DE60304807T2

DE60304807T2 - Trockentoner und Prozesskartusche, Bildherstellungsverfahren und Apparat worin die Kartusche eingesetzt ist

Info

Publication number: DE60304807T2
Application number: DE60304807T
Authority: DE
Inventors: Masami Tomita; Fumihiro Sasaki; Toshiki Nanya; Hiroto Higuchi; Shinichiro Yagi; Shigeru Emoto; Tomoyuki Ichikawa; Naohito Shimota; Maiko Kondo; Tadao Takikawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: DE60304807D1; JP2004318043A; JP4358574B2; ES2260564T3; US20040142265A1; EP1426828B1; EP1426828A3; EP1426828A2; US7056636B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trockentoner für einen Entwickler, welcher latente elektrostatische Bilder in zum Beispiel der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung und dem elektrostatischen Drucken entwickelt. Spezifischer betrifft sie einen Toner für die Elektrophotographie, welcher zum Beispiel für Kopiergeräte, Laserdrucker, Faxgeräte für Normalpapier und dergleichen verwendet wird, welche ein direktes oder indirektes elektrophotographisches Entwicklungssystem verwenden. Ferner richtet sich die vorliegende Erfindung auf einen Toner für die Elektrophotographie, der für Vollfarb-Kopiergeräte, Vollfarb-Laserdrucker, Vollfarb-Normalpapierfaxgeräte und dergleichen verwendet wird, die ein direktes oder indirektes elektrophotographisches Mehrfarben-Entwicklungssystem verwenden.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
In der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung und dem elektrostatischen Drucken wird ein Entwickler zum Beispiel auf einen Träger für ein elektrostatisches latentes Bild, wie einen Photoleiter, aufgebracht, um in einem Entwicklungsschritt den Entwickler auf einem latenten elektrostatischen Bild anzuordnen, das auf dem Träger für ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt wurde, der auf dem Bild angeordnete Entwickler wird in einem Übertragungsschritt auf ein Aufzeichnungsmedium wie ein Aufzeichnungspapier oder dergleichen übertragen, und danach wird der übertragene Entwickler in einem Fixierschritt auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert. Solche Entwickler, die dazu verwendet werden, das auf dem Träger für ein elektrostatisches latentes Bild erzeugte latente elektrostatische Bild zu entwickeln, beinhalten allgemein Zweikomponenten-Entwickler, die einen Träger und einen Toner enthalten, und Einkomponenten-Entwickler, wie magnetische Toner und nicht-magnetische Toner, welche nicht einen Träger benötigen.
Herkömmliche Trockentoner zur Verwendung in der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung oder dem elektrostatischen Drucken werden durch Schmelzen und Kneten eines Tonerbindemittels, wie eines Styrolharzes oder eines Polyesters, eines farbgebenden Mittels und anderer Komponenten und dann Pulverisieren der gekneteten Substanz erzeugt.
Aufladungseigenschaften
Der Toner wird allgemein durch Reibung aufgeladen. Zum Beispiel wird er in einem Zweikomponenten-Entwickler als ein Ergebnis von Kontaktreibung mit einem Träger aufgeladen, und er wird als ein Ergebnis von Kontaktreibung mit einer Zufuhrwalze zur Zufuhr des Toners auf eine Entwicklungsmanschette oder mit einer Schichtdickensteuerungsrakel zum gleichmäßig machen der Tonerschicht auf der Entwicklungsmanschette aufgeladen. Um latente elektrostatische Bilder auf einem Bildträger wie einem Photoleiter genau wiederzugeben, sind die Aufladungseigenschaften des Toners wichtig. Um zufrieden stellende Aufladungseigenschaften zu ergeben, sind eine Vielfalt von Anläufen betreffend die Arten und Einbringungsverfahren von einem Ladungssteuerungsmittel in einen Toner gemacht worden.
Solche Ladungssteuerungsmittel spielen ihre Rolle auf der Oberfläche von Tonerteilchen, und die meisten von ihnen sind teuer. Demgemäß sind Anläufe unternommen worden, eine kleine Menge eines Ladungssteuerungsmittels auf der Oberfläche von Tonerteilchen anzuordnen. Die offen gelegten japanischen Patentanmeldungen (JP-A) Nr. 63-104064, 05-119513, 09-127720 und 11-327199 offenbaren Verfahren, in welchen ein Ladungssteuerungsmittel auf die Oberfläche von Tonerteilchen aufgebracht wird, um dem Toner Aufladungsfähigkeit zu verleihen. Jedoch ist die Aufladungsfähigkeit des sich ergebenden Toners unzureichend, das Ladungssteuerungsmittel neigt dazu, von der Oberfläche abzugehen, und Toner mit der angestrebten Aufladungsfähigkeit können sogar gemäß den darin offenbarten Herstellungsverfahren nicht bereitgestellt werden. Insbesondere ziehen diese Patentveröffentlichungen niemals einen anfänglichen Aufladungsgrad des Toners in Betracht.
JP-A Nr. 63-244056 offenbart ein Verfahren, in welchem ein Ladungssteuerungsmittel an der Oberfläche von Mutter-Tonerteilchen unter Verwendung einer Impulskraft, die an einem Spalt zwischen einem Rotor (das heißt einem mit hoher Geschwindigkeit gedrehten Flügel) und einem Stator (das heißt, auf der Innenwand eines Gefäßes befestigten Vorsprüngen) erzeugt wird, angeheftet und fixiert wird. Da jedoch die Innenwand Vorsprünge hat, neigen turbulente Strömungen dazu, erzeugt zu werden, und dadurch können die Teilchen übermäßig pulverisiert oder teilweise geschmolzen werden, das Ladungssteuerungsmittel kann ungleichmäßig in der Oberfläche der Mutter-Tonerteilchen eingebettet oder angeheftet werden. Dies liegt wahrscheinlich an einer Ungleichmäßigkeit der den Teilchen verliehenen Energie. Das japanische Patent (JP-B) Nr. 2962907 beschreibt die Beziehung zwischen der Menge eines Ladungssteuerungsmittels auf der Oberfläche und derjenigen im Inneren des Toners. Jedoch ist dieses Verfahren noch nicht ausreichend, um die Bildfixiereigenschaften des Toners zu verbessern.
Bildfixiereigenschaften
Diese Trockentoner werden, nachdem sie zum Entwickeln verwendet und auf ein Aufzeichnungsmedium, wie ein Blatt Papier, übertragen wurden, durch Erwärmen und Aufschmelzen unter Verwendung einer Erwärmungswalze auf dem Blatt fixiert. Wenn die Temperatur der Erwärmungswalze übermäßig hoch ist, tritt bei diesem Vorgang Warmverschmieren auf. Warmverschmieren ist das Problem, dass der Toner übermäßig aufgeschmolzen wird und an der Erwärmungswalze kleben bleibt. Wenn andererseits die Temperatur der Erwärmungswalze zu niedrig ist, ist der Grad des Aufschmelzens des Toners ungenügend, was unzureichendes Bildfixieren zur Folge hat. Demgemäß wird unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und der Verkleinerung von Geräten wie Kopiergeräten von einem Toner gewünscht, eine höhere Temperatur, bei welcher Warmverschmieren auftritt (hervorragende Warmverschmierbeständigkeit) und eine niedrige Bildfixiertemperatur (hervorragende Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften) aufzuweisen. Überdies wird Lagerungs-Wärmebeständigkeit von Tonern verlangt, welche Verklumpen des Toners bei Lagerung des Toners und bei der Temperatur einer Atmosphäre innerhalb des Gerätes, in dem der Toner untergebracht ist, unterdrückt. Speziell ist niedrige Schmelzviskosität des Toners in Vollfarb-Kopiergeräten und Vollfarb-Druckern unabdingbar, um hohen Glanz und hervorragende Farbmischung eines Bildes zu ergeben. In Folge dessen sind Polyester-Tonerbindemittel, welche scharf schmelzen, in einem solchen Toner verwendet worden. Jedoch neigt dieser Toner dazu, Warmverschmieren zu verursachen. Um Warmverschmieren zu verhindern, ist herkömmlicher Weise in Vollfarb-Vorrichtungen Siliconöl auf die Erwärmungswalze aufgebracht worden. Jedoch müssen in dem Verfahren des Aufbringens von Siliconöl auf die Erwärmungswalze die Vorrichtungen mit einem Öltank und einer Ausrüstung zur Ölbeschichtung ausgerüstet werden, daher werden die Vorrichtungen komplizierter in ihren Strukturen und größer. Es führt auch zu Verschlechterung der Erwärmungswalze, und so ist periodisch Wartung erforderlich. Überdies ist Anhaften von Öl an Aufzeichnungsmedien, wie Kopierpapier und Folien für OHP (Overhead-Projektion, Overhead projector film) nicht vermeidbar, und insbesondere bei Folien für OHP verursacht das anhaftende Öl Verschlechterung des Farbtons.
Um das Anschmelzen des Toners zu verhindern, ohne ein Öl auf die Wärmewalze aufzubringen, wird allgemein Wachs dem Toner zugesetzt. Bei diesem Verfahren wird die Trennwirkung jedoch in hohem Maß von dem Zustand des in einem Tonerbindemittel dispergierten Wachses beeinflusst. Wachs weist seine Trennfähigkeit nicht auf, wenn das Wachs mit dem Tonerbindemittel kompatibel ist. Wachs weist seine Trennfähigkeit auf und verbessert die Trennfähigkeit des Toners, wenn das Wachs innerhalb des Tonerbindemittels als inkompatible Domänenteilchen verbleibt. Wenn der Durchmesser von Domänenteilchen übermäßig hoch ist, kann der sich ergebende Toner nicht hervorragende Bilder ergeben. Das liegt an einer Zunahme des Anteils von in dem Oberflächenbereich des Toners vorliegendem Wachs in Bezug auf andere Komponenten des Toners mit einem zunehmenden Durchmesser davon. Die Tonerteilchen aggregieren, was die Fluidität des Toners beeinträchtigt. Überdies tritt Filmbildung auf, bei welcher während Langzeit-Verwendung Wachs zu einem Träger oder einem Photoleiter wandert. Im Fall von Farbtonern werden die Farbwiedergabe und die Klarheit des Bildes beeinträchtigt. Wenn im Gegensatz dazu der Durchmesser des Domänenteilchens zu niedrig ist, wird das Wachs übermäßig fein verteilt, so dass ausreichende Trennfähigkeit nicht erhalten werden kann. Obwohl es notwendig ist, den Durchmesser von Wachs wie vorstehend erwähnt zu steuern, ist ein angemessenes Verfahren dazu noch nicht gefunden worden. Zum Beispiel beruht in dem Fall von durch Pulverisieren hergestellten Tonern die Steuerung des Wachsdurchmessers weitgehend auf der Scherkraft der Mischung während der Vorgänge des Schmelzens und Knetens. Polyesterharze, die herkömmlicher Weise als ein Tonerbindemittel verwendet wurden, haben eine niedrige Viskosität, und es kann auf sie keine ausreichende Scherkraft ausgeübt werden. Es ist 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 ein Gegenstand aus Tonermaterial dazu neigt, als Ergebnis der Pulverisierung an Teilen, wo das Wachs vorliegt, gebrochen zu werden, und solche gebrochenen Teile von dem Wachs Oberflächen der Tonerteilchen bilden.
Durchmesser und Form der Teilchen
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 Mischung und Pulverisierung nicht erhalten werden. Außerdem wird der Toner noch weiter pulverisiert, so dass übermäßig feine Tonerteilchen erzeugt werden, und zwar im Verlauf des Mischens mit Träger in einer Entwicklungseinrichtung 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 die Füllmenge des Toners in eine Tonerflasche wird niedrig. Diese Faktoren verhindern eine Miniaturisierung der Geräte.
Der Vorgang zum Übertragen, in dem ein von einem Mehrfarben-Toner erzeugtes Bild auf ein Übertragungsmedium oder einen Bogen Papier übertragen wird, wird mehr und mehr kompliziert, um vollfarbige Bilder zu erzeugen. Wenn Toner mit nicht gleichmäßigen Teilchenformen, wie pulverisierte Toner, in einem solchen komplizierten Übertragungsvorgang verwendet werden, können in dem übertragenen Bild fehlende Teile gefunden werden oder das Ausmaß des Tonerverbrauches wird groß, um die fehlenden Teile in dem übertragenen Bild abzudecken. Dies liegt an beeinträchtigter Übertragungsfähigkeit, die durch nicht gleichmäßige Formen der Tonerteilchen verursacht wird.
Demgemäß ist ein starkes Bedürfnis danach entstanden, Bilder hoher Qualität zu erhalten, die kein fehlendes Teil haben, und die Betriebskosten durch weitere Verbesserung des Wirkungsgrads der Übertragung, was zu einer Verringerung des Ausmaßes des Tonerverbrauches führt, zu verringern. Wenn der Wirkungsgrad der Übertragung erkennbar hervorragend ist, kann in der Vorrichtung auf eine Reinigungsvorrichtung, 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.
Herkömmliche Anstrengungen, die Probleme zu lösen
Verschiedene Untersuchungen sind durchgeführt worden, um die Eigenschaften der Toner zu verbessern. Zum Beispiel wurde ein Trennmittel (Wachs) mit einem niedrigen Schmelzpunkt, wie ein Polyolefin, einem Toner zugesetzt, um die Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen und die Verschmierfestigkeit zu verbessern.
Die JP-A Nr. 06-295093, 07-84401 und 09-258471 offenbaren Toner, die ein Wachs mit einem spezifischen endothermen Peak, der bei der DSC (Differential-Scanningkalorimetrie) bestimmt wurde, enthalten. Jedoch müssen bei diesen in den vorstehenden Patentveröffentlichungen offenbarten Tonern noch die Bildfixiereigenschaften bei niedriger Temperatur, die Verschmierfestigkeit und auch die Entwicklungseigenschaften verbessert werden.
JP-A Nr. 05-341577, 06-123999, 06-230600 und 06-324514 offenbaren Candelillawachs, Wachs aus höheren Fettsäuren, Wachs aus höherem Alkohol, natürlich vorkommendes pflanzliches Wachs (Carnaubawachs und Reiswachs) und Montanesterwachs und dergleichen als ein Trennmittel für Toner. Jedoch müssen bei den in den vorstehend erwähnten Patentveröffentlichungen offenbarten Tonern immer noch die Entwicklungseigenschaften (Aufladbarkeit) und die Gebrauchsdauer verbessert werden. Wenn das Trennmittel mit einen niedrigen Erweichungspunkt einem Toner zugesetzt wird, wird die Fluidität des Toners verringert, und daher wird die Entwicklungsfähigkeit oder die Übertragungsfähigkeit ebenfalls verringert. Überdies können die Aufladbarkeit, die Gebrauchsdauer und die Lagerfähigkeit des Toners dadurch verschlechtert werden.
Die JP-A Nr. 11-258934, 11-258935, 04-299357, 04-337737, 06-208244 und 07-281478 offenbaren Toner, welche zwei oder mehr Trennmittel enthalten, um den Fixierbereich (den Bereich ohne Verschmieren) zu erweitern. Jedoch sind die Trennmittel nicht ausreichend gleichmäßig in diesen Tonern dispergiert.
JP-A Nr. 08-166686 offenbart einen Toner, welcher Polyesterharz und zwei Arten von Verschmierungsinhibitoren enthält, die verschiedene Säurezahlen und Erweichungspunkte haben. Jedoch ist der Toner in den Entwicklungseigenschaften immer noch unzureichend.
JP-A Nr. 8-328293 und 10-161335 offenbaren jeweils einen Toner, bei dem der Dispersionsdurchmesser des Wachses innerhalb des Tonerteilchens spezifiziert ist. Jedoch kann ausreichende Trennfähigkeit des Toners während des Fixierens nicht aufgewiesen werden, weil der Zustand oder die Positionierung des in dem Tonerteilchen dispergierten Wachses nicht definiert ist.
JP-A Nr. 2001-305782 offenbart einen Toner, in dem kugelförmige Wachsteilchen auf der Oberfläche des Toners befestigt sind. Jedoch vermindern die auf der Oberfläche des Toners befindlichen Wachsteilchen die Fluidität des Toners und daher wird die Entwicklungsfähigkeit oder die Übertragungsfähigkeit des Toners ebenfalls verringert. Außerdem können die Aufladbarkeit, Gebrauchsdauer und die Lagerfähigkeit des Toners ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen werden.
JP-A Nr. 2002-6541 offenbart einen Toner, in welchem Wachs in dem Tonerteilchen beinhaltet ist und das Wachs sich in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens befindet. Jedoch kann der Toner bezüglich aller Eigenschaften aus Verschmierfestigkeit, Lagerfähigkeit und Gebrauchsdauer unzureichend sein.
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 Trennmittel oder ein Ladungssteuerungsmittel je nach den Erfordernissen zugesetzt werden, um eine Mischung herzustellen, und die Mischung wird pulverisiert und gesichtet. Ferner können anorganische oder organische Feinteilchen der Oberfläche des Tonerteilchens zugesetzt werden, um die Fluidität oder die Reinigungsfähigkeit zu verbessern. Bei den herkömmlichen Verfahren der knetenden Pulverisierung sind die Form und die Oberflächenstruktur des Tonerteilchens nicht gleichmäßig. Obwohl das von der Brechbarkeit der Materialien und den Bedingungen des Pulverisierungsschrittes abhängt, ist es nicht leicht, die Form und die Oberflächenstruktur der Tonerteilchen beliebig zu steuern. Auch kann wegen der Beschränktheit der Sichtungsleistung und den dadurch erhöhten Kosten die Teilchendurchmesserverteilung eines Toners nicht deutlich enger gemacht werden. 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.
Ziele und Vorteile
Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Trockentoner bereitzustellen, der verbesserte Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen und verbesserte Verschmierfestigkeit bei niedrigem Verbrauch von elektrischer Energie aufweist, ein Tonerbild hoher Qualität bildet und eine hervorragende Langzeit-Lagerfähigkeit hat.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Trockentoner bereit zu stellen, der eine stabile Aufladungsfähigkeit hat und immer ein Bild hoher Qualität mit hoher Auflösung ergeben kann.
Die Erfinder haben die vorliegende Erfindung als ein Ergebnis intensiver Untersuchungen zum Entwickeln eines Trockentoners erreicht, der nicht Aufbringen von Öl auf die Erwärmungswalze erfordert, hervorragende Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen, Warmverschmierfestigkeit und wärmebeständige Lagerfähigkeit hat, eine stabile Aufladbarkeit aufweist und immer ein Bild hoher Qualität mit hoher Auflösung ergeben kann. Speziell wurden die Untersuchungen durchgeführt, um einen Toner zu verbessern, welcher in dem Fall eines Toners mit einem kleinen Teilchendurchmesser eine hervorragende Teilchenfluidität und Übertragungsfähigkeit hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Trockentoner, enthaltend mindestens ein Tonerbindemittel, organische Feinteilchen, ein farbgebendes Mittel, ein Wachs, ein Ladungssteuerungsmittel und ein externes Additiv bereit, in welchem das Wachs in der Nähe der Oberfläche eines Tonerkerns konzentriert ist, welcher das Tonerbindemittel, das farbgebende Mittel und das Wachs umfasst, wobei die organischen Feinteilchen auf der Oberfläche des Tonerkerns angeordnet sind, um ein Basis-Tonerteilchen zu bilden, Feinteilchen des Ladungssteuerungsmittels auf der Oberfläche des Basis-Tonerteilchens angeordnet sind und das externe Additiv auf der Oberfläche davon angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Bilderzeugungsverfahren bereit, beinhaltend die Schritte des Ladens eines Photoleiters; Bestrahlens des Photoleiters mit Strahlung, um ein latentes elektrostatisches Bild darauf zu erzeugen; Entwickelns des elektrostatischen Bildes unter Verwendung eines Toners, um ein Tonerbild zu erzeugen; Übertragens des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium; und Fixierens des übertragenen, unfixierten Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium; wobei der Fixierschritt ein Wärmefixierschritt ist, um das Aufzeichnungsmedium, welches das unfixierte Tonerbild trägt, zwischen einer Folie und einem Andruckelement eines Fixiergerätes hindurch laufen zu lassen, wobei das Fixiergerät eine Heizeinrichtung mit einem Heizelement, die Folie in Kontakt mit der Heizeinrichtung, und das Andruckelement mit der sich dazwischen befindenden Folie in Kontakt mit der Heizeinrichtung beinhaltet, wobei der Toner der Trockentoner der vorliegenden Erfindung ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Prozesskartusche bereit, enthaltend mindestens einen Photoleiter und eine Entwicklungseinheit und von einer Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar gestaltet, wobei die Entwicklungsvorrichtung den Trockentoner der vorliegenden Erfindung enthält.
Überdies und vorteilhafter Weise stellt die vorliegende Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung bereit, beinhaltend einen Photoleiter; eine Aufladungsvorrichtung zum Aufladen des Photoleiters; eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen des Photoleiters mit Strahlung, um darauf ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen; eine Entwicklungseinheit zum Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes mit einem Toner, um ein Tonerbild zu erzeugen; eine Übertragungseinheit zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium; und eine Fixiervorrichtung zum Fixieren des übertragenen Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium, wobei der Toner der Trockentoner der vorliegenden Erfindung ist.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen, ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A, 1B und 1C sind eine Perspektivansicht, eine Querschnittsansicht, welche eine Hauptachse und einen Nebenachse zeigen, und eine andere Querschnittsansicht, welche die Nebenachse und eine Dicke von einem Beispiel eines elliptischen Toners zeigen;
2 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel von einem Fixiergerät in einer Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
3A, 3B, 3C und 3D sind schematische Schaubilder, welche ein Beispiel der Schichtanordnung eines Photoleiters mit amorphem Silicium zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung zeigen;
4 ist ein schematisches Schaubild von einem Beispiel eines Entwicklungsgerätes in einem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung, welches ein Wechselfeld anlegt;
5 ist ein schematisches Schaubild von einem Beispiel eines Bilderzeugungsverfahrens, das eine elektrostatische Kontakt-Aufladungsvorrichtung verwendet;
6 ist ein schematisches Schaubild von einem anderen Beispiel eines Bilderzeugungsverfahrens, das eine elektrostatische Kontakt-Aufladungsvorrichtung verwendet;
7 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel von einer Bilderzeugungsvorrichtung zeigt, welche eine Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung umfasst.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Trockentoner der vorliegenden Erfindung umfasst ein Tonerbindemittel, organische Feinteilchen, ein farbgebendes Mittel, ein Wachs, ein Ladungssteuerungsmittel und ein externes Additiv. In dem Toner ist das Wachs in der Nähe der Oberfläche eines Tonerkerns konzentriert, welcher das Tonerbindemittel, das farbgebende Mittel und das Wachs umfasst, und die organischen Feinteilchen haften auf der Oberfläche des Tonerkerns, um ein Basis-Tonerteilchen zu bilden. Feinteilchen des Ladungssteuerungsmittels haften auf der Oberfläche des Basis-Tonerteilchens, und das externe Additiv ist auf der Oberfläche des sich ergebenden Gegenstandes angeordnet. Diese Struktur des Toners kann die beiden Hauptziele der vorliegenden Erfindung erreichen.
Die Struktur des Toners kann zum Beispiel in der folgenden Weise verifiziert werden.
Spezifisch werden die Tonerteilchen in ein Epoxyharz eingebettet und dann wird das Epoxyharz gehärtet. Das die Tonerteilchen einbettende Epoxyharz wird in sehr feine Scheiben geschnitten, um einen ultradünnen Schnitt mit einer Dicke von etwa 100 μm zu ergeben. Der ultradünne Schnitt wird bei einer Vergrößerung von 10.000-fach unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop beobachtet und es werden Bilder von den Tonerteilchen aufgenommen. Zwanzig Bilder (zwanzig Tonerteilchen) werden visuell beobachtet.
In einem Toner sollten Wachsteilchen vorzugsweise unter angemessenen Bedingungen stabil dispergiert sein. In dem Trockentoner der vorliegenden Erfindung sind Wachsteilchen stabil dispergiert. Das liegt vermutlich daran, dass eine Bindungsstelle einer polaren Gruppe in dem Tonerbindemittel (spezifisch in einem modifizierten Polyester) negative Adsorption an der Grenzfläche mit dem Wachs herbei führt, um dadurch zu ermöglichen, dass das Wachs mit einer niedrigen Polarität stabil dispergiert ist. Die strukturelle Konfiguration des Toners kann ferner Freiliegen der Wachsteilchen an der Toneroberfläche verhindern, wenn der Toner durch Auflösen oder Dispergieren einer Tonerzusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel hergestellt wird und dann in ein wässriges Medium hinein dispergiert wird, um Tonerteilchen zu ergeben, obwohl die polare Bindungsstelle eine gewisse Affinität für Wasser hat und dadurch selektiv zu der Oberfläche des Toners wandern kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung befinden sich in dem Toner dispergierte Wachsteilchen selektiv in der Nähe der Oberfläche des Tonerkerns. Spezifischer sollten, vorausgesetzt dass die Nähe der Oberfläche des Tonerkerns ein Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt des Tonerkerns mit dem Mittelpunkt des Tonerkerns darauf ist, wobei das Gebiet zwischen dem äußeren Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von der Hälfte des Radius des äußeren Umfangs liegt, in dem Gebiet vorhandene Wachsteilchen zahlenmäßig 80% oder mehr der Gesamtmenge der Wachsteilchen ausmachen. Alternativ sollte, vorausgesetzt dass die Nähe der Oberfläche des Tonerkerns ein Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt des Tonerkerns mit dem Mittelpunkt des Tonerkerns darauf ist, wobei das Gebiet zwischen dem äußeren Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des äußeren Umfangs liegt, in dem Gebiet vorhandene Wachsteilchen zahlenmäßig 70% oder mehr der Gesamtmenge der Wachsteilchen ausmachen. Hierbei ist der äußere Umfang ein äußerer Umfang des Tonerkerns. Das Wachs blutet dadurch während des Fixierens in ausreichendem Maß aus, und der Toner, sogar ein glänzender Farbtoner, kann durch „Öl-loses Fixieren" fixiert werden, welches kein Fixieröl erfordert. Der Toner der vorliegenden Erfindung weist hervorragende Gebrauchsdauer, Stabilität und Lagerungsfähigkeit auf, weil unter allgemeinen Gebrauchsbedingungen kaum Wachs auf der Oberfläche des Tonerteilchens erscheint.
Die vorstehend erwähnten Anteile von Wachsteilchen können durch Berechnung bestimmt werden, indem TEM-Photographien wie vorstehend analysiert werden.
Es ist bevorzugt, dass das Flächenverhältnis von in einem Gebiet vorhandenen Wachsteilchen 5% bis 40% ist, wobei das Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt mit dem Mittelpunkt des Tonerteilchens darauf liegt und zwischen der Oberfläche des Tonerkerns und 1 μm Tiefe darin vorhanden ist. Ist es weniger als 5%, kann der Toner unzureichende Verschmierfestigkeit haben. Übertrifft es 40%, kann der Toner unzureichende Wärmefestigkeit und/oder Gebrauchsdauer haben.
Die Verteilung der Durchmesser der dispergierten Wachsteilchen in dem Toner der vorliegenden Erfindung ist derart, dass zahlenmäßig 70% oder mehr der Wachsteilchen einen Durchmesser von 0,1 bis 3 μm haben, und vorzugsweise so, dass zahlenmäßig 70% oder mehr der Wachsteilchen einen Durchmesser von 1 μm bis 2 μm haben. Wenn eine große Anzahl von Teilchen von Wachsteilchen einen Durchmesser von weniger als 0,1 μm hat, kann das Wachs kaum aus dem Tonerteilchen ausbluten, daher kann ausreichende Trennfähigkeit nicht erhalten werden. Wenn eine große Anzahl von Wachsteilchen einen Durchmesser von mehr als 3 μm hat, kann das Wachs übermäßig aus dem Tonerteilchen ausbluten. Übermäßiges Ausbluten von Wachs führt zur Aggregation von Tonerteilchen, was ungenügende Fluidität, das Auftreten von Filmbildung und beeinträchtigte Farbwiedergabe und im Fall eines Farbtoners beeinträchtigten Glanz zur Folge hat.
Der Dispersionsgrad des Wachses kann durch Regeln der Energie der Dispergierung des Wachses in einem Medium und/oder Zusatz eines geeigneten Dispergiermittels gesteuert werden.
Bestimmung von Ort und Zahlenmittel-Durchmesser der dispergierten Wachsteilchen.
In der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser eines dispergierten Wachsteilchens (Zahlenmittel-Durchmesser der dispergierten Teilchen) als der zahlenmäßige Durchschnitt der größten Durchmesser der dispergierten Wachsteilchens definiert. Der Durchmesser eines dispergierten Wachsteilchens wird in der vorliegenden Erfindung mit dem folgenden Verfahren gemessen. Spezifisch werden Tonerteilchen in ein Epoxyharz eingebettet und dann wird das Epoxyharz gehärtet. Das die Tonerteilchen einbettende Epoxyharz wird sehr fein geschnitten, um einen ultradünnen Schnitt mit einer Dicke von ungefähr 100 μm zu erhalten. Die Tonerteilchen innerhalb des ultradünnen Schnittes werden mit Rutheniumtetroxid angefärbt. Danach wird der ultradünne Schnitt bei einer 10.000-fachen Vergrößerung unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) betrachtet, und es werden Bilder von den Tonerteilchen aufgenommen. Zwanzig Bilder (20 Tonerteilchen) werden visuell beobachtet, die Dispersionsbedingungen des Wachses werden daraus beobachtet und es wird der Durchmesser des dispergierten Wachsteilchens bestimmt.
Das Wachs, das sich nicht auf der Oberfläche des Tonerteilchens, sondern in dem Oberflächenbereich des Tonerteilchens befindet, ist wie folgt definiert. Und zwar sind 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 der Hälfte des Radius des Umfangs befinden. Wenn Wachsteilchen sich auf dem inneren Umfang befinden, werden derartige Wachsteilchen als sich in dem Zentralbereich des Tonerteilchens befindlich betrachtet.
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 guten Bildfixieren bei niedrigen Temperaturen. Wenn der endotherme Peak des Toners niedriger als etwa 65°C ist, kann der Toner eine verringerte Fluidität haben. Wenn er höher als etwa 115°C ist, kann der Toner verschlechterte Bildfixiereigenschaften haben.
Die technischen Wirkungen können erreicht werden, indem das Wachs glatt zu der Oberfläche des Tonerteilchens ausblutet. Um eine zufrieden stellende Funktion als ein Trennmittel zu erreichen, ist das Wachs vorzugsweise von freier Fettsäure befreites Carnaubawachs, Reiswachs, Montanwachs oder Esterwachs, jeweils mit einer Säurezahl von 5 KOH mg/g oder weniger, da Wachs mit einer hohen Säurezahl niedrige Trenneigenschaften haben kann.
Indem organische Feinteilchen auf die Oberfläche des Basis-Tonerteilchens aufgebracht werden, kann das als ein Trennmittel dienende Wachs nur bei den Vorgängen des Bildfixierens ausbluten. Wenn daher der Toner einer äußeren Kraft oder Beanspruchung ausgesetzt wird, wie dem Rühren in einem Entwicklungsgerät, kann Verschlechterung der Aufladungsfähigkeit des Toners wegen Ausbluten von Wachs von der Toneroberfläche verhindert werden.
Organische Feinteilchen
Harze zur Verwendung als organische Feinteilchen in der vorliegenden Erfindung sind nicht spezifisch beschränkt, so lange sie eine Wasser-basierte oder wässrige Dispersion bilden können, und können irgendein thermoplastisches Harz oder wärmehärtbares Harz sein. Beispiele der Harze beinhalten Vinylharze, Polyurethanharze, Epoxyharze, Polyesterharze, Polyamidharze, Polyimidharze, Siliconharze, phenolische Harze, Melaminharze, Harnstoffharze, Anilinharze, Ionomerharze und Polycarbonatharze. Die organischen Feinteilchen können zwei oder mehr Arten von diesen Harzen umfassen. Unter diesen sind Vinylharze, Polyurethanharze, Epoxyharze, Polyesterharze und Mischungen davon bevorzugt, um eine wässrige Dispersion von feinen kugelförmigen Harzteilchen zu ergeben.
Beispiele von den Vinylharzen sind Homopolymere und Copolymere von Vinylmonomeren, wie Styrol-(meth)acrylesterharze, Styrol-Butadien-Copolymere, (Meth)acrylsäure-Acrylester-Copolymere, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Styrol-(meth)acrylsäure-Copolymere.
Indem eine in einem organischen Lösungsmittel dispergierte oder gelöste Tonerzusammensetzung in ein wässriges Medium dispergiert wird, hängen sich die organischen Feinteilchen an Tröpfchen der Ölphase, um dadurch Aggregation der Tröpfchen der Ölphase zu verhindern. Die Tröpfchen der Ölphase können so eine gleichmäßige Teilchengröße haben und können auf stabile Weise dispergiert sein.
Die organischen Feinteilchen können mit irgendeinem, nicht spezifisch beschränkten Verfahren auf die Oberfläche des Basis-Tonerteilchens aufgebracht werden. Zur gleichmäßigen Aufbringung werden feine Harzteilchen mit einem kleinen Teilchendurchmesser auf die Oberfläche des Basis-Tonerteilchens aufgebracht und werden dann erwärmt und verschmolzen. Alternativ wird das Basis-Tonerteilchen in eine Flüssigkeit getaucht, welche die organischen Feinteilchen enthält.
Feinteilchen des Ladungssteuerungsmittels werden auf der Oberfläche des sich ergebenden Tonerkerns aufgebracht und befestigt. Auf diese Weise können die Tonerteilchen gleichmäßiger und stabiler aufgeladen werden als diejenigen, bei welchen das Ladungssteuerungsmittel innerhalb der Tonerkerne dispergiert ist. Die Feinteilchen des Ladungssteuerungsmittels können mit irgendeinem, nicht spezifisch beschränkten Verfahren aufgebracht werden. Zur gleichmäßigen Aufbringung werden Feinteilchen des Ladungssteuerungsmittels mit einem kleinen Teilchendurchmesser auf die Oberfläche des Tonerkerns aufgebracht und unter Aufwendung hoher Energie gerührt. Alternativ werden die Feinteilchen in einer Flüssigkeit auf die Oberfläche des Tonerkerns aufgebracht.
Ladungssteuerungsmittel
Ladungssteuerungsmittel zur Verwendung in dem Toner der vorliegenden Erfindung beinhalten bekannte Ladungssteuerungsmittel wie Nigrosinfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe, chromhaltige Komplexfarbstoffe, Molybdänsäure-Chelatfarbstoffe, Rhodaminfarbstoffe, Alkoxyamine, quaternäre Ammoniumsalze einschließlich fluorierte quaternäre Ammoniumsalze, Alkylamide, elementaren Phosphor oder seine Verbindungen, elementares Wolfram oder seine Verbindungen, Fluor-haltige aktive Mittel, Metallsalze von Salicylsäure und Metallsalze von Salicylsäurederivaten. Beispiele der Ladungssteuerungsmittel beinhalten kommerziell erhältliche Produkte unter den Handelsnamen BONTRON 03 (Nigrosinfarbstoffe), BONTRON P-51 (quaternäres Ammoniumsalz), BONTRON S-34 (Metall-haltiger Azofarbstoff), BONTRON E-82 (Metallkomplex von Oxynaphthoesäure), BONTRON E-84 (Metallkomplex von Salicylsäure), BONTRON E-89 (Phenol-Kondensationsprodukt), erhältlich von Orient Chemical Industries Co., Ltd.; TP-302 und TP-415 (Molybdänkomplex von einem quaternären Ammoniumsalz) erhältlich von Hodoya Chemical Co., Ltd.); COPY CHARGE PSY VP2038 (quaternäres Ammoniumsalz), COPY BLUE PR (Triphenylmethan-Derivat), COPY CHARGE NEG VP2036 und COPY CHARGE NX VP434 (quaternäres Ammoniumsalz) erhältlich von Hoechst AG; LRA-901 und LR-147 (Borkomplex) erhältlich von Japan Carlit Co., Ltd.); ebenso wie Kupferphthalocyanin-Pigmente, Perylenpigmente, Chinacridonpigmente, Azopigmente und polymere Verbindungen mit einer funktionellen Gruppe wie einer Sulfonsäuregruppe, einer Carboxylgruppe, und einem quaternären Ammoniumsalz.
Die Menge des Ladungssteuerungsmittels ist nicht besonders beschränkt und kann in Abhängigkeit von der Art des Tonerbindemittels, von Additiven, sofern welche wenn nötig verwendet werden, und von dem Verfahren zur Herstellung des Toners, einschließlich des Dispergiervorgangs, eingestellt werden und beträgt vorzugsweise 0,1 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile, und bevorzugter 0,2 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes. Wenn das Ladungssteuerungsmittel auf der Oberfläche des Tonerkerns aufgebracht wird, beträgt seine Menge vorzugsweise 0,1 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile, und bevorzugter 0,2 Gewichtsteile bis 3 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen der Tonermatrix. Wenn die Menge 5 Gew.-% übersteigt, kann der Toner eine übermäßig hohe Aufladungsfähigkeit haben, was verringerte Fluidität des Entwicklers oder verringerte Dichte der Bilder nach sich zieht.
Tonerbindemittel
Bevorzugte Tonerbindemittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind modifizierte Polyester.
Der Ausdruck „modifizierter Polyester" zur Verwendung hierin bedeutet und beinhaltet einen Polyester, der eine andere Bindungsgruppe als Esterbindungen hat, oder der eine Harzkomponente mit einer anderen Zusammensetzung umfasst, die zum Beispiel durch eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung kombiniert ist. Spezifischer bedeutet und beinhaltet der modifizierte Polyester einen Polyester mit einer modifizierten Polyester-Endgruppe, die durch Einführen einer funktionellen Gruppe hergestellt ist, welche mit einer Carboxylgruppe und/oder einer Hydroxylgruppe reagieren kann und es der sich ergebenden Substanz gestattet, mit einer Verbindung, die aktiven Wasserstoff enthält, zu reagieren.
Beispiele des modifizierten Polyesters (i) sind Harnstoff-modifizierte Polyester, erhalten als ein Ergebnis der Umsetzung zwischen einem Polyester-Prepolymer (A) mit einer Isocyanatgrupe und einem Amin (B). Das Polyester-Prepolymer (A) mit einer Isocyanatgrupe kann eines sein, das zum Beispiel hergestellt wird, indem ein Polyester, der ein Polykondensat von einem Polyol (1) und einer Polycarbonsäure (2) ist und der eine aktive Wasserstoffgruppe hat, mit einem Polyisocyanat (3) reagieren gelassen wird. Die aktive Wasserstoffgruppe des Polyesters beinhaltet zum Beispiel Hydroxylgruppen (alkoholische Hydroxylgruppen und phenolische Hydroxylgruppen), Aminogruppen, Carboxylgruppen und Mercaptogruppen, von welchen alkoholische Hydroxylgruppen bevorzugt sind.
Beispiele des Polyols (1) beinhalten Diole (1-1) und Polyole mit 3 oder mehr Wertigkeiten (1-2). Als das Polyol (1) ist ein Diol (1-1) allein oder eine Mischung von einem Diol (1-1) und einer kleinen Menge des Polyols (1-2) bevorzugt.
Beispiele der Diole (1-1) beinhalten Alkylenglycole wie Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol und 1,6-Hexandiol; Alkylenetherglycole wie Diethylenglycol, Triethylenglycol, Diproylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Polytetramethylenetherglycol; alicyclische Diole, wie 1,4-Cyclohexandimethanol und hydriertes Bisphenol A; Bisphenole wie Bisphenol A, Bisphenol F und Bisphenol S; Addukte derartige vorstehend erwähnten alicyclischen Diole mit Alkylenoxid (zum Beispiel Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid); und Addukte der vorstehend erwähnten Bisphenole mit Alkylenoxid (zum Beispiel Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid). Unter diesen sind Alkylenglycole mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und Addukte der Bisphenole mit Alkylenoxid bevorzugt, von welchen Addukte der Bisphenole mit Alkylenoxid allein oder in Kombination mit einem der Alkylenglycole mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen typischer Weise bevorzugt sind.
Die Polyole mit 3 oder mehr Wertigkeiten (1-2) beinhalten zum Beispiel aliphatische Alkohole mit 3 oder mehr Wertigkeiten, wie Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Sorbit; Phenole mit 3 oder mehr Wertigkeiten, wie Trisphenol PA, Phenol-Novolak und Kresol-Novolak; und Addukte von diesen Phenolen mit 3 oder mehr Wertigkeiten mit Alkylenoxid.
Die Polycarbonsäure (2) beinhaltet zum Beispiel Dicarbonsäuren (2-1) und Polycarbonsäure mit 3 oder mehr Wertigkeiten (2-2). Als die Polycarbonsäure (2) ist eine Dicarbonsäure (2-1) allein oder in einer Kombination mit einer kleinen Menge der Polycarbonsäure mit 3 oder mehr Wertigkeiten (2-2) bevorzugt. Die Dicarbonsäuren (2-1) beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf Alkylendicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure; Alkenylendicarbonsäuren wie Maleinsäure und Fumarsäure; aromatische Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und Naphthalindicarbonsäure. Unter diesen sind Alkenylendicarbonsäuren mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen und aromatische Dicarbonsäuren mit jeweils 8 bis 20 Kohlenstoffatomen zu bevorzugen. Die Polycarbonsäuren mit 3 oder mehr Wertigkeiten (2-2) beinhalten zum Beispiel aromatische Polycarbonsäuren mit jeweils 9 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Trimellitsäure und Pyromellitsäure. Als die Polycarbonsäure (2) kann ein Säureanhydrid oder ein Niedrigalkylester (zum Beispiel Methylester, Ethylester und Isopropylester) von irgendeiner der Polycarbonsäuren zur Umsetzung mit dem Polyol (1) verwendet werden.
Das Verhältnis des Polyols (1) zu der Polycarbonsäure (2) beträgt, als Äquivalenzverhältnis [OH]/[COOH] der Hydroxylgruppen [OH] zu den Carboxylgruppen [COOH] ausgedrückt, allgemein 2/1 bis etwa 1/1, vorzugsweise 1,5/1 bis 1/1, und noch bevorzugter 1,3/1 bis 1,02/1.
Das Polyisocyanat (3) beinhaltet, ohne aber darauf beschränkt zu sein, aliphatische Polyisocyanate wie Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und 2,6-Diisocyanatmethylcaproat; alicyclische Polyisocyanate wie Isophorondiisocyanat und Cyclohexylmethandiisocyanat; aromatische Diisocyanate, wie Toluylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat; aromatisch-aliphatische Diisocyanat, wie α,α,α'α'-Tetramethylxylylendiisocyanat; Isocyanurate; blockierte Produkte der Polyisocyanate mit zum Beispiel Phenolderivaten, Oximen oder Caprolactamen; und Mischungen von diesen Verbindungen.
Das Verhältnis des Polyisocyanates (3) zu dem Polyol (1) beträgt, als Äquivalenzverhältnis [NCO]/[OH] der Isocyanatgruppen [NCO] zu den Hydroxylgruppen [OH] des Polyesters 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 5 beträgt, kann die Bildfixierbarkeit bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigt werden. Wenn das Verhältnis [NCO]/[OH] weniger als 1 beträgt, nimmt der Harnstoffgehalt des modifizierten Polyesters ab, und der Toner kann eine verschlechterte Warmverschmierfestigkeit haben. Der Gehalt des Polyisocyanates (3) in dem Prepolymer (A) mit einer Isocyanatgruppe ist allgemein 0,5 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, und bevorzugter 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%. Wenn der Gehalt weniger als 0,5 Gew.-% ist, kann die Warmverschmierfestigkeit beeinträchtigt werden und es können zufrieden stellende wärmefeste Lagerfähigkeit und Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur nicht gleichzeitig erreicht werden. Wenn der Gehalt mehr als 40 Gew.-% ist, kann die Bildfixierbarkeit bei niedriger Temperatur beeinträchtigt werden.
Das Prepolymer (A) hat allgemein im Mittel 1 oder mehr, vorzugsweise 1,5 bis 3 und noch bevorzugter 1,8 bis 2,5 Isocyanatgruppen pro Molekül.
Wenn die Anzahl der Isocyanatgruppen pro Molekül weniger als 1 beträgt, kann der Harnstoff-modifizierte Polyester ein niedriges Molekulargewicht haben und die Warmverschmierfestigkeit kann beeinträchtigt werden.
Das Amin (B) beinhaltet zum Beispiel Diamine (B1), Polyamine mit 3 oder mehr Wertigkeiten (B2), Aminoalkohole (B3), Aminomercaptane (B4), Aminosäuren (B5) und Amino-blockierte Produkte (B6) der Amine (B1) bis (B5).
Die Diamine (B1) beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, aromatische Diamine, wie Phenylendiamin, Diethyltoluyldiamin und 4,4'-Diaminophenylmethan; alicyclische Diamine wie 4,4'-Diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethan, Diaminocyclohexan und Isophorondiamin; und aliphatische Diamine wie Ethylendiamin, Tetramethylendiamin und Hexamethylendiamin.
Die Polyamine (B2) mit 3 oder mehr Wertigkeiten beinhalten zum Beispiel Ethylentriamin und Triethylentetramin.
Die Aminoalkohole (B3) beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Ethanolamin und Hydroxyethylanilin.
Die Aminomercaptane (B4) beinhalten zum Beispiel Aminomethylmercaptan und Aminopropylmercaptan.
Die Aminosäuren (B5) beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Amoinopropionsäure und Aminocapronsäure.
Die Amino-blockierten Produkte (B6) der Amine (B1) bis (B5) beinhalten Ketiminverbindungen und Oxazolinverbindungen, die von den Aminen (B1) bis (B5) und Ketonen wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon abgeleitet sind Unter diesen Aminen (B) ist das Diamin (B1) allein oder in Kombination mit einer kleinen Menge von dem Polyamin (B2) bevorzugt.
Das Molekulargewicht des modifizierten Polyesters kann wenn nötig durch Verwendung eines Verlängerungshemmers gesteuert werden. Solche Verlängerungshemmer beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Monoamine wie Diethylamin, Dibutylamin, Butylamin und Laurylamin; und blockierte Produkte (Ketiminverbindungen) von diesen Monoaminen.
Der Gehalt des Amins (B) beträgt, als das Äquivalenzverhältnis [NCO]/[NHx] der Isocyanatgruppen [NCO] in dem Prepolymer (A) zu den Aminogruppen [NHx] des Amins (B) allgemein 1/2 bis 2/1, vorzugsweise 1,5/1 bis 1/1,5 und noch bevorzugter 1,2/1 bis 1/1,2.
Wenn das Verhältnis ([NCO]/[NHx) 2/1 übersteigt oder weniger als 1/2 beträgt, kann der Harnstoff-modifizierte Polyester ein niedriges Molekulargewicht haben, und die Warmverschmierfestigkeit kann beeinträchtigt werden. Der Harnstoff-modifizierte Polyester (i) kann zusätzlich zu Harnstoffbindungen Urethanbindungen umfassen. Das Molverhältnis der Harnstoffbindung zu der Urethanbindung ist allgemein 100/0 bis 10/90, vorzugsweise 80/20 bis 20/80 und noch bevorzugter 60/40 bis 30/70. Wenn das Molverhältnis der Harnstoffbindung zu der Urethanbindung weniger als 10/90 ist, kann die Warmverschmierfestigkeit beeinträchtigt werden.
Der modifizierte Polyester (i) zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Einstufen-Verfahrens oder eines Prepolymer-Verfahrens hergestellt werden. Das Gewichtsmittel-Molekulargewicht des modifizierten Polyesters (i) ist allgemein 10.000 oder mehr, vorzugsweise 20.000 bis 10.000.000, und noch bevorzugter 30.000 bis 1.000.000. Das Peak-Molekulargewicht ist hierbei vorzugsweise 1.000 bis 10.000. Wenn das Peak-Molekulargewicht weniger als 1.000 beträgt, ist der modifizierte Polyester resistent gegen eine Verlängerungsreaktion, und der sich ergebende Toner kann eine verringerte Elastizität und daher eine verschlechterte Warmverschmierfestigkeit haben. Wenn es 10.000 übersteigt, können die Bildfixiereigenschaften beeinträchtigt werden und die Vorgänge der Granulierung oder Pulverisierung bei seiner Herstellung können schwierig werden. Der Ausdruck „Peak-Molekulargewicht" wie hierin verwendet bedeutet ein Molekulargewicht, bei welchem in der GPC-Analyse ein Peak beobachtet wird. Das Zahlenmittel-Molekulargewicht des modifizierten Polyesters (i) ist nicht spezifisch beschränkt, wenn ein nachstehend erwähnter unmodifizierter Polyester (ii) in Kombination damit verwendet wird und es kann ein Zahlenmittel-Molekulargewicht derart sein, dass das vorstehend spezifizierte Gewichtsmittel-Molekulargewicht erreicht wird. Wenn der modifizierte Polyester (i) allein verwendet wird, beträgt das Zahlenmittel-Molekulargewicht davon allgemein 20.000 oder weniger, vorzugsweise 1.000 bis 10.000 und bevorzugter 2.000 bis 8.000. Wenn das Zahlenmittel-Molekulargewicht mehr als 20.000 beträgt, können die Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen und der Glanz bei Verwendung in einer Vollfarb-Vorrichtung beeinträchtigt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann der modifizierte Polyester (i) einzeln und in Kombination mit einem unmodifizierten Polyester (ii) als die Tonerbindemittel-Komponente des Toners verwendet werden. Die kombinierte Verwendung des modifizierten Polyesters (i) mit dem unmodifizierten Polyester (ii) kann die Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen und den Glanz bei Verwendung in einer Vollfarb-Vorrichtung verbessern und ist bevorzugter, als den modifizierten Polyester einzeln zu verwenden. Beispiele und bevorzugte Beispiele des unmodifizierten Polyesters (ii) sind Polykondensations-Produkte von einem Polyol (1) und einer Polycarbonsäure (2) wie in den Polyester-Komponenten des modifizierten Polyesters (i). Die unmodifizierten Polyester (ii) beinhalten unmodifizierte Polyester wie auch mit einer Urethanbindung und anderen chemischen Bindungen, außer Harnstoffbindungen, modifizierte Polyester. Der modifizierte Polyester (i) und der unmodifizierte Polyester (ii) sind für bessere Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen und Warmverschmierbeständigkeit vorzugsweise mindestens zum Teil kompatibel oder mischbar miteinander. Demgemäß haben die Polyester-Komponenten des modifizierten Polyesters (i) und des unmodifizierten Polyesters (ii) zueinander ähnlich Zusammensetzungen. Das Gewichtsverhältnis des modifizierten Polyesters (i) zu dem unmodifizierten Polyester (ii) beträgt, wenn irgendwelcher unmodifizierter Polyester (ii) enthalten ist, allgemein 5/95 bis 80/20, vorzugsweise 5/95 bis 30/70 und in typischer Weise bevorzugt 7/93 bis 20/80. Wenn das Gewichtsverhältnis weniger als 5/95 ist, kann die Warmverschmierfestigkeit beeinträchtigt werden, und Bildfixierbarkeit bei niedrigen Temperaturen und zufrieden stellende Lagerstabilität bei hohen Temperaturen können nicht gleichzeitig erhalten werden.
Das Peak-Molekulargewicht des unmodifizierten Polyesters (ii) beträgt allgemein 1.000 bis 10.000, vorzugsweise 2.000 bis 8.000, und bevorzugter 2.000 bis 5.000. Wenn das Peak-Molekulargewicht kleiner als 1.000 ist, kann die wärmefeste Lagerfähigkeit beeinträchtigt werden, und wenn es größer als 10.000 ist, können andererseits die Bildfixiereigenschaftent bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigt werden. Die Hydroxylzahl des unmodifizierten Polyesters (ii) ist vorzugsweise 5 oder mehr, bevorzugter 10 bis 20, und in typischer Weise vorzugsweise 20 bis 80. Wenn die Hydroxylzahl weniger als 5 ist, können zufrieden stellende Lagerstabilität bei hohen Temperaturen und Fixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen nicht gleichzeitig erhalten werden. Die Säurezahl des unmodifizierten Polyesters (ii) beträgt allgemein 1 bis 5, und vorzugsweise 2 bis 4. Ein Wachs mit einer hohen Säurezahl wird als ein Wachs verwendet, und daher ist ein Bindemittel mit einer niedrigen Säurezahl als das Bindemittel zur Verwendung in einem Zweikomponenten-Toner bevorzugt, weil ein solches Bindemittel mit einer niedrigen Säurezahl zufrieden stellende Aufladungen und einen hohen Volumenwiderstand ergeben kann.
In der vorliegenden Erfindung beträgt der Glasübergangspunkt Tg des Tonerbindemittels allgemein 40°C bis 70°C, und vorzugsweise 55°C bis 65°C. Wenn der Glasübergangspunkt niedriger als 40°C ist, kann die Lagerfähigkeit des Toners bei hohen Temperaturen beeinträchtigt werden, und wenn sie mehr als 70°C ist, können die Bildfixiereigenschaften bei niedriger Temperatur unzureichend sein. Indem der Harnstoff-modifizierte Polyester verwendet wird, zeigt der Toner der vorliegenden Erfindung sogar mit einem niedrigen Glasübergangspunkt eine zufriedenstellendere wärmefeste Lagerfähigkeit als herkömmliche Polyestertoner.
Farbgebende Mittel
Als das farbgebende Mittel der vorliegenden Erfindung können irgendwelche herkömmlicher Weise bekannten Farbstoffe und Pigmente verwendet werden. Solche Farbstoffe und Pigmente beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, 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 allgemein 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, und vorzugsweise 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% des Toners.
Ein farbgebendes Mittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann eine Grundmischung sein, die durch Mischen und Kneten eines Pigmentes mit einem Harz hergestellt wurde. Beispiele von Bindemittelharzen zur Verwendung bei der Herstellung der Grundmischung oder bei dem Kneten mit der Grundmischung sind, zusätzlich zu den vorstehend erwähnten modifizierten und unmodifizierten Polyesterharzen, Polystyrole, Polyparachlorstyrole, Polyvinyltoluole und andere Polymere von Styrol und substituierten Styrolen; Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymere, Styrol-Propylencopolymere, Styrol-Vinyltoluol-Copolymere, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymere, Styrol-Methylacrylat-Copolymere, Styrol-Ethylacrylat-Copolymere, Styrol-Butylacrylat-Copolymere, Styrol-Octylacrylat-Copolymere, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymere, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Isopren-Copolymere, Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymere, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Styrol-Maleinsäureester-Copolymere und andere Styrol-Copolymere; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylene, Polypropylene, Polyester, Epoxidharze, Epoxypolyolharze, Polyurethane, Polyamide, Polyvinylbutyral, Polyacrylharze, Kolophonium, modifiziertes Kolophonium, Terpenharze, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Petroleumharze, chlorierte Paraffine und Paraffinwachse. Jedes von diesen Harzen kann allein oder in Kombination verwendet werden.
Die Grundmischung kann hergestellt werden, indem ein Harz für die Grundmischung und das farbgebende Mittel mit hoher Scherkraft gemischt und geknetet werden. Bei diesem Vorgang kann ein organisches Lösungsmittel verwendeten werden, um die Wechselwirkung zwischen dem farbgebenden Mittel und dem Harz zu erhöhen. Außerdem wird vorzugsweise ein „Spülverfahren" verwendet, bei dem eine wässrige Paste, die das farbgebende Mittel und Wasser enthält, mit einem organischen Lösungsmittel gemischt und geknetet wird, um dadurch das farbgebende Mittel auf die Harzkomponente zu übertragen, und das Wasser und das organische Lösungsmittel werden dann entfernt. Gemäß diesem Verfahren kann ein nasser Filterkuchen aus dem farbgebenden Mittel intakt ohne Trocknen verwendet werden. Eine Dispergiervorrichtungen mit hoher Scherung, wie eine Dreiwalzenmühle, kann vorzugsweise bei dem Mischen und Kneten verwendet werden.
Externes Additiv
Anorganische Feinteilchen können vorzugsweise als das externe Additiv verwendet werden, um die Fluidität, die Entwicklungseigenschaften und die Aufladbarkeit der Tonerteilchen zu verbessern oder zu verstärken. Unter diesen sind typischer Weise hydrophobes Siliciumdioxid und/oder hydrophobes Titanoxid bevorzugt. Die anorganischen Feinteilchen haben einen Primärteilchen-Durchmesser von vorzugsweise 5 nm bis 2 μm, und bevorzugter 5 nm bis 500 nm, und sie haben eine mit dem BET-Verfahren gemessene spezifische Oberfläche von vorzugsweise 20 m²/g bis 500 m²/g. Die Menge der anorganischen Feinteilchen beträgt vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-% und bevorzugter 0,01 bis 2,0 Gew.-% des Toners.
Beispiele von anderen anorganischen Feinteilchen als hydrophobes Siliciumdioxid und hydrophobes Titanoxid sind Aluminiumoxid, Bariumtitanat, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Strontiumtitanat, Zinkoxid, Zinnoxid, Quarzsand, Ton, Glimmer, Wollastonit, Kieselgur, Chromoxid, Ceroxid, rotes Eisenoxid, Antimontrioxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, Siliciumcarbid und Siliciumnitrid.
Andere Beispiele des externen Additivs sind Polymerteilchen, wie Polystyrol, Copolymere von Methacrylester oder Acrylester, die aus seifenfreier Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation oder Dispersionspolymerisation hergestellt sind; Siliconharze, Benzoguanaminharze, Nylonharze und andere polykondensierte oder wärmehärtbare Harze.
An diesen externen Additiven wird geeigneter Weise eine Oberflächenbehandlung durchgeführt, um die Hydrophobie zu verbessern, so dass sogar in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit Fluidität und Aufladbarkeit daran gehindert werden, beeinträchtigt zu werden. Geeignete Oberflächenbehandlungsmittel sind zum Beispiel ein Silan-Kupplungsmittel, ein Silylierungsmittel, ein Silan-Kupplungsmittel mit einer Alkylfluoridgruppe, ein organisches Titanat-Kupplungsmittel, ein Aluminium-Kupplungsmittel, ein Siliconöl und ein modifiziertes Siliconöl.
Ein Reinigungsmittel (Reinigungsverbesserer) kann ebenfalls zugesetzt werden, um den nach dem Übertragen auf einem Photoleiter oder einem primären Überträger verbliebenen Entwickler zu entfernen. Geeignete Reinigungsmittel sind zum Beispiel Metallsalze von Stearinsäure und anderen Fettsäuren wie Zinkstearat und Calciumstearat; und zum Beispiel durch seifenfreie Emulsionspolymerisation erzeugte Feinteilchen von Polymethylmethacrylat, Feinteilchen aus Polystyrol und andere feine Polymer-Teilchen. Solche feinen Polymerteilchen haben vorzugsweise eine verhältnismäßig enge Teilchenverteilung und einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 0,01 μm bis 1 μm.
Herstellungsverfahren
Das Tonerbindemittel kann zum Beispiel mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Ein Polyol (1) und eine Polycarbonsäure (2) werden in der Gegenwart von einem bekannten Veresterungs-Katalysator, wie Tetrabutoxytitanat, Dibutylzinnoxid oder dergleichen auf 150 °C bis 280 °C erwärmt, und erzeugtes Wasser wird durch Destillation, wenn nötig unter einem verminderten Druck, entfernt, um dadurch einen Polyester zu ergeben, der eine Hydroxylgruppe hat. Der Polyester wird bei 40°C bis 140°C mit einem Polyisocyanat (3) reagieren gelassen, und ergibt dadurch ein Prepolymer (A), das eine Isocyanatgruppe hat. Das Prepolymer (A) wird bei 0°C bis 140°C mit Aminen (B) reagieren gelassen und ergibt dadurch einen Polyester (i), der mit einer Harnstoffbindung modifiziert ist. Bei den Reaktionen zwischen dem Polyester und dem Polyisocyanat (3) und zwischen dem Prepolymer (A) und dem Amin (B) können wenn erforderlich Lösungsmittel verwendet werden. Solche Lösungsmittel zur Verwendung hierbei beinhalten zum Beispiel aromatische Lösungsmittel wie Toluol und Xylol; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Ester, wie Ethylacetat; Amide, wie Dimethylformamid und Dimethylacetamid; und Ether, wie Tetrahydrofuran und andere Lösungsmittel, welche gegenüber dem Isocyanat (3) inert sind. Wenn der unmodifizierte Ester (ii) in Kombination mit dem Harnstoff-modifizierten Polyester (i) verwendet wird, wird der unmodifizierte Polyester (ii) in der gleichen Weise hergestellt wie der Ester, der eine Hydroxylgruppe hat, und dann wird der unmodifizierte Polyester nach Abschluss der Reaktion des Harnstoff-modifizierten Polyesters (i) aufgelöst und in die Mischung hinein gemischt.
Der Trockentoner der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden.
Tonerherstellung in wässrigem Medium
Eine Tonerzusammensetzung, die einen modifizierten Polyester oder Polyester-Prepolymer enthält, wird in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert, und die sich ergebende Lösung oder Dispersion wird in einem wässrigen Medium dispergiert, um Tonerkernteilchen zu ergeben.
Bevorzugte organische Lösungsmittel zur Verwendung hierin sind diejenigen, die einen Siedepunkt von niedriger als 150°C haben und auf diese Weise zwecks hoher Entfernbarkeit flüchtig sind. Solche Lösungsmittel beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Toluol, Xylol, Benzol, Tetrachlorkohlenwasserstoff, Methylenchlorid, Chloroform, Monochlorbenzol, Dichlorethyliden, Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon und Methylisobutylketon. Jedes dieser Lösungsmittel kann allein oder in Kombination verwendet werden.
Wässrige Medien zur Verwendung hierin können Wasser allein oder in Kombination mit einem organischen Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist, umfassen. Solche mischbaren organischen Lösungsmittel beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Alkohole wie Methanol, Isopropanol und Ethylenglycol; Dimethylformamid; Tetrahydrofuran; Cellosolve wie Methylcellosolve; und niedrigere Ketone wie Aceton und Methylethylketon.
Teilchen des Tonerkerns werden hergestellt, indem Materialien für den Tonerkern, die nicht organische Feinteilchen sind, in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder dispergiert werden, und die Lösung oder Dispersion in ein wässriges Medium, das die organischen Feinteilchen enthält, hinein dispergiert wird. Auf diese Weise werden Ölphasen-Tröpfchen der Dispersion der Materialien für den Tonerkern in dem Lösungsmittel erzeugt, und die organischen Feinteilchen bedecken dann die Ölphasen-Tröpfchen. Wenn eine große Menge der organischen Feinteilchen verwendet wird, bedecken die organischen Feinteilchen effektiver die Oberfläche der Tröpfchen, und die sich ergebenden Tröpfchen haben eine geringe Größe. Der Harnstoff-modifizierte Polyester (i) kann in diesem Verfahren erzeugt werden, indem man eine Dispersion, die das Isocyanatgruppen aufweisende Prepolymer (A) enthält, mit dem Amin (B) reagieren lässt. Alternativ kann der Harnstoff-modifizierte Polyester (i) bereits vorher hergestellt werden. Um eine Dispersion herzustellen, die den Harnstoff-modifizierten Polyester (i) oder das Prepolymer (A) auf stabile Weise umfasst, wird die den Harnstoff-modifizierten Polyester (i) oder das Prepolymer (A) enthaltende Tonerzusammensetzung unter Verwendung von Scherkraft in einem wässrigen Medium dispergiert. Es ist bevorzugt, dass die anderen Tonermaterialien, wie das farbgebende Mittel und Wachs, während der Erzeugung der Tonerkernteilchen in dem wässrigen Medium zugesetzt werden, und dass das Ladungssteuerungsmittel nach der Erzeugung der Tonerkernteilchen zugesetzt wird.
Das Dispergierverfahren ist nicht besonders beschränkt und beinhaltet bekannte Verfahren wie Scherung bei niedriger Geschwindigkeit, Scherung bei hoher Geschwindigkeit, Dispergieren durch Reibung, mittels Hochdruckdüse und Ultraschallwellen. Damit die dispergierten Teilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 2 μm bis 20 μm haben, ist das Verfahren mit Hochgeschwindigkeits-Scherung bevorzugt. Wenn eine Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeits-Scherung verwendet wird, ist die Drehzahl nicht spezifisch beschränkt und ist allgemein 1.000 Upm bis etwa 30.000 Upm, und vorzugsweise 5.000 Upm bis 20.000 Upm. Die Dispersionszeit ist nicht spezifisch beschränkt und beträgt in einem Grundmischungs-System allgemein 0,1 Minuten bis 5 Minuten. Die Dispergiertemperatur ist allgemein 0°C bis etwa 150°C unter einem Druck (unter einer Last)), und vorzugsweise 40°C bis 98°C. Eine hohe Dispergiertemperatur ist bevorzugt, weil die den Harnstoff-modifizierten Polyester (i) oder das Prepolymer (A) umfassende Dispersion eine niedrige Viskosität hat und leichter dispergiert werden kann.
Die Menge des wässrigen Mediums beträgt allgemein 50 Gewichtsteile bis 2.000 Gewichtsteile, und bevorzugt 100 Gewichtsteile bis 1.000 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Tonerzusammensetzung, die den Harnstoffbindungs-modifizierten Polyester (i) oder Prepolymer das (A) enthält. Wenn die Menge weniger als 50 Gewichtsteile beträgt, kann die Tonerzusammensetzung nicht ausreichend dispergiert werden, und die sich ergebenden Tonerteilchen können nicht den angestrebten Teilchendurchmesser haben. Wenn sie mehr als 2.000 Gewichtsteile ist, wird die Kostengünstigkeit beeinträchtigt. Es kann auch wenn notwendig ein Dispergiermittel verwendet werden. Um schärfere Teilchendurchmesser-Verteilung und stabilere Dispersion der Tonerteilchen zu erreichen, wird vorzugsweise in dem Dispergiervorgang ein Dispergiermittel verwendet.
Beispiele von solchen Dispergiermitteln zum Emulgieren und Dispergieren der Ölphase, welche die dispergierte Tonerzusammensetzung in einem wässrigen Medium enthält, sind Alkylbenzolsulfonate, α-Olefinsulfonate, Phosphorsäureester und andere anorganische Tenside; Alkylaminsalze, Aminoalkohol-Fettsäurederivate, Polyamin-Fettsäurederivate, Imidazolin und andere kationische Aminsalz-Tenside, Alkyltrimethylammoniumsalze, Dialkyldimethylammoniumsalze, Alkyldimethybenzylammoniumsalze, Pyridiniumsalze, Alkylisochinoliniumsalze, Benzethoniumchlorid, andere kationische quaternäres Ammoniumsalz-Tenside und andere kationische Tenside; Fettsäureamid-Derivate, Derivate von mehrwertigen Alkoholen und andere nichtionische Tenside; Alanin, Dodecyl(aminoethyl)glycin, Di(octylamino)glycin, N-Alkyl-N,N-Dimethylammoniumbetain und andere amphotere Tenside.
Die Auswirkungen der Tenside können mit einer kleinen Menge davon erreicht werden, indem ein Tensid mit einer Fluoralkylgruppe verwendet wird. Bevorzugte Beispiele von Fluoralkyl-haltigen anionischen Tensiden sind Fluoralkylcarbonsäuren mit jeweils 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)carbonsäuren und Metallsalze davon, Perfluoralkyl(C₇-C₁₃)carbonsäuren und Metallsalze davon, Perfluoralkyl(C₄-C₁₂)sulfonsäuren und Metallsalze davon, Perfluoroctansulfonsäurediethanolamid, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)perfluoroctansulfonamid, Perfluoralkyl(C₆-C₁₀)sulfonamid-propyltrimethylammoniumsalze, Perfluoralkyl-(C₆-C₁₀)-N-ethylsulfonylglycinsalz und Monoperfluoralkyl(C₆-C₁₆)ethylphosphorsäureester.
Solche Fluoralkyl-haltigen anionischen Tenside sind kommerziell erhältlich zum Beispiel unter den Handelsnamen SURFLON S-111, S-112 und S-113 (von Asahi Glass Co., Ltd.), FLUORAD FC-93, FC-95, FC-98 und FC-129 (von Sumitomo 3M Limited), UNIDYNE DS-1010 und DS-102 (von Daikin Industries, Ltd.), MEGAFAC F-110, F-120, F-113, E-191, F-812 und F-833 (von Dainippon Ink & Chemicals Incorporated), EFTOP EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201 und 204 (von JEMCO Inc.) und FTERGENT F-100 und F-150 (von Neos Co., Ltd.).
Beispiele der Fluoralkyl-haltigen kationischen Tenside zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung beinhalten aliphatische primäre, sekundäre oder tertiäre Amine, jeweils mit einer Fluoralkylgruppe; aliphatische quaternäre Ammoniumsalze wie Perfluoralkyl(C₆-C₁₀)sulfonamid-propyltrimethylammoniumsalze; Benzethoniumchlorid, Benzalkoniumsalze, Pyridiniumsalze und Imidazoliniumsalze. Solche Fluoralkyl-haltigen kationischen Tenside sind kommerziell erhältlich zum Beispiel unter den Handelsnamen SURFLON S-121 (von Asahi Glass Co., Ltd.), FLUGRAD FC-135 (von Sumitomo 3M Limited), UNIDYNE DS-202 (von Daikin Industries, Ltd.), MEGAFAC F-150 und F-824, (von Dainippon Ink & Chemicals, Incorporated), und FTERGENT F-300 (von Neos Co., Ltd.).
Außerdem können auch in Wasser unlösliche anorganische Verbindungen, wie Tricalciumphosphat, Calciumcarbonat, Titanoxid, kolloidales Siliciumdioxid und Hydroxyapatit als das Dispergiermittel verwendet werden.
Um die Primärteilchen in der Dispersion weiter zu stabilisieren, kann ein polymeres Schutzkolloid verwendet werden. Beispiele von dem polymeren Schutzkolloid beinhalten Homopolymere und Copolymere von Säuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, α-Cyanacrylsäure, α-Cyanmethacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid; (Meth)acrylmonomer mit einer Hydroxylgruppe wie β-Hydroxyethylacrylat, β-Hydroxyethylmethacrylat, β-Hydroxypropylacrylat, β-Hydroxypropylmethacrylat, γ-Hydroxypropylacrylat, γ-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropylacrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat, Diethylenglycolmonoacrylester, Diethylenglycolmonomethacrylester, Glycerinmonoacrylester, Glycerinmonomethacrylester, N-Methylolacrylamid und N-methylolmethacrylamid; Vinylalkohol und Ether davon wie Vinylmethylether, Vinylethylether und Vinylpropylether; Ester von Vinylalkohol und einer Verbindung, die eine Carboxylgruppe enthält, wie Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat; Acrylamid, Methacrylamid, Diacetonacrylamid und Methylolverbindungen davon; Säurechloride wie Acryloylchlorid und Methacryloylchlorid; Verbindungen mit einem Stickstoffatom wie Vinylpyridin, Vinylpyrrolidon, Vinylimidazol und Ethylenimin; Polyoxyethylen-Verbindungen wie Polyoxyethylen, Polyoxypropylen, Polyoxyethylenalkylamine, Polyoxypropylenalkylamine, Polyoxyethylenalkylamide, Polyoxypropylenalkylamide, Polyoxyethylennonylphenylether, Polyoxyethylenlaurylphenylether, Polyoxyethylenstearylphenylester und Polyoxyethylennonylphenylester; und Cellulosederivate wie Methylcellulose, Hydroxymethylcellulose und Hydroxypropylcellulose.
Wenn Calciumphosphat oder ein anderes Dispersions-Stabilisiermittel verwendet wird, das in Säuren oder Basen löslich ist, wird das Dispersions-Stabilisiermittel von den Feinteilchen entfernt, indem das Dispersions-Stabilisiermittel durch die Wirkung einer Säure, wie Salzsäure, aufgelöst wird und die Feinteilchen gewaschen werden. Alternativ kann diese Komponente zum Beispiel durch enzymatische Zersetzung entfernt werden.
Das Dispergiermittel, sofern verwendet, wird vorzugsweise durch Waschen nach der Verlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktion zu Gunsten besserer Aufladungs eigenschaften des Toners entfernt, obwohl es auch annehmbar ist, dass das Dispergiermittel auf der Oberfläche der Tonerteilchen verbleibt.
Um die Viskosität der Tonerzusammensetzung zu erniedrigen und die Schärfe der Teilchenverteilung zu erhöhen, wird vorzugsweise ein Lösungsmittel verwendet, das den Harnstoff-modifizierten Polyester (i) und/oder das Prepolymer (A) lösen kann. Solche Lösungsmittel zur Verwendung hierin sind vorzugsweise flüchtig und haben einen Siedepunkt von niedriger als 100°C, damit sie leicht von den Tonerteilchen entfernt werden können. Solche Lösungsmittel beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Toluol, Xylole, Benzol, Tetrachlorkohlenwasserstoff, Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan, 1,1,2-Trichlorethan, Trichlorethylene, Chloroform, Monochlorbenzol, Dichlorethyliden, Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon und Methylisobutylketon. Jedes von diesen Lösungsmitteln kann allein oder in Kombination verwendet werden. Unter diesen sind Toluol, Xylole und andere aromatische Lösungsmittel, Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff und andere halogenierte Kohlenwasserstoffe bevorzugte Lösungsmittel.
Die Menge des Lösungsmittels beträgt allgemein 0 bis 300 Gewichtsteile, vorzugsweise 0 bis 100 Gewichtsteile, und bevorzugter 25 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des Polyester-Prepolymers (A). Das Lösungsmittel, sofern verwendet, wird nach dem Abschluss der Verlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktion durch Erwärmen bei atmosphärischem Druck oder unter verringertem Druck entfernt.
Die Reaktionszeit für die Verlängerung und/oder Vernetzung wird abhängig von der Reaktivität, die von der Kombination der Isocyanat-Struktur des Polyester-Prepolymers (A) und dem Aminen (B) abgeleitet ist, angemessen eingestellt und ist allgemein 10 Minuten bis 40 Stunden, und vorzugsweise 2 bis 24 Stunden. Die Reaktionstemperatur ist allgemein 0°C bis 150°C, und vorzugsweise 40°C bis 98°C. Wenn erforderlich, kann ein bekannter Katalysator wie Dibutylzinnlaurat und Dioctylzinnlaurat verwendet werden.
Um das organische Lösungsmittel von der erhaltenen emulgierten Dispersion zu entfernen, kann das Ganze allmählich erwärmt werden, um das organische Lösungsmittel vollständig zu verdampfen. Das organische Lösungsmittel kann auch entfernt werden, indem die emulgierte Dispersion in eine trockene Atmosphäre gesprüht wird, um das wasserunlösliche organische Lösungsmittel in den Tröpfchen der emulgierten Dispersion vollständig zu entfernen, um feine Tonerteilchen zu erzeugen. In diesem Fall kann das wässrige Dispergiermittel ebenfalls abgedampft und zusammen mit dem organischen Lösungsmittel entfernt werden. Beispiele der trockenen Atmosphäre sind erwärmte Gase wie Luft, Stickstoff, Kohlendioxid und Verbrennungsgas. Speziell ist es zu bevorzugen, einen Strom der vorstehend erwähnten Gase zu verwenden, der auf eine höhere Temperatur als der höchste Siedepunkt der verwendeten Lösungsmittel erwärmt ist. Eine angestrebte Qualität wird auf effiziente Weise mit einer Hochgeschwindigkeits-Behandlung erreicht, die zum Beispiel einen Sprühtrockner, Gürteltrockner oder eine Drehdarre verwendet.
Wenn die Teilchendurchmesserverteilung zum Zeitpunkt des Emulgierens und Dispergierens 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 eine Vorrichtung wie 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 Feinteilchen oder groben Teilchen in einem nassen Zustand sein.
Das Dispergiermittel wird vorzugsweise aus der erhaltenen Dispersion entfernt, und bevorzugter zur gleichen Zeit entfernt wie das Sichten stattfindet.
Die getrockneten Teilchen des Tonerkerns werden mit anderen Teilchen, wie Feinteilchen des Ladungssteuerungsmittels und Feinteilchen des externen Additivs gemischt. Hiernach wird mechanische Stoßkraft auf die gemischten Teilchen angewendet, um die Teilchen auf der Oberfläche des Tonerteilchens anzuschmelzen oder zu befestigen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass andere Teilchen von den erhaltenen komplexen Tonerteilchen abfallen.
Spezifische Verfahren zum Aufbringen einer Stoßkraft sind zum Beispiel ein Verfahren, bei welchem die Stoßkraft auf die gemischten Teilchen aufgebracht wird, indem ein sich bei hoher Geschwindigkeit drehendes Rührflügelrad verwendet wird, und ein Verfahren, bei welchem die gemischten Teilchen in eine Strömung hoher Geschwindigkeit verbracht werden, um die gemischten Teilchen oder komplexen Teilchen einem Kollisionskurs mit einem geeigneten Prallbrett zu unterwerfen. Beispiele der Vorrichtung dafür beinhalten „Angmill" (erhältlich von Hosokawa Micron Corporation), die modifizierte Mühle vom I-Typ (erhältlich von Nippon Pneumatic MFG, Co., Ltd.) welche verringerten Pulverisierungs-Luftdruck hat, ein Hybridisierungs-System (erhältlich von Nara Machine Corporation), Krypton System (hergestellt von Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), und einen automatischen Mörser.
Teilchendurchmesserverteilung
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 Warmverschmierfestigkeit 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 in der Bildentwicklungsvorrichtung in Mitleidenschaft gezogen zu werden, kann der Toner stabile und hervorragende Entwicklungseigenschaften behalten. Wenn der Toner als ein Einkomponenten-Entwickler verwendet wird, wird wie bei dem Zweikomponenten-Toner die Schwankung des Toner-Teilchendurchmessers minimiert. Zusätzlich werden auch die Filmbildung des Toners auf einer Entwicklungswalze und Toneranschmelzen von Elementen wie einer Toner-Rakel, welche die Tonerdicke auf der Entwicklungswalze steuert, verhindert. Daher kann der Toner stabile und hervorragende Entwicklungsfähigkeit behalten, um Bilder hoher Qualität stabil zu erzeugen, sogar wenn der Toner in dem Bildentwickler über einen langen Zeitraum hinweg verwendet (gerührt) wird.
Es wird allgemein angenommen, dass je kleiner ein Tonerdurchmesser ist, desto höhere Bildauflösung und Bildqualität erhalten werden kann. Der Toner mit kleinerem Tonerdurchmesser kann jedoch bezüglich Übertragbarkeit und Reinigungsfähigkeit unzureichend sein. Wenn der Volumenmittel-Teilchendurchmesser des Toners kleiner als der in der vorliegenden Erfindung spezifizierte Bereich ist, neigt der Toner als ein Zweikomponenten-Entwickler dadurch, dass er in dem Bildentwickler über einen langen Zeitraum hinweg gerührt wird, dazu auf einer Oberfläche des Trägers angeschmolzen zu werden, und auf diese Weise wird die Aufladbarkeit des Trägers beeinträchtigt. Überdies neigen in dem Fall eines Einkomponenten-Entwicklers 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 Feinteilchen 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 in vorliegenden Erfindung spezifizierte Bereich ist, können Bilder hoher Auflösung nicht erhalten werden. Außerdem wird 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. Wenn das Verhältnis Dv/Dn 1,20 übersteigt, kann der Toner eine verringerte Auflösung haben. Wenn überdies die Tonerteilchen einen Durchmesser von weniger als 3 μm haben, können die Tonerteilchen in die Luft eingeströmt werden und sie können menschlichen Körpern schaden. Wenn die Tonerteilchen einen Durchmesser größer als 8 μm haben, kann die Schärfe des Tonerbildes auf einem Photoleiter mit einer verringerten Bildauflösung verringert werden.
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 (Handelsnamen, erhältlich von Beckman Coulter, Inc.) 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 (Handelsnamen, erhältlich von Institute of Japanese Union of Scientists & Engineers) installiert ist, bestimmt. InterFace ist ein Rechnerprogramm, das in der Lage ist, die zahlenmäßige Verteilung und die Volumenverteilung eines Toners zu analysieren und auszugeben.
Rundheit
Die Rundheit des Trockentoners wird vorzugsweise mit dem Verfahren der optischen Detektionsbande bestimmt, 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. Die mittlere Rundheit wird erhalten durch Dividieren der Grenzlänge eines entsprechenden Kreises mit einer gleichen projizierten Fläche durch die Grenzlänge des gemessenen Teilchens. Die Erfinder haben herausgefunden, dass ein Toner mit einer mittleren Rundheit von 0,93 oder mehr dafür wirksam ist, Bilder mit einer angemessenen Dichte und mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu erzeugen. Bevorzugter ist die mittlere Rundheit 0,980 bis 1,000.
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, wie Van der Waals-Kraft und Bildkraft, zu glatten Medien wie einem Photoleiter, als verhältnismäßig kugelförmige Teilchen, weil dieser Toner mehr konkave Teile hat, die Kontaktpunkte zu dem Medium bilden, und Ladungen werden konzentriert und verbleiben in den konkaven Teilen. 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. Der auf dem Medium verbliebene Toner muss für einen nachfolgenden Entwicklungsschritt entfernt werden, dazu muss eine Reinigungsvorrichtung bereitgestellt werden und die Tonerausbeute (der Verwendungsgrad des Toners zur Bilderzeugung) ist gering. Die Rundheit von pulverisiertem Toner ist allgemein 0,910 bis 0,920.
Die Rundheit des Trockentoners der vorliegenden Erfindung wird mit der Teilchenbild-Analysiervorrichtung vom Strömungstyp FPIA-2000 (erhältlich von Sysmex Corporation) gemessen.
Elliptischer Toner
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann die Form einer Spindel haben.
Folgende Probleme treten auf, wenn die Form des Toners unregelmäßig oder zusammengedrückt ist und der Toner wegen seiner Form eine schlechte Teilchen-Fluidität aufweist. Der Toner scheidet sich als ein Ergebnis ungenügender Reibungsladung auf dem Hintergrund der Bilder ab. Für einen solchen schlecht geformten Toner ist es schwierig, in dem Entwicklungsschritt genau und gleichmäßig auf sehr feine latente Punktbilder verbracht zu werden. Daher hat ein solcher Toner allgemein eine schlechte Punktwiedergabe. Ferner hat der Toner einen unzureichenden Übertragungs-Wirkungsgrad in dem System der Übertragung des latenten elektrostatischen Bildes, weil der unregelmäßig geformte Toner schlecht die elektrische Kraftlinie empfängt.
Der Toner mit einer Spindelform hat eine in richtiger Weise gesteuerte Fluidität, kann glatt durch Reibung aufgeladen werden und vermeidet dadurch Tonerablagerung auf dem Hintergrund von Bildern. Das Tonerbild kann sorgfältig in genauer Übereinstimmung mit feinen latenten Punktbildern entwickelt werden und kann effizient auf zum Beispiel ein Aufzeichnungsmedium übertragen werden, und weist auf diese Weise hervorragende Punktwiedergabe auf. Die stimmige Fluidität des Toners kann auch Streuung der Tonerteilchen während dieser Vorgänge verhindern. Zudem ist der elliptische Toner widerstandsfähiger gegen Reinigungsversagen als ein kugelförmiger Toner, weil der kugelförmige Toner leicht in den Raum zwischen einem Photoleiter und einem Reinigungselement heraus rollt.
Ein Beispiel des Toners mit einer Spindelform wird in den 1A, 1B und 1C gezeigt. Der elliptische Toner 101 ist vorzugsweise in einer Spindelform mit einer Hauptachse r1, einer kleineren Achse r2 und einer Dicke r3, bei der das Verhältnis (r2/r1) der kleineren Achse zu der Hauptachse r1 etwa 0,5 bis etwa 0,8 ist (1B), und das Verhältnis (r3/r2) der Dicke r3 zu der kleineren Achse r2 etwa 0,7 bis etwa 1,0 ist (1C). 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, kann Reinigungsversagen speziell in einer Atmosphäre mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit auftreten, weil die Form der Tonerteilchen sich der Kugelform nähert.
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.
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.
Die Tonerteilchen mit einer Spindelform und mit den in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Verhältnissen r2/r1 und r3/r2 können durch Regeln von Rührbedingungen, wie Drehzahl und Rührzeit und der Konzentration des Lösungsmittels bei dem Vorgang zum Entfernen des Lösungsmittels bei der Herstellung des Basis-Tonerteilchens hergestellt werden. Wenn die Lösungsmittel-Konzentration übermäßig hoch ist, können die Tonerteilchen kaum eine Spindelform haben. Wenn sie übermäßig niedrig ist, neigen die Tonerteilchen dazu, kugelförmig zu werden, obwohl sie vorher elliptisch geworden waren. Der Toner der vorliegenden Erfindung mit einer Spindelform kann hergestellt werden, indem bei einer angemessenen Lösungsmittel-Konzentration gerührt wird.
Zweikomponenten-Träger
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann in Kombination mit einem magnetischen Träger in einem Zweikomponenten-Entwickler verwendet werden. Die Menge des Toners in dem Entwickler ist vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile des Trägers. Solche magnetische Träger beinhalten zum Beispiel herkömmliche magnetische Teilchen mit einen Teilchendurchmesser von ungefähr 20 μm bis etwa 200 μm, die aus Eisen, Ferrit, Magnetit und magnetischen Harzen bestehen können. Beschichtungsmaterialien zur Verwendung hierein beinhalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Aminharze wie Harnstoff-Formaldehydharze, Melaminharze, Benzoguanaminharze, Harnstoffharze, Polyamidharze und Epoxyharze; Polyvinyl- und Polyvinylidenharze wie Acrylharze, Polymethylmethacrylatharze, Polyacrylnitrilharze, Polyvinylacetatharze, Polyvinylalkoholharze, Polyvinylbutyralharze, Polystyrolharze, Styrol-Acryl-Copolymerharz und andere Styrolharze; Polyvinylchlorid und andere halogenierte Olefinharze; Polyethylenterephthalatharze, Polybutylenterephthalatharze und andere Polyesterharze; Polycarbonatharze; Polyethylenharze; Polyvinylfluoridharze, Polyvinylidenfluoridharze, Polytrifluorethylenharze, Polyhexafluorpropylenharze, Copolymere von Vinylidenfluorid mit Acrylmonomeren, Copolymere von Vinylidenfluorid mit Vinylfluorid, Terpolymere von Tetrafluorethylen, Vinylidenfluorid und einem Nichtfluorid-Monomer und andere Fluorterpolymere; und Siliconharze. Das Harz zur Verwendung in dem Beschichtungsmaterial kann ferner je nach Notwendigkeit ein elektrisch leitfähiges Pulver umfassen. Solche elektrisch leitfähigen Pulver beinhalten zum Beispiel Pulver von Metallen, Ruß, Titanoxid, Zinnoxid und Zinkoxid. Diese elektrisch leitfähigen Pulver haben vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 μm oder weniger. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser mehr als 1 μm beträgt, kann der elektrischen Widerstand nicht ausreichend geregelt werden.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann auch als ein magnetischer oder nicht magnetischer Einkomponenten-Entwickler verwendet werden, welcher nicht einen Träger verwendet.
Um die Fluidität, Lagerstabilität, Entwicklungseigenschaften und Übertragungseigenschaften des Entwicklers weiter zu verbessern, können die vorstehend erwähnten hydrophoben Feinteilchen aus Siliciumdioxid und andere anorganische Feinteilchen dem wie vorstehend hergestellten Entwickler zugesetzt werden. Diese externen Additive können unter Verwendung eines normalen Mischers für Pulver mit den Tonerteilchen gemischt werden. Der Mischer zur Verwendung hierin hat vorzugsweise einen Mantel oder eine andere Einheit, um seine innere Temperatur zu regeln. Um die Hysterese einer dem externen Additiv auferlegten Belastung zu verändern, kann das externe Additiv im Verlauf des Mischungsvorgangs oder nach und nach während des Mischens zugesetzt werden. Alternativ kann die Drehzahl, die Taumelgeschwindigkeit, die Zeitdauer und die Temperatur des Mischers verändert werden, um die Hysterese der Belastung zu verändern. Es ist annehmbar, dass in frühen Stadien eine verhältnismäßig hohe Belastung auferlegt wird und dann eine verhältnismäßig niedrige Belastung auferlegt wird, oder diese können in umgekehrter Reihenfolge auferlegt werden.
Beispiele von Mischersystemen zur Verwendung hierin sind V-Mischer, Kollermischer, Ledige-Mischer, Nauta-Mischer und Henschelmischer.
Das Fixiergerät zur Verwendung in dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Fixiergerät, umfassend eine Erwärmungsvorrichtung mit einem Heizelement, eine Folie, welche in Kontakt mit der Erwärmungsvorrichtung ist, und ein Andruckelement, welches in Kontakt mit der Erwärmungsvorrichtung ist, wobei die Folie sich dazwischen befindet. In dem Fixiergerät wird ein Aufzeichnungsmedium, das ein unfixiertes Tonerbild trägt, zwischen die Folie und das Andruckelement geschoben, um das Tonerbild zu erwärmen und auf dem Aufzeichnungsmedium zu fixieren. Durch Verwendung des Fixiergerätes kann das Bilderzeugungsverfahren effizienter mit kürzerer Entstehungszeit Bilder erzeugen.
Mit Bezug auf 2 ist das Fixiergerät ein SURF-(Surface Rapid Fixing) Fixiergerät, in welchem Fixieren durchgeführt wird, indem eine Fixierfolie gedreht wird. Spezifisch ist die Fixierfolie 22 eine wärmefeste Folie in Form eines Endlosgürtels, und die Fixierfolie 22 ist um eine Antriebswalze 20, welche ein tragender Drehkörper der Fixierfolie ist, eine angetriebene Walze 21 und ein Heizelement 23, welches unten angeordnet ist, herum gespannt. Zwischen der Antriebswalze 20 und der angetriebenen Walze 21 ist die Fixierfolie 22 mittels einer flachen Unterlage 25 gelagert
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 gelangen, mit der gleichen Geschwindigkeit wie ein Übertragungsmedium S bewegt.
Die Andruckwalze 2 hat eine Schicht aus einem elastischen Kautschuk mit einer hervorragenden Trennfähigkeit, wie Siliconkautschuk. 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, Trennbarkeit und Abriebfestigkeit. Ihre Dicke beträgt allgemein 100 μm oder weniger, und vorzugsweise 40 μm oder weniger. Beispiele der Fixierfolie sind einschichtige oder mehrschichtige Folien aus wärmebeständigen Harzen wie Polyimid, Polyetherimid, PES (Polyethersulfid) und PFA (Tetrafluorethylen-Perfluoralkylenvinylether-Copolymer). 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 Fluorkohlenwasserstoff-Kautschuk oder Siliconkautschuk auf derjenigen Seite angeordnet ist, welche in Kontakt mit dem Bild ist.
In 2 enthält die Heizeinrichtung 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 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 ausgebildet. Auf der Oberfläche der Heizeinrichtung 23, wo die Fixierfolie 22 in Kontakt damit ist, ist die aus einem Widerstands-Heizeinrichtung 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 (nicht gezeigt) an beiden Seiten der Fixier-Erwärmvorrichtung 24 angeordnet, so dass das Widerstands-Heizeinrichtung 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 die Heizeinrichtung 23 auf eine bestimmte Temperatur geregelt wird.
Der Träger für das latente elektrostatische Bild (der Photoleiter) zur Verwendung in dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Photoleiter aus amorphem Silicium. Solche Photoleiter aus amorphem Silicium haben eine hohe Empfindlichkeit für Licht mit langer Wellenlänge, wie Licht von Halbleiterlasern (770 nm bis 800 nm), sind widerstandsfähig gegen durch wiederholte Verwendung verursachte Zerstörung und werden darum als elektrophotographische Photoleiter verwendet, zum Beispiel in Hochgeschwindigkeits-Kopiergeräten und Laserstrahldruckern (LBP, Laser beam Printer).
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.
Schichtstruktur
Beispiele der Schichtstruktur des Photoleiters aus amorphem Silicium sind wie folgt. 3A, 3B, 3C und 3D sind schematische Diagramme, welche die Schichtstruktur des Photoleiters aus amorphem Silicium erklären. In Bezug auf 3A hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie 500 ein Substrat 501 und eine photoleitende Schicht 502 auf dem Substrat 501. Die photoleitende Schicht 502 ist aus a-Si:H,X gebildet und weist Photoleitfähigkeit auf. In Bezug auf 3B hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie 500 ein Substrat 501, eine aus a-Si:H,X gebildete photoleitende Schicht 502 und eine Oberflächenschicht 503 aus amorphem Silicium, die auf dem Substrat 501 angeordnet sind. In Bezug auf 3C hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie 500 ein Substrat 501 und auf dem Substrat 501 eine aus a-Si:H,X gebildete photoleitende Schicht 502, eine Oberflächenschicht 503 aus amorphem Silicium und eine Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht aus amorphem Silicium 504. In Bezug auf 3D hat ein Photoleiter für die Elektrophotographie 500 ein Substrat 501 und eine photoleitende Schicht 502 auf dem Substrat 501. Die photoleitende Schicht 502 umfasst eine aus a-Si:H,X gebildete Ladungserzeugungsschicht 505 und eine Ladungstransportschicht 506. Der Photoleiter für die Elektrophotographie 500 hat ferner eine Oberflächenschicht 503 aus amorphem Silicium auf der photoleitenden Schicht 502.
Substrat
Das Substrat des Photoleiters kann elektrisch leitfähig oder isolierend sein. Beispiele des leitfähigen Substrates beinhalten Metalle wie AI, Cr, Mo, Au, In, Nb, Te, V, Ti, Pt, Pd, Fe und Legierungen davon, wie rostfreier Stahl. Auch ein isolierendes Substrat, bei welchem mindestens die Oberfläche, die einer photoleitenden Schicht gegenübersteht, behandelt ist um Leitfähigkeit zu ergeben, kann als ein Substrat verwendet werden. Beispiele von einem solchen isolierenden Substrat sind ein Film oder eine Folie aus einem synthetischen Harz, wie Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Polyamid, Glas oder Keramik.
Die Form des Substrates kann zylindrisch, eine Platte oder ein 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 innerhalb von Bereichen der wirksamen Funktion als ein Substrat so dünn wie möglich sein. Die Dicke des Substrates ist unter den Gesichtspunkten von zum Beispiel Herstellung, Handhabung und mechanischer Festigkeit allgemein 10 μm oder mehr.
Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht
In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Photoleiter ist es wirkungsvoll, zwischen dem leitfähigen Substrat und der photoleitenden Schicht eine Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht anzuordnen (3C). Die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht verhindert eine Ladungsinjektion von dem leitfähigen Substrat. Die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht hat eine Polaritätsabhängigkeit. Das heißt, wenn Ladungen einer spezifischen Polarität auf eine freie Oberfläche des Photoleiters aufgebracht werden, dient die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht dazu, eine Strominjektion aus dem leitfähigen Substrat in die photoleitende Schicht zu verhindern, und wenn Ladungen mit entgegen gesetzter Polarität aufgebracht werden, funktioniert die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht nicht. Um eine solche Funktion zu erreichen, enthält die Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht, verglichen mit der photoleitenden Schicht, verhältnismäßig größere Mengen von Atomen, welche die Leitfähigkeit steuern.
Die Dicke der Ladungsinjektions-Verhinderungsschicht ist vorzugsweise etwa 0,1 μm bis etwa 5 μm, bevorzugter 0,3 μm bis 4 μm, und noch bevorzugter 0,5 μm bis 3 μm, um gewünschte elektrophotographische Eigenschaften und bessere Wirtschaftlichkeit zu erreichen.
Photoleitende Schicht
Die photoleitende Schicht 502 kann je nach Notwendigkeit über dem Substrat 501 angeordnet sein. Die Dicke der photoleitenden Schicht 502 ist nicht besonders beschränkt, so lange wie gewünschte elektrophotographische Eigenschaften und hohe Kostengünstigkeit erreicht werden. Die Dicke davon beträgt vorzugsweise etwa 1 μm bis etwa 100 μm, bevorzugter 20 μm bis 50 μm und noch bevorzugter 23 μm bis 45 μm.
(Ladungstransportschicht)
Die Ladungstransportschicht dient, wenn die photoleitende Schicht hinsichtlich ihrer Funktionen in mehrere Schichten getrennt ist, hauptsächlich dazu, Ströme zu transportieren. Die Ladungstransportschicht enthält mindestens Siliciumatome, Kohlenstoffatome und ein Fluoratom als ihre wesentlichen Komponenten. Wenn erforderlich, kann die Ladungstransportschicht ferner Wasserstoffatome und Sauerstoffatome enthalten, so dass die Ladungstransportschicht aus a-SiC(H,F,O) gebildet wird. Eine solche Ladungstransportschicht weist wünschenswerte Photoleitfähigkeit, speziell Ladungsbehaltungsfähigkeit, Ladungserzeugungsfähigkeit und Ladungstransportfähigkeit auf. Es ist besonders bevorzugt, dass die Ladungstransportschicht ein Sauerstoffatom enthält.
Die Dicke der Ladungstransportschicht wird in geeigneter Weise eingestellt, so dass sich eine wünschenswerte elektrophotographische Eigenschaft und Kostengünstigkeit ergibt. Die Dicke davon ist vorzugsweise etwa 5 μm bis etwa 50 μm, bevorzugter 10 μm bis 40 μm und am bevorzugtesten 20 μm bis 30 μm.
Ladungserzeugungsschicht
Wenn die photoleitende Schicht hinsichtlich ihrer Funktionen getrennt ist, dient die Ladungserzeugungsschicht hauptsächlich dazu, Ladungen zu erzeugen. Die Ladungserzeugungsschicht enthält mindestens Siliciumatome als eine wesentliche Komponente und enthält im Wesentlichen keine Kohlenstoffatome. Wenn erforderlich, kann die Ladungserzeugungsschicht ferner Wasserstoffatome enthalten, so dass die Ladungserzeugungsschicht aus a-Si:H gebildet wird. Eine solche Ladungserzeugungsschicht weist eine wünschenswerte Photoleitfähigkeit, speziell Ladungserzeugungsfähigkeit und Ladungstransportfähigkeit auf.
Die Dicke der Ladungserzeugungsschicht wird in geeigneter Weise eingestellt, so dass eine wünschenswerte elektrophotographische Eigenschaft und Kostengünstigkeit erhalten wird. Ihre Dicke beträgt vorzugsweise etwa 0,5 μm bis etwa 15 μm, bevorzugter 1 μm bis 10 μm und am bevorzugtesten 1 μm bis 5 μm.
Oberflächenschicht
Der Photoleiter aus amorphem Silicium zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Oberflächenschicht enthalten, welche auf der photoleitenden Schicht auf dem Substrat wie vorstehend erwähnt angeordnet ist. Die Oberflächenschicht ist vorzugsweise eine Schicht aus amorphem Silicium. Die Oberflächenschicht hat eine freie Oberfläche, so dass wünschenswerte Eigenschaften wie Feuchtigkeitsbeständigkeit, Benutzbarkeit bei fortlaufender wiederholter Verwendung, Elektrofestigkeit, Stabilität in der Betriebsumgebung und Haltbarkeit vorhanden sind.
Die Dicke der Oberflächenschicht beträgt allgemein etwa 0,01 μm bis etwa 3 μm, bevorzugter 0,05 μm bis 2 μm und noch bevorzugter 0,1 μm bis 1 μm. Wenn ihre Dicke weniger als etwa 0,01 μm beträgt, wird die Oberflächenschicht während der Verwendung des Photoleiters weg gerieben. Wenn sie etwa 3 μm übersteigt, werden die elektrophotographischen Eigenschaft beeinträchtigt, wie durch einen Anstieg der Restladung.
In Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Wechselfeld angelegt, wenn ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Photoleiter entwickelt wird. Und zwar wird eine Vibrations-Vorspannung, die eine Gleichstromspannung und auch eine Wechselstromspannung umfasst, während der Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes an den Photoleiter gelegt, und das sich ergebende Bild hat ein glattes Aussehen mit hoher Genauigkeit.
In einer in 4 gezeigten Bildentwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform 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 Maximum und dem Minimum des Vibrations-Vorspannungspotentials. Dieses erzeugt ein Wechselfeld, in dem sich die Richtungen abwechselnd verändern, in dem Entwicklungsgebiet 16. Ein Toner und ein 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 wird dann gemäß einem darauf befindlichen latenten elektrostatischen Bild auf dem Photoleiter befestigt.
Der Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der Vibrations-Vorspannung (Spitze-Spitze-Spannung) beträgt vorzugsweise 0,5 kV bis 5 kV, und die Frequenz ist vorzugsweise 1 kHz bis 10 kHz. Die Wellenform der Vibrations- Vorspannung kann eine Rechteckwelle, eine Sinuswelle oder eine Dreieckwelle sein. Der Gleichspannungsstrom der Vibrations-Vorspannung liegt in einem Bereich zwischen dem Potential im Hintergrund und dem Potential im Bildgebiet, wie vorstehend erwähnt, und wird unter Gesichtspunkten der Verhinderung von Tonerablagerung auf dem Hintergrund vorzugsweise näher an dem Potential im Hintergrund eingestellt.
Wenn die Vibrations-Vorspannung eine Rechteckwelle ist, ist es bevorzugt, dass das Einschaltverhältnis 50% oder weniger beträgt. Das Einschaltverhältnis ist der Anteil der Zeit während eines Zyklus der Vibrations-Vorspannung, in welcher der Toner auf den Photoleiter überspringt. Auf diese Weise wird der Unterschied zwischen dem Spitzenzeitwert, während dem der Toner auf den Photoleiter überspringt, und dem Zeitmittel der Vorspannung sehr groß. In Folge dessen wird die Bewegung des Toners weiter aktiviert, daher wird der Toner genau auf die Potentialverteilung des latenten elektrostatischen Bildes angezogen 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 entgegen gesetzte Strompolarität aufweist, auf den Photoleiter überspringt, und dem Zeitmittel der Vorspannung verringert werden. In Folge dessen kann die Bewegung des Trägers beschränkt werden, und die Möglichkeit der Ablagerung von Träger auf dem Hintergrund wird stark verringert.
Die elektrostatische Aufladungsvorrichtung zur Verwendung in dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Kontakt-Aufladungsvorrichtung. Eine solche Aufladungsvorrichtung enthält ein elektrostatisches Aufladungselement, und das elektrostatische Aufladungselement wird mit dem Photoleiter in Kontakt gebracht und es legt Spannung an, so dass der Photoleiter geladen wird. Durch Verwendung dieser Ladungsvorrichtung kann das Bilderzeugungsverfahren mit weniger Bildung von Ozon durchgeführt werden.
Walzen-Aufladungsvorrichtung
5 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung, die mit einer Kontakt-Aufladungsvorrichtung ausgerüstet ist. Der als ein Bildträger aufzuladende Photoleiter 11 wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit) in der Richtung des in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die Aufladungswalze 12, welche in Kontakt mit dem Photoleiter 11 gebracht wird, enthält einen Kernstab und eine leitfähige, auf dem Kernstab in Form eines konzentrischen Kreises ausgebildete Kautschukschicht. Die beiden Anschlüsse des Kernstabs werden mit Lagerblöcken (nicht gezeigt) gelagert, so dass die Aufladungswalze sich frei drehen kann, und die Aufladungswalze 12 wird mit einem vorbestimmten Druck durch ein Andruckelement (nicht gezeigt) auf den Photoleiter 11 gedrückt. Die Aufladungswalze 12 in dieser Abbildung dreht sich daher entlang der Drehung des Photoleiters 11. Die Aufladungswalze 12 wird allgemein mit einem Durchmesser von 16 mm ausgebildet, wobei ein Kernstab 28 mit einem Durchmesser von 9 mm mit einer Kautschukschicht 29 beschichtet ist, die einen gemäßigten Widerstand von ungefähr 100.000 Ω·cm aufweist.
Die in der Abbildung gezeigte Stromversorgung 27 ist elektrisch mit dem Kernstab 28 verbunden, und von der Stromversorgung wird eine vorbestimmte Vorspannung an den Kernstab 28 angelegt. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Photoleiters gleichmäßig mit einer vorbestimmten Polarität und einem vorbestimmten Potential aufgeladen.
Als eine Aufladungsvorrichtung zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist die Form davon nicht spezifisch beschränkt, und kann außer einer Walze eine magnetische Bürste oder eine Pelzbürste sein. Sie kann gemäß der Spezifikation oder Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung in geeigneter Weise ausgewählt werden. Wenn eine magnetische Bürste als eine Aufladungsvorrichtung verwendet wird, enthält die magnetische Bürste eine aus unterschiedlichen Ferritteilchen, wie Zn-Cu-Ferrit, gebildete elektrostatische Aufladungsvorrichtung, eine nichtmagnetische leitfähige Manschette, um die elektrostatische Aufladungsvorrichtung zu lagern, und eine in der nicht-magnetischen leitfähigen Manschette enthaltene magnetische Walze. Wenn eine Pelzbürste als eine Aufladungsvorrichtung verwendet wird, ist ein Material für die Bürste zum Beispiel ein Pelz, der durch Behandlung mit zum Beispiel Kohlenstoff, Kupfersulfid, einem Metall oder einem Metalloxid leitfähig wird, und der Pelz ist um einen Stab aus einem Metall-oder anderen Kern, welcher durch Behandlung leitfähig wird, gewickelt oder daran befestigt.
Pelzbürsten-Aufladungsvorrichtung
6 ist ein schematisches Diagramm eines anderen Beispiels der Bilderzeugungsvorrichtung, die mit einer Kontakt-Aufladungsvorrichtung ausgerüstet ist. Der Photoleiter 11 als ein aufzuladender Gegenstand und als ein Bildträgerelement wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (der Prozessgeschwindigkeit) in der Richtung des in der Abbildung gezeigten Pfeils gedreht. Die Bürstenwalze 12, die eine Pelzbürste hat, wird mit einer vorbestimmten Spaltbreite und einem hinsichtlich der Elastizität des Bürstenteils vorbestimmten Druck in Kontakt mit dem Photoleiter 11 gebracht.
Die Pelzbürstenwalze 12 als die in der vorliegenden Erfindung verwendete Kontakt-Aufladungsvorrichtung hat einen Außendurchmesser von 14 mm und eine Spannweite von 250 mm. Bei dieser Pelzbürste ist ein Band mit einem Stapel aus leitfähiger Reyonfaser REC-B (Handelsname, erhältlich von Unitika Ltd.) als ein Bürstenteil spiralförmig um einen Metallkernstab 28 mit einem Durchmesser von 6 mm gewickelt, der ebenfalls als Elektrode dient. Die Bürste des Bürstenteils 29 ist aus Filament mit 300 Denier/50 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 die 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 bei einer angelegten Spannung von 100V. Der Widerstand wird aus dem Strom berechnet, der erhalten wird, wenn die Pelzbürstenwalze mit einer Metalltrommel mit einem Durchmesser von 30 mm mit einer Spaltbreite von 3 mm kontaktiert wird und eine Spannung von 100V daran gelegt wird.
Der Widerstand der Pelzbürstenwalze 12 sollte 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 aufzuladende Photoleiter 11 elektrische Defekte wegen niedriger elektrischer Widerstandsfähigkeit, wie Nadelstichlöcher, darauf aufweist und daher ein übermäßiger Verluststrom in die Defektstellen fließt. Außerdem sollte er 104Ω oder weniger sein, um die Oberfläche des Photoleiters 11 ausreichend aufzuladen.
Beispiele des Materials des Pelzes beinhalten zusätzlich zu REC-B (Handelsname, erhältlich von Unitika Ltd.) REC-C, REC-M1, REC-M10 (Handelsnamen, erhältlich von Unitika Ltd.), SA-7 (Handelsname, erhältlich von Toray Industries, Inc.), Thunderon (Handelsname, erhältlich von Nihon Sanmo Dyeing Co., Ltd.), Beltron (Handelsname, erhältlich von Kanebo Gohsen, Ltd.), Kuracarbo, bei dem Kohlenstoff in dem Reyon dispergiert ist (Handelsname, erhältlich von Kuraray Co., Ltd.) und Roval (Handelsname, erhältlich von Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). Die Bürste hat vorzugsweise 3 bis 10 Denier pro Faser, 10 bis 100 Filamente pro Bündel und 80 bis 600 Fasern pro Quadratmillimeter. Die Länge des Pelzes ist vorzugsweise 1 bis 10 mm.
Die Pelzbürstenwalze 12' wird in der umgekehrten (Gegen)-Richtung zu der Drehrichtung des Photoleiters 11 mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit gedreht, und kommt mit einer Geschwindigkeitsdifferenz in Kontakt mit dem Photoleiter 11. 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 werden Ladungen hauptsächlich direkt injiziert und die Oberfläche des Photoleiters 11 wird auf eine im Wesentlichen gleiche Spannung wie die an die Pelzbürstenwalze 12 angelegte Aufladungsspannung aufgeladen.
Magnetbürsten-Aufladungsvorrichtung
6 ist ein schematisches Diagramm von noch einem anderen Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit einer Kontakt-Aufladungsvorrichtung ausgerüstet ist. Der aufzuladende Photoleiter 11 als ein Bildträger 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 mit einer vorbestimmten Spaltbreite und einem hinsichtlich der Elastizität des Bürstenteils vorbestimmten Druck in Kontakt mit dem Photoleiter 11 gebracht.
Die magnetische Bürste 29 als eine Kontakt-Aufladungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird aus magnetischen Teilchen gebildet. In den magnetischen Teilchen werden Zn-Cu Ferritteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 25 μm und Zn-Cu Ferritteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 μm in einem Verhältnis von 1/0,05 gemischt, so dass Ferritteilchen mit Peaks bei jedem durchschnittlichen Teilchendurchmesser und einem gesamten mittleren Teilchendurchmesser von 25 μm erzeugt werden. Die Ferritteilchen werden mit einer Harzschicht mit einem mäßigen Widerstand beschichtet, um die magnetischen Teilchen zu erzeugen. Die Kontakt-Aufladungsvorrichtung 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. Die Breite zwischen der nicht-magnetischen leitfähigen Manschette 28 und dem Photoleiter 11 wird auf ungefähr 500 μm eingestellt. Die magnetische Walze 12' wird 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. Daher ist die magnetische Bürste 29 gleichmäßig in Kontakt mit dem Photoleiter 11.
7 ist ein schematisches Diagramm einer Bilderzeugungsvorrichtung mit der Prozesskartusche gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Prozesskartusche 10 trägt die Entwicklungseinheit, welch den Toner der vorliegenden Erfindung enthält.
Die Prozesskartusche umfasst mindestens einen Photoleiter 11 und eine Entwicklungseinheit 13 und kann ferner andere Komponenten, wie eine Aufladungsvorrichtung 12 und eine Reinigungsvorrichtung 14 umfassen. Diese Komponenten sind als die Prozesskartusche, welche von einem Hauptkörper einer Bilderzeugungsvorrichtung wie einem Kopiergerät oder Drucker abnehmbar ist, integriert.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einer Entwicklungseinheit, welche den Toner der vorliegenden Erfindung enthält. Ein Fixiergerät zur Verwendung in der Bilderzeugungsvorrichtung ist vorzugsweise das vorstehend erwähnte Fixiergerät, umfassend ein Heizeinrichtung mit einem Heizelement, eine Folie in Kontakt mit dem Heizeinrichtung, und ein Andruckelement in Kontakt mit dem Heizeinrichtung, wobei die Folie sich dazwischen befindet, wobei das Fixiergerät so konfiguriert ist, dass ein Aufzeichnungsmedium, welches ein unfixiertes Bild trägt, zwischen der Folie und dem Andruckelement hindurch laufen gelassen werden kann. Durch Verwendung des Fixiergerätes kann die Bilderzeugungsvorrichtung effizienter Bilder mit kurzer Entstehungszeit erzeugen.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf mehrere Beispiele und Vergleichsbeispiele erklärt, die niemals den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken sollen. In dem Nachstehenden geschriebene „Teil" und „Teile" beziehen sich auf „Gewichtsteil" und „Gewichtsteile".
Herstellungsbeispiel 1: Herstellung einer Emulsion von organischen Feinteilchen.
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 83 Teile Styrol, 83 Teile Methacrylsäure, 110 Teile Butylacrylat und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur von 75°C erwärmt, gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit 30 Teilen einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumsulfat behandelt, 5 Stunden lang bei 75°C gealtert und ergab dadurch eine wässrige Dispersion [Dispersion von Feinteilchen 1] eines Vinylharzes (ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat- Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt). Die Dispersion von Feinteilchen 1 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 105 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung LA-920 (Handelsname, erhältlich von Horiba Ltd., Japan). Ein Teil der Dispersion von Feinteilchen 1 wurde getrocknet, um die Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente hatte eine Tg von 59°C und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 15 × 10⁴.
Herstellungsbeispiel 2: Herstellung der wässrigen Phase
Die wässrige Phase 1 wurde als eine undurchsichtige Flüssigkeit hergestellt, indem 990 Teile Wasser, 99 Teile der Dispersion von Feinteilchen 1, 35 Teile einer 48,5%igen Lösung von Natriumdodecylphenyletherdisulfonsäure ELEMINOL MON-7(Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd., Japan) und 70 Teile Ethylacetat zusammen gemischt und gerührt wurden.
Herstellungsbeispiel 3: Herstellung eines niedermolekularen Polyesters
229 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 529 Teile timolares Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt, 208 Teile Terephthalsäure, 46 Teile Adipinsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in einen Reaktor verbracht, der mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war. Die Mischung wurde bei normalem atmosphärischem Druck bei 230°C 8 Stunden lang umgesetzt und ferner bei einem vermindertem Druck von 10 mm Hg bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt. Die Reaktionsmischung wurde ferner mit 44 Teilen Trimellitsäureanhydrid 1, 8 Stunden lang unter normalem Druck bei 180°C umgesetzt und ergab dadurch niedermolekularen Polyester 1. Der niedermolekulare Polyester 1 hatte ein Zahlenmittel-Molekulargewicht von 2.500, ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 6.700, ein Peak-Molekulargewicht von 5.000, eine Tg von 43°C und eine Säurezahl von 25.
Herstellungsbeispiel 4: Herstellung von Prepolymer 1
682 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 81 Teile bimolares Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt, 283 Teile Terephthalsäure, 22 Teile Trimellitsäureanhydrid und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in einen Reaktor verbracht, der mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war. Die Mischung wurde bei normalem atmosphärischem Druck bei 230°C 8 Stunden lang und ferner unter einem vermindertem Druck von 10 mm Hg bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt, und ergab dadurch das Polyester-Zwischenprodukt 1 mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht von 2.100, einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 9.500, einer Tg von 55°C, einer Säurezahl von 0,5 und einer Hydroxylzahl von 51.
410 Teile von dem Polyester-Zwischenprodukt 1, 89 Teile Isophorondiisocyanat und 500 Teile Ethylacetat wurden in einen Reaktor verbracht, der mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war, gefolgt von 5 Stunden lang Umsetzung bei 100°C, um das „Prepolymer 1" mit einem Gehalt an freiem Isocyanat von 1,53% Gewichtsprozent zu ergeben.
Herstellungsbeispiel 5: Synthese der Ketimin-Verbindung 1
170 Teile Isophorondiamin und 75 Teile Methylethylketon wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht, gefolgt von 5 Stunden lang Umsetzung bei 50°C, um die Ketiminverbindung 1 mit einer Aminzahl von 418 zu ergeben.
Herstellungsbeispiel 6: Herstellung einer Grundmischung
Eine Gesamtmenge von 1200 Teilen Wasser, 800 Teilen Ruß Regal 400 R (Handelsname, erhältlich von Cabot Corp.: DBP-Ölabsorption: 71 ml/100-mg) und 1200 Teilen Polyesterharz wurde in einem Mitsui Henschelmischer (Handelsname, erhältlich von Mitsui Mining Co., Ltd) gemischt. Die Mischung wurde 30 Minuten lang bei 150°C in einer Zweiwalzenmühle geknetet, kalt gewalzt und in einer Pulverisiervorrichtung pulverisiert und ergab dadurch die Grundmischung 1.
Herstellungsbeispiel 7: Herstellung der Ölphase
378 Teile Niedermolekularem Polyester 1, 110 Teile Carnaubawachs und 947 Teile Ethylacetat wurden in einen Reaktor verbracht, der mit einem Thermometer und einem Rührstab ausgerüstet war. Die Mischung wurde unter Rühren 5 Stunden lang auf 80°C erwärmt und dann innerhalb einer Stunde auf 30°C abgekühlt. Die Mischung wurde ferner unter Rühren 1 Stunde lang mit 400 Teilen Grundmischung 1 und 500 Teile Ethylacetat behandelt und ergab dadurch die Materiallösung 1.
Als nächstes wurden 1324 Teile der Materiallösung 1 wurden in ein Gefäß überführt, und der Ruß und die Wachskomponenten darin wurden unter Verwendung einer Perlchenmühle (ULTRAVISCO-MILL, erhältlich von Aimex Co., Japan) bei einer Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit von 1kg/h, einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 6m/sec, unter Verwendung von auf 80 Vol.-% eingefüllten Zirkoniumperlchen mit 0,5 mm Durchmesser in wiederholten Durchgängen dispergiert. Insgesamt wurde der Dispergiervorgang 3 Mal wiederholt. Die Dispersion wurde ferner mit 1324 Teilen einer 65%igen Lösung von niedermolekularem Polyester 1 in Ethylacetat behandelt und die Mischung wurde unter den vorstehenden Bedingungen dispergiert, außer dass der Dispergiervorgang nur einmal durchgeführt wurde, um die Pigment-Wachs-Dispersion 1 zu ergeben. Pigment-Wachs-Dispersion 1 hatte einen Feststoffgehalt von 50%, wie durch 30 Minuten langes Erwärmen der Dispersion bei 130°C bestimmt wurde.
Beispiel 1
Emulgierung und Lösungsmittel-Entfernung
749 Teile „Pigment-Wachs-Dispersion 1", 115 Teile Prepolymer 1 und 2,9 Teile Ketiminverbindung 1 wurden in ein Gefäß verbracht und die Mischung wurde 1 Minute lang mit einem T.K. HOMO MIXER (Handelsname, erhältlich von Tokushu Kiga Kogyo nCo., Ltd., Japan) bei 5.000 Upm gemischt, Als nächstes wurden 1.200 Teile wässrige Phase 1 zugesetzt , die Mischung wurde 30 Minuten lang in dem T.K. HOMO MIXER bei 12.500 Upm gemischt und ergab dadurch die emulgierte Aufschlämmung 1.
Emulgierte Aufschlämmung 1 wurde in ein mit einem Rührer und einem Thermometer ausgerüstetes Gefäß verbracht und wurde 7 Stunden lang bei 35°C erwärmt, um die Lösungsmittel daraus zu entfernen. Die Aufschlämmung wurde 4 Stunden lang bei 45°C gereift und ergab dadurch die dispergierte Aufschlämmung 1.
Waschen und Trocknen
Eine Gesamtmenge von 100 Teilen emulgierte Aufschlämmung 1 wurde unter vermindertem Druck filtriert und wurde mit den folgenden Vorgängen gewaschen.

(1) Der Filterkuchen und 100 Teile ionenausgetauschtes Wasser wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000 Upm 10 Minuten lang gemischt, und die Mischung wurde filtriert.
(2) Der in (1) hergestellte Filterkuchen und 100 Teile einer 10%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000 Upm 30 Minuten lang gemischt und die Mischung wurde unter einem vermindertem Druck filtriert.
(3) Der in (2) hergestellte Filterkuchen und 100 Teile einer 10%igen Salzsäure wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000 Upm 10 Minuten lang gemischt und die Mischung wurde filtriert.
(4): Der in (3) hergestellte Filterkuchen und 300 Teile ionenausgetauschtes Wasser wurden in einem T.K. HOMO MIXER bei 12.000 Upm 10 Minuten lang gemischt und die Mischung wurde filtriert, wobei dieser Waschvorgang weiter zweimal wiederholt wurde, um Filterkuchen 1 zu ergeben.

Filterkuchen 1 wurde 48 Stunden lang bei 45°C in einem Umlufttrockner getrocknet und wurde mit einem Sieb von 75 μm mesh gesiebt und ergab dadurch Basis-Tonerteilchen 1. Basis-Tonerteilchen 1 hatten einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 4,5 μm und einen Zahlenmittel-Teilchendurchmesser von 3,5 μm. Es wurde bestätigt, dass organische Feinteilchen an der Oberfläche der Basis-Tonerteilchen 1 anhafteten.
Zusatz von Ladungssteuerungsmittel und externem Additiv
Als nächstes wurden 100 Teile Basis-Tonerteilchen 1 und 0,5 Teile eines Metallkomplexes von Salicylsäure Bontron E-84 (Handelsname, erhältlich von Orient Chemical Industries, Ltd., Japan) als ein Ladungssteuerungsmittel bei 1.000 Upm in einem Henschelmischer gemischt und wurden weiter bei 6.000 Upm in einem Q-Mischer (erhältlich von Mitsui Mining Co., Ltd., Japan) gemischt, um dadurch das Ladungssteuerungsmittel auf die Oberfläche des Basis-Tonerteilchens aufzubringen. Der sich ergebende Gegenstand und 0,7 Teile hydrophobes Titanoxid wurden bei 1.500 Upm mit einem Henschelmischer gemischt und ergaben dadurch Toner 1.
Herstellungsbeispiel 8: Herstellung einer Emulsion von organischen Feinteilchen.
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 80 Teile Styrol, 83 Teile Methacrylsäure, 110 Teile Butylacrylat, 12 Teile Butylthioglycolat und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur von 75°C erwärmt, gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit 30 Teilen einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumsulfat behandelt und 5 Stunden lang bei 75°C gealtert und ergab dadurch eine wässrige Dispersion von Feinteilchen 2 eines Vinylharzes (ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt). Die Dispersion von Feinteilchen 2 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 120 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung LA-920. Ein Teil der Dispersion von Feinteilchen 2 wurde getrocknet, um die Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente hatte eine Tg von 42°C und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 3 × 10⁴.
Beispiel 2
Toner 2 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass an Stelle der Dispersion von Feinteilchen 1 die Dispersion von Feinteilchen 2 verwendet wurde.
Herstellungsbeispiel 9: Herstellung einer Emulsion von organischen Feinteilchen.
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 103 Teile Styrol, 83 Teile Methacrylsäure, 90 Teile Butylacrylat, 12 Teile Butylthioglycolat und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur von 75°C erwärmt, gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit 30 Teilen einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumsulfat behandelt und 5 Stunden lang bei 75°C gealtert und ergab dadurch eine wässrige Dispersion [Dispersion von Feinteilchen 3] eines Vinylharzes (ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt). Die Dispersion von Feinteilchen 3 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 110 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung LA-920. Ein Teil der Dispersion von Feinteilchen 3 wurde getrocknet, um die Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente hatte eine Tg von 78°C und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 2,5 × 10⁴.
Beispiel 3
Toner 3 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass an Stelle der Dispersion von Feinteilchen 1 die Dispersion von Feinteilchen 3 verwendet wurde.
Herstellungsbeispiel 10: Herstellung einer Emulsion von organischen Feinteilchen.
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 78 Teile Styrol, 83 Teile Methacrylsäure, 115 Teile Butylacrylat, 2 Teile Butylthioglycolat und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur von 75°C erwärmt, gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit 30 Teilen einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumsulfat behandelt und 5 Stunden lang bei 75°C gealtert und ergab dadurch eine wässrige Dispersion [Dispersion von Feinteilchen 4] eines Vinylharzes (ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt). Die Dispersion von Feinteilchen 4 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 110 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung LA-920. Ein Teil der Dispersion von Feinteilchen 4 wurde getrocknet, um die Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente hatte eine Tg von 51°C und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 10 × 10⁴.
Beispiel 4
Toner 4 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass an Stelle der Dispersion von Feinteilchen 1 die Dispersion von Feinteilchen 4 verwendet wurde und dass als externes Additiv hydrophobes Siliciumdioxid an Stelle von hydrophobem Titanoxid verwendet wurde.
Herstellungsbeispiel 11: Herstellung einer Emulsion von organischen Feinteilchen.
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 68 Teile Styrol, 93 Teile Methacrylsäure, 115 Teile Butylacrylat, und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur von 75°C erwärmt, gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit 30 Teilen einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumsulfat behandelt und 5 Stunden lang bei 75°C gealtert und ergab dadurch eine wässrige Dispersion [Dispersion von Feinteilchen 5] eines Vinylharzes (ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure- Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt). Die Dispersion von Feinteilchen 5 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 90 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung LA-920. Ein Teil der Dispersion von Feinteilchen 5 wurde getrocknet, um die Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente hatte eine Tg von 56°C und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 15 × 10⁴.
Herstellungsbeispiel 12: Herstellung einer Ölphase
Materiallösung 2 wurde mit dem Verfahren des Herstellungsbeispiels 7 hergestellt, außer dass an Stelle von Carnaubawachs Reiswachs verwendet wurde.
Als nächstes wurden 1324 Teile der Materiallösung 2 in ein Gefäß überführt, und der Ruß und die Wachskomponenten darin wurden unter Verwendung einer Perlchenmühle (ULTRAVISCO-MILL, erhältlich von Aimex Co., Japan) bei einer Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit von 1 kg/h, einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 6m/sec, unter Verwendung von auf 80 Vol.-% eingefüllten Zirkoniumperlchen mit 0,5 mm Durchmesser in wiederholten Durchgängen dispergiert. Insgesamt wurde der Dispergiervorgang 3 Mal wiederholt. Die Dispersion wurde ferner mit 1324 Teilen einer 65%igen Lösung von niedermolekularem Polyester 1 in Ethylacetat behandelt und die Mischung wurde unter den vorstehenden Bedingungen dispergiert, außer dass der Dispergiervorgang nur einmal durchgeführt wurde, um die Pigment-Wachs-Dispersion 2 zu ergeben. Pigment-Wachs-Dispersion 2 hatte einen Feststoffgehalt von 50%, wie durch 30 Minuten langes Erwärmen der Dispersion bei 130°C bestimmt wurde.
Beispiel 5
Basis-Tonerteilchen 5 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Dispersion von Feinteilchen 5 und Pigment-Wachs-Dispersion 2 an Stelle der Dispersion von Feinteilchen 1 beziehungsweise der Pigment-Wachs-Dispersion 1 verwendet wurden.
Als nächstes wurden 100 Teile Basis-Tonerteilchen 5 und 0,5 Teile eines Metallkomplexes von Salicylsäure Bontron E-84 (Handelsname, erhältlich von Orient Chemical Industries, Ltd., Japan) als ein Ladungssteuerungsmittel bei 1.000 Upm in einem Henschelmischer gemischt und wurden weiter bei 6.000 Upm in einem Q-Mischer (erhältlich von Mitsui Mining Co., Ltd., Japan) gemischt, um dadurch das Ladungssteuerungsmittel auf die Oberfläche des Basis-Tonerteilchens aufzubringen.
Toner 5 wurde dann mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass der wie vorstehend hergestellte Gegenstand verwendet wurde und dass hydrophobes Siliciumoxid an Stelle von hydrophobem Titanoxid verwendet wurde.
Herstellungsbeispiel 13: Herstellung einer Ölphase
Materiallösung 3 wurde mit dem Verfahren des Herstellungsbeispiels 7 hergestellt, außer dass an Stelle von Carnaubawachs Montanwachs verwendet wurde.
Als nächstes wurden 1324 Teile der Materiallösung 3 in ein Gefäß überführt, und der Ruß und die Wachskomponenten darin wurden unter Verwendung einer Perlchenmühle (ULTRAVISCO-MILL, erhältlich von Aimex Co., Japan) bei einer Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit von 1 kg/h, einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 6m/sec, unter Verwendung von auf 80 Vol.-% eingefüllten Zirkoniumperlchen mit 0,5 mm Durchmesser in wiederholten Durchgängen dispergiert. Insgesamt wurde der Dispergiervorgang 3 Mal wiederholt. Die Dispersion wurde ferner mit 1324 Teilen einer 65%igen Lösung von niedermolekularem Polyester 1 in Ethylacetat behandelt und die Mischung wurde unter den vorstehenden Bedingungen dispergiert, außer dass der Dispergiervorgang nur einmal durchgeführt wurde, um die Pigment-Wachs-Dispersion 3 zu ergeben. Pigment-Wachs-Dispersion 3 hatte einen Feststoffgehalt von 50%, wie durch 30 Minuten langes Erwärmen der Dispersion bei 130°C bestimmt wurde.
Herstellungsbeispiel 14
753 Teile Pigment-Wachs-Dispersion 3, 154 Teile Prepolymer 1 und 3,8 Teile Ketiminverbindung 1 wurden in ein Gefäß verbracht und die Mischung wurde 1 Minute lang mit einem T.K. HOMO MIXER (Handelsname, erhältlich von Tokushu Kiga Kogyo Co., Ltd., Japan) bei 5.000 Upm gemischt. Als nächstes wurden 1.200 Teile wässrige Phase 1 zugesetzt , die Mischung wurde 20 Minuten lang in dem T.K. HOMO MIXER bei 13.000 Upm gemischt und ergab dadurch die emulgierte Aufschlämmung 6.
Beispiel 6
Toner 6 wurde dann mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass die emulgierte Aufschlämmung 6 an Stelle der emulgierten Aufschlämmung 1 verwendet wurde und dass die Probe auf dem Weg zur Entfernung der Lösungsmittel in einen T.K. HOMO MIXER übertragen wurde, darin bei 12.500 Upm 40 Minuten lang gerührt wurde und dadurch einen Toner mit einer Spindelform ergab.
Herstellungsbeispiel 15: Herstellung eines Niedermolekularem Polyesters
196 Teile bimolares Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt, 553 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 210 Teile Terephthalsäure, 79 Teile Adipinsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in einen Reaktor verbracht, der mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war. Die Mischung wurde bei normalem atmosphärischem Druck bei 230°C 8 Stunden lang umgesetzt und ferner bei einem vermindertem Druck von 10 mm Hg bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt. Die Reaktionsmischung wurde ferner mit 26 Teilen Trimellitsäureanhydrid 2 Stunden lang unter normalem Druck bei 180°C umgesetzt und ergab dadurch niedermolekularen Polyester 2. Der niedermolekulare Polyester 2 hatte ein Zahlenmittel-Molekulargewicht von 2.400, ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 6.200, ein Peak-Molekulargewicht von 5.200, eine Tg von 43°C und eine Säurezahl von 15.
Herstellungsbeispiel 16: Herstellung einer Ölphase
Materiallösung 4 wurde mit dem Verfahren des Herstellungsbeispiels 7 hergestellt, außer dass an Stelle von Carnaubawachs Esterwachs verwendet wurde.
Als nächstes wurden 1324 Teile der Materiallösung 4 in ein Gefäß überführt, und der Ruß und die Wachskomponenten darin wurden unter Verwendung einer Perlchenmühle (ULTRAVISCO-MILL, erhältlich von Aimex Co., Japan) bei einer Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit von 1 kg/h, einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 6m/sec, unter Verwendung von auf 80 Vol.-% eingefüllten Zirkoniumperlchen mit 0,5 mm Durchmesser in wiederholten Durchgängen dispergiert. Insgesamt wurde der Dispergiervorgang 3 Mal wiederholt. Die Dispersion wurde ferner mit 1324 Teilen einer 65%igen Lösung von niedermolekularem Polyester 1 in Ethylacetat behandelt und die Mischung wurde unter den vorstehenden Bedingungen dispergiert, außer dass der Dispergiervorgang nur einmal durchgeführt wurde, um die Pigment-Wachs-Dispersion 4 zu ergeben. Pigment-Wachs-Dispersion 4 hatte einen Feststoffgehalt von 50%, wie durch 30 Minuten langes Erwärmen der Dispersion bei 130°C bestimmt wurde.
Beispiel 7
Toner 7 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 5 hergestellt, außer dass niedermolekularer Polyester 2 und Pigment-Wachs-Dispersion 4 an Stelle von niedermolekularem Polyester 1 und Pigment-Wachs-Dispersion 2 verwendet wurden, und dass die Probe auf dem Weg zur Entfernung der Lösungsmittel in einen T.K. HOMO MIXER übertragen wurde, darin bei 13.000 Upm 30 Minuten lang gerührt wurde und dadurch einen Toner mit einer Spindelform ergab.
Herstellungsbeispiel 17: Herstellung der Ölphase
378 Teile niedermolekularer Polyester 1, 100 Teile eines Metallkomplexes von Salicylsäure Bontron E-84 (Handelsname, erhältlich von Orient Chemical Industries, Ltd., Japan), 110 Teile Carnaubawachs und 947 Teile Ethylacetat wurden in einen Reaktor verbracht, der mit einem Thermometer und einem Rührstab ausgerüstet war. Die Mischung wurde unter Rühren 5 Stunden lang auf 80°C erwärmt und dann innerhalb einer Stunde auf 30°C abgekühlt. Die Mischung wurde ferner unter Rühren 1 Stunde lang mit 400 Teilen Grundmischung 1 und 500 Teile Ethylacetat behandelt und ergab dadurch die Materiallösung 5.
Als nächstes wurden 1324 Teile der Materiallösung 5 in ein Gefäß verbracht, und der Ruß und die Wachskomponenten darin wurden unter Verwendung einer Perlchenmühle (ULTRAVISCO-MILL, erhältlich von Aimex Co., Japan) bei einer Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit von 1 kg/h, einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 6m/sec, unter Verwendung von auf 80 Vol.-% eingefüllten Zirkoniumperlen mit 0,5 mm Durchmesser in wiederholten Durchgängen dispergiert. Insgesamt wurde der Dispergiervorgang 3 Mal wiederholt. Die Dispersion wurde ferner mit 1324 Teilen einer 65%igen Lösung von Niedermolekularem Polyester 1 in Ethylacetat behandelt und die Mischung wurde unter den vorstehenden Bedingungen dispergiert, außer dass der Dispergiervorgang nur einmal durchgeführt wurde, um die Pigment-Wachs-Dispersion 5 zu ergeben. Pigment-Wachs-Dispersion 5 hatte einen Feststoffgehalt von 50%, wie durch 30 Minuten langes Erwärmen der Dispersion bei 130°C bestimmt wurde.
Herstellungsbeispiel 18: Herstellung der wässrigen Phase
Die wässrige Phase 6 wurde als eine undurchsichtige Flüssigkeit hergestellt, indem 990 Teile Wasser, 62 Teile Dispersion von Feinteilchen 1, 37 Teile einer 48,5%igen Lösung von Natriumdodecylphenyletherdisulfonsäure ELEMINOL MON-7 (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd., Japan) und 90 Teile Ethylacetat zusammen gemischt und gerührt wurden.
Vergleichsbeispiel 1
Toner 8 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass Pigment-Wachs-Dispersion 5 und wässrige Phase 6 an Stelle von Pigment-Wachs-Dispersion 1 beziehungsweise der wässrigen Phase 1 verwendet wurden.
Herstellungsbeispiel 19: Herstellung der wässrigen Phase
Die wässrige Phase 7 wurde als eine undurchsichtige Flüssigkeit hergestellt, indem 990 Teile Wasser, 77 Teile Dispersion von Feinteilchen 1, 37 Teile einer 48,5%igen Lösung von Natriumdodecylphenyletherdisulfonsäure ELEMINOL MON-7 (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd., Japan) und 90 Teile Ethylacetat zusammen gemischt und gerührt wurden.
Vergleichsbeispiel 2
Toner 9 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass Pigment-Wachs-Dispersion 5 und wässrige Phase 7 an Stelle von Pigment-Wachs-Dispersion 1 beziehungsweise der wässrigen Phase 1 verwendet wurden.
Herstellungsbeispiel 20: Herstellung einer Dispersion von organischen Feinteilchen
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 138 Teile Styrol, 138 Teile Methacrylsäure und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur von 75°C erwärmt, gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit 30 Teilen einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumsulfat behandelt und 5 Stunden lang bei 75°C gealtert und ergab dadurch eine wässrige Dispersion [Dispersion von Feinteilchen 6] eines Vinylharzes (ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt). Die Dispersion von Feinteilchen 6 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 140 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung LA-920. Ein Teil der Dispersion von Feinteilchen 6 wurde getrocknet, um die Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente hatte eine Tg von 152°C und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 40 × 10⁴.
Vergleichsbeispiel 3
Toner 10 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass Pigment-Wachs-Dispersion 5 und Dispersion von Feinteilchen 6 an Stelle von Pigment-Wachs-Dispersion 1 und Dispersion von Feinteilchen 1 verwendet wurden und dass die Probe auf dem Weg zur Entfernung der Lösungsmittel in einen T.K. HOMO MIXER übertragen wurde, darin bei 13.000 Upm 30 Minuten lang gerührt wurde und dadurch einen Toner mit einer Spindelform ergab.
Herstellungsbeispiel 21: Herstellung einer Emulsion von organischen Feinteilchen.
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt ELEMINOL RS-30, (Handelsname, erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 63 Teile Styrol, 83 Teile Methacrylsäure, 130 Teile Butylacrylat, 12 Teile Butylthioglycolat und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Reaktor verbracht und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Die Emulsion wurde auf eine innere Temperatur von 75°C erwärmt, gefolgt von 5 Stunden langer Umsetzung. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit 30 Teilen einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumsulfat behandelt und 5 Stunden lang bei 75°C gealtert und ergab dadurch eine wässrige Dispersion [Dispersion von Feinteilchen 7] eines Vinylharzes (ein Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt). Die Dispersion von Feinteilchen 7 hatte einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 130 nm, gemessen mit der Laserbeugungs-Streuungs-Größenverteilungs-Analysiervorrichtung LA-920. Ein Teil der Dispersion von Feinteilchen 7 wurde getrocknet, um die Harzkomponente zu isolieren. Die Harzkomponente hatte eine Tg von 30°C und ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 5 × 10³.
Vergleichsbeispiel 4
Basis-Tonerteilchen 11 wurde mit dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer dass Pigment-Wachs-Dispersion 5 und Dispersion von Feinteilchen 7 an Stelle von Pigment-Wachs-Dispersion 1 beziehungsweise der Dispersion von Feinteilchen 1 verwendet wurden.

Als nächstes wurden 100 Teile Basis-Tonerteilchen 11 und 0,7 Teile hydrophobes Siliciumdioxid in einem Henschelmischer gemischt und ergaben dadurch Toner 11. Vergleichsbeispiel 5

Bindemittelharz 1 (Polyesterharz; in THF unlöslicher Gehalt 0 Gew.-%)	80 Teile
Bindemittelharz 2 (Harnstoff-modifiziertes Polyesterharz;	20 Teile
in THF unlöslicher Gehalt 10 Gew.-%) Wachs (Carnaubawachs)	5 Teile
Ladungssteuerungsmittel (Zink-Komplex eines Salicylsäurederivates	2 Teile
Bontron E-84, von Orient Chemical Industries, Ltd.) Farbgebendes Mittel (Ruß Regal 1400R von Cabot)	10 Teile

Die vorstehenden Materialien wurden in einer Mischvorrichtung ausreichend gemischt, und die Mischung wurde mit einer auf 110°C bis 120°C erwärmten Zweiwalzenmühle geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde zum Abkühlen stehen gelassen, mit einer Schneidmühle grob pulverisiert, mit einer Pulverisiervorrichtung vom Düsenmühlen-Kollerscheibensystem weiter pulverisiert, der Windsichtung durch die Wirkung einer Wirbelströmung unterworfen und ergab dadurch Tonerteilchen. Die Tonerteilchen wurden mit einer Oberflächen-Modifikationsvorrichtung NPK Surfusing System (Handelsname, erhältlich von Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.) zu kugelförmigen Teilchen umgewandelt.
Als nächstes wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 0,7 Teile hydrophobes Siliciumdioxid als ein externes Additiv in einem Henschelmischer gemischt und ergaben dadurch Toner 12.
Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser, Zahlenmittel-Teilchendurchmesser, die Rundheit, das Verhältnis (r2/r1) der kleineren Achse r2 zu der Hauptachse r1, das Verhältnis (r3/r2) der Dicke r3 zu der kleineren Achse r2 und der Dispersionsgrad des Wachses der vorstehend hergestellten Toner wurden bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Bestimmungsverfahren
Teilchendurchmesser
Zuerst wurde ein Dispergiermittel, das heißt 0,1 ml bis 5ml eines Tensides (bevorzugt Alkylbenzolsulfonat) 100ml bis 150ml einer Elektrolytlösung zugesetzt. Die Elektrolytlösung war eine ungefähr 1%ige wässrige NaCl-Lösung aus extrareinem Natriumchlorid, wie ISOTON-II (Handelsname, erhältlich von Beckman Coulter, Inc.). Als nächstes wurden 2mg bis 20mg einer Testprobe der Elektrolytlösung zugesetzt. Die Elektrolytlösung, welche die Testprobe suspendierte, wurde mit einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung etwa 1 Minute bis 3 Minuten lang dispergiert. Danach wurden Tonerteilchen, oder Volumen und Anzahl des Toners mit der vorstehend erwähnten Vorrichtung, das heißt dem Coulter Counter TA-II (Handelsname, erhältlich von Beckman Coulter, Inc.) mit einer Apertur von 100 μm gemessen, und dadurch wurden die Volumen-Teilchenverteilung und die Zahlen-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 μm; und 32,00 μm bis weniger als 40,30 μm verwendet. Hierbei war das Ziel Teilchen mit einem Durchmesserbereich von 2,00 μm bis weniger als 40,30 μm. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser Dv wurde aus der Volumen-Teilchenverteilung berechnet, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser Dn wurde aus der Zahlen-Teilchenverteilung berechnet, und dann wurde daraus das Verhältnis Dv/Dn berechnet.
Rundheit
Die Rundheit wurde als die durchschnittliche Rundheit mit einem Teilchenbild-Analysator vom Durchflusstyp FPIA-2000 (Hersteller: Toa Medical Electronics) gemessen. Spezifisch wurde die Messung durchgeführt, indem 0,1 ml bis 0,5 ml eines Tensides, wie eines Alkylbenzolsulfonates, als ein Dispergiermittel 100 ml bis 150 ml Wasser einem Behälter, aus welchem feste Verunreinigungen vorher entfernt worden waren, zugesetzt wurden und dann ungefähr 0,1 g bis 0,5 g 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 Form und Verteilung der Tonerteilchen wurde mit der vorstehenden Vorrichtung bei einer Dispersionskonzentration von 3.000 Teilchen pro Mikroliter bis 10.00 Teilchen pro Mikroliter gemessen.
Dispersion des Wachses
Tonerteilchen wurden in ein Epoxyharz eingebettet und dann wurde das Epoxyharz gehärtet. Das die Tonerteilchen einbettende Epoxyharz wurde sehr fein geschnitten, um einen ultradünnen Schnitt mit einer Dicke von ungefähr 100 μm zu erhalten. Die Tonerteilchen innerhalb des ultradünnen Schnittes wurden mit Rutheniumtetroxid angefärbt. Danach wurde der ultradünne Schnitt bei einer 10.000-fachen Vergrößerung unter einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) betrachtet, und es werden Bilder von den Tonerteilchen aufgenommen. Zwanzig Bilder (20 Tonerteilchen) wurden visuell beobachtet und die Dispersionsbedingungen des Wachses wurden daraus beobachtet.
Eine Reihe von Entwicklern wurde hergestellt, indem 5 Teile von jedem der vorstehend hergestellten Toner und 95 Teile eines Trägers in einer Mischvorrichtung 10 Minuten lang gemischt wurden. Der hierin verwendete Träger enthielt kugelförmige Ferritteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 50 μm als ein mit einem Beschichtungsmaterial beschichteter Kern. Der Träger war hergestellt worden, indem ein Aminosilan-Kupplungsmittel und ein Siliconharz in Toluol dispergiert wurden, um eine Dispersion zu ergeben, die Dispersion unter Erwärmen auf den Kern aufgesprüht wurde, dann ausgeglüht und abgekühlt wurde, um einen Träger mit einer aufbeschichteten Harzschicht mit einer mittleren Dicke von 0,2 μm zu ergeben.
Die niedrigste Fixiertemperatur, die Temperatur, bei der Warmverschmieren auftritt und die Ladungsmenge der vorstehend erwähnten Entwickler wurden bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Niedrigste Fixiertemperatur
Ein Kopiertest wurde auf Papier des Typs 6200 (Handelsname, erhältlich von Ricoh Company Limited) mit dem modifizierten Fixiergerät des Kopiergerätes imagio MF-200 (Handelsname, erhältlich von Ricoh Company Limited), mit einer Teflon (eingetragenes Warenzeichen) verwendenden Walze als einer Bildfixietwalze durchgeführt. Die niedrigste Bildfixiertemperatur wurde als die Temperatur (°C) der Bildfixierwalze definiert, bei der nach Reiben des fixierten Bildes mit einem Tupfer noch 70% oder mehr der Bilddichte übrig geblieben war.
Temperatur, bei der Warmverschmieren auftritt (HOT, Hotoffset Occurring Temperature)
Ein Kopiertest wurde in der gleichen Weise wie in dem vorstehenden Test der niedrigsten Fixiertemperatur durchgeführt, und das Auftreten von Warmverschmieren an dem fixierten Bild wurde visuell bewertet. Die Temperatur, bei der Warmverschmieren auftritt, wurde als eine Temperatur der Fixierwalze definiert, bei welcher Warmverschmieren auftrat.
Ladungsmenge
Die Ladungsmenge des Entwicklers wurde vor der Verwendung (anfängliche Ladungsmenge) und nach dem Drucken von 100.000 Kopien in einem Drucker Preter 650 (Handelsname, erhältlich von Ricoh Company Limited) mit dem Wegblasverfahren unter Verwendung eines Elektrometers bestimmt.
Tabelle 2
Der Trockentoner der vorliegenden Erfindung kann in einem Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder, zum Beispiel bei der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung und dem elektrostatischen Drucken verwendet werden und hat einen breiten Fixierbereich in einer Fixiervorrichtung mit niedrigem Energieverbrauch und eine hervorragende Lagerfähigkeit. Der Trockentoner kann stabil aufgeladen werden und kann auf stabile Weise Bilder mit hoher Auflösung und hoher Genauigkeit ergeben.

Claims

Trockentoner, umfassend ein Basis-Tonerteilchen, Feinteilchen eines Ladungssteuerungsmittels auf der Oberfläche des Basis-Tonerteilchens und ein externes Additiv auf der Oberfläche davon, wobei das Basis-Tonerteilchen einen Tonerkern und organische Feinteilchen auf der Oberfläche des Tonerkerns umfasst, der Tonerkern mindestens ein Tonerbindemittel, ein farbgebendes Mittel und ein Wachs umfasst, wobei das Wachs in der Nähe der Oberfläche des Tonerkerns konzentriert ist.
Trockentoner nach Anspruch 1, wobei die Nähe der Oberfläche des Tonerkerns ein Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt des Tonerkerns mit dem Mittelpunkt des Tonerkerns darauf ist, wobei das Gebiet zwischen dem äußeren Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des äußeren Umfangs liegt.
Trockentoner nach Anspruch 1, wobei die Nähe der Oberfläche des Tonerkerns ein Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt des Tonerkerns mit dem Mittelpunkt des Tonerkerns darauf ist, wobei das Gebiet zwischen dem äußeren Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von der Hälfte des Radius des äußeren Umfangs liegt, und wobei das in der Form von dispergierten Teilchen in dem Gebiet vorhandene Wachs zahlenmäßig 80% oder mehr des gesamten Wachses ausmacht.
Trockentoner nach Anspruch 1, wobei die Nähe der Oberfläche des Tonerkerns ein Gebiet auf einem beliebigen Querschnitt des Tonerkerns mit dem Mittelpunkt des Tonerkerns darauf ist, wobei das Gebiet zwischen dem äußeren Umfang des beliebigen Querschnitts und einem inneren Umfang mit einem Radius von zwei Dritteln des Radius des äußeren Umfangs liegt, und wobei das in der Form von dispergierten Teilchen in dem Gebiet vorhandene Wachs zahlenmäßig 70% oder mehr des gesamten Wachses ausmacht.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Toner nicht auf der Oberfläche des Basis-Tonerteilchens frei liegt.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wachs in der Form von dispergierten Teilchen mit einem Zahlenmittel-Teilchendurchmesser von 0,1 bis 3 μm zahlenmäßig 70% oder mehr des gesamten Wachses ausmacht.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Wachs mindestens eines ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus von freier Fettsäure befreitem Carnaubawachs, Reiswachs, Montanwachs und Esterwachs.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Tonerbindemittel mindestens einen modifizierten Polyester (i) umfasst.
Trockentoner nach Anspruch 8, erhältlich durch ein Verfahren, in welchem eine Tonerzusammensetzung, enthaltend das den modifizierten Polyester (i) umfassende Tonerbindemittel, in einem organischen Lösungsmittel gelöst und/oder dispergiert wird und dann in ein wässriges Medium hinein dispergiert wird, um das Tonerteilchen zu bilden.
Trockentoner nach Anspruch 8, erhältlich durch ein Verfahren, in welchem der modifizierte Polyester (i) erzeugt wird, während eine ein Polyester-Prepolymer enthaltende Tonerzusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder dispergiert wird und dann in ein wässriges Medium hinein dispergiert wird, um das Tonerteilchen zu bilden.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Tonerbindemittel ferner zusätzlich zu dem modifizierten Polyester (i) einen unmodifizierten Polyester (ii) umfasst und in welchem das Gewichtsverhältnis des modifizierten Polyesters (i) zu dem unmodifizierten Polyester (ii) von 5:95 zu 80:20 beträgt.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Tonerbindemittel ein Peak-Molekulargewicht von 1.000 bis 10.000 hat.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Tonerbindemittel einen Glasübergangspunkt Tg von 40°C bis 70°C hat.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Toner einen Volumenmittel-Durchmesser Dv von 3 μm bis 8 μm und ein Verhältnis Dv/Dn des Volumenmittel-Durchmessers Dv zu dem Zahlenmittel-Durchmesser Dn von 1,00 bis 1,20 hat.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Toner eine mittlere Rundheit von 0,93 bis 1,00 hat.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Tonerteilchen eine Spindelform hat.
Trockentoner nach Anspruch 16, wobei das Tonerteilchen eine Spindelform mit einer größeren Achse r1, einer kleineren Achse r2 und einer Dicke r3 hat, wobei Verhältnis (r2/r1) der kleineren Achse r2 zu der größeren Achse r1 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.
Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das externe Additiv mindestens eines aus hydrophobem Siliciumdioxid und hydrophobem Titanoxid umfasst.
Bilderzeugungsverfahren, umfassend die Schritte des: Ladens eines Photoleiters; Bestrahlens des Photoleiters mit Strahlung, um ein latentes elektrostatisches Bild darauf zu erzeugen; Entwickelns des elektrostatischen Bildes unter Verwendung eines Toners, um ein Tonerbild zu erzeugen; Übertragens des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium; und Fixierens des übertragenen, unfixierten Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium; wobei der Fixierschritt ein Wärmefixierschritt ist, umfassend das Durchlaufen des Aufzeichnungsmediums, welches das unfixierte Tonerbild trägt, zwischen einer Folie und einem Andruckelement eines Fixiergerätes, wobei das Fixiergerät umfasst: eine Heizeinrichtung mit einem Heizelement, die Folie in Kontakt mit der Heizeinrichtung, und das Andruckelement in Kontakt mit der Heizeinrichtung, wobei die Folie sich dazwischen befindet, wobei der Toner ein Trockentoner nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 18 ist.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 19, wobei der Photoleiter ein amorpher Silicium-Photoleiter ist.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 19 und 20, ferner umfassend das Anlegen eines Wechselfeldes in dem Schritt des Entwickelns des Tonerbildes.
Bilderzeugungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der Schritt des Ladens des Photoleiters umfasst, den Photoleiter in Kontakt mit einer elektrostatischen Aufladungsvorrichtung zu bringen und eine elektrische Spannung an die elektrostatische Aufladungsvorrichtung anzulegen.
Prozesskartusche, umfassend mindestens einen Photoleiter und eine Entwicklungseinheit und von einer Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar gestaltet, wobei die Entwicklungseinheit einen Trockentoner umfasst, der Trockentoner ein Basis-Tonerteilchen, Feinteilchen eines Ladungssteuerungsmittels auf der Oberfläche des Basis-Tonerteilchens und ein externes Additiv auf der Oberfläche davon umfasst, das Basis-Tonerteilchen einen Tonerkern und organische Feinteilchen auf der Oberfläche des Tonerkerns umfasst, der Tonerkern mindestens ein Tonerbindemittel, ein farbgebendes Mittel und ein Wachs umfasst, wobei das Wachs in der Nähe der Oberfläche des Tonerkerns konzentriert ist.
Bilderzeugungsvorrichtung, umfassend: einen Photoleiter; eine Aufladungsvorrichtung zum Aufladen des Photoleiters; eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen des Photoleiters mit Strahlung, um darauf ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen; eine Entwicklungseinheit zum Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes mit einem Toner, um ein Tonerbild zu erzeugen; eine Übertragungseinheit zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium; und eine Fixiervorrichtung zum Fixieren des übertragenen Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium, wobei der Toner ein Trockentoner, umfassend ein Basis-Tonerteilchen, Feinteilchen eines Ladungssteuerungsmittels auf der Oberfläche des Basis-Tonerteilchens und ein externes Additiv auf der Oberfläche davon ist, wobei das Basis-Tonerteilchen einen Tonerkern und organische Feinteilchen auf der Oberfläche des Tonerkerns umfasst, der Tonerkern mindestens ein Tonerbindemittel, ein farbgebendes Mittel und ein Wachs umfasst, wobei das Wachs in der Nähe der Oberfläche des Tonerkerns konzentriert ist.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Fixiervorrichtung ein Fixiergerät ist, umfassend:, eine Heizeinrichtung mit einem Heizelement, eine Folie in Kontakt mit der Heizeinrichtung, und ein Andruckelement in Kontakt mit der Heizeinrichtung, wobei die Folie sich dazwischen befindet, und wobei das Fixiergerät so konfiguriert ist, dass ein Aufzeichnungsmedium, welches ein unfixiertes Bild trägt, zwischen der Folie und dem Andruckelement hindurch laufen gelassen werden kann.