswalze und Toneranschmelzen von Elementen wie einer Toner-Rakel, welche die Tonerdicke auf der Entwicklungswalze oder dergleichen steuert, verhindert. Daher können stabile und hervorragende Entwicklungsfähigkeit und Bilder erhalten werden, sogar wenn der Toner in dem Bildentwickler über einen langen Zeitraum hinweg verwendet (gerührt) wird.
Es ist allgemein bekannt, dass je kleiner ein Tonerdurchmesser ist, desto höhere Bildauflösung und Bildqualität erhalten werden kann. Der Toner mit kleinerem Tonerdurchmesser hat jedoch einen Mangel bezüglich Übertragbarkeit und Reinigungsfähigkeit. Wenn der Volumenmittel-Teilchendurchmesser des Toners kleiner als der Bereich der vorliegenden Erfindung ist, ist im Fall eines Zweikomponenten-Toners der Toner dadurch, dass er in dem Bildentwickler über einen langen Zeitraum hinweg gerührt wird, dafür anfällig auf einer Oberfläche des Trägers angeschmolzen zu werden, und auf diese Weise wird die Aufladbarkeit des Trägers beeinträchtigt. Überdies neigt in dem Fall eines Einkomponenten-Toners Filmbildung des Toners auf einer Entwicklungswalze und Toneranschmelzen auf Elementen wie einer Toner-Rakel, welche die Tonerdicke auf der Entwicklungswalze oder dergleichen steuert, zum Auftreten.
Diese Tendenzen hängen in hohem Maß mit dem Gehalt an feinen Teilchen zusammen. Wenn ein Toner Tonerteilchen mit einem Durchmesser von 3 μm oder weniger in einer Anzahl von mehr als 10% in Bezug auf deren Gesamtzahl auf dem Querschnitt enthält, schmilzt der Toner leichter auf dem Träger an. Daher treten Probleme auf, wenn Stabilität der Ladung in hohem Maß erforderlich ist.
Wenn der Volumenmittel-Teilchendurchmesser des Toners größer als der Bereich der vorliegenden Erfindung ist, ist es andererseits nicht nur schwierig, ein Bild hoher Auflösung und Qualität zu erhalten, sondern es wird auch die Schwankung des Toner-Teilchendurchmessers groß, weil der Toner wiederholt verbraucht und nachgeliefert wird, um die Tonermenge in Bezug auf den Träger während des Entwickelns in dem Bildentwickler einzustellen.
Überdies kann der Toner in die Luft eingeströmt werden, wenn der Toner-Teilchendurchmesser kleiner als 3 μm ist, und die eingeströmten Tonerteilchen können menschlichen Körpern schaden. Wenn der Toner-Teilchendurchmesser größer als 8 μm ist, wird die Schärfe des Tonerbildes auf einem Photoleiter verringert, und daher wird die Bildauflösung verschlechtert.
Allgemein werden der durchschnittliche Teilchendurchmesser und die Teilchenverteilung eines Toners mit dem Verfahren des Coulter-Zählers gemessen. Das Verfahren des Coulter-Zählers kann zum Beispiel mit dem Coulter-Zähler TA-II, dem Coulter Multisizer II (Hersteller: Beckman Coulter, Inc.) oder dergleichen durchgeführt werden. In der vorliegenden Erfindung werden der durchschnittliche Teilchendurchmesser und die Teilchenverteilung eines Toners unter Verwendung des Coulter-Zählers TA-II, verbunden mit einem Personalcomputer PC 9801 (Hersteller: NEC Corporation), in dem InterFace (Hersteller: Institute of Japanes Union of Societists & Engineers) installiert ist, gemessen. InterFace ist ein Rechnerprogramm, das in der Lage ist, die zahlenmäßige Verteilung und die Volumenverteilung eines Toners zu analysieren und auszugeben.
Die Kugelförmigkeit des Toners der vorliegenden Erfindung wird mit der Teilchenbild-Analysiervorrichtung vom Strömungstyp FPIA-2000 (Hersteller: Sysmex Corporation) gemessen.
Die Kugelförmigkeit des Toners der vorliegenden Erfindung liegt allgemein in dem Bereich von etwa 0,93 bis etwa 1,00. Für den Toner der vorliegenden Erfindung ist es sehr wichtig, eine bestimmte Form und eine bestimmte Verteilung der Form zu haben. Wenn die durchschnittliche Rundheit des Toners weniger als etwa 0,93 ist, das heißt der unregelmäßig geformte Toner weit von einer runden Form entfernt ist, können ausreichende Übertragbarkeit und Bilder hoher Qualität ohne Streuung des Toners nicht erhalten werden. Der unregelmäßig geformte Toner hat stärkere Anziehungskräfte, das heißt Van der Waals-Kraft, Bildkraft, zu glatten Medien wie einem Photoleiter, als verhältnismäßig runde Teilchen, weil dieser Toner mehr konkave Teile hat, die Kontaktpunkte zu anderen Medien sind, und Ströme neigen dazu, in den konkaven Teilen aufgefangen zu werden und darin zu bleiben. Bei dem Schritt der elektrostatischen Übertragung werden daher unregelmäßig geformte Tonerteilchen innerhalb des Toners, welcher unregelmäßig geformte Tonerteilchen und kugelförmige Tonerteilchen enthält, selektiv übertragen, als ein Ergebnis tritt ein Bild auf, dem es an Buchstaben- und Linienteilen fehlt.
Es gibt auch Probleme damit, dass der auf dem Photoleiter verbliebene Toner entfernt werden muss, dazu eine Reinigungsvorrichtung bereitgestellt werden muss und die Tonerausbeute (der Verwendungsgrad des Toners zur Bilderzeugung) gering ist. Die Rundheit eines pulverisierten Toners ist allgemein 0,910 bis 0,920. Das spezifische Messverfahren für die Rundheit wird nachstehend erklärt werden.
In dem Fall, dass der Toner der vorliegenden Erfindung als ein Zweikomponenten-Entwickler verwendet wird, wird der Toner mit magnetischem Träger gemischt. Der Tonergehalt des Zweikomponenten-Entwicklers beträgt 1 Gewichtsteil bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des magnetischen Trägers. Der magnetische Träger kann aus irgendwelchen auf dem Gebiet bekannten Trägern ausgewählt sein, wie Eisenteilchen, Magnetit-Teilchen oder magnetischem Harzträger mit einem Teilchendurchmesser von 20 μm bis 200 μm. Beschichtungsmaterialien des magnetischen Trägers sind zum Beispiel Aminharze wie Harnstoff-Formaldehydharz, Melaminharz, Benzoguanaminharz, Harnstoffharz, Polyamidharz, Epoxyharz und dergleichen. Andere Beispiele sind Polyvinyl- oder Polyvinylidenharze wie Acrylharze, Polymethylmethacrylat, Polyacrylnitril, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral oder dergleichen; Polystyrolharze wie Polystyrol, Styrol-Acryl-Copolymer oder dergleichen; halogeniert Olefinharze wie Polyvinylchlorid oder dergleichen; Polyesterharze wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat oder dergleichen; Polycarbonatharze, Polyethylenharze, Polyvinylfluoridharze, Polyvinylidenfluoridharze, Polytrifluorethylenharze, Polyhexafluorpropylenharze, Copolymere von Vinylidenfluorid und Acrylmonomer, Copolymere von Vinylidenfluorid und Vinylfluorid, Fluorterpolymere wie Terpolymer von Tetrafluorethylen, Vinylidenfluorid und Nichtfluorid-Monomer, Siliconharze und dergleichen. Ferner können elektrisch leitfähige Teilchen oder dergleichen zugesetzt werden, wenn nötig. Beispiele der elektrisch leitfähigen Teilchen sind Metallteilchen, Ruß, Titanoxid, Zinnoxid, Zinkoxid oder dergleichen. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten elektrisch leitfähigen Teilchen haben vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 μm oder weniger. Wenn die elektrisch leitfähigen Teilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von mehr als 1 μm haben, ist es schwierig, den elektrischen Widerstand zu steuern.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann auch in geeigneter Weise als ein magnetischer Einkomponenten-Toner oder nicht-magnetischer Toner verwendet werden.
Die geeignete Ausführungsform des Toners der vorliegenden Erfindung wird hierin nachfolgend beschrieben werden.
Der Toner der vorliegenden Erfindung hat in geeigneter Weise die Form einer Spindel.
Folgende Probleme treten auf, wenn die Form des Toners unregelmäßig oder zusammengedrückt ist und der Toner wegen seiner Form eine schlechte Teilchen-Fluidität aufweist. Das erste Problem ist ungeeignete Toner-Abscheidung auf dem Hintergrund des Bildes oder dergleichen als ein Ergebnis ungenügender Reibungsladung. Ein anderes Problem ist, dass es für einen solchen schlecht geformten Toner schwierig ist, in dem Entwicklungsschritt genau und gleichmäßig auf sehr feine latente Punktbilder verbracht zu werden. Daher hat ein solcher Toner allgemein eine schlechte Punktwiedergabe. Ferner besteht ein Problem bei dem Übertragungs-Wirkungsgrad in dem System der Übertragung des latenten elektrostatischen Bildes, weil der unregelmäßig geformte Toner schlecht die elektrische Kraftlinie empfängt.
In dem Fall, dass die Form des Toners sehr nahe an der Kugelform ist, wird die Teilchen-Fluidität des Toners übermäßig erhöht, daher reagiert der Toner übermäßig mit äußeren Kräften. In Folge dessen entsteht das Problem, dass die Tonerteilchen während der Entwicklung und der Übertragung leicht von latenten Punktbildern weggestreut werden. Überdies tritt leichter Reinigungsversagen auf, weil der kugelförmige Toner leicht in den Raum zwischen einem Photoleiter und einem Reinigungselement hinaus gewälzt wird.
Da der Toner der vorliegenden Erfindung spindelförmige Teilchen hat, wird die Teilchen-Fluidität angemessen gesteuert. Daher wird in ausreichendem Maß Reibungs-Aufladung auf dem Toner ausgeführt, und auf diese Weise können sehr feine Punkte genau und gleichmäßig ohne Ablagerung von Toner entwickelt werden, danach werden die entwickelten Toner-Punktbilder mit hohem Wirkungsgrad übertragen. In Folge dessen hat der Toner der vorliegenden Erfindung hervorragende Punktwiedergabe. Ferner ist die Teilchen-Fluidität des Toners der vorliegenden Erfindung geeignet eingestellt, so dass Streuung des Toners wirksam verhindert wird. Das spindelförmige Tonerteilchen hat im Vergleich zu dem kugelförmigen Tonerteilchen beschränkte Rollachsen, so dass Reinigungsversagen, wie dass der Toner unter dem Reinigungselement oder dergleichen herunter rollt, verhindert wird.
Wie in 1A und 1B gezeigt, liegt der Toner „001" der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in einer Spindelform vor, bei der das Verhältnis (r2/r1) der Hauptachse r1 zu der kleineren Achse r2 etwa 0,5 bis etwa 0,8 ist, und das Verhältnis (r3/r2) der Dicke r3 zu der kleineren Achse etwa r2 0,7 bis etwa 1,0 ist. Außerdem ist, wie in einer schematischen Querschnittansicht in 1 gezeigt wird, bei dem Toner „001" der vorliegenden Erfindung in dem Oberflächenbereich davon eine größere Menge von Wachs als in dem Zentralbereich davon vorhanden. Die dispergierten Wachsteilchen „102" sind in dem Oberflächenbereich mehr als in dem Zentralbereich vorhanden. Hier zeigt „103" einen inneren Umfang, der einen Radius von zwei Dritteln desjenigen des Umfangs des Tonerteilchens hat.
Wenn das Verhältnis (r2/r1) kleiner als etwa 0,5 ist, ist die Reinigungsfähigkeit eines Toners wegen der weniger kugelförmigen Form der Tonerteilchen hoch. Jedoch ist er ungenügend in Punktwiedergabe und Wirkungsgrad der Übertragung, daher können Bilder hoher Qualität nicht erhalten werden.
Wenn das Verhältnis (r2/r1) größer als etwa 0,8 ist, neigt Reinigungsversagen dazu, speziell in einer Atmosphäre mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit aufzutreten, weil die Form der Tonerteilchen sich der Kugelform nähert.
Wenn außerdem das Verhältnis (r3/r2) kleiner als etwa 0,7 ist, hat der Toner eine beinahe flachgedrückte Teilchenform, so dass ein hoher Wirkungsgrad der Übertragung, wie bei dem kugelförmigen Toner vorhanden, nicht erhalten werden kann, obwohl Streuung des Toners wie bei dem unregelmäßig geformten Toner verhindert wird. Speziell wenn das Verhältnis (r3/r2) 1,0 ist, wird die Form eines Toners beinahe ein Drehkörper mit der Hauptachse als einer Drehachse. Indem dieser Zahlenwert erfüllt wird, hat der Toner eine Teilchenform, die abweichend von einer unregelmäßigen Form, flachgedrückten Form und Kugelform ist. Dies ist die Form, die alle Eigenschaften aus Reibungs-Aufladbarkeit, Punktwiedergabe, Übertragungseffizienz, Streuverhinderung und Reinigungsfähigkeit in befriedigender Weise erreichen kann.
1A bis 1C sind Diagramme, welche die Hauptachse, die kleinere Achse und die Dicke des Toners der vorliegenden Erfindung erklären. Die mit r1, r2 und r3 gezeigten Längen können mit einem Abtast-Elektronenmikroskop (SEM) gemessen und überwacht werden, indem Bilder aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommen werden.
<Bilderzeugungsvorrichtung>
Die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet den Toner der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich „Bildentwicklungsvorrichtung" auf eine Einheit zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes, das auf einem Photoleiter unter Verwendung des darin untergebrachten Toners der vorliegenden Erfindung erzeugt ist, „Übertragungsvorrichtung" bezieht sich auf eine Einheit zum Übertragen des entwickelten Tonerbildes von dem Photoleiter auf ein Aufzeichnungsmedium, und „Fixiervorrichtung" bezieht sich auf eine Einheit zum Fixieren des übertragenen Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium. In der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird fernerhin das Aufzeichnungsmedium, welches das Tonerbild darauf trägt, durch ein Paar Walzen in der Fixiervorrichtung hindurch laufen gelassen, so dass das Tonerbild erwärmt und geschmolzen und dann auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert wird. Die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Fixieren mit einer Andruckbelastung (Belastung der Walzen/Kontaktfläche), die dem Paar Walzen auferlegt wird, von 1,5 × 10⁵ Pa oder weniger durchgeführt wird.
Ein Beispiel der Fixiervorrichtung in der vorliegenden Erfindung wird in 2 gezeigt. In 2 zeigt „1" eine Fixierwalze, „2" zeigt eine Andruckwalze, „3" zeigt einen Metallzylinder, „4" zeigt eine Schicht zum Verhindern des Verschmierens, „5" zeigt eine Erwärmungslampe, „3'" zeigt einen Metallzylinder, „4'" zeigt eine Schicht zum Verhindern des Verschmierens, „5'" zeigt eine Erwärmungslampe, „T" zeigt ein Tonerbild und „S" zeigt einen Träger (ein Aufzeichnungsmedium, wie ein Blatt Papier).
In der Fixiervorrichtung, welche in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist das Fixieren nicht mit der Andruckbelastung (Belastung der Walzen/Kontaktfläche), die dem Paar Walzen auferlegt wird, von 1,5 × 10⁵ Pa oder weniger durchgeführt worden. Herkömmlicher Weise beträgt die Andruckbelastung auf die Walze mehr als 1,5 × 10⁵ Pa, andernfalls wird das Fixieren ungenügend. Im Gegensatz dazu ist der Toner der vorliegenden Erfindung bei niedriger Temperatur fixierbar, so dass es möglich ist, mit der Andruckbelastung von 1,5 × 10⁵ Pa oder weniger Fixieren durchzuführen. Durch Fixieren bei niedriger Andruckbelastung wird das Tonerbild nicht auf das Aufzeichnungsmedium gedrückt, und auf diese Weise wird eine sehr detailreiche Bildausgabe verwirklicht.
Die Bilderzeugungsvorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass sie den Toner der vorliegenden Erfindung und die folgende Fixiervorrichtung umfasst. Die Fixiervorrichtung enthält ein Erwärmungselement, welches mit einem exothermen Körper, einer Folie, welche mit dem Erwärmungselement in Kontakt ist, und einem Andrückelement, welches über die Folie in Kontakt mit dem Erwärmungselement ist, ausgerüstet ist. In dieser Fixiervorrichtung wird ein Aufzeichnungsmedium, das ein unfixiertes Tonerbild trägt, zwischen der Folie und dem Andrückelement eingefügt, um das Tonerbild zu erwärmen und auf dem Aufzeichnungsmedium zu fixieren.
Die in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendete Fixiervorrichtung ist, wie in 3 gezeigt, eine SURF- (Surface Rapid Fixing) Fixiervorrichtung, in welcher Fixieren durchgeführt wird, indem eine Fixierfolie „22" gedreht wird. Spezifisch ist die Fixierfolie „22" eine wärmefeste Folie in Form eines Endlosgürtels, und die Fixierfolie ist um eine Antriebswalze „20", welche ein tragender Drehkörper der Fixierfolie „22" ist, eine angetriebene Walze „21" und ein Erwärmungselement „23", welches mittels einer flachen Unterlage „25" gelagert unten und zwischen der Antriebswalze „20" und der angetriebenen Walze „21" angeordnet ist, herum gewickelt.
Die angetriebene Walze „21" wirkt auch als eine Spannerwalze für die Fixierfolie „22". Die Fixierfolie „22" wird in einer Drehrichtung im Uhrzeigersinn durch die Antriebswalze „21" wie in der Abbildung gezeigt angetrieben, so dass sie sich im Uhrzeigersinn dreht. Die Geschwindigkeit dieser Drehung wird so gesteuert, dass sie sich in einem Spaltbereich „L", wo die Andruckwalze „2" und die Fixierfolie „22" miteinander in Kontakt sind, mit der gleichen Geschwindigkeit wie ein Übertragungsmedium „S" bewegt.
Die Andruckwalze „2" hat eine Schicht aus einem elastischen Kautschuk mit einer hervorragenden Formtrennfähigkeit, wie Siliconharz oder dergleichen. Die Andruckwalze „2" dreht sich in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn, so dass in Bezug auf den Bereich des Fixierspaltes „L" ein Kontaktdruck von 4 kg bis 10 kg eingestellt wird.
Die Fixierfolie „22" hat vorzugsweise eine hervorragende Wärmefestigkeit, Formtrennbarkeit und Abriebfestigkeit. Ihre Dicke beträgt allgemein 100 μm oder weniger, und vorzugsweise 40 μm. Beispiele der Fixierfolie sind einschichtige oder mehrschichtige Folien aus wärmebeständigen Harzen wie Polyimid, Polyetherimid, PES (Polyethersulfid), PFA (Tetrafluorethylen-Perfluoralkylenvinylether-Copolymer) und dergleichen. Spezifische Beispiele können eine Folie mit einer Dicke von 20 μm sein, bei welcher eine Trenn-Deckschicht von 10 μm Dicke, gebildet aus Fluorharzen wie PTFE (Polytetrafluorethylenharz), denen ein elektrisch leitfähiges Mittel zugesetzt ist, oder eine elastische Schicht, wie Fluorkautschuk, Siliconkautschuk oder dergleichen auf derjenigen Seite angeordnet ist, welche in Kontakt mit dem Bild ist.
In 3 enthält das Erwärmungselement „23" das flache Substrat „25" und eine Fixier-Erwärmvorrichtung „24". Das flache Substrat „25" ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hohem elektrischem Widerstand, wie Aluminiumoxid oder dergleichen, ausgebildet. Auf der Oberfläche des Erwärmungselementes „23", wo die Fixierfolie „22" in Kontakt damit ist, ist die aus einem Widerstandsexothermen Körper gebildete Fixier-Erwärmvorrichtung „24" so angeordnet, dass die längere Seite der Fixier-Erwärmvorrichtung „24" entlang der Bewegungsrichtung der Fixierfolie „22" liegt. Eine derartige Fixier-Erwärmvorrichtung „24" ist zum Beispiel mit elektrischem Widerstandsmaterial, wie Ag/Pd, Ta₂N, oder dergleichen, in einem Auskleidungsstreifen oder Bandstreifen siebgedruckt. Außerdem sind zwei Elektroden (in 3 nicht gezeigt) an beiden Seiten der Fixier-Erwärmvorrichtung „24" angeordnet, so dass der Widerstands- exotherme Körper Wärme erzeugt, wenn zwischen die Elektroden eine Spannung gelegt wird. Ferner ist auf der Seite des flachen Substrates „25" gegenüber der Fixier-Erwärmvorrichtung „24" ein aus einem Thermistor gebildeter Fixier-Wärmefühler „26" angeordnet.
Thermische Information des flachen Substrates „25" wird von dem Fixier-Wärmefühler „26" ermittelt und zu einer Steuervorrichtung gesendet, so dass die Menge der Elektrizität, welche auf die Fixier-Erwärmvorrichtung „24" aufgebracht wird, gesteuert wird und auf diese Weise das Erwärmungselement „23" auf eine bestimmte Temperatur geregelt wird.
Die Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung umfasst den Toner der vorliegenden Erfindung und einen Photoleiter. Die Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Ladevorrichtung, eine Bildentwicklungsvorrichtung und eine Reinigungsvorrichtung umfassen. Die Prozesskartusche ist von der Bilderzeugungsvorrichtung austauschbar.
4 zeigt ein Beispiel einer schematischen Struktur einer Bilderzeugungsvorrichtung, welche mit der Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.
In 4 zeigt „10" die Prozesskartusche, „11" zeigt einen Photoleiter, „12" zeigt eine Ladevorrichtung, „13" zeigt eine Bildentwicklungsvorrichtung und „14" zeigt eine Reinigungsvorrichtung.
In der vorliegenden Erfindung sind mindestens eine aus der Ladevorrichtung „12", der Bildentwicklungsvorrichtung „13" und der Reinigungsvorrichtung „14" mit dem Photoleiter „11" verbunden, um die Prozesskartusche „10" zu bilden. Überdies ist diese Prozesskartusche so konstruiert, dass sie von einer Bilderzeugungsvorrichtung wie einem Kopiergerät, einem Drucker oder dergleichen austauschbar ist.
In der Bilderzeugungsvorrichtung, die mit der Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, wird der Photorezeptor mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit gedreht. Während des Rotationszyklus des Photorezeptors lädt die Ladevorrichtung den Photorezeptor gleichmäßig auf ein vorbestimmtes positives oder negatives Potential auf, danach strahlt eine Licht-Bestrahlungsvorrichtung, wie ein Schlitzbelichter oder eine Laserstrahl-Abtastbelichtung bildmäßig Licht auf den geladenen Photoleiter ein. Auf diese Weise werden nacheinander latente elektrostatische Bilder auf der Umfangs-Oberfläche des Photoleiters erzeugt. Als Nächstes entwickelt die Bildentwicklungsvorrichtung das erzeugte latente elektrostatische Bild mit dem Toner, um ein Tonerbild zu erzeugen, und dann überträgt die Übertragungsvorrichtung nacheinander das Tonerbild auf ein Übertragungsmedium, welches von einer Papier-Zufuhrvorrichtung, bei gleicher zeitlicher Abfolge wie die Drehung des Photoleiters, zwischen den Photoleiter und die Übertragungsvorrichtung eingespeist wird. Das Übertragungsmedium, welches das übertragene Tonerbild trägt, wird von dem Photoleiter getrennt und in die Fixiervorrichtung eingeführt. Die Fixiervorrichtung fixiert das übertragene Bild auf dem Übertragungsmedium, so dass eine Reproduktion (eine Kopie) erzeugt wird, und dann wird die Kopie aus der Vorrichtung herausgeschickt, das heißt, ausgedruckt, Nach der Übertragung des Tonerbildes entfernt die Reinigungsvorrichtung den auf der Oberfläche des Photorezeptors verbliebenen Toner, so dass die Oberfläche gereinigt wird. Danach wird der Photorezeptor statisch entladen, so dass er für die nächste Bilderzeugung bereit ist.
Die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Photoleiter, welcher für die Bilderzeugung verwendet wird, ein Photoleiter aus amorphem Silicium ist.
(Photoleiter aus amorphem Silicium)
In der vorliegenden Erfindung wird ein Photoleiter aus amorphem Silicium als ein Photoleiter für Elektrophotographie verwendet. Der Photoleiter aus amorphem Silicium (auf den hierin nachfolgend als „ein a-Si-Photoleiter" Bezug genommen wird) hat ein Substrat und eine aus a-Si gebildete photoleitende Schicht. Die photoleitende Schicht wird auf dem Substrat durch ein Filmbildungsverfahren wie Vakuum-Abscheidung, Sputtern, Ionenplattieren, thermische CVD (CVD = chemische Dampfabscheidung), optische CVD, Plasma-CVD oder dergleichen erzeugt. Von diesen ist Plasma-CVD das bevorzugte Verfahren, bei dem ein Rohmaterial-Gas durch Glimmentladung eines direkten Stromes, Hochfrequenz, oder Mikrowellen zersetzt wird, und dann a-Si auf dem Substrat abgeschieden wird, um einen Film aus a-Si zu bilden.
Der Photoleiter aus amorphem Silicium hat eine Schichtstruktur wie folgt. 5 bis 8 sind schematische Diagramme, welche die Schichtstruktur des Photoleiters aus amorphem Silicium erklären. In 5 hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie „500" ein Substrat „501" und eine photoleitende Schicht „502" auf dem Substrat „501". Die photoleitende Schicht „502" ist aus a-Si:H,X gebildet und weist Photoleitfähigkeit auf. In 6 hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie „500" ein Substrat „501" und das Substrat „501" hat eine aus a-Si:H,X gebildete photoleitende Schicht „502" und eine Oberflächenschicht „503" aus amorphem Silicium. In 7 hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie „500" ein Substrat „501" und das Substrat „501" hat eine aus a-Si:H,X gebildete photoleitende Schicht „502", eine Oberflächenschicht „503" aus amorphem Silicium und eine Strominjektions-Verhinderungsschicht aus amorphem Silicium „504". In 8 hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie „500" ein Substrat „501" und eine photoleitende Schicht „502" auf dem Substrat „501". Die photoleitende Schicht „502" besteht aus einer aus a-Si:H,X gebildeten Stromerzeugungsschicht „505" und einer Stromtransportschicht „506". Der Photoleiter für die Elektrophotographie „500" hat ferner eine Oberflächenschicht „503" aus amorphem Silicium auf der photoleitenden Schicht „502".
(Substrat)
Das Substrat des Photoleiters kann leitfähig oder isolierend sein. Beispiele des leitfähigen Substrates beinhalten Metall wie Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Te, V, Ti, Pt, Pd, Fe und dergleichen, und Legierungen davon wie Styrol und dergleichen. Auch ein isolierendes Substrat, wie ein Film oder eine Folie aus synthetischem Harz, zum Beispiel Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid oder dergleichen, Glas, Keramik, bei welchem mindestens die Oberfläche, die einer photoleitenden Schicht gegenübersteht, behandelt ist um Leitfähigkeit zu ergeben, kann als ein Substrat verwendet werden.
Die Form des Substrates kann zylindrisch, eine Platte oder ein Endlosgürtel sein, welcher eine glatte oder unregelmäßige Oberfläche hat. Die Dicke davon kann eingestellt werden, um einen vorbestimmten Photoleiter zu erzeugen. In dem Fall, dass von dem Photoleiter Flexibilität verlangt wird, kann das Substrat so dünn wie möglich sein, vorausgesetzt, dass es wirksam als ein Substrat dient. Die Dicke des Substrates ist unter den Gesichtspunkten von Herstellung, Handhabung, mechanischer Festigkeit und dergleichen allgemein 10 μm oder mehr.
(Strominjektions-Verhinderungsschicht)
In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Photoleiter ist es wirkungsvoll, zwischen dem leitfähigen Substrat und der photoleitenden Schicht eine Strominjektions-Verhinderungsschicht anzuordnen, welche eine Strominjektion von dem leitfähigen Substrat verhindert (siehe 7). Die Strominjektions-Verhinderungsschicht hat eine Polaritätsabhängigkeit. Das heißt, wenn Aufladen mit einer einzigen Polarität auf eine freie Oberfläche des Photoleiters angewendet wird, dient die Strominjektions-Verhinderungsschicht dazu, eine Strominjektion aus dem leitfähigen Substrat in die photoleitende Schicht zu verhindern, und wenn Aufladung mit entgegengesetzter Polarität erfolgt, funktioniert die Strominjektions-Verhinderungsschicht nicht. Um eine solche Funktion zu erreichen, hat die Strominjektions-Verhinderungsschicht, verglichen mit der photoleitenden Schicht, verhältnismäßig viele Atome, welche die Leitfähigkeit steuern.
Die Dicke der Strominjektions-Verhinderungsschicht ist vorzugsweise etwa 0,1 μm bis etwa 5 μm, bevorzugter 0,3 μm bis 4 μm, und noch bevorzugter 0,5 μm bis 3 μm.
(Photoleitende Schicht)
Die photoleitende Schicht ist über dem Substrat angeordnet. Die Dicke der photoleitenden Schicht ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt dass eine vorbestimmte elektrophotographische Eigenschaft und Kostengünstigkeit erreicht wird. Die Dicke davon beträgt vorzugsweise etwa 1 μm bis etwa 100 μm, bevorzugter 20 μm bis 50 μm und noch bevorzugter 23 μm bis 45 μm.
(Stromtransportschicht)
Die Stromtransportschicht ist in dem Fall, dass die photoleitende Schicht hinsichtlich ihrer Funktionen getrennt ist, eine Schicht, die hauptsächlich dazu dient, Ströme zu transportieren. Die Stromtransportschicht enthält mindestens ein Siliciumatom, ein Kohlenstoffatom und ein Fluoratom als ihre wesentliche Komponente. Wenn erforderlich, enthält die Stromtransportschicht ferner ein Wasserstoffatom und ein Sauerstoffatom, so dass die Stromtransportschicht aus a-SiC(H,F,O) gebildet wird. Eine solche Stromtransportschicht weist wünschenswerte Photoleitfähigkeit, speziell Strombehaltungsfähigkeit, Stromerzeugungsfähigkeit und Stromtransportfähigkeit auf. Es ist besonders bevorzugt, dass die Stromtransportschicht ein Sauerstoffatom enthält.
Die Dicke der Stromtransportschicht wird in geeigneter Weise eingestellt, so dass eine wünschenswerte elektrophotographische Eigenschaft und Kostengünstigkeit erhalten wird. Die Dicke davon ist vorzugsweise etwa 5 μm bis etwa 50 μm, bevorzugter 10 μm bis 40 μm und am bevorzugtesten 20 μm bis 30 μm.
(Stromerzeugungsschicht)
Die Stromerzeugungsschicht ist in dem Fall, dass die photoleitende Schicht hinsichtlich ihrer Funktionen getrennt ist, eine Schicht, die hauptsächlich dazu dient, Ströme zu erzeugen. Die Stromerzeugungsschicht enthält mindestens ein Siliciumatom als eine wesentliche Komponente und enthält im Wesentlichen kein Kohlenstoffatom. Wenn erforderlich, enthält die Stromerzeugungsschicht ferner ein Wasserstoffatom, so dass die Stromerzeugungsschicht aus a-Si:H gebildet wird. Eine solche Stromerzeugungsschicht weist eine wünschenswerte Photoleitfähigkeit, speziell Stromerzeugungsfähigkeit und Stromtransportfähigkeit auf.
Die Dicke der Stromerzeugungsschicht wird in geeigneter Weise eingestellt, so dass eine wünschenswerte elektrophotographische Eigenschaft und Kostengünstigkeit erhalten wird. Ihre Dicke beträgt vorzugsweise etwa 0,5 μm bis etwa 15 μm, bevorzugter 1 μm bis 10 μm und noch bevorzugter 1 μm bis 5 μm.
(Oberflächenschicht)
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Photoleiter aus amorphem Silicium kann ferner eine Oberflächenschicht enthalten, welche auf der photoleitenden Schicht, die auf dem Substrat wie vorstehend erwähnt erzeugt ist, angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass eine Oberflächenschicht aus amorphem Silicium enthalten ist. Die Oberflächenschicht hat eine freie Oberfläche, so dass wünschenswert Eigenschaften wie Feuchtigkeitsbeständigkeit, Wiederholungsfähigkeit, Elektrostriktionsfestigkeit, Umweltverträglichkeit, Haltbarkeit und dergleichen vorhanden sind.
Die Dicke der Oberflächenschicht beträgt allgemein etwa 00,1 μm bis etwa 3 μm, bevorzugter 0,05 μm bis 2 μm und noch bevorzugter 0,1 μm bis 1 μm. Wenn ihre Dicke weniger als etwa 0,01 μm beträgt, wird die Oberflächenschicht während der Verwendung des Photoleiters weg gerieben. Wenn ihre Dicke mehr als etwa 3 μm ist, wird die elektrophotographische Eigenschaft beeinträchtigt, wie durch einen Anstieg der Restladung und dergleichen.
Die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselfeld angelegt wird, wenn ein latentes elektrostatisches Bild auf den Photoleiter entwickelt wird.
In einer in 9 gezeigten Bildentwicklungsvorrichtung „13" legt eine Stromversorgung „17" eine Vibrations-Vorspannung als Entwicklungs-Vorspannung, in welcher eine Gleichspannungsstrom und eine Wechselspannung überlagert sind, während der Entwicklung an eine Entwicklungsmanschette „15" an. Das Potential des Hintergrundgebietes und das Potential des Bildgebietes befinden sich zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Vibrations-Vorspannungspotentials. Dies erzeugt ein Wechselfeld, in dem sich in dem Entwicklungsgebiet „16" die Richtungen abwechselnd verändern. Toner und Träger werden in diesem Wechselfeld intensiv in Schwingung versetzt, so dass der Toner die elektrostatische Anziehungskraft aus der Entwicklungsmanschette „15" und dem Träger überwindet und auf den Photoleiter „11" überspringt. Der Toner hängt dann mit Bezug auf ein darauf befindliches latentes elektrostatisches Bild auf dem Photoleiter.
Der Unterschied des Maximalwertes und des Minimalwertes der Vibrations-Vorspannung (Spitze-Spitze-Spannung) beträgt vorzugsweise 0,5 kV bis 5 kV, und die Frequenz ist vorzugsweise 1 kHz bis 10 kHz. Die Wellenform der Vibrations-Vorspannung kann eine Rechteckwelle, eine Sinuswelle oder eine Dreieckwelle sein. Der Gleichspannungsstrom der Vibrations-Vorspannung liegt in dem Bereich des Potentials im Hintergrundgebiet und des Potentials im Bildgebiet, wie vorstehend erwähnt, und wird unter Gesichtspunkten der Verhinderung von Tonerablagerung im Hintergrundgebiet vorzugsweise näher an dem Potential im Hintergrundgebiet eingestellt.
In dem Fall, dass die Wellenform der Vibrations-Vorspannung eine Rechteckwelle ist, ist es bevorzugt, dass das Einschaltverhältnis 50 % oder weniger beträgt. Hierbei ist das Einschaltverhältnis der Anteil der Zeit während eines Zyklus der Vibrations-Vorspannung, in welcher der Toner auf den Photoleiter überspringt. Auf diese Weise wird der Unterschied zwischen dem Spitzenzeitwert, während dem der Toner auf den Photoleiter überspringt, und dem Zeitmittel der Vorspannung sehr groß. In Folge dessen wird die Bewegung des Toners weiter aktiviert, daher wird der Toner genau auf die Potentialverteilung des latenten elektrostatischen Bildes angezogen und grobe Ablagerungen und die Bildauflösung können verbessert werden. Überdies kann der Unterschied zwischen dem Spitzenzeitwert, während dem der Träger, welcher eine derjenigen des Toners entgegengesetzte Strompolarität aufweist, auf den Photoleiter überspringt, und dem Zeitmittel der Vorspannung klein sein. In Folge dessen wird die Bewegung des Trägers beschränkt, und die Möglichkeit der Ablagerung von Träger auf dem Hintergrundgebiet wird stark verringert.
Die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird durch die darin angeordnete Ladevorrichtung gekennzeichnet. Es kann natürlich irgendeine auf dem Gebiet bekannte Ladevorrichtung auf geeignete Weise in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, vorzugsweise wird aber eine Kontakt-Ladeeinrichtung verwendet. Eine solche Ladevorrichtung enthält ein Ladeelement, und das Ladeelement wird mit dem Photoleiter kontaktiert und Spannung wird an es gelegt, so dass der Photoleiter geladen wird. Wie in dem Schaubild von 10 zu ersehen ist, erhält der Photoleiter ein Potential, das proportional der an die Kontakt-Ladeeinrichtung angelegten Spannung „30" ist. Wenn eine Entlade-Ladevorrichtung „31" nicht mit einer vorbestimmten Spannung oder höher geladen wird, kann andererseits der Photoleiter nicht ein Potential erhalten.
(Walzen-Ladevorrichtung)
11 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit einer Kontakt-Ladevorrichtung ausgerüstet ist. Der Photoleiter „11" als ein aufzuladender Gegenstand und als ein Bildtragelement wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit) in der Richtung des in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die Ladewalze „12", welche dem Kontakt mit dem Photoleiter „11" unterworfen wird, enthält einen Metallkern und eine leitfähige, auf dem Metallkern in Form eines konzentrischen Kreises ausgebildete Kautschukschicht. Die beiden Anschlüsse des Metallkerns werden mit Lagerblöcken (in 11 nicht gezeigt) gelagert, so dass die Ladewalze sich frei drehen kann, und die Ladewalze „12" wird mit einem vorbestimmten Druck durch ein Andruckelement (in 11 nicht gezeigt) auf den Photoleiter „11" gedrückt. Die Ladewalze „12" in dieser Abbildung dreht sich daher entlang der Drehung des Photoleiters „11". Die Ladewalze „12" wird allgemein mit einem Durchmesser von 16 mm ausgebildet, wobei ein Metallkern „28" mit einem Durchmesser von 9 mm mit einer Kautschukschicht „29" beschichtet ist, die einen gemäßigten Widerstand von ungefähr 100.000 Ω·cm aufweist.
Die in der Abbildung gezeigte Stromversorgung „27" ist elektrisch mit dem Metallkern „28" verbunden, und von der Stromversorgung wird eine vorbestimmte Vorspannung an den Metallkern „28" angelegt. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Photoleiters gleichmäßig mit einer vorbestimmten Polarität und einem vorbestimmten Potential aufgeladen.
Die Ausführungsform einer als eine Ladevorrichtung in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ladevorrichtung ist nicht besonders beschränkt, und die Form des Ladeelementes kann außer einer Walze eine magnetische Bürste, eine Pelzbürste oder dergleichen sein. Sie kann gemäß der Spezifikation oder Ausführungsform der Bilderzeugungsvorrichtung in geeigneter Weise ausgewählt werden. In dem Fall dass eine magnetische Bürste als die Ladevorrichtung verwendet wird, enthält die magnetische Bürste ein aus unterschiedlichen Ferritteilchen, wie Zn-Cu-Ferrit, gebildetes Ladeelement, eine nicht magnetische leitfähige Manschette, um das Ladeelement zu lagern, und eine in der nicht magnetischen leitfähigen Manschette enthaltene magnetische Walze. In dem Fall dass eine Pelzbürste als die Ladevorrichtung verwendet wird, ist ein Material für die Bürste zum Beispiel ein Pelz, der mit Metallen oder Metalloxiden wie Kohlenstoff, Kupfersulfid oder dergleichen leitfähig machend behandelt ist, und der Pelz ist um einen Metallkern, gebildet aus einem Metall oder leitfähig machend behandelt, gewickelt oder daran befestigt.
(Pelzbürsten-Ladevorrichtung)
12 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit einer Kontakt-Ladevorrichtung ausgerüstet ist. Der Photoleiter „11" als ein aufzuladender Gegenstand und als ein Bildtragelement wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit) in der Richtung des in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die Bürstenwalze „12'", die eine Pelzbürste hat, wird dem Kontakt mit dem Photoleiter „11" mit einer vorbestimmten Spaltbreite und einem hinsichtlich der Elastizität des Bürstenteils vorbestimmten Druck unterworfen.
Die Pelzbürstenwalze „12'" als die in der vorliegenden Erfindung verwendete Kontakt-Ladevorrichtung hat einen Außendurchmesser von 14 mm und eine Spannweite von 250 mm. Bei dieser Pelzbürste ist ein Band mit einem Stapel aus leitfähiger Reyonfaser REC-B (Hersteller: Unitika Ltd.) als ein Bürstenteil „29" spiralförmig um einen Metallkern „28" mit einem Durchmesser von 6 mm gewickelt, der ebenfalls als Elektrode dient. Die Bürste des Bürstenteils „29" ist 300 Denier/50 Filament und hat eine Dichte von 151 Fasern auf 1 Quadratmillimeter. Diese Rollenbürste wird unter Drehung in einer bestimmten Richtung einmal in ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 12 mm eingeführt und wird so eingesetzt, dass sie einen in Bezug auf das Rohr konzentrischen Kreis bildet. Danach wird diese Rollenbürste in dem Rohr in einer Atmosphäre hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur stehen gelassen, um die Fasern des Pelzes zu krümmen.
Der Widerstand der Pelzbürstenwalze „12'" ist 1 × 10⁵Ω in Bezug auf die angelegte Spannung von 100V. Der Widerstand wird aus dem Strom berechnet, der erhalten wird, wenn die Pelzbürstenwalze mit einer Metalltrommel mit einem Durchmesser von 30 mm mit einer Spaltbreite von 3 mm kontaktiert wird und dann eine Spannung von 100V daran gelegt wird.
Der Widerstand der Pelzbürstenwalze „12'" muss 10⁴Ω oder mehr sein, um Bildunvollständigkeit zu vermeiden, die durch eine unvollständige Aufladung an der Aufladungs-Spaltstelle verursacht wird, wenn es sich ergibt, dass der Photoleiter „11" als ein aufzuladender Gegenstand Defekte wegen niedriger Andruckbeständigkeit, wie Nadelstichlöcher, darauf aufweist und daher ein übermäßiger Verluststrom in die Defektstellen fließt. Außerdem muss der Widerstand der Pelzbürstenwalze „12'" 10⁴Ω oder weniger sein, um die Oberfläche des Photoleiters „11" ausreichend aufzuladen.
Das Material des Pelzes kann in geeigneter Weise ein anderes als REC-B (Hersteller: Unitika Ltd.) sein. Beispiele des Materials beinhalten REC-C, REC-M1, REC-M10 (Hersteller: Unitika Ltd.), SA-7 (Hersteller: Toray Industries, Inc.), Thunderon (Hersteller: Nihon Sanmo Dyeing Co., Ltd.), Beltron (Hersteller: Kanebo Gohsen, Ltd.), Kuracarbo, bei dem Kohlenstoff in dem Reyon dispergiert ist (Hersteller: Kuraray Co., Ltd.), Robal (Hersteller: Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) und dergleichen. Die Bürste hat vorzugsweise 3 bis 10 Denier pro Faser, 10 bis 100 Filamente pro Bündel und 80 bis 600 Fasern pro Quadratmillimeter. Die Länge des Pelzes ist vorzugsweise 1 bis 10 mm.
Die Pelzbürstenwalze „12'" wird in der umgekehrten (Gegen)-Richtung zu der Drehrichtung des Photoleiters „11" mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit gedreht, und kontaktiert den Photoleiter „11" mit einer Geschwindigkeitsdifferenz. Die Stromversorgung „27" legt eine vorbestimmte Aufladespannung an die Pelzbürstenwalze „12'" an, so dass die Oberfläche des Photoleiters „11" gleichmäßig mit einer vorbestimmten Polarität und einem vorbestimmten Potential aufgeladen wird. Bei der Kontaktaufladung des Photoleiters „11" durch die Pelzbürstenwalze „12" der vorliegenden Ausführungsform erfolgt vorherrschend direkte Injektionsaufladung und die Oberfläche des Photoleiters „11" wird auf eine im Wesentlichen gleiche Spannung wie die an die Pelzbürstenwalze „12" angelegte Aufladungsspannung aufgeladen.
Die Ausführungsform einer als eine Ladevorrichtung in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ladevorrichtung ist nicht besonders beschränkt, und sie kann gemäß der Spezifikation oder Ausführungsform der Bilderzeugungsvorrichtung in geeigneter Weise ausgewählt werden.
(Mag netbürsten-Ladevorrichtung)
12 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit einer Kontakt-Ladevorrichtung ausgerüstet ist. Der Photoleiter „11" als ein aufzuladender Gegenstand und als ein Bildtragelement wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit) in der Richtung des in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die Bürstenwalze „12'", die eine magnetische Bürste hat, wird dem Kontakt mit dem Photoleiter „11" mit einer hinsichtlich der Elastizität des Bürstenteils vorbestimmten Spaltbreite und einem vorbestimmten Druck unterworfen.
Die magnetische Bürste „29" als eine Kontaktladevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird aus magnetischen Teilchen gebildet. In den magnetischen Teilchen werden Zn-Cu Ferritteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 25 μm und Zn-Cu Ferritteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 μm in einem Verhältnis von 1/0,05 gemischt, so dass Ferritteilchen mit Peaks bei jedem durchschnittlichen Teilchendurchmesser und einem gesamten mittleren Teilchendurchmesser von 25 μm erzeugt werden. Die Ferritteilchen werden mit einer Harzschicht mit einem mäßigen Widerstand beschichtet, um die magnetischen Teilchen zu erzeugen. Die Kontaktladevorrichtung dieser Ausführungsform wird aus den vorstehend erwähnten beschichteten magnetischen Teilchen, einer nicht magnetischen leitfähigen Manschette „28", welche die beschichteten magnetischen Teilchen trägt, und einer Magnetwalze, die in der nicht magnetischen leitfähigen Manschette „28" beinhaltet ist, gebildet. Die beschichteten magnetischen Teilchen sind auf der Manschette mit der Dicke von 1 mm angeordnet, um einen Aufladungsspalt von 5 mm mit dem Photoleiter „11" zu bilden. Außerdem wird die Breite zwischen der nicht magnetischen leitfähigen Manschette „28" und dem Photoleiter „11" auf ungefähr 500 μm eingestellt. Ferner wird die magnetische Walze „12" so gedreht, dass die nicht magnetische leitfähige Manschette „28" einer Drehung mit der zweifachen Geschwindigkeit im Verhältnis zu der Umfangsgeschwindigkeit der Oberfläche des Photoleiters „11" und in der Gegenrichtung zu dem Photoleiter „11" unterworfen ist. Dazu wird die magnetische Bürste „29" so eingestellt, dass sie gleichmäßig in Kontakt mit dem Photoleiter „11" ist.
Die Ausführungsform einer als eine Ladevorrichtung in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ladevorrichtung ist nicht besonders beschränkt, und sie kann gemäß der Spezifikation oder Ausführungsform der Bilderzeugungsvorrichtung in geeigneter Weise ausgewählt werden.
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend mit Beispielen weiter erklärt, aber natürlich wird die vorliegende Erfindung damit nicht beschränkt. In den Beispielen beziehen sich „Teil" und „Teile" auf „Gewichtsteil" und „Gewichtsteile".
Beispiμel 1
(Synthese des Harzes)
724 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 276 Teile Isophthalsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in ein Reaktionsgefäß eingeführt, das mit einem Kondensorkühler, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war und wurden bei normalem Druck bei 230°C 8 Stunden lang umgesetzt, wurden bei vermindertem Druck von 10 bis 15 mm Hg nochmals 5 Stunden lang umgesetzt und auf 160°C abgekühlt, dann wurden 32 Teile Isophthalsäureanhydrid zugesetzt und die Umsetzung wurde 2 Stunden lang fortgesetzt. Als nächstes wurde das Reaktionsgemisch auf 80°C abgekühlt, und 188 Teile Isophorondiisocyanat wurden in Ethylacetat zugesetzt und 2 Stunden lang umgesetzt, um ein Isocyanat enthaltendes Prepolymer (A) zu erhalten. Als nächstes wurden 267 Teile des Prepolymers (A) und 14 Teile Isophorondiamin 2 Stunden lang bei 50°C umgesetzt, um ein Harnstoff-modifiziertes Polyesterharz (u) mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht von 64.000 zu erhalten. In einer mit der vorstehenden identischen Weise wurden 724 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 276 Teile Isophthalsäure 8 Stunden lang bei 230°C Kondensations-polymerisiert, und dann bei vermindertem Druck von 10 mm Hg bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt, um ein unmodifiziertes Polyesterharz (a) mit einem Peak-Molekulargewicht von 5.000 zu erhalten. 200 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) und 800 Teile des unmodifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK (1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Harzes (1) in Ethylacetat/MEK zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Harz (1) zu isolieren. Tg war 62°C, die Säurezahl war 4,2 KOHmg/g, und das Peak-Molekulargewicht war 4.500.
(Herstellung von Toner)
240 Teile einer Lösung des Harzes (1) in Ethylacetat/MEK, 5 Teile Esterwachs als Wachs (Säurezahl: 3) und 8 Teile Ruß (BP1300, Hersteller: Cabot Corporation) wurden in einen Becher gegeben und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde während 10 Minuten langem Rühren mit 12.000 Upm mit dem TK-Homomischer eingebracht und wurde danach 2 Stunden lang zum Stabilisieren stehen gelassen. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet, und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Das Volumenmittel des Durchmessers war 6,3μm (Volumenmittel-Durchmesser [Dv]/Zahlenmittel-Durchmesser [Dn]): 1,14), und die Rundheit war 0,97. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (1) der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in einem Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf 20%. Hierbei befindet sich das Gebiet zwischen dem Umfang des Tonerteilchens und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des Umfangs. Überdies befand sich das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandene Menge von Wachs war 86% an Zahl, und die dispergierten Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 μm bis 3,0 μm waren 88% an Zahl.
(Messverfahren)
1. Teilchendurchmesserverteilung
Als erstes wurde ein Dispergiermittel, das heißt 0,1 ml bis 5 ml Tensid (vorzugsweise Alkylbenzolsulfonat), 100 ml bis 150 ml Elektrolytlösung zugesetzt. Hierbei war die Elektrolytlösung eine ungefähr 1 % ige Lösung von primärem Natriumchlorid, zum Beispiel ISOTON-II (Hersteller: Beckman Coulter, Inc.). Als nächstes wurden 2 mg bis 20 mg der zu prüfenden Probe der Elektrolytlösung zugesetzt. Die Elektrolytlösung, in welcher die zu prüfende Probe suspendiert war, wurde etwa 1 Minute bis 3 Minuten lang mit einem Ultraschall-Dispergiergerät dispergiert. Daraufhin wurden die Tonerteilchen, oder die Volumenzahl des Toners mit der vorstehend erwähnten Vorrichtung bei einer Apertur von 100μm gemessen, das heißt dem Counter Counter TA-II (Hersteller: Beckman Coulter, Inc.), der mit einem Personalcomputer PC 9801 (Hersteller: NEC Corporation) und InterFace (Hersteller: Institute of Japanese Union of Scientist and Engineers) verbunden war, und dadurch wurden die Volumen-Teilchenverteilung und die Anzahl-Teilchenverteilung berechnet.
Als Kanäle wurden 13 Kanäle von 2,00 μm bis weniger als 2,52 μm; 2,52 μm bis weniger als 3,17 μm; 3,17 μm bis weniger als 4,00 μm; 4,00 μm bis weniger als 5,04 μm; 5,04 μm bis weniger als 6,35 μm; 6,35 μm bis weniger als 8,00 μm; 8,00 μm bis weniger als 10,08 μm; 10,08 μm bis weniger als 12,70 μm; 12,70 μm bis weniger als 16,00 μm; 16,00 μm bis weniger als 20,20 μm; 20,20 μm bis weniger als 25,40 μm; 25,40 μm bis weniger als 32,00 um; und 32,00 μm bis weniger als 40,30 μm verwendet. Hier war der Gegenstand Teilchen mit einem Bereich des Durchmessers von 2,00 μm bis weniger als 40,30 μm. Der Volumenmittel-Durchmesser (Dv) der Volumenreferenz wurde aus der Volumen-Teilchenverteilung berechnet, der Zahlenmittel-Durchmesser (Dn) wurde aus der Anzahl-Teilchenverteilung berechnet, und dann wurde daraus das Verhältnis Dv/Dn berechnet.
2. Rundheit
Das Verfahren der optischen Detektionsbande wurde verwendet, wobei die Teilchen enthaltende Suspension durch eine photographische Detektionsbande auf einem Blech laufen gelassen wurde und die Teilchenbilder mit einer CCD-Kamera optisch detektiert/analysiert wurden.
Dieser Wert kann als die durchschnittliche Rundheit mit einem Teilchenbild-Analysator vom Durchflusstyp FPIA-2000 (Hersteller: Toa Medical Electronics) gemessen werden. Spezifisch wurde die Messung durchgeführt, indem 0,1 ml bis 0,5 ml eines Alkylbenzolsulfonat-Tensids als ein Dispergiermittel 100 ml bis 150 ml Wasser, aus welchem feste Verunreinigungen in dem Behälter vorher entfernt worden waren, zugesetzt wurden und dann ungefähr 0,1g bis 0,5g der Prüfprobe zugesetzt wurden. Die Suspension, in welcher die Prüfprobe dispergiert war, wurde ungefähr 1 bis 3 Minuten lang der Dispergierbehandlung mit einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung unterworfen, und die Tonerbildung wurde mit der vorstehenden Vorrichtung bei einer Dispersionskonzentration von 3.000 an Zahl/μl bis 10.00 an Zahl/μl gemessen.
3. Teilchen-Fluidität
Die Schüttdichte des Toners wurde mit dem Powder Tester (Hersteller: Hosokawa Micron Corporation) gemessen. Je besser die Fluidität eines Toners ist, um so höher ist die Schüttdichte des Toners.
4. Die niedrigste Fixiertemperatur (°C)
Die Kopierprüfung wurde auf Papier des Typs 6200 (Hersteller: Ricoh Company Limited) mittels der modifizierten Fixiervorrichtung des Kopiergerätes imagio NEO 450 (Hersteller: Ricoh Company Limited) als einer Fixierwalze durchgeführt. Die niedrigste Fixiertemperatur wurde als eine Temperatur definiert, bei der nach Reiben des fixierten Bildes mit einem Tupfer noch 70% oder mehr der Bilddichte übrig geblieben war. Hierbei war der Metallzylinder der verwendeten Fixierwalze aus Fe gebildet und hatte eine Dicke von 0,34 mm. Die Andruckbelastung wurde auf 1,0 × 10⁵ eingestellt.
5. Temperatur, bei der Warmverschmieren auftritt (HOT, hotoffset occurring temperature)
Fixieren wurde in der gleichen Weise wie bei der vorstehenden niedrigsten Fixiertemperatur bewertet, und das Auftreten von Warmverschmieren an dem Fixierbild wurde visuell bewertet. Die Temperatur, bei der Warmverschmieren auftritt, wurde als eine Temperatur der Fixierwalze definiert, bei welcher Warmverschmieren auftrat.
6. Wärmebeständige Lagerfähigkeit
Wärmebeständige Lagerfähigkeit wurde definiert als der Anteil von übrig gebliebenem Toner, wenn der Toner 8 Stunden lang bei 50°C gelagert und 2 Minuten mit einem Sieb von 42 mesh gesiebt wurde. Je besser die wärmebeständige Lagerfähigkeit des Toners ist, desto weniger ist der Anteil von übrig gebliebenem Toner. Die wärmebeständige Lagerfähigkeit wurde mit den folgenden 4 Stufen bewertet. „Schlecht" ist, wenn mehr als 30% übrig bleiben. „Ordentlich" ist, wenn 20% bis 30% übrig bleiben. „Gut" ist, wenn 10% bis 20% übrig bleiben. „Sehr gut" ist, wenn weniger als 10% übrig bleiben.
Die bewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
(Synthese des Harzes)
In einer mit derjenigen von Beispiel 1 identischen Weise wurden 1.334 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 334 Teile bimolares Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt, 274 Teile Isophthalsäure und 20 Teile wasserfreie Trimellitsäure Kondensations-polymerisiert, und mit 154 Teilen Isophorondiisocyanat umgesetzt, um ein Prepolymer (2) zu erhalten. Als nächstes wurden 213 Teile des Prepolymers (2), 9,5 Teile Isophorondiamin und 0,5 Teile Dibutylamin in der gleichen Weise wie derjenigen von Beispiel 1 umgesetzt, um ein Harnstoff-modifiziertes Polyesterharz (2) mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht von 52.000 zu erhalten. 200 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (2) und 800 Teile des unmodifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK (1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Harzes (2) in Ethylacetat zu erhalten. Ein Teil dieser Lösung wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Harz (2) zu isolieren. Tg war 65°C, die Säurezahl war 10, und das Peak-Molekulargewicht war 5.500.
(Herstellung von Toner)
Es wurde das identische Verfahren wie das von Beispiel 1 befolgt, außer dass das Esterwachs durch 7 Teile von freier Fettsäure freiem Carnaubawachs (Säurezahl: 1,5) als einem Wachs ersetzt wurde, und die Auflösungstemperatur und die Dispergierungstemperatur auf 50°C verändert wurden, um den Toner (2) der vorliegenden Erfindung mit dem Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 5,8 μm (Dv/Dn: 1,11) und der Rundheit 0,98 zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 30%. Überdies befand sich das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandene Menge von Wachs war 79% an Zahl, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1μm bis 3,0μm waren 90% an Zahl.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
(Synthese des Harzes)
354 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 166 Teile Isophthalsäure wurden unter Verwendung von 2 Teilen Dibutylenoxid als ein Katalysator der Kondensationspolymerisation unterworfen, um Harz (1) mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 8.000 zu erhalten. Tg war 57°C, die Säurezahl war 15, und das Peak-Molekulargewicht war 6.000.
(Herstellung von Toner)
100 Teile des Harzes (1), 200 Teile einer Ethylacetat-Lösung, 10 Teile Ruß (BP1300, Hersteller: Cabot Corporation) und 10 Teile Polypropylen wurden in einen Becher gegeben und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Danach wurde der Toner in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und der Toner des Vergleichsbeispiels (1) mit einem Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 6,0 μm (Dv/Dn: 1,36) und der Rundheit 0,95 wurde erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 3%. Überdies befand sich das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandene Menge von Wachs war 55% an Zahl, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 μm bis 3,0 μm waren 63% an Zahl.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Beispiel 3
(Synthese des Prepolymers)
724 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 250 Teile Isophthalsäure, 24 Teile Terephthalsäure und 2 Teile Dibutylenoxid wurden in einen Kolben Reaktionsgefäß eingeführt, der mit einem Kühlrohr, einem Rührstab und einem Stickstoff-Zufuhrrohr ausgerüstet war und wurden bei normalem Druck bei 230°C 5 Stunden lang sich umsetzen gelassen. Danach wurde das erhaltene Gemisch bei vermindertem Druck von 10 mm Hg bis 15 mm Hg 5 Stunden lang weiter umgesetzt, wobei Wasser entzogen wurde. Das Reaktionsgemisch wurde auf 160°C abgekühlt und 32 Teile Phthalsäureanhydrid wurden zugesetzt, um 2 Stunden lang zu reagieren. Das Reaktionsgemisch wurde weiter auf 80°C abgekühlt und mit 188 Teilen Isophorondiisocyanat in Ethylacetat 2 Stunden lang umgesetzt. So wurde ein eine Isocyanatgruppe enthaltendes Prepolymer (3) hergestellt.
(Synthese der Ketiminverbindung)
30 Teile Isophorondiamin und 70 Teile Methylethylketon wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben eingeführt, und wurden 5 Stunden lang bei 50°C sich umsetzen gelassen, um eine Ketiminverbindung (1) zu erhalten.
(Synthese des unmodifizierten Polyesters)
In der gleichen wie der vorstehenden Weise wurden 724 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 276 Teile Terephthalsäure kondensationspolymerisieren gelassen. Als nächstes wurde das Gemisch bei dem vermindertem Druck von 10 mm Hg bis 15 mm Hg 5 Stunden lang weiter umgesetzt, wobei Wasser entzogen wurde, um einen unmodifizierten Polyester (b) zu erhalten. Das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und die Säurezahl war 3,8.
(Herstellung von Toner)
15,4 Teile des Prepolymers (1), 64 Teile Polyester (b) und 78,6 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 8 Teile Reiswachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,7 Teile der Ketiminverbindung (1) zugesetzt, um eine Tonermaterial-Lösung (1) zu erhalten. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde eingebracht, während 10 Minuten lang mit 12.000 Upm in dem TK-Homomischer gerührt wurde. Danach wurde die gemischte Lösung 2 Stunden lang zum Stabilisieren stehen gelassen. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen, während die Harnstoffreaktion hervorgerufen wurde. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser war 4,3μm. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (5) der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. Das Verhältnis des Volumenmittel-Teilchendurchmessers zum Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dv/Dn) war 1,08, die Rundheit war 0,94, das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und Tg war 62°C. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 20%. Überdies befand sich das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandene Menge von Wachs war 90% an Zahl, und die dispergierten Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1μm bis 3,0 μm waren 88% an Zahl.
Die Ergebnisse werden in der gleichen Weise wie der von Beispiel 1 ausgewertet, und die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 4
(Synthese des Prepolymers)
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden 1.669 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 274 Teile Isophthalsäure und 20 Teile Trimellitsäureanhydrid Kondensations-polymerisiert, und danach wurde das erhaltene Produkt mit 154 Teilen Isophorondiisocyanat zu dem Prepolymer (4) mit dem Volumenmittel-Molekulargewicht von 15.00 umgesetzt.
(Herstellung von Toner)
15,5 Teile des Prepolymers (2), 64 Teile Polyester (b) und 78,8 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 8 Teile Montanwachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 50°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,4 Teile der Ketiminverbindung (1) und 0,036 Teile Dibutylamin zugesetzt und aufgelöst, um eine Tonermaterial-Lösung (2) zu erhalten. Die identischen Abläufe wie in Beispiel 3 wurden befolgt, außer dass die Tonermaterial-Lösung (1) durch die Tonermaterial-Lösung (2) ersetzt wurde und die Dispergiertemperatur auf 50°C verändert wurde, um den Toner (6) der vorliegenden Erfindung mit einem Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 7,2 μm (Dv/Dn: 1,15) und der Rundheit 0,98 zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 25%. Überdies befand sich das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandene Menge von Wachs war 92% an Zahl, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1μm bis 3,0μm waren 94% an Zahl. Tg war 60°C und das Peak-Molekulargewicht war 4.000.
Die Ergebnisse werden in der gleichen Weise wie der von Beispiel 1 ausgewertet, und die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 5
Der identische Ablauf wie der in Beispiel 4 wurde befolgt, außer dass die Menge des Montanwachses von 5 Teilen auf 6,5 Teile verändert wurde und die Zeitdauer des Stehenlassens von 2 Stunden auf 30 Minuten verändert wurde, um den Toner (7) der vorliegenden Erfindung mit einem Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 6,7 μm (Dv/Dn: 1,19) und der Rundheit 0,98 zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in einem Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf 35%. Hierbei befindet sich das Gebiet zwischen dem Umfang des Tonerteilchens und einem inneren Umfang mit einem Radius, der 1μm kürzer ist als derjenige des Umfangs. Überdies befand sich das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandene Menge von Wachs war 65% an Zahl, und die dispergierten Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 μm bis 3,0μm waren 65% an Zahl. Tg war 60°C und das Peak-Molekulargewicht war 4.000.
Die Ergebnisse werden in der gleichen Weise wie der von Beispiel 1 ausgewertet, und die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
(Synthese des Harzes)
354 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 166 Teile Terephthalsäure wurden unter Verwendung von 2 Teilen Dibutylenoxid als ein Katalysator der Kondensationspolymerisation unterworfen, um ein Vergleichs-Harz (2) mit einem Peak-Molekulargewicht von 8.000 zu erhalten.
(Herstellung von Toner)
100 Teile des Vergleichs-Harzes (2), 200 Teile einer Ethylacetat-Lösung, 4 Teile Kupferphthalocyaninblau und 5 Teile Polypropylen wurden in einen Becher gegeben und bei 50°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Danach wurde der Toner in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 hergestellt, und der Vergleichs-Toner (2) mit einem Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 6,9 μm (Dv/Dn: 1,45) und der Rundheit 0,94 wurde erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in einem Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf 45%. Hierbei befindet sich das Gebiet zwischen dem Umfang des Tonerteilchens und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des Umfangs. Überdies befand sich das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandene Menge von Wachs war 65% an Zahl, und die dispergierten Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1μm bis 3,0μm waren 68% an Zahl.
Die Ergebnisse werden in der gleichen Weise wie der von Beispiel 1 ausgewertet, und die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Beispiel 6
(Herstellung von Toner)
15 Teile des Prepolymers (1), 85 Teile Polyester (c) und 100 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 9 Teile Carnaubawachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,7 Teile der Ketiminverbindung (1) zugesetzt, um eine Tonermaterial-Lösung (1) zu erhalten. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde eingebracht, während 10 Minuten lang mit 12.000 Upm mit dem TK-Homomischer gerührt wurde. Danach wurde die gemischte Lösung 5 Minuten lang bei 40°C stehen gelassen. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen, während die Harnstoffreaktion hervorgerufen wurde. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser der Tonerteilchen war 6μm. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (6) der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in einem Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf 12%. Hierbei befindet sich das Gebiet zwischen dem Umfang des Tonerteilchens und einem inneren Umfang mit einem Radius, der 1μm kürzer ist als derjenige des Umfangs. Überdies war das Verhältnis des in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachses zu dem in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachs 5/4, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1μm bis 3,0μm waren 85% an Zahl. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser war 6,0μm (Dv/Dn: 1,08), die Rundheit war 0,94, das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und Tg war 62°C.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiele 7
(Herstellung von Toner)
15 Teile des Prepolymers (1), 85 Teile Polyester (c) und 100 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 8 Teile Carnaubawachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,7 Teile der Ketiminverbindung (1) zugesetzt, um eine Tonermaterial-Lösung (1) zu erhalten. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde eingebracht, während 10 Minuten lang mit 12.000 Upm in dem TK-Homomischer gerührt wurde. Danach wurde die gemischte Lösung 30 Minuten lang bei 40°C stehen gelassen. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen, während die Harnstoffreaktion hervorgerufen wurde. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser der Tonerteilchen war 6μm. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (7) der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 12%. Überdies war das Verhältnis des in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachses zu dem in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachs 5/3, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 μm bis 3,0μm waren 82% an Zahl. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser war 6,1μm (Dv/Dn: 1,08), die Rundheit war 0,98, das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und Tg war 62°C.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 8
(Herstellung von Toner)
15 Teile des Prepolymers (1), 85 Teile Polyester (c) und 100 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 7 Teile Carnaubawachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,7 Teile der Ketiminverbindung (1) zugesetzt, um eine Tonermaterial-Lösung (1) zu erhalten. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde eingebracht, während 10 Minuten lang mit 12.000 Upm in dem TK-Homomischer gerührt wurde. Danach wurde die gemischte Lösung 60 Minuten lang bei 40°C stehen gelassen. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen, während die Harnstoffreaktion hervorgerufen wurde. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (8) der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 12%. Überdies war das Verhältnis des in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachses zu dem in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachs 5/2, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 μm bis 3,0μm waren 86% an Zahl. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser war 5,9μm (Dv/Dn: 1,06), die Rundheit war 0,97, das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und Tg war 62°C.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 9
(Herstellung von Toner)
15 Teile des Prepolymers (1), 85 Teile Polyester (c) und 100 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 6 Teile Carnaubawachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,7 Teile der Ketiminverbindung (1) zugesetzt, um eine Tonermaterial-Lösung (1) zu erhalten. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde eingebracht, während 10 Minuten lang mit 12.000 Upm mit dem TK-Homomischer gerührt wurde. Danach wurde die gemischte Lösung 90 Minuten lang bei 40°C stehen gelassen. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen, während die Harnstoffreaktion hervorgerufen wurde. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (9) der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 12%. Überdies war das Verhältnis des in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachses zu dem in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachs 5/1, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 μm bis 3,0μm waren 85% an Zahl. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser war 6,3μm (Dv/Dn: 1,08), die Rundheit war 0,96, das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und Tg war 62°C.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
(Herstellung von Toner)
15 Teile des Prepolymers (1), 85 Teile Polyester (c) und 100 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 5 Teile Carnaubawachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,7 Teile der Ketiminverbindung (1) zugesetzt, um eine Tonermaterial-Lösung (1) zu erhalten. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde eingebracht, während 10 Minuten lang mit 12.000 Upm mit dem TK-Homomischer gerührt wurde. Danach wurde die gemischte Lösung 50 Minuten lang bei 50°C stehen gelassen. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen, während die Harnstoffreaktion hervorgerufen wurde. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Vergleichs-Toner (3) für die vorliegende Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 12%. Überdies war das Verhältnis des in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachses zu dem in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachs 5/0, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1μm bis 3,0μm waren 92% an Zahl. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser war 6,2 μm (Dv/Dn: 1,09), die Rundheit war 0,97, das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und Tg war 62°C.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
(Herstellung von Toner)
15 Teile des Prepolymers (1), 85 Teile Polyester (c) und 100 Teile Ethylacetat wurden in einen Becher gegeben und wurden gerührt und aufgelöst. Als nächstes wurden 10 Teile Carnaubawachs als Wachs und 4 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Dann wurden 2,7 Teile der Ketiminverbindung (1) zugesetzt, um eine Tonermaterial-Lösung (1) zu erhalten. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde eingebracht, während 10 Minuten lang mit 12.000 Upm in dem TK-Homomischer gerührt wurde. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt und die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um das Lösungsmittel zu entfernen, während die Harnstoffreaktion hervorgerufen wurde. Daraufhin wurde das Produkt filtriert, gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchen zu erhalten. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid 100 Teilen der Tonerteilchen zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Vergleichs-Toner (4) für die vorliegende Erfindung zu erhalten.
Der erhaltene Toner wurde unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) untersucht. In diesem Toner war das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in dem vorstehenden Gebiet 12%. Überdies war das Verhältnis des in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachses zu dem in dem Zentralbereich des Tonerteilchens vorhandenen Wachs 5/5, und dispergierte Wachsteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 μm bis 3,0 μm waren 77% an Zahl. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser war 6,1 μm (Dv/Dn: 1,08), die Rundheit war 0,96, das Peak-Molekulargewicht war 6.000 und Tg war 62°C.
Die ausgewerteten Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Die Ergebnisse der vorstehenden Beispiele 1 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden in der gleichen Weise wie derjenigen von Beispiel 1, außer dem was folgt, bewertet, und alle Ergebnisse werden in Tabelle 3 (3-1 und 3-2) gezeigt.
Es sollte angemerkt werden, dass ein Mittelwert aus 10 Tonerteilchen aus der Prüfprobe als ein Wert eines Ergebnisses genommen wurde, um die Schwankung der Wachsverteilungen zwischen Tonerteilchen auszugleichen.
(Bewertung des Tonerschmelzens)
Der hergestellte Toner wurde in den modifizierte My Copy M-5 (Hersteller: Ricoh Company Limited) verbracht. Es wurde 10.000 mal Drucken durchgeführt, wobei eine Vorlage mit einem Anteil des Bildgebietes von 6% verwendet wurde. Danach wurde das Auftreten von Tonerschmelzen auf einer Entwicklungswalze für Einkomponenten-Entwickler ausgewertet, und die Ablagerung von Toner auf dem Element zur Regelung der Tonerdicke wurde ebenfalls ausgewertet.
Tabelle 3-1
Tabelle 3-2

1*: Menge des Wachses in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens
2*: Menge des Wachses in dem Zentralbereich des Tonerteilchens

Es kann gefunden werden, dass das Verhältnis der Menge des Wachses in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens zu der Menge des Wachses in dem Zentralbereich vorzugsweise 50/40 bis 50/5 ist. Unter dem Gesichtspunkt, Tonerschmelzen mit nur einer kleinen Menge von Wachs zu verhindern, ist es bevorzugter 50/30 bis 50/10, und besonders bevorzugt 50/20 bis 50/10.
Wie man in der vorstehenden Beschreibung gesehen hat, ermöglicht es die vorstehende Erfindung, einen Toner zu erhalten, der einen breiten Fixierbereich in einer Fixiervorrichtung mit niedrigem Energieverbrauch, eine hervorragende Lagerfähigkeit, eine hervorragende Abplatzfestigkeit und eine minimale Veränderung der Eigenschaft in dem Fall des Abplatzens aufweist. Überdies verwirklicht die vorliegende Erfindung ein effizientes Verfahren für die Herstellung eines solchen Toners. In dem Fall, dass der Toner der vorliegenden Erfindung als ein Farbtoner verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung hervorragend im Glanz und der Heiß-Verschmierbeständigkeit, daher muss auf eine Fixierwalze kein Öl aufgebracht werden. Überdies hat die vorliegende Erfindung die hervorragende Auswirkung, dass höchst detailreiche Bilder mit hoher Auflösung erhalten werden können.

Claims

Toner für die Elektrophotographie, umfassend: ein Harz; und in dem Harz in der Form von feinen Teilchen dispergiertes Wachs, so dass ein Tonerteilchen gebildet wird, wobei die dispergierten Wachsteilchen sich in der Gesamtheit des Tonerteilchens befinden und die in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens befindliche Menge an Wachs größer ist als die im Zentralbereich des Tonerteilchens befindliche Menge an Wachs.
Toner für die Elektrophotographie gemäß Anspruch 1, wobei das von dem Wachs eingenommene Flächenverhältnis in einem Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf 5 bis 40% beträgt, wobei sich das Gebiet zwischen dem Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des Umfangs befindet.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 und 2, wobei die auf dem Gebiet auf dem beliebigen Querschnitt vorhandene Menge von Wachs 70% oder mehr an Zahl im Verhältnis zu der gesamten auf dem beliebigen Querschnitt vorhandenen Wachsmenge ist.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei das Wachs nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens freiliegt.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, wobei eine Anzahl von 70% oder mehr der dispergierten Wachsteilchen einen Durchmesser von 0,1 μm bis 3 μm haben.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, wobei der Gehalt des Wachses 3 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile im Verhältnis zu 100 Gewichtsteilen des Harzes ist.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, wobei das Wachs mindestens eines aus von freier Fettsäure befreitem Carnaubawachs, Reiswachs, Montanwachs und Esterwachs ist.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, wobei das Harz ein modifizierter Polyester ist.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, wobei die den modifizierten Ester beinhaltende Tonerzusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder dispergiert und danach in einem wässrigen Lösungsmittel dispergiert wird, um das Tonerteilchen zu bilden.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, wobei ein Polyester mit einer Harnstoffbindung erzeugt wird, indem eine ein Prepolymer beinhaltende Tonerzusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder dispergiert und danach in einem wässrigen Lösungsmittel dispergiert wird, um das Tonerteilchen zu bilden.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, wobei das Harz den modifizierten Polyester zusammen mit unmodifiziertem Polyester enthält und das Gewichtsverhältnis des modifizierten Polyesters zu dem unmodifizierten Polyester 5/95 bis 80/20 beträgt.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, wobei das Peak-Molekulargewicht des Harzes 1.000 bis 10.000 beträgt.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, wobei die Glasübergangstemperatur (Tg) des Harzes 40°C bis 70°C beträgt.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, wobei das Volumenmittel des Durchmessers (Dv) des Toners 3 μm bis 8 μm beträgt und das Verhältnis (Dv/Dn) des Volumenmittels des Durchmessers (Dv) zum Zahlenmittel des Durchmessers (Dn) des Toners 1,00 bis 1,20 beträgt.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, wobei die mittlere Rundheit des Toners 0,93 bis 1,00 beträgt.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, wobei das Tonerteilchen eine Spindelform hat.
Toner für die Elektrophotographie gemäß den Ansprüchen 1 bis 14 und 16, wobei das Tonerteilchen eine Spindelform hat, bei der das Verhältnis (r2/r1) der Hauptachse r1 zu der kleineren Achse r2 0,5 bis 0,8 ist, und das Verhältnis (r3/r2) der Dicke r3 zu der kleineren Achse r2 0,7 bis 1,0 ist.
Entwickler für die Elektrophotographie, umfassend: den Toner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17.
Bilderzeugungsvorrichtung umfassend: eine Bildentwicklungsvorrichtung enthaltend den Toner gemäß den Ansprüchen 1 bis 17; und eine Fixiervorrichtung, enthaltend ein Paar Walzen, wobei ein Aufzeichnungsmedium, das ein aus dem Toner erzeugtes Bild darauf trägt, zwischen dem Walzenpaar hindurch laufen gelassen wird, wobei eine Andruckbelastung (Belastung der Walzen/Kontaktfläche) von 1,5 × 10⁵ Pa oder weniger angelegt wird, so dass der Toner erwärmt und geschmolzen wird, um das Bild auf dem Aufzeichnungsmedium zu fixieren.
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei die Fixiervorrichtung ein Erwärmungselement enthält, welches mit einem exothermen Körper, einer Folie, welche das Erwärmungselement kontaktiert, und einem Andrückelement, welches das Erwärmungselement über die Folie kontaktiert, ausgerüstet ist, und das ein aus dem Toner erzeugtes Bild darauf tragende Aufzeichnungsmedium zwischen der Folie und dem Andrückelement hindurch laufen gelassen wird, um das Bild zu fixieren.
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 19 und 20, ferner umfassend einen amorphen Silicium-Photoleiter.
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die Bildentwicklungsvorrichtung mit einem Felddrucker ausgerüstet ist, welcher ein Wechselfeld anlegt.
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 21 und 22, ferner umfassend eine Ladevorrichtung mit einem Ladeelement, wobei das Ladeelement mit dem Photoleiter kontaktiert wird und Spannung an das Ladeelement gelegt wird, so dass der Photoleiter geladen wird.
Prozesskartusche umfassend einen Photoleiter; und mindestens eine aus einer Ladevorrichtung; einer Bildentwicklungsvorrichtung enthaltend den Toner gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17; und einer Reinigungsvorrichtung, wobei die Prozesskartusche von der Bilderzeugungsvorrichtung austauschbar ist.
Bilderzeugungsverfahren umfassend die Schritte des: Ladens eines Photoleiters durch externes Anlegen einer Spannung; Erzeugens eines latenten elektrostatischen Bildes auf dem geladenen Photoleiter, Entwickelns des elektrostatischen Bildes mit dem Toner gemäß den Ansprüchen 1 bis 17, so dass ein Tonerbild erzeugt wird; Übertragens des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium mittels einer Übertragungsvorrichtung; Reinigens der Oberfläche des Photoleiters durch eine Reinigungsvorrichtung nach dem Übertragungsschritt; und Fixierens des Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium, indem das Aufzeichnungsmaterial zwischen einem Paar Walzen hindurchlaufen gelassen wird.