DE69733117T2

DE69733117T2 - Magnetischer Toner, Herstellungsverfahren für magnetische Toner, und Bildherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69733117T2
Application number: DE69733117T
Authority: DE
Inventors: Ohno Ohta-ku Manabu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: DE69733117D1; US6447968B1; EP0851307A1; EP0851307B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Toner zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern in bilderzeugenden Verfahren wie etwa der Elektrophotographie und dem elektrostatischen Drucken. Sie bezieht sich zudem auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen magnetischen Toners und auf ein Bilderzeugungsverfahren, das den magnetischen Toner verwendet.
Verwandter Stand der Technik
Eine Anzahl an Verfahren sind herkömmlich als Elektrophotographie bekannt, wie offenbart im U.S.-Patent Nr. 2,297,691, in den Japanischen Patentveröffentlichungen Nrn. 42-23910 (U.S.-Patent Nr. 3,666,363) und 43-24748 (U.S.-Patent Nr. 4,071,361) usw. Im Allgemeinen werden Kopien oder Drucke erhalten, indem unter Verwendung eines lichtleitfähigen Materials und durch verschiedene Einrichtungen ein elektrostatisches latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Element erzeugt wird, anschließend das latente Bild unter Verwendung eines Toners entwickelt wird, um ein Tonerbild zu erzeugen, und das Tonerbild auf ein übertragungsaufnehmendes Medium wie etwa Papier übertragen wird, falls notwendig gefolgt von Fixieren durch Einwirkung von Hitze, Druck oder Hitze und Druck. Der nicht übertragene und auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibende Toner wird durch verschiedene Verfahren entfernt, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements zu reinigen, und die vorstehenden Schritte werden wiederholt.
Als Entwicklungsverfahren, durch die mittels Verwendung von Tonern elektrostatische latente Bilder entwickelt werden, sind die Entwicklung mit magnetischem Pinsel, wie im U.S.-Patent Nr. 2,874,063 offenbart, die Kaskadenentwicklung, wie im U.S.-Patent Nr. 2,618,552 offenbart, die Pulverwolkenentwicklung, wie im U.S.-Patent Nr. 2,221,776 offenbart, die Entwicklung mit einem Filzpinsel und die Flüssigentwicklung in der Technik bekannt. Von diesen Entwicklungsverfahren werden die Entwicklung mit magnetischem Pinsel, die Kaskadenentwicklung und die Flüssigentwicklung, die Entwickler verwenden, die hauptsächlich aus einem Toner und aus einem Träger bestehen, in der Praxis verwendet. Diese Verfahren sind alle überlegene Verfahren, die in relativ stabiler Weise gute Bilder liefern können, aber andererseits weisen sie Probleme auf, die den Entwicklern vom Zwei-Komponenten-Typ innewohnen, wie etwa dass sich der Träger verschlechtern und dass sich das Mischungsverhältnis zwischen dem Toner und dem Träger ändern kann.
Um solche Probleme zu beseitigen, wird eine Vielzahl von Entwicklungsverfahren vorgeschlagen, die Entwickler vom Ein-Komponenten-Typ verwenden, die nur einen Toner umfassen. Insbesondere sind Verfahren zugänglich, die Entwickler vom Ein-Komponenten-Typ verwenden, welche Tonerteilchen mit magnetischen Eigenschaften aufweisen.
Das U.S.-Patent Nr. 3,909,258 offenbart ein Entwicklungsverfahren, das einen magnetischen Toner mit einer elektrischen Leitfähigkeit verwendet. Dies ist ein Verfahren, bei dem ein leitfähiger magnetischer Toner auf einer zylindrischen leitfähigen Hülse mit einem Magneten in ihrem Inneren getragen und der Toner mit elektrostatischen latenten Bildern in Kontakt gebracht wird, um eine Entwicklung durchzuführen. Bei dieser Entwicklung wird in der Entwicklungszone durch leitfähige magnetische Tonerteilchen ein Leitungspfad zwischen der Oberfläche eines Elements, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und der Oberfläche der Hülse ausgebildet, und elektrische Ladungen werden über den Leitungspfad von der Hülse zu den leitfähigen magnetischen Tonerteilchen überführt, wo die leitfähigen magnetischen Tonerteilchen durch die zwischen den leitfähigen magnetischen Tonerteilchen und den Bildbereichen wirkende Coulombkraft an Bildbereiche von elektrostatischen latenten Bildern anhaften. Somit werden die elektrostatischen latenten Bilder entwickelt. Diese Entwicklung, die unter Verwendung eines leitfähigen magnetischen Toners durchgeführt wird, ist ein Verfahren, das die Probleme vermieden hat, die der herkömmlichen Entwicklung vom Zwei-Komponenten-Typ innewohnen. Da der magnetische Toner leitfähig ist, gibt es andererseits das Problem, dass es schwierig ist, die entwickelten Bilder von dem Element, welches das elektrostatische latente Bild trägt, auf ein schließliches übertragungsaufnehmendes Medium wie etwa unbeschichtetes Papier elektrostatisch zu übertragen.
Als ein Entwicklungsverfahren, das einen magnetischen Toner mit hohem Widerstand verwendet, der eine elektrostatische Übertragung ermöglicht, gibt es ein Entwicklungsverfahren, das eine dielektrische Polarisation von magnetischen Tonerteilchen ausnutzt. Solch ein Verfahren hat allerdings die Probleme, dass die Entwicklungsgeschwindigkeit beträchtlich niedrig ist und die Dichte der entwickelten Bilder nicht gut erzielt wird.
Als andere Entwicklungsverfahren, die einen isolierenden magnetischen Toner mit hohem Widerstand verwenden, sind Verfahren bekannt, bei denen magnetische Tonerteilchen durch die gegenseitige Reibung zwischen magnetischen Tonerteilchen oder durch die Reibung zwischen magnetischen Tonerteilchen und einer Entwicklungshülse oder dergleichen triboelektrisch aufgeladen und elektrostatische latente Bilder unter Verwendung des magnetischen Toners mit triboelektrischen Ladungen entwickelt werden. Solche Verfahren haben allerdings die Probleme, dass die triboelektrische Aufladung leicht unzureichend ist, da es nur eine kleine Anzahl an Kontakten zwischen den magnetischen Tonerteilchen und dem Reibungselement gibt, und dass die aufgeladenen magnetischen Tonerteilchen dazu neigen, auf der Hülse zu agglomerieren, da die Coulombkraft zwischen den magnetischen Tonerteilchen und der Hülse zunimmt.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 55-18656 (entspricht den U.S.-Patenten Nr. 4,395,476 und 4,473,627) offenbart eine neue Sprungentwicklung, welche die vorstehenden Probleme beseitig hat. Diese ist ein Verfahren, bei dem ein magnetischer Toner sehr dünn auf eine Entwicklungshülse aufgebracht und der so aufgebrachte Toner triboelektrisch aufgeladen wird. Anschließend wird die so auf der Entwicklungshülse gebildete magnetische Tonerschicht in die Nähe von elektrostatischen latenten Bildern gebracht, um die elektrostatischen latenten Bilder zu entwickeln. Da der magnetische Toner auf der Entwicklungshülse sehr dünn aufgebracht ist, nehmen gemäß diesem Verfahren die Möglichkeiten des Kontakts zwischen der Entwicklungshülse und dem magnetischen Toner zu, was eine ausreichende triboelektrische Aufladung ermöglicht, und da zudem der magnetische Toner durch Magnetkraft gehalten und der Magnet und der magnetische Toner relativ bewegt werden, werden die magnetischen Tonerteilchen aus ihrer gegenseitigen Agglomeration befreit und können ausreichend mit der Hülse gerieben werden, wodurch gute Bilder erhalten werden können.
Für die in dem vorstehenden Entwicklungsverfahren verwendeten isolierenden magnetischen Tonerteilchen wird ein fein zerteiltes magnetisches Material in einer beträchtlichen Menge vermischt und dispergiert, und das magnetische Material liegt auf den Oberflächen der magnetischen Tonerteilchen teilweise frei, und daher beeinflussen die Eigenschaften des magnetischen Materials die Fließfähigkeit und triboelektrische Aufladefähigkeit des magnetischen Toners, so dass infolgedessen verschieden Leistungsmerkmale wie etwa die Entwicklungsleistung und die Laufleistung, die für magnetische Toner benötigt werden, beeinflusst werden.
Im Detail kann sich bei der Sprungentwicklung, die einen magnetischen Toner verwendet, der ein herkömmliches magnetisches Material enthält, als Ergebnis der Wiederholung eines Entwicklungsschritts (zum Beispiel Kopieren) über einen langen Zeitraum die Fließfähigkeit des Entwicklers, der den magnetischen Toner enthält, verringern, was es unmöglich macht, eine ausreichende triboelektrische Aufladung zu erzielen, so dass die Aufladung leicht ungleichmäßig wird, und in einer Umgebung niedriger Temperatur und geringer Feuchtigkeit gibt es eine Neigung zur Schleierbildung, was leicht Probleme bei Bildern hervorruft. In dem Fall, dass das Bindeharz und das magnetische Material, die magnetische Tonerteilchen bilden, eine schwache Haftung haben, kann sich das magnetische Material als Ergebnis der Wiederholung des Entwicklungsschritts von den Oberflächen der magnetischen Tonerteilchen ablösen, so dass eine Verringerung der Dichte der Tonerbilder auftreten kann.
In dem Fall, dass das magnetische Material nicht gleichmäßig in den magnetischen Tonerteilchen dispergiert ist, können sich die magnetischen Tonerteilchen, die das magnetische Material in einer großen Menge enthalten und kleine Teilchendurchmesser aufweisen, auf der Entwicklungshülse ansammeln, was manchmal eine Verringerung der Bilddichte und ungleichmäßiges Licht und Schatten, genannt Hülsengeist (sleeve ghost), hervorruft.
In der Vergangenheit haben hinsichtlich in magnetischen Tonern enthaltener magnetischer Eisenoxide die offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 62-279352 und 62-278131 (entsprechend den U.S.-Patenten Nrn. 4,820,603 bzw. 4,975,214) einen magnetischen Toner offenbart, der magnetische Eisenoxidteilchen enthält, in die Siliciumelement eingebracht ist. Bei solchen magnetischen Eisenoxidteilchen ist das Siliciumelement absichtlich in das Innere der magnetischen Eisenoxidteilchen eingebracht, aber es gibt Raum für eine weitere Verbesserung der Fließfähigkeit des magnetischen Toners, der die magnetischen Eisenoxidteilchen enthält.
Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 3-9045 (entspricht der Europäischen Patentveröffentlichung EP-A-187434) offenbart die Zugabe eines Silicats, um die Gestalt der magnetischen Eisenoxidteilchen zu steuern, um sie kugelförmig zu machen. In den dadurch erhaltenen magnetischen Eisenoxidteilchen ist das Siliciumelement innerhalb der magnetischen Eisenoxidteilchen aufgrund der Verwendung des Silicats zur Steuerung des Teilchendurchmessers in einer großen Menge verteilt, und das Siliciumelement liegt weniger auf den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen vor, so dass die Verbesserung der Fließfähigkeit des magnetischen Toners dazu neigt, unzureichend zu werden.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 61-34070 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Trieisentetraoxid durch Zugabe einer Hydroxosilicatlösung zu Trieisentetraoxid während der Oxidationsreaktion für Trieisentetraoxid. Die durch dieses Verfahren erhaltenen Trieisentetraoxidteilchen weisen Siliciumelement in der Nähe ihrer Oberflächen auf, aber das Siliciumelement liegt in einer Schicht in der Nähe der Oberflächen der Trieisentetraoxidteilchen vor. Daher gibt es das Problem, dass die Teilchenoberflächen des Trieisentetraoxids gegenüber mechanischem Schock wie etwa Reibung empfindlich sind.
Um die vorstehend Probleme zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 5-72801 (entspricht der Europäischen Patentveröffentlichung EP-A-533069) einen magnetischen Toner vorgeschlagen, der magnetische Eisenoxidteilchen enthält, in die Siliciumelement eingebracht ist und in denen 44 bis 84% Siliciumelement des gesamten Siliciumgehalts in der Nähe der Teilchenoberflächen des magnetischen Materials vorliegen.
Der magnetische Toner, der solche magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, hat zufriedenstellende Verbesserungen der Fließfähigkeit des magnetischen Toners und der Haftung zwischen dem Bindeharz und den magnetischen Eisenoxidteilchen hervorgebracht. Aufgrund des Vorliegens einer Kieselsäurekomponente in einer großen Menge auf den äußersten Oberflächen der in den Herstellungsbeispielen offenbarten magnetischen Eisenoxidteilchen und aufgrund der Bildung einer porösen Struktur an den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen haben die magnetischen Eisenoxidteilchen allerdings eine große spezifische BET-Oberfläche. Daher neigt der magnetische Toner, der solche magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, dazu, eine beträchtliche Verringerung der triboelektrischen Aufladungsleistung hervorzurufen, nachdem er über einen langen Zeitraum in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit belassen wurde.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 4-362954 (entspricht der Europäischen Patentveröffentlichung EP-A-468525) offenbart zudem magnetische Eisenoxidteilchen, die sowohl Siliciumelement als auch Aluminiumelement enthalten, die allerdings angestrebt werden, um verbesserte Umwelteigenschaften zu haben.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 5-213620 offenbart zudem noch magnetische Eisenoxidteilchen, die eine Siliciumkomponente enthalten und in denen die Siliciumkomponente an den Teilchenoberflächen frei liegt, die allerdings, wie die vorhergehenden, angestrebt werden, um verbesserte Umwelteigenschaften zu haben.
Indessen ist es vielfältig bekannt, die Teilchenoberflächen von magnetischem Pulver vorausgehend einer Überzugsbehandlung mit einer organischen Verbindung zu unterziehen. Zum Beispiel offenbaren die offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 54-122129 und 55-28019 ein Verfahren, bei dem Teilchenoberflächen unter Verwendung einer Silanverbindung (die erstere) oder einem Titankupplungsmittel (die letztere) in einem organischen Lösungsmittel einer Überzugbehandlung unterzogen werden. Solch ein Verfahren kann allerdings steife Agglomerate in dem resultierende magnetischen Pulver hervorrufen, wenn das organische Lösungsmittel entfernt wird. Daher wird es schwierig, das Pulver in der Tonerzusammensetzung gleichmäßig zu dispergieren, was eine fehlerhafte Aufladung des Toners und ein Phänomen verursacht, dass sich Pulver von den Tonerteilchen ablöst. Zudem reagiert in dem vorstehenden Verfahren das Behandlungsmittel in der Reaktionslösung mit einer so geringen Effizienz, dass die Verfahren ökonomische Nachteile aufweisen, und zudem kann sich jegliches nicht umgesetztes Behandlungsmittel, das nicht an dem Überziehen der Teilchenoberfläche des magnetischen Pulvers teilgenommen hat, auf den Teilchen befinden, was seine Eignung für Bilderzeugungsverfahren schwierig macht.
Die offengelegte Japanische Patentmeldung Nr. 3-221965 offenbart zudem ein Verfahren, bei dem die Teilchenoberflächen eines magnetischen Pulvers mit einem Behandlungsmittel wie etwa einem Kupplungsmittel mittels einer radartigen Knetvorrichtung behandelt werden. Gemäß diesem Verfahren können magnetische Pulverteilchen gleichmäßig überzogen werden, ohne irgendwelche Agglomerate zu verursachen, aber die Rate der Verankerung des Behandlungsmittels auf den Teilchen kann sich verringern. Ein Versuch, die OH-Gruppen auf den Teilchenoberflächen des magnetischen Pulvers zu vermehren oder die Behandlungsstärke zu erhöhen, um die Rate der Verankerung zu verbessern, kann eine Abnahme des FeO-Gehalts in dem magnetischen Pulver hervorrufen, was zu einer Verringerung der Schwärze führt.
Als eine Gegenmaßnahme zu dem Vorstehenden offenbart die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 6-230604 ein Verfahren, in dem Oxidteilchen, die vorausgehend hydrophob gemacht wurden, durch ein ähnliches Verfahren mit den Teilchenoberflächen des magnetischen Pulvers verankert werden. Aufgrund einer schwachen Ankerkraft der Oxidteilchen benötigt dieses Verfahren allerdings eine Beschränkung der Knetstärke, wenn Toner hergestellt werden, oder hat ein Problem hinsichtlich der Laufleistung des Toners.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 63-250660 offenbart zudem einen magnetischen Toner, der durch Suspensionspolymerisation hergestellt wird, wobei ein magnetisches Material verwendet wird, das Siliciumelement in einer Menge von 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht des Eisenelements enthält und das mit einem Silankupplungsmittel behandelt worden ist. Das verwendete magnetische Material hat eine oktaedrische Teilchengestalt, das magnetische Material hat gemäß Experimenten, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, eine Glätte von weniger als 0,30 und zudem weist das magnetische Material Abschnitte auf, die nicht gut hydrophob gemacht wurden, da die Behandlung des magnetischen Materials mit dem Silankupplungsmittel durch ein Nassverfahren durchgeführt wird. Darüber hinaus wird das magnetische Material in einer Menge von weniger als 70 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der polymerisierbaren Monomere verwendet und weist einen volumengemittelten Teilchendurchmesser von 7,5 μm auf. Demgemäß wird die Bereitstellung eines magnetischen Toners angestrebt, der eine viel stärker verbesserte Entwicklungsleistung und Auflösung aufweist.
Für Vollfarbkopiergeräte oder Vollfarbdrucker ist es üblich geworden, ein Verfahren zu verwenden, bei dem unter Verwendung von vier lichtempfindlichen Elementen und einem bandartigen Übertragungselement elektrostatische latente Bilder, die jeweils auf den lichtempfindlichen Elementen gebildet sind, durch die Verwendung eines cyanfarbenen Toners, eines magentafarbenen Toners, eines gelben Toners und eines schwarzen Toners entwickelt und die so gebildeten Tonerbilder in direkter Übertragung auf ein übertragungsaufnehmendes Medium übertragen werden, das zwischen die lichtempfindlichen Elemente und das bandartige Übertragungselement befördert wird, gefolgt von Fixieren der Tonerbilder, um ein Vollfarbbild zu erzeugen, oder ein Verfahren, bei dem ein übertragungsaufnehmendes Medium um die Oberfläche eines Übertragungselements, das gegenüber einem lichtempfindlichen Element angeordnet ist, herumgewickelt ist, wobei das übertragungsaufnehmende Medium durch eine elektrostatische Kraft oder eine mechanische Wirkung wie etwa Greifen herumgewickelt ist, und das Verfahren von der Entwicklung bis zur Übertragung wird viermal durchgeführt, um ein Vollfarbbild zu erhalten.
In den letzten Jahren ist es für übertragungsaufnehmende Medien für Vollfarbkopieren oder -drucken zunehmend notwendig geworden, mit verschiedenen Materialien umzugehen, zum Beispiel nicht nur mit üblicherweise verwendeten Papierblättern und Filmen für Overheadprojektoren (OHP), sondern zudem Blättern aus Pappe oder Papierblättern kleiner Größe wie etwa Karten und Postkarten. In dem vorstehenden Verfahren, das vier lichtempfindliche Elemente verwendet, wird das übertragungsaufnehmende Medium geradeaus transportiert, und daher kann das Verfahren weitreichend für verschiedene Arten von übertragungsaufnehmenden Medien verwendet werden. Da allerdings eine Vielzahl von Tonerbildern auf dem übertragungsaufnehmenden Medium an seiner voreingestellten Position exakt übereinander gelegt werden müssen, macht es selbst ein kleiner Unterschied in der Registrierung schwierig, mit guter Reproduzierbarkeit ein hochqualitatives Bild zu erzeugen, und der Transportmechanismus für die übertragungsaufnehmenden Medien muss kompliziert ausgestaltet werden, was Probleme einer geringen Verlässlichkeit und einer vergrößerten Anzahl an Teilen hervorruft. Hinsichtlich des Verfahrens, bei dem das übertragungsaufnehmende Medium von der Oberfläche eines Übertragungselements angezogen und herumgewickelt wird, kann das übertragungsaufnehmende Medium aufgrund einer großen Steifheit des übertragungsaufnehmenden Mediums an seinem rückseitigen Ende einen fehlerhaften engen Kontakt hervorrufen, so dass infolgedessen unerwünschter Weise aufgrund fehlerhafter Übertragung leicht fehlerhafte Bilder verursacht werden. Ähnliche fehlerhafte Bilder treten zudem leicht bei Papierblättern kleiner Größe auf.
Ein Gerät, das ein Vollfarbbild erzeugt und ein trommelartiges Zwischenübertragungselement verwendet, wird in dem U.S.-Patent Nr. 5,187,526 und der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 4-16426 vorgeschlagen. Dieses U.S.-Patent Nr. 5,187,526 offenbart, dass hochqualitative Bilder erzeugt werden können, wenn eine Zwischenübertragungswalze mit einer Oberflächenschicht aus Polyurethan als eine Grundlage einen Volumenwiderstand unterhalb von 10⁹ Ω·cm und eine Übertragungswalze, die aus einer ähnlichen Oberflächenschicht gebildet ist, einen Volumenwiderstand von 10¹⁰ Ω·cm oder darüber aufweist. Bei solch einem System wird allerdings ein elektrisches Hochspannungsfeld benötigt, um den Toner mit einer ausreichenden Menge an Übertragungsladung zu versehen, wenn Toner auf das übertragungsaufnehmende Medium übertragen werden. Daher kann die aus Polyurethan bestehende Oberflächenschicht, in der ein Leitfähigkeit bereitstellendes Material dispergiert worden ist, lokal eine Störung hervorrufen, so dass im Falle von Halbtonbildern, bei denen Toner in einer geringeren Menge abgelegt wird, leicht in unerwünschter Weise eine Bildstörung auftreten kann. Zusätzlich führt das Anlegen solch einer hohen Spannung leicht dazu, in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit mit einer relativen Feuchtigkeit oberhalb von 60% aufgrund eines Lecks der elektrischen Übertragungsströme eine fehlerhafte Übertragung zu verursachen, da der Widerstand des übertragungsaufnehmenden Mediums absinkt. Andererseits kann sie einer Umgebung hoher Feuchtigkeit mit einer relativen Feuchtigkeit von 40% oder darunter zudem leicht aufgrund eines ungleichmäßigen Widerstands des übertragungsaufnehmenden Mediums eine fehlerhafte Übertragung hervorrufen.
Die offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 59-15739 und 59-5046 offenbaren eine Beziehung zwischen einem Aufbau, der ein Zwischenübertragungselement verwendet, und einem Toner. Allerdings offenbaren diese Veröffentlichungen nur, dass ein Toner mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 μm oder kleiner mittels eines klebrigen Zwischenübertragungselements mit guter Effizienz übertragen wird. Üblicherweise muss bei dem System, das ein Zwischenübertragungselement verwendet, das Tonerbild einmal von dem lichtempfindlichen Element auf das Zwischenübertragungselement und danach von dem Zwischenübertragungselement auf das übertragungsaufnehmende Medium übertragen werden, wobei die Übertragungseffizienz des Toners gegenüber den vorstehenden herkömmlichen Verfahren vergrößert werden muss. Insbesondere wenn ein Vollfarbkopiergerät oder ein Vollfarbdrucker verwendet wird, bei dem nach der Entwicklung eine Vielzahl von Tonerbildern übertragen wird, ist die Tonermenge auf dem lichtempfindlichen Element größer als im Falle von monochromatischen schwarzen Tonern, die in Schwarz/Weiß-Kopiergeräten oder -druckern verwendet werden, und es ist schwierig, die Übertragungseffizienz zu verbessern, wenn lediglich herkömmliche Toner verwendet werden. Wenn übliche Toner verwendet werden, kann zudem leicht auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements oder auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselements aufgrund einer Scherkraft oder einer Reibungskraft, die zwischen dem lichtempfindlichen Element oder dem Zwischenübertragungselement und dem Reinigungselement und/oder zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Zwischenübertragungselement wirkt, eine Schmelzanhaftung des Toners oder eine Filmbildung auftreten, so dass sich die Übertragungseffizienz leicht verringert oder bei der Erzeugung eines Vollfarbbildes die den vier Farben entsprechenden Tonerbilder nicht gleichmäßig übertragen werden können. Somit treten leicht Probleme bezüglich ungleichmäßiger Farben und des Farbausgleichs auf.
Insbesondere wenn der ein magnetisches Pulver enthaltene magnetische Toner als ein schwarzer Toner verwendet wird, treten die vorstehenden Probleme leicht auf.
Die wie vorstehend angegeben für Toner benötigten verschiedenen Leistungsmerkmale kollidieren oftmals miteinander, und daher wird in den letzten Jahren stärker angestrebt, alle diese bei einer hohen Leistung zu erfüllen. Unter solchen Umständen spielt das magnetische Pulver, das ein den Toner bildendes Material ist, eine große Rolle, und es wird angestrebt, ihm eine stärkere Funktion zuzuweisen.
EP-A-0 650 097 offenbart einen magnetischen Toner zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, der magnetische Tonerteilchen umfasst, die wenigstens ein Bindeharz, ein magnetisches Pulver und eine Wachskomponente enthalten, wobei:
das magnetische Pulver

1) magnetische Eisenoxidteilchen aufweist, deren Teilchenoberflächen mit einem organischen, die Oberfläche modifizierenden Mittel einer Überzugsbehandlung unterzogen wurden,
2) die magnetischen Eisenoxidteilchen Siliciumelement (Si) in einer Menge von 0,4 bis 2,0 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht des Eisenelements (Fe) enthalten und
3) die magnetischen Eisenoxidteilchen ein Fe/Si-Atomverhältnis von 1,2 bis 4,0 an ihren äußersten Oberflächen aufweisen.

JP-A-08 272136 offenbart einen Toner, der ein Bindeharz, magnetisches Eisenoxid und anorganisches feines Pulver umfasst, wobei das magnetische Eisenoxid 0,4 bis 4 Massenprozent Siliciumelement und/oder 0,05 bis 10 Massenprozent Aluminiumelement enthält, wobei ein Formfaktor SF-1 des Toners, der durch eine Tonerbildanalysevorrichtung gemessen wird, 110 < SF-1 ≤ 180 beträgt, wobei SF-2 einen Wert 110 < SF-2 ≤ 140 hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Toner zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder bereitzustellen, der die vorstehend diskutierten Probleme löst.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Toner zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder bereitzustellen, der über einen langen Zeitraum hochqualitative Bilder erzeugen kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Toner zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern bereitzustellen, der das Element, welches das elektrostatische latente Bild trägt, wie etwa ein lichtempfindliches Element, das entwicklertragende Element wie etwa eine Entwicklungshülse und das Zwischenübertragungselement nicht nachteilig beeinflusst.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Toner zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder bereitzustellen, der in jeder Umgebung stabil magnetische Tonerbilder erzeugen kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, das bevorzugt den vorstehenden magnetischen Toner herstellen kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, das den vorstehenden magnetischen Toner verwendet.
Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen magnetischen Toner zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes bereit, der magnetische Tonerteilchen umfasst, die wenigstens ein Bindeharz, ein magnetisches Pulver und eine Wachskomponente enthalten, wobei:

(a) das magnetische Pulver
1) magnetische Eisenoxidteilchen aufweist, deren Teilchenoberflächen wie in Anspruch 1 definiert mit einem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel überzugsbehandelt worden sind,
2) die magnetischen Eisenoxidteilchen Siliciumelement (Si) in einer Menge von 0,4 bis 2,0 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht des Eisenelements (Fe) enthalten und
3) die magnetischen Eisenoxidteilchen an ihren äußersten Oberflächen ein Fe/Si Atomverhältnis von 1,0 bis 4,0 aufweisen und
(b) die magnetischen Tonerteilchen Formfaktoren SF-1 und SF-2, gemessen durch einen Bildanalysator, mit einem Wert des SF-1 von 100 bis 160, einem Wert des SF-2 von 100 bis 140 und einem Wert (SF-2)/(SF-1) von nicht mehr als 1,0 aufweisen, wobei die magnetischen Tonerteilchen magnetische Tonerteilchen sind, die durch Suspensionspolymerisation hergestellt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt zudem ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Toners bereit, der magnetische Tonerteilchen enthält, umfassend die Schritte:

i) Vermischen eines polymerisierbaren Monomers, eines wie vorstehend definierten magnetischen Pulvers, einer Wachskomponente und eines Polymerisationsstarters, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung herzustellen, wobei
1) das magnetische Pulver magnetische Eisenoxidteilchen aufweist, deren Teilchenoberflächen mit einem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel überzugsbehandelt worden sind,
2) die magnetischen Eisenoxidteilchen Siliciumelement (Si) in einer Menge von 0,4 bis 2,0 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht des Eisenelements (Fe) enthalten und
3) die magnetischen Eisenoxidteilchen an ihren äußersten Oberflächen ein Fe/Si Atomverhältnis von 1,0 bis 4,0 aufweisen,
ii) Dispergieren der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung in einem wässrigen Medium, um Teilchen aus der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu bilden,
iii) Polymerisieren der polymerisierbaren Monomere in den Teilchen aus der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung in dem wässrigen Medium, um magnetische Tonerteilchen zu bilden, wobei der resultierende magnetische Toner wie vorstehend definiert ist.

Die vorliegende Erfindung stellt zudem ein Bilderzeugungsverfahren bereit, umfassend:
einen Aufladeschritt des äußeren Anlegens einer Spannung an ein Aufladeelement, um ein Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, elektrostatisch aufzuladen,
einen ein latentes Bild erzeugenden Schritt des Erzeugens eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem so aufgeladenen Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt,
einem Entwicklungsschritt des Entwickelns des elektrostatischen latenten Bildes durch die Verwendung eines magnetischen Toners, um auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, ein Tonerbild zu erzeugen,
einem ersten Übertragungsschritt des Übertragens des auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, gehaltenen Tonerbildes auf ein Zwischenübertragungselement,
einem zweiten Übertragungsschritt des Übertragens des auf das Zwischenübertragungselement übertragenen Tonerbildes auf ein übertragungsaufnehmendes Medium und
einem Fixierschritt des Fixierens des auf das übertragungsaufnehmende Medium übertragenen Tonerbildes durch Hitze und Druck,
wobei der magnetische Toner wie vorstehend definiert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 veranschaulicht schematisch ein bilderzeugendes Gerät, das in der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet wird.
Die 2 ist ein vergrößerter Querschnitt des Hauptteils eines Entwicklungssystems, das in den Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Die 3 veranschaulicht schematisch ein bilderzeugendes Gerät, bei dem der nicht übertragene Toner wiederverwendet wird.
Die 4A und 4B veranschaulichen diagrammatisch Querschnitte von Beispielen für Tonerteilchen, die Wachskomponenten einkapseln.
Die 5 veranschaulicht ein kariertes Muster, das verwendet wird, um die Entwicklungsleistung von Tonern zu untersuchen.
Die 6A und 6B veranschaulichen diagrammatisch, wie durch schlechte Übertragung hervorgerufene freie Bereiche bestehen.
Die 7A, 7B und 7C veranschaulichen Hülsengeist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In dem magnetischen Toner zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein magnetisches Pulver verwendet, das so eingestellt worden ist, dass seine magnetischen Eisenoxidteilchen Siliciumelement (Si) in einer Menge von 0,4 bis 2,0 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht des Eisenelements (Fe) enthalten und an ihren äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen ein Fe/Si Atomverhältnis von 1,0 bis 4,0 aufweisen, und bei dem zudem die Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen mit einem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt worden sind.
Das in die magnetischen Eisenoxidteilchen eingebrachte Siliciumelement liegt im Wesentlichen sowohl im Inneren als auch an den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen vor. Wenn die magnetischen Eisenoxidteilchen hergestellt werden, werden die Bedingungen für die Zugabe und das Abscheiden eines wasserlöslichen Silicats in einer Menge, die hinsichtlich des Siliciumelements äquivalent zu 0,4 bis 2,0 Gewichtsprozent basierend auf dem Eisenelement (Fe) ist, gesteuert, wodurch das in den magnetischen Eisenoxidteilchen vorliegende Siliciumelement so verteilt wird, das es kontinuierlich oder schrittweise vom Inneren zu der Oberfläche zunimmt, und das Atomverhältnis von Fe/Si ist so eingestellt, dass es an den äußersten Oberflächen 1,0 bis 4,0 beträgt. Somit kann die auf den äußersten Oberflächen vorliegende Siliciumverbindung auf den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen in einer festen Struktur vorliegen, und daher mag sich der Oberflächenzustand nur geringfügig verändern, selbst wenn die magnetischen Eisenoxidteilchen in der Form verwendet werden, dass sie in Tonerteilchen eingebracht sind.
Die Menge an Siliciumatomen an den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen korreliert mit der Fließfähigkeit und den Wasserabsorptionseigenschaften des magnetischen Pulvers und beeinflusst den Zustand der Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen und die Tonereigenschaften des magnetischen Toners, der das magnetische Pulver enthält.
Wenn das Siliciumelement in einem Gehalt von weniger als 0,4 Gewichtsprozent vorliegt und das Atomverhältnis Fe/Si größer als 4,0 ist, folgt daraus, dass das Siliciumelement im Inneren der magnetischen Eisenoxidteilchen in einer großen Menge vorliegt, so dass die Verbesserung des magnetischen Toners, insbesondere die Verbesserung der Fließfähigkeit des magnetischen Toners, nicht so effektiv sein kann. Wenn andererseits das Atomverhältnis von Fe/Si kleiner als 1,0 ist, liegt der größere Anteil des Siliciumelements in der Nähe der Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen vor, was eine Verringerung der Aufladungsleistung in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit hervorruft. Wenn zudem die magnetischen Eisenoxidteilchen mit dem Siliciumelement in solch einem Zustand oberflächenbehandelt werden, mag das Behandlungsmittel die Teilchenoberflächen nur unzureichend bedecken.
Wenn indessen das Siliciumelement in den magnetischen Eisenoxidteilchen in einem Gehalt von mehr als 2,0 Gewichtsprozent vorliegt und das Atomverhältnis von Fe/Si größer als 4,0 ist, kann eine effektive Zugabe des Siliciumelements nur schwierig durchgeführt werden, was die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Eisenoxidteilchen in unerwünschter Weise beeinträchtigt. Wenn andererseits das Atomverhältnis von Fe/Si weniger als 1,0 beträgt, kann die Aufladungsleistung in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit leicht absinken, und zudem kann die Dispergierfähigkeit des magnetischen Eisenoxids in dem Bindeharz leicht absinken, was eine Verringerung der Entwicklungsleistung und der Laufleistung des magnetischen Toners verursacht.
Das Atomverhältnis von Fe/Si auf den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen und das später beschriebene Atomverhältnis von Fe/Al werden unter den folgenden Bedingungen gemessen:
Gerät: ESCALAB Modell 200-X, ein Röntgenfotoelektronenspektroskop (hergestellt durch VG Co.)
Röntgenquelle: MgKα (300 W)
Analysebereich: 2 mm × 3 mm
Die Menge des Siliciumelements in den magnetischen Eisenoxidteilchen wird durch Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß JIS-K0119 „General Rules for Fluorescent X-ray Analysis" unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenzanalysators SYSTEM 3080, hergestellt durch Rigaku Denki Kogyo K. K., gemessen.
Nachdem der Zustand, in dem das Siliciumelement sowohl im Inneren als auch an den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen vorliegt, wie erwünscht eingeregelt wurde, werden die Oberflächen der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen mit einem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel überzugsbehandelt.
Das organische oberflächenmodifizierende Mittel kann Silanverbindungen, Titanatverbindungen und Organosiliciumverbindungen einschließen.
Die bei der Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen verwendeten Silanverbindungen können Decyltrimethoxysilan, Undecyltrimethoxysilan, Butyltrimethoxysilan, Hexadecyltrimethoxysilan, Hexamethyldisilazan, Trimethylmethoxysilan, Trimethylchlorsilan, Trimethylethoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan, Allyldimethylchlorsilan, Allylphenyldichlorsilan, Benzyldimethylchlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan, α-Chlorethyltrichlorsilan, β-Chlorethyltrichlorsilan, Chlormethyldimethylchlorsilan, Tirorganosilylmercaptan, Trimethylsilylmercaptan, Tirorganosilylacrylat, Vinyldimethylacetoxysilan, Dimethylethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Diphenyldiethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltriethoxysilan, Hexamethyldisiloxan, 1,3-Divinyltetramethyldisiloxan und 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan einschließen. Insbesondere sind als die Silanverbindungen hinsichtlich ihrer Reaktivität mit Siliciumverbindungen (zum Beispiel Siliciumverbindungen mit einer -Si-OH-Gruppe), die auf den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen vorliegen, Silankupplungsmittel bevorzugt. Insbesondere wenn die magnetischen Tonerteilchen durch Suspensionspolymerisation hergestellt werden, sind Silankupplungsmittel bevorzugt, die als hydrophobe Gruppen Alkylgruppen mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen aufweisen (bevorzugt 4 bis 14 Kohlenstoffatomen), die an Siliciumatome gebunden sind, damit die magnetischen Eisenoxidteilchen in den magnetischen Tonerteilchen gut eingeschlossen oder eingekapselt werden. Solche Mittel können Alkyltrialkoxysilankupplungsmittel mit Alkylgruppen mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen einschließen, für die Butyltrimethoxysilan, Decyltrimethoxysilan, Undecyltrimethoxysilan und Hexadecyltrimethoxysilan Beispiele sind.
Die Titanatverbindungen können Isopropoxytitantriisostearat, Isopropoxytitandimethacrylatisostearat, Isopropoxytitantridodecylbenzolsulfonat, Isopropoxytitantrisdioctylphosphat, Isopropoxytitantri-N-ethylaminoethylaminat, Titanbisdioctylpyrophosphatoxyacetat, -bisdioctylphosphatethylendioctylphosphit und Di-n-butoxybistriethanolaminatotitan einschließen. Insbesondere sind Titanatkupplungsmittel im Hinblick auf das Hydrophobieren der magnetischen Eisenoxidteilchen bevorzugt.
Die Organosiliciumverbindungen können Siliconöle einschließen. Bevorzugt verwendete Siliconöle sind jene mit einer Viskosität von 30 bis 1000 Centistokes bei 25°C, wobei bevorzugte Beispiele Dimethylsiliconöl, Methylphenylsiliconöl, mit α-Methylstyrol modifiziertes Siliconöl, Chlorphenylsiliconöl und fluormodifiziertes Siliconöl sind.
Das vorstehend beschriebene oberflächenmodifizierende oder behandelnde Mittel kann bevorzugt in einer Menge von 0,05 bis 5 Gewichtsteilen, mehr bevorzugt von 0,1 bis 3 Gewichtsteilen und insbesondere bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Gewichtsteilchen basierend auf 100 Gewichtsteilen der magnetischen Eisenoxidteilchen, die als eine Behandlungsgrundlage dienen, verwendet werden.
Das magnetische Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Beispiel auf die folgende Weise hergestellt.
Zuerst wird eine umgesetzte wässrige Eisensalzlösung, die kolloides Eisenhydroxid enthält und durch Umsetzen einer wässrigen Eisensalzlösung mit einer wässrigen Alkalihydroxidlösung, die mit einem Äquivalenzgewicht auf der Basis des in der wässrigen Eisensalzlösung vorliegenden Fe²⁺ von 0,90 bis 0,99 verwendet wird, erhalten wird, mit einem sauerstoffhaltigen Gas belüftet, um Magnetitteilchen zu bilden. Bei diesem Vorgang wird im Voraus entweder zu der wässrigen Alkalihydroxidlösung oder zu der umgesetzten wässrigen Eisensalzlösung, die das kolloide Eisenhydroxid enthält, ein wasserlösliches Silicat in einer Menge 50 bis 99 Gewichtsprozent hinsichtlich des Siliciumelements zugegeben, basierend auf dem Gesamtgehalt (0,4 bis 2,0 Gewichtsprozent) des Eisenelements, und die Lösung wird mit dem sauerstoffhaltigen Gas belüftet, um unter Erhitzen bei einer Temperatur im Bereich von 85 bis 100°C eine Oxidationsreaktion durchzuführen, wodurch aus dem kolloiden Eisenhydroxid magnetische Eisenoxidteilchen gebildet werden, die Siliciumelement enthalten. Danach wird die wässrige Alkalihydroxidlösung, die auf der Basis des in der Suspension nach der Oxidationsreaktion verbleibenden Fe²⁺ zu wenigstens 1,00 Äquivalentgewichten verwendet wird, zugegeben, und das verbleibende wasserlösliche Silicat wird in einer Menge von 50 bis 1 Gewichtsprozent zugegeben, um unter Erhitzen bei einer Temperatur im Bereich von 85 bis 100°C die Oxidationsreaktion weiterzuführen, um die magnetischen Eisenoxidteilchen zu bilden, die Siliciumelement enthalten.
Wenn die Teilchen mit Aluminiumhydroxid behandelt werden, wird danach ein wasserlösliches Aluminiumsalz zu der alkalischen Suspension zugegeben, in der die magnetischen Eisenoxidteilchen hergestellt wurden, die Siliciumelement enthalten, so dass sich seine Menge hinsichtlich des Aluminiumelements im Bereich von 0,01 bis 2,0 Gewichtsprozent bewegt, basierend auf dem Gewicht der gebildeten Teilchen. Danach wird der pH im Bereich von 6 bis 8 eingestellt, und das Aluminium wird auf den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen in der Form von Aluminiumhydroxid abgeschieden, gefolgt von Filtration, Waschen mit Wasser, Trocknen und dann Aufschluss. Somit werden die magnetische Eisenoxidteilchen gebildet.
Die Oberflächen dieser magnetischen Eisenoxidteilchen werden mit dem vorstehend beschriebenen oberflächenmodifizierenden Mittel überzugsbehandelt. Sie werden durch ein Verfahren überzugsbehandelt, das zwei Verfahren einschließen kann, eine Behandlung im Trockenverfahren und eine Behandlung im Nassverfahren. Die Behandlung im Nassverfahren ist ein Verfahren, bei dem die magnetischen Eisenoxidteilchen in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel dispergiert werden, um daraus eine Aufschlämmung zu bilden, und das oberflächenmodifizierende Mittel wird dort unter Rühren zugegeben. Diese Methode ist nicht vorzuziehen, da sich im Laufe der Entwässerung oder des Trocknens leicht kuchenartige Agglomerate bilden können, was es für die Teilchen schwierig macht, in den Tonermaterialien gleichmäßig dispergiert zu werden. Andererseits kann die Behandlung im Trockenverfahren ein Verfahren einschließen, das einen Hochgeschwindigkeitsrührer wie etwa einen Henschelmischer oder Supermischer verwendet, und ein Verfahren, bei dem eine radartige Knetvorrichtung wie etwa ein Simpson-Mischläufer verwendet wird. In der vorliegenden Erfindung ist die Behandlung im Trockenverfahren bevorzugt, welche zudem die Dispergierfähigkeit verbessern kann und durch welche die Pulvereigenschaften bevorzugt eingestellt werden können, während die Oberflächenbehandlung des magnetischen Pulvers vorgenommen wird. Wenn die radartige Knetvorrichtung verwendet wird, wird das zwischen den Teilchen der magnetischen Teilchen vorliegende oberflächenmodifizierende Mittel durch die Verdichtungswirkung gegen die Oberflächen der magnetischen Teilchen gepresst und löst die Agglomeration zwischen magnetischen Teilchen, während das oberflächenmodifizierende Mittel mittels Scherwirkung gestreckt wird, und des Weiteren wirkt die Scherkraft auf die magnetischen Teilchen ein, während ein Druck angelegt wird, um eine gleichmäßigere Behandlung durchzuführen. Somit kann ein magnetisches Pulver erhalten werden, dessen individuelle Teilchenoberflächen in ausgedehnter Weise oberflächenbehandelt worden sind.
In der vorliegenden Erfindung kann als ein Verfahren zum Zugeben des oberflächenmodifizierenden Mittels zu den magnetischen Eisenoxidteilchen das oberflächenmodifizierende Mittel direkt, oder nachdem es in einem niedrig siedenden Lösungsmittel gelöst wurde, versprüht werden.
Um die Verankerung des oberflächenmodifizierenden Mittels zu beschleunigen, werden die der Reibung zum Zeitpunkt der Oberflächenbehandlung zuzuschreibende exotherme Temperatur und der Gehalt der von den magnetischen Eisenoxidteilchen gehaltenen Feuchtigkeit auf die folgende Weise eingeregelt.
Die exotherme Temperatur zum Zeitpunkt der Überzugsbehandlung wird innerhalb des Bereichs von 40 bis 110°C eingeregelt, und der Gehalt der von den magnetischen Eisenoxidteilchen gehaltenen Feuchtigkeit auf 0,4 bis 1,0 Gewichtsprozent. Dies macht es möglich, die Hydrolyse des Silans, für das vorstehend Beispiele angegeben wurden, und die anschließende Kondensationsreaktion zu beschleunigen und zudem die Zersetzungsprodukte wie etwa Alkohol zu verdampfen und zu entfernen. Das so erhaltene Produkt ist als das magnetische Pulver für den Toner bevorzugt.
Die exotherme Temperatur zum Zeitpunkt der Überzugsbehandlung kann gemäß der Behandlungsstärke (zum Beispiel der Belastung und der Anzahl an Umdrehungen) der verwendeten radartigen Knetvorrichtung, die von außen erhitzt werden kann, und dem Durchsatz eingestellt werden.
Der Gehalt der von den magnetischen Eisenoxidteilchen gehaltenen Feuchtigkeit wird gemäß dem Gehalt des Siliciumelements in den magnetischen Eisenoxidteilchen und ihrer Oberflächenstruktur eingeregelt, wie es später beschrieben wird.
Um den Gehalt der Feuchtigkeit der magnetischen Eisenoxidteilchen zu messen, werden in der vorliegenden Erfindung die magnetischen Eisenoxidteilchen vorausgehend für 24 Stunden in einer Umgebung von 25°C/65% relativer Feuchtigkeit belassen. Danach wird die Probe auf 130°C erhitzt, und der beim Erhitzen verdampfte Feuchtigkeitsgehalt wird gemessen, während die Teilchen mit einem Stickstoffgasträger bei 0,2 Liter/Minute belüftet werden, wobei eine Vorrichtung zum Messen eines Spurengehalts an Feuchtigkeit, Modell AQ-6, und ein automatischer Feuchtigkeitsverdampfer, Modell SE-24, hergestellt durch Hiranuma Sangyo K. K., verwendet werden.
Die zu den in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen zugegebene Silicatverbindung kann Silicate wie etwa käuflich erhältliches Natriumsilicat und Kieselsäuren wie etwa durch Hydrolyse hergestellte solartige Kieselsäure einschließen.
Das zugegebene wasserlösliche Aluminium kann Aluminiumsulfat einschließen.
Als das Eisensalz kann Eisensulfat, das üblicherweise als Nebenprodukt gebildet wird, wenn Titansulfat hergestellt wird, und Eisensulfat, das bei der Oberflächenreinigung von Stahllagen als Nebenprodukt erzeugt wird, verwendet werden. Eisenchlorid kann ebenfalls verwendet werden.
Als ein bevorzugtes System der vorliegenden Erfindung sollten die magnetischen Eisenoxidteilchen eine Glätte von 0,3 bis 0,8, bevorzugt von 0,45 bis 0,7 und mehr bevorzugt von 0,5 bis 0,7 aufweisen. In der vorliegenden Erfindung hat die Glätte eine Beziehung zu der Menge an Poren an den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen. Wenn die Glätte weniger als 0,3 beträgt, liegen die Poren an den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen in einer großen Anzahl vor, so dass sie zur Adsorption von Feuchtigkeit neigen.
In der vorliegenden Erfindung wird die Glätte der magnetischen Eisenoxidteilchen auf die folgende Weise bestimmt.
Hier wird die spezifische BET-Oberfläche der magnetischen Eisenoxidteilchen auf die folgende Weise gemessen.
Die spezifische BET-Oberfläche wird durch das BET-Vielpunktverfahren bestimmt, unter Verwendung einer vollautomatischen Gasadsorptionsmessvorrichtung AUTOSORB-1, hergestellt durch Yuasa Ionics Co., Ltd., und unter Verwendung von Stickstoff als Adsorptionsgas. Als eine Vorbehandlung wird die Probe bei 50°C für 10 Stunden entlüftet.
Die Messung des durchschnittlichen Teilchendurchmessers und die Berechnung der Oberfläche des magnetischen Eisenoxids werden auf die folgende Weise vorgenommen.
Eine Fotografie der magnetischen Eisenoxidteilchen wird mit einem Transmissionselektronenmikroskop bei einer Vergrößerung von 40.000 aufgenommen, und auf der Fotografie werden 250 Teilchen zufällig ausgewählt. Danach werden die Martin-Durchmesser der projizierten Durchmesser (die Länge eines Segments einer Linie, die den projizierten Bereich in einer gegebenen Richtung halbiert) gemessen, und die Messungen werden als ein anzahlgemittelter Teilchendurchmesser angegeben.
Um die Oberfläche zu berechnen, wird angenommen, dass die magnetischen Eisenoxidteilchen Kugeln sind, wobei der durchschnittliche Teilchendurchmesser der magnetischen Eisenoxidteilchen als der Durchmesser eines jeden magnetischen Eisenoxidteilchens angesehen wird. Die Dichte des magnetischen Eisenoxids wird durch ein herkömmliches Verfahren gemessen, und dann wird die Oberfläche der magnetischen Eisenoxidteilchen bestimmt.
Bei den durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren erhaltenen magnetischen Eisenoxidteilchen liegt das Siliciumelement sowohl im Inneren als auch an den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenteilchen vor und nimmt allmählich von den Kernen zu den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen zu.
Wenn die magnetischen Eisenoxidteilchen mit einem Aluminiumhydroxid behandelt werden, liegt das Aluminiumelement im Wesentlichen nur auf den Oberflächen und in den Oberflächenschichten der magnetischen Eisenoxidteilchen vor.
Als ein mehr bevorzugtes System der vorliegenden Erfindung sollten die magnetischen Eisenoxidteilchen eine Schüttdichte von 0,8 g/cm³ oder mehr und bevorzugt von 1,0 g/cm³ oder mehr aufweisen.
Wenn die magnetischen Eisenoxidteilchen eine Schüttdichte von weniger als 0,8 g/cm³ haben, kann die Überzugsbehandlung mit dem oberflächenmodifizierenden Mittel leicht unzureichend sein, und die physikalischen Eigenschaften ihrer Mischung mit anderen Tonermaterialien bei der Herstellung des Toner kann leicht nachteilig beeinflusst werden und die Dispergierfähigkeit der magnetischen Eisenoxidteilchen nimmt leicht ab.
Die Schüttdichte der magnetischen Eisenoxidteilchen wird in der vorliegenden Erfindung gemäß dem Pigmenttestverfahren von JIS K-5101 gemessen.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen können des Weiteren bevorzugt mit einem Aluminiumhydroxid in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gewichtsprozent und mehr bevorzugt von 0,05 bis 1,0 Gewichtsprozent hinsichtlich des Aluminiumelementes behandelt werden.
Ein Teil des in den magnetischen Eisenoxidteilchen enthaltenen Aluminiumelements liegt auf den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen im Zustand eines Oxids, eines Hydroxids, eines wasserhaltigen Oxids oder dergleichen vor. Es wird angenommen, dass verglichen mit der Kombination von einem Übergangsmetall wie etwa Eisen mit Sauerstoff, die übliche magnetische Materialien bildet, die Kombination von Aluminiumelement mit Sauerstoff eine so große Polarität aufweist, dass das Aluminiumelement enthaltende magnetische Material eine bessere triboelektrische Aufladbarkeit als magnetische Materialien hat, die kein Aluminiumelement enthalten. Diese Tendenz gilt auch für das Siliciumelement.
Wenn das Aluminiumhydroxid hinsichtlich des Aluminiumelements weniger als 0,01 Gewichtsprozent beträgt, kann die Behandlung weniger effektiv sein. Wenn es andererseits mehr als 2,0 Gewichtsprozent beträgt, können sich die Umwelteigenschaften des magnetischen Toners, insbesondere die Aufladungsleistung in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit, leicht verschlechtern.
An den äußersten Oberflächen der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen kann das Atomverhältnis von Fe/Al bevorzugt 0,3 bis 10,0, mehr bevorzugt 0,3 bis 5,0 und noch mehr bevorzugt 0,3 bis 2,0 betragen. Wenn die Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen mit dem oberflächenmodifizierenden Mittel, das eine Reaktivität aufweist, überzugsbehandelt werden, ruft die Gegenwart einer Aluminiumverbindung in einer Spurenmenge eine Verbesserung der Effizienz der Behandlung hervor. Dies ist insbesondere effektiv, wenn eine Silanverbindung mit einer Alkoxysilylgruppe oder eine Titanatverbindung mit einer Alkoxytitanylgruppe verwendet wird.
Wenn das Atomverhältnis von Fe/Al an den äußersten Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen weniger als 0,3 beträgt, können sich die Umwelteigenschaften des magnetischen Toners, insbesondere die Aufladungsleistung in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit, leicht verschlechtern. Wenn es mehr als 10,0 beträgt, kann keine stabile Aufladungsleistung erzielt werden.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen können bevorzugt einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 0,4 μm und bevorzugt von 0,1 bis 0,3 μm aufweisen.
Die magnetischen Eisenoxidteilchen können bevorzugt eine spezifische BET-Oberfläche von 15,0 m²/g oder weniger und bevorzugt von 12,0 m²/g oder weniger aufweisen. Wenn die magnetischen Eisenoxidteilchen eine spezifische BET-Oberfläche von mehr als 15,0 m²/g aufweisen, kann die Adsorptionsneigung der magnetischen Eisenoxidteilchen gegenüber Feuchtigkeit zunehmen, was die Feuchtigkeitsabsorption und die Aufladungsleistung des magnetischen Toners, der die magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, nachteilig beeinflusst.
Als Ergebnis ausgiebiger Studien haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass die Adsorptionsneigung der magnetischen Eisenoxidteilchen gegenüber Feuchtigkeit stark mit den an den Teilchenoberflächen vorliegenden Poren zusammenhängt, und es ist wichtig, das Porenvolumen einzuregeln. Die magnetischen Eisenoxidteilchen können bevorzugt ein Gesamtporenvolumen von 7,0 × 10^–3 bis 15,0 × 10^–3 ml/g und mehr bevorzugt von 8,0 × 10^–3 ml/g bis 12,0 × 10^–3 ml/g aufweisen.
Wenn die magnetischen Eisenoxidteilchen ein Gesamtporenvolumen von weniger als 7,0 × 10^–3 ml/g aufweisen, können die magnetischen Eisenoxidteilchen eine sehr geringe Fähigkeit zum Halten von Feuchtigkeit haben. Daher neigt der magnetische Toner, der solche magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, in einer Umgebung geringer Feuchtigkeit dazu, eine Aufladung hervorzurufen und führt leicht zu einer Verschlechterung der Bilddichte.
Wenn das Gesamtporenvolumen 15,0 × 10^–3 ml/g übersteigt, können sich die magnetischen Eisenoxidteilchen aufgrund ihrer schwachen Haftung an das Bindeharz von den magnetischen Tonerteilchen ablösen, so dass der magnetische Toner leicht nachteilig beeinflusst wird, was z.B. eine Verschlechterung der Bilddichte hervorruft. Die Poren an den Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen stehen zudem stark im Zusammenhang mit der Adsorption von Feuchtigkeit und beeinflussen die Feuchtigkeitsadsorptionseigenschaften des magnetischen Toners, der die magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, in starker Weise. Der Oberflächenfeuchtigkeitsgehalt des magnetischen Toners steht in engem Zusammenhang mit der Aufladungsleistung des Toners. Daher neigt der magnetische Toner, der solche magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit dazu, Feuchtigkeit zu adsorbieren, wenn er in solch einer Umgebung belassen wird, so dass leicht eine Verschlechterung der Ladungsmenge hervorgerufen wird, was zu einer Verschlechterung der Bilddichte führt.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen können zudem bevorzugt eine Oberflächenporenverteilung aufweisen, bei der die gesamte spezifische Oberfläche von Poren mit Porendurchmessern von kleiner als 20 Å (Mikroporen) nicht größer ist als die gesamte spezifische Oberfläche von Poren mit Porendurchmessern von nicht kleiner als 20 Å (20 bis 500 Å) (Mesoporen).
Der Durchmesser der Oberflächenporen der magnetischen Eisenoxidteilchen beeinflusst in starkem Maße die Adsorption von Feuchtigkeit. Kleine Poren machen es schwierig, dass adsorbierte Feuchtigkeit desorbiert wird. Wenn die gesamte spezifische Oberfläche der Poren mit Porendurchmessern von kleiner als 20 Å in den magnetischen Eisenoxidteilchen die gesamte spezifische Oberfläche von Poren mit Porendurchmessern von nicht kleiner als 20 Å übersteigt, folgt daraus, dass die Teilchen mehr Adsorptionsstellen aufweisen, von denen die adsorbierte Feuchtigkeit nur schwierig desorbiert wird, so dass für den magnetischen Toner, der solche magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, leicht eine starke Verringerung seiner Aufladungsleistung hervorgerufen wird, insbesondere wenn er für einen langen Zeitraum in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit belassen wird, was es zudem schwierig macht, die Aufladungsleistung wiederherzustellen.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen, deren Oberflächenstruktur wie vorstehend beschrieben eingeregelt worden ist, können keine Hysterese (d.h. Verzögerung) in den Isothermen auf der Adsorptionsseite und der Desorptionsseite bei den Isothermen der Stickstoffgasadsorption/desorption der magnetischen Eisenoxidteilchen hervorrufen, und daher kann der Unterschied der Menge an adsorbiertem Gas zwischen Adsorption und Desorption bei einem beliebigen relativen Druck auf 4% oder weniger eingestellt werden.
Ein Auftreten der Hysterese (d.h. einer Verzögerung) in den Isothermen der Stickstoffadsorption/desorption bedeutet, dass die Poren der Teilchen enge Poreneingänge haben und dass die Teilchen Poren in der Art eines Tintenfasses haben, bei denen sich die Innenseiten der Poren weiten, mit einer Struktur, bei der adsorbierte Substanz (Feuchtigkeit) nur schwierig desorbiert wird. Somit neigt bei dem Toner, der solche magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, die Aufladungsleistung dazu, insbesondere in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit nachteilig beeinflusst zu werden. Wenn zudem die vorstehend beschriebenen Verfahren zur Oberflächenbehandlung verwendet werden, können die Oberflächen der magnetischen Eisenoxidteilchen mit dem oberflächenmodifizierenden Mittel so überzogen werden, dass sich eine geringe Gleichmäßigkeit ergibt.
In der vorliegenden Erfindung werden das Gesamtporenvolumen, die gesamte spezifische Oberfläche der Poren mit Porendurchmessern von kleiner als 2 nm (20 Å), die gesamte spezifische Oberfläche der Poren mit Porendurchmessern von nicht kleiner als 2 nm (20 Å) und die Isothermen der Stickstoffgasadsorption/desorption der magnetischen Eisenoxidteilchen auf die folgende Weise bestimmt.
Unter Verwendung einer vollautomatischen Gasadsorptionsvorrichtung AUTOSORB-1, hergestellt durch Yuasa Ionics Co., Ltd., als einer Messvorrichtung und unter Verwendung von Stickstoff als Adsorptionsgas werden 40 Punkte Adsorption und 40 Punkte Desorption bei relativen Drücken von 0 bis hin zu 1,0 gemessen, und die Porenverteilungen werden durch das de Boersche-Verfahren mit T-Auftragung, das Kelvin-Verfahren und das B.J.H.-Verfahren berechnet, um die entsprechenden Werte zu bestimmen. Als eine Vorbehandlung werden die Proben bei 50°C für 10 Stunden entlüftet.
Ein genaues Einregeln der Oberflächenstruktur der magnetischen Eisenoxidteilchen auf die vorstehend beschriebene Weise macht es möglich, den Überzug der Teilchenoberflächen mit dem oberflächenmodifizierenden Mittel gleichmäßig auszubilden und zudem die Reaktivität geeignet zu befördern.
Die magnetischen Eisenoxidteilchen, die mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt worden sind, haben eine gleichmäßige Bedeckung von 95 Gewichtsprozent oder mehr und bevorzugt von 98 Gewichtsprozent oder mehr, gemessen durch einen später beschriebenen Bewertungstest der Bedeckung, da wenn die magnetischen Tonerteilchen durch Suspensionspolymerisation gebildet werden, die magnetischen Eisenoxidteilchen in den magnetischen Tonerteilchen in einer großen Menge eingekapselt werden können und sich zudem weniger von den magnetischen Tonerteilchen ablösen.
Die magnetischen Eisenoxidteilchen, die mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt worden sind, können bevorzugt in einer Menge von 80 bis 150 Gewichtsteilen und mehr bevorzugt von 85 bis 150 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen des Bindeharzes oder basierend auf 100 Gewichtsteilen der polymerisierbaren Monomere hinsichtlich einer Verbesserung der Entwicklungsleistung des magnetischen Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser verwendet werden.
Bei dem magnetischen Toner der vorliegenden Erfindung haben die magnetischen Tonerteilchen Formfaktoren SF-1 und SF-2, gemessen durch einen Bildanalysator, mit einem Wert des SF-1 von 100 bis 160 und bevorzugt von 110 bis 160, einem Wert des SF-2 von 100 bis 140 und bevorzugt von 110 bis 140, und einem Wert (SF-2)/(SF-1) von nicht mehr als 1,0 und bevorzugt nicht mehr als 0,98.
In der vorliegenden Erfindung ist SF-1, der den Formfaktor angibt, ein Wert, der erhalten wird, indem zufällig 100 Teilchen des Toner unter Verwendung z.B. eines FE-SEM (S-800, ein Abtastelektronenmikroskop hergestellt von Hitachi Ltd.,) geprobt werden, ihre Bildinformation in z.B. einen Bildanalysator (LUZEX-III, hergestellt durch Nikore Co.) über ein Interface eingegeben werden, um eine Analyse vorzunehmen, und die Daten gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet werden. Der erhaltene Wert ist als Formfaktor SF-1 definiert. Formfaktor SF-1 = (MXLNG)2/FLÄCHE × π/4 × 100wobei MXLNG eine absolute maximale Länge eines Tonerteilchens bezeichnet und FLÄCHE eine projizierte Fläche eines Tonerteilchens bezeichnet.
Der Formfaktor SF-2 bezieht sich auf einen Wert, der durch Berechnung gemäß des folgenden Ausdrucks erhalten wird. Formfaktor SF-2 = (PERI)2/FLÄCHE × 1/4π × 100wobei PERI eine periphere Länge eines Tonerteilchens und FLÄCHE einen projizierten Bereich eines Tonerteilchens bezeichnet.
Der Formfaktor SF-1 gibt das Ausmaß der Kugelförmigkeit der Tonerteilchen an. SF-2 gibt das Ausmaß der Ungleichmäßigkeit der Tonerteilchen an.
Insbesondere wenn der Toner einen Formfaktor SF-1 von 110 bis 160 aufweist, kann der Toner durch Reinigen leicht von der Oberfläche des Elements, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, entfernt werden. Wenn der Toner für einen langen Zeitraum verwendet wird, wird zudem jeder äußere Zusatzstoff nur schwer in die Oberflächen des Tonerteilchens eingelagert, und infolgedessen kann eine Verschlechterung der Bildqualität verhindert werden. Somit ist solch ein Formfaktor bevorzugt. Wenn andererseits der Formfaktor SF-1 mehr als 160 beträgt, können die Tonerteilchen übermäßig formlos sein, so dass der Toner eine breite Ladungsverteilung aufweisen kann und zudem die Oberflächen des Tonerteilchens leicht poliert werden, was eine Verringerung der Bilddichte und einen Bildschleier hervorruft. Wenn das Zwischenübertragungselement in dem bilderzeugenden Gerät verwendet wird, kann sich zudem die Übertragungseffizienz der Tonerbilder verringern, wenn die Tonerbilder von dem Element, das das elektrostatische latente Bild trägt, auf das Zwischenübertragungselement übertragen wird, und zudem kann sich die Übertragungseffizienz der Tonerbilder verringern, wenn die Tonerbilder von dem Zwischenübertragungselement auf das übertragungsaufnehmende Medium übertragen werden.
Um die Übertragungseffizienz der Tonerbilder zu verbessern, ist es für die Tonerteilchen bevorzugt, dass sie einen Wert des SF-2 von 100 bis 140 und bevorzugt von 110 bis 160 und einen Wert (SF-2)/(SF-1) von nicht mehr als 1,0 und bevorzugt nicht mehr als 0,98 aufweisen. Wenn die Tonerteilchen einen Formfaktor SF-2, der 140 übersteigt, und einen Wert (SF-2)/(SF-1), der 1 übersteigt, aufweisen, haben die Tonerteilchen keine glatten Oberflächen und viele Ungleichmäßigkeiten, so dass sich die Übertragungseffizienz leicht verringert, wenn die Tonerbilder von dem Element, das das elektrostatische latente Bild trägt, auf das Zwischenübertragungselement übertragen wird, und wenn die Tonerbilder von dem Zwischenübertragungselement auf das übertragungsaufnehmende Medium übertragen werden.
Wenn zudem übliche amorphe oder gestaltlose Toner verwendet werden, kann die Scherkraft oder Reibungskraft, die zwischen dem Element, das das elektrostatische latente Bild trägt, und dem Reinigungselement, zwischen dem Zwischenübertragungselement und dem Reinigungselement und/oder zwischen dem Element, welches das elektrostatische latente Bild trägt, und dem Zwischenübertragungselement wirkt, eine Schmelzanhaftung des Toners oder eine Filmbildung verursachen, was ihre Eignung für ein bilderzeugendes Gerät schwierig macht.
Nun wird in dem Fall, in dem das Zwischenübertragungselement bereitgestellt ist, um mit übertragungsaufnehmenden Medien verschiedener Arten umzugehen, der Übertagungsschritt im Wesentlichen zweimal durchgeführt. Daher kann sich die endgültige Übertragungseffizienz stark verringern, was eine Verringerung der Effizienz der Tonerausnutzung und zudem ein Problem hinsichtlich der Eignung für ein bilderzeugendes Gerät, wie vorstehend angegeben, leicht hervorrufen kann.
Demgemäß ist es für den Toner erforderlich, dass er eine sehr hohe Übertragungsleistung aufweist. Um solch eine Anforderung zu erfüllen, kann der Toner bevorzugt die Tonerteilchen mit den Formfaktoren SF-1 und SF-1 aufweisen, welche die vorstehend beschriebenen Bedingungen erfüllen.
Die Wachskomponente kann bevorzugt in dem Bindeharz in der Form einer im Wesentlichen kugelförmigen und/oder spindelförmigen Insel oder Inseln in solch einem Zustand dispergiert sein, dass die Wachskomponente und das Bindeharz nicht ineinander gelöst sind, in einer Betrachtung des Querschnitts der magnetischen Tonerteilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM). Das vorstehend beschriebene Dispergieren der Wachskomponente und ihr Einkapseln in den Tonerteilchen macht es möglich, eine Verschlechterung des Toners und eine Verunreinigung des bilderzeugenden Geräts durch diesen zu verhindern, und somit kann eine gute Aufladungsleistung beibehalten werden und Tonerbilder mit überlegener Punktreproduzierbarkeit können über einen langen Zeitraum erzeugt werden. Wenn sie erhitzt und gepresst wird, wirkt die Wachskomponente mit guter Effizienz, und daher können eine zufriedenstellende Fixierleistung bei niedriger Temperatur und zufriedenstellende Anti-Offset-Eigenschaften erhalten werden.
Die Querschnitte der Tonerteilchen können durch z.B. ein Verfahren beobachtet werden, bei dem Tonerteilchen in einem bei Raumtemperatur aushärtenden Epoxidharz gut dispergiert werden, gefolgt von Härten in einer Umgebung mit einer Temperatur von 40°C über 2 Tage, und das erhaltene gehärtete Produkt wird mit Trirutheniumtetraoxid, optional in Kombination mit Triosmiumtetraoxid, angefärbt, und danach werden die Proben mittels eines Mikrotoms mit einem Diamantschneider in Scheiben geschnitten, um die Querschnittsformen der Tonerteilchen unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) zu beobachten. In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, das Anfärbeverfahren mit Trirutheniumtetraoxid zu verwenden, um einen Kontrast zwischen den Materialien auszubilden, indem ein Unterschied in der Kristallinität zwischen der verwendeten niedrig erweichenden Substanz und dem die Hülle bildenden Harz ausgenutzt wird. Typische Beispiele sind in den 4A und 4B gezeigt. Für die in den später angegebenen Beispielen erhaltenen Tonerteilchen wurde beobachtet, dass die niedrig erweichende Substanz der Wachskomponente von dem Hüllenharz eingekapselt war.
Als die Wachskomponente eine Verbindung mit einem endothermen Hauptpeak innerhalb eines Temperaturbereichs von 40 bis 130°C zum Zeitpunkt des Temperaturanstiegs, in der unter Verwendung eines Differential-Abtast- Kaloriemeters gemessenen DSC-Kurve. Die Verbindung mit einem endothermen Hauptpeak innerhalb des vorstehenden Temperaturbereichs trägt stark zur Fixierung bei niedriger Temperatur bei und zeigt gleichzeitig in effektiver Weise Ablösbarkeit. Wenn der maximale endotherme Peak niedriger als 40°C liegt, kann die Wachskomponente eine schwache Selbstklebekraft aufweisen, was zu schlechten Anti-Offset-Eigenschaften bei hoher Temperatur und zudem zu einem übermäßig großen Glanz führt. Wenn andererseits der maximale endotherme Peak höher als 130°C liegt, kann die Fixiertemperatur in unerwünschter Weise ansteigen, und zudem ist es schwierig, die Oberfläche des fixierten Bildes zweckmäßig zu glätten. Insbesondere wenn sie in Farbtonern verwendet wird, ist solch eine Verbindung daher nicht bevorzugt, da sie eine Verringerung der Farbmischleistung hervorruft. In dem Fall, in dem die Tonerteilchen direkt durch Polymerisation erhalten werden, indem eine Granulierung und Polymerisation in einem wässrigen Medium durchgeführt wird, gibt es zudem das Problem, dass die Wachskomponente sich in unerwünschter Weise während der Granulierung in dem wässrigen Medium absetzen kann, wenn der maximale endotherme Peak bei einer hohen Temperatur liegt.
Die maximale endotherme Peaktemperatur wird gemäß ASTM D3418-8 gemessen. Um die Messung vorzunehmen, wird z.B. eine DSC-7, hergestellt durch Perkin Elmer Co., verwendet. Die Temperatur in dem Detektionsabschnitt der Vorrichtung wird auf Basis der Schmelzpunkte von Indium und Zink korrigiert, und die Wärmeeinheit wird auf der Basis der Schmelzwärme von Indium korrigiert. Die Messprobe wird in eine Aluminiumpfanne gegeben, und eine leere Pfanne wird als eine Kontrolle eingesetzt. Nachdem die Temperatur einmal erhöht und abgesenkt wurde, um vorausgehend eine Vorgeschichte aufzunehmen, wird die Messung bei einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von 10°C/min. vorgenommen.
In der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendete Wachse sind jene, die aus den folgenden Wachsen erhalten werden. Sie sind Paraffinwachs und Derivate davon, Montanwachs und Derivate davon, mikrokristallines Wachs und Derivate davon, Fischer-Tropsch-Wachs und Derivate davon und Polyolefinwachs und Derivate davon. Die Derivate dieser Wachse können Oxide, Blockcopolymere mit Vinylmonomeren und pfropfmodifizierte Produkte einschließen. Andere Wachse können langkettige Alkylalkohole und Derivate davon, langkettige Fettsäuren und Derivate davon, Säureamide, Ester, Ketone, gehärtetes Castoröl und Derivate davon, pflanzliche Wachse, tierische Wachse, Mineralwachse und Petrolactame einschließen. Die Derivate dieser Wachse können verseifte Produkte, Salze, Additionsprodukte mit Alkylenoxid und Ester sein.
Aus diesen Wachsen können Wachse gemäß dem Molekulargewicht durch Ausschwitzen unter Druck, Lösungsmittelfraktionierung, Vakuumdestillation, Extraktion mit ultrakritischem Gas oder fraktionierte Umkristallisation (zum Beispiel Schmelzflüssigkeitskristallisation und Kristallfiltration) fraktioniert werden. Solche Wachse können ebenfalls bevorzugt in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Nach der Fraktionierung können die Wachse einer Oxidation, Blockcopolymerisation oder Pfropfmodifizierung unterzogen werden.
Zu der Wachskomponente kann ein Antioxidationsmittel zugegeben worden sein, solange es nicht die Aufladungsleistung des magnetischen Toners beeinflusst.
Um winzige latente Bildpunkte treu zu entwickeln, um eine viel höhere Bildqualität zu erzielen, kann der magnetische Toner bevorzugt einen gewichtsgemittelten Teilchendurchmesser D₄ (μm) von 3,5 bis 6,5 μm und in seiner zahlenmäßigen Teilchengrößenverteilung eine Beziehung für einen Anteil N (Anzahl-%) von vorliegenden Teilchen mit Durchmessern von 3,17 μm oder kleiner von: 35–D4 × 5 ≤ N ≤ 180–D4 × 25aufweisen.
Im Falle eines magnetischen Toners mit einem gewichtsgemittelten Teilchendurchmesser von kleiner als 3,5 μm kann nicht übertragener magnetischer Toner auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, oder auf dem Zwischenübertragungselement aufgrund einer Verringerung der Übertragungseffizienz in einer großen Menge zurückbleiben, und zudem ist solch ein Toner nicht bevorzugt, da er aufgrund von Schleier und fehlerhafter Übertragung ungleichmäßige Bilder hervorrufen kann. Wenn der magnetische Toner einen gewichtsgemittelten Teilchendurchmesser von größer als 6,5 μm aufweist, neigt der Toner dazu, an die Oberfläche des Elements, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, oder an Elemente wie etwa das Zwischenübertragungselement schmelzanzuhaften. Wenn in der zahlenmäßigen Teilchengrößenverteilung des magnetischen Toners der Anteil N an vorliegenden Teilchen mit Durchmessern von 3,17 μm oder kleiner außerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, kann solch eine Tendenz stärker zunehmen.
Die Teilchengrößenverteilung der magnetischen Tonerteilchen und des magnetischen Toners kann durch verschiedene Verfahren gemessen werden. In der vorliegenden Erfindung wird sie unter Verwendung eines Coulter-Zählers gemessen.
Zum Beispiel wird als ein Messgerät ein Coulter Multisizer oder ein Coulter-Zähler Modell TA-II (hergestellt durch Coulter Electronics, Inc.) verwendet.
Ein Interface (hergestellt durch Nikkaki K. K.), das die zahlenmäßige Verteilung und die volumenmäßige Verteilung ausgibt, und ein Personal Computer sind angeschlossen. Als eine Elektrolytlösung wird unter Verwendung von Natriumchlorid ersten Grades (first grade) eine wässrige, einprozentige NaCl-Lösung hergestellt. Zum Beispiel kann Isoton II (erhältlich von Coulter Scientific Japan Co.) verwendet werden. Die Messung wird durchgeführt, indem als ein Dispergiermittel von 0,1 bis 5 ml eines oberflächenaktiven Mittels, bevorzugt eines Alkylbenzolsulfonats, zu 100 bis 150 ml der vorstehenden wässrigen Elektrolytlösung zugegeben werden und des Weiteren 2 bis 20 mg einer zu messenden Probe zugegeben werden. Die Elektrolytlösung, in der die Probe suspendiert worden ist, wird für etwa 1 Minute bis etwa 3 Minuten in einem Ultraschall-Dispergiergerät dispergiert. Die Teilchengrößenverteilung der Tonerteilchen mit Teilchendurchmessern von 2 bis 40 μm wird auf Grundlage der Anzahl mittels des vorstehenden Coulter Multisizers unter Verwendung einer Blende 100 μm als seiner Blende gemessen. Dann werden die Werte gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt.
Das in dem magnetischen Toner verwendete Bindeharz kann ein Styrol/Acrylat oder -methacrylat-Copolymer, Polyesterharze, Epoxidharze und Styrol/Butadien-Copolymer einschließen. In dem Verfahren, in dem die magnetischen Tonerteilchen direkt durch Polymerisation erhalten werden, werden die Monomere zur Bildung von irgendeinem von diesen verwendet. Speziell angegeben werden bevorzugt Styrol, Styrolderivate wie etwa o-, m- oder p- Methylstyrol und m- oder p-Ethylstyrol, Acryl- oder Methacrylsäureestermonomere wie etwa Methylacrylat oder -methacrylat, Ethylacrylat oder -methacrylat, Propylacrylat oder -methacrylat, Butylacrylat oder -methacrylat, Octylacrylat oder -methacrylat, Dodecylacrylat oder -methacrylat, Stearylacrylat oder -methacrylat, Behenylacrylat oder -methacrylat, 2-Ethylhexylacrylat oder -methycrylat, Dimethylaminoethylacrylat oder -methacrylat und Diethylaminoethylacrylat oder -methacrylat und Olefinmonomere wie etwa Butadien, Isopren, Cyclohexen, Acryl- oder Methacrylnitril und Acrylsäureamid verwendet. Jedes von diesen kann alleine oder üblicherweise in der Form einer zweckmäßigen Mischung von Monomeren verwendet werden, die so vermischt sind, dass die theoretische Glasübergangstemperatur (Tg), wie in der Veröffentlichung POLYMER HANDBOOK, 2. Auflage III, S. 139–192 (John Wiley & Sons, Inc.) beschrieben, im Bereich von 40 bis 75°C liegt. Wenn die theoretische Glasübergangstemperatur niedriger als 40°C liegt, können hinsichtlich der Lagerungsstabilität oder der Laufstabilität des Toners Probleme auftreten. Wenn sie andererseits höher als 75°C liegt, kann der Fixierpunkt des Toners ansteigen. Insbesondere im Falle von Farbtonern, die zur Erzeugung von Vollfarbbildern verwendet werden, kann sich die Farbmischleistung der entsprechenden Farbtoner zum Zeitpunkt des Fixierens verringern, was zu einer schlechten Farbreproduzierbarkeit führt, und zudem kann sich die Transparenz von OHP-Bildern verringern. Somit sind solche Temperaturen nicht bevorzugt.
Das Molekulargewicht des Bindeharzes wird durch Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen. Im Falle eines Toners mit einer Kern/Hülle-Struktur wird als ein spezielles Verfahren zur Messung durch GPC der Toner im Voraus mit einem Toluollösungsmittel für 20 Stunden mittels eines Soxhlet-Extraktors extrahiert, und danach wird das Toluol mittels eines Rotationsverdampfers verdampft, um ein Extrakt zu erhalten, gefolgt von Zugabe eines organischen Lösungsmittels zu dem Extrakt, um gründlich zu waschen, wobei das organische Lösungsmittel die Wachskomponente, nicht aber das Bindeharz lösen kann (zum Beispiel Chloroform). Danach wird der Rückstand in Tetrahydrofuran (THF) gelöst, und die erhaltene Lösung wird mit einem lösungsmittelbeständigen Membranfilter mit einem Porendurchmesser von 0,3 μm filtriert, um eine Probe zu erhalten (eine THF-Lösung). Das Molekulargewicht der Probe wird unter Verwendung eines Detektors 150C, hergestellt durch Waters Co., gemessen. Als ein Säulenaufbau ist A-801, A-802, A-803, A-804, A-805, A-806 und A-807, erhältlich von Showa Denko K. K., angeschlossen, und die Molekulargewichtsverteilung kann unter Verwendung einer Kalibrationskurve eines Standardpolystyrolharzes gemessen werden. Die Harzkomponente der so erhaltenen Polymerteilchen kann in der Spitze ein Molekulargewicht von 5.000 bis 1.000.000 und ein Verhältnis des gewichtsgemittelten Molekulargewichts (Mw) zum zahlengemittelten Molekulargewicht (Mn), Mw/Mn, von 2 bis 100 aufweisen. Solch ein Produkt ist in der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Um die Wachskomponente in dem Bindeharz einzukapseln, ist es insbesondere bevorzugt, des Weiteren ein polares Harz zuzugeben. Als das in der vorliegenden Erfindung verwendete polare Harz werden bevorzugt Copolymere von Styrol mit Acryl- oder Methacrylsäure, Maleinsäurecopolymere, ungesättigte Polyesterharze, gesättigte Polyesterharze, Polycarbonatharze und Epoxidharze verwendet.
Als Ladungskontrollmittel können bekannte Mittel verwendet werden. Insbesondere ist es bevorzugt, Ladungskontrollmittel zu verwenden, die die Aufladegeschwindigkeit des Toners erhöhen und eine konstante Auflademenge stabil beibehalten können. Wenn das direkte Polymerisationsverfahren verwendet wird, um die magnetischen Tonerteilchen zu erhalten, sind zudem insbesondere Ladungskontrollmittel bevorzugt, die weder eine polymerisationshemmende Wirkung noch Löslichkeiten in dem wässrigen Dispersionsmedium aufweisen. Als spezielle Verbindungen können sie, als negative Ladungskontrollmittel, Metallverbindungen aromatischer Carbonsäuren wie etwa Salicylsäure, Naphthoesäure und Dicarbonsäuren, polymerartiger Verbindungen mit Sulfonsäure oder Carbonsäure in der Seitenkette, Borverbindungen, Harnstoffverbindungen, Siliciumverbindungen und Carycsaren einschließen. Als positive Ladungskontrollmittel können sie quartäre Ammoniumsalze, polymerartige Verbindungen mit solch einem quartären Ammoniumsalz in der Seitenkette, Guanidinverbindungen und Imidazolverbindungen einschließen. Jedes dieser Ladungskontrollmittel kann bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen des Bindeharzes verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung ist die Zugabe dieses Ladungskontrollmittels allerdings nicht wesentlich. In dem Fall, in dem die Zwei-Komponenten-Entwicklung verwendet wird, kann die triboelektrische Aufladung mit einem Träger verwendet werden, und in dem Fall, in dem die nicht magnetische Ein-Komponenten-Entwicklung durch Aufbringen mit einem Blatt verwendet wird, kann zudem die triboelektrische Aufladung mit einem Blattelement oder einem Hülsenelement absichtlich ausgenutzt werden. In jedem Fall muss das Ladungskontrollmittel nicht notwendigerweise in den magnetischen Tonerteilchen enthalten sein. Als Verfahren zur Herstellung des magnetischen Toners der vorliegenden Erfindung werden die Tonerteilchen durch das Verfahren hergestellt, das in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 36-10231 und den offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 59-53856 und Nr. 59-61842 offenbart ist, in dem Tonerteilchen direkt durch Suspensionspolymerisation hergestellt werden.
In der vorliegenden Erfindung werden die Tonerteilchen durch Suspensionspolymerisation unter Normaldruck oder unter Ausübung eines Drucks hergestellt, der den Formfaktor SF-1 der magnetischen Tonerteilchen im Bereich von 100 bis 160 und bevorzugt von 110 bis 160 einregeln kann und der mit relativer Leichtigkeit einen feinen Teilchentoner mit einer scharfen Teilchengrößenverteilung und einem gewichtsgemittelten Teilchendurchmesser von 3,5 bis 6,5 μm liefern kann, wobei das vorausgehend so erhaltene Polymer unter Verwendung von Medien zu einer festumrissenen Gestalt geformt, das Polymer direkt gegen eine Druckaufschlagplatte gedrückt oder das erhaltene Polymer in einem wässrigen System gefriergetrocknet, ausgesalzt oder zu den Teilchen mit einer umgekehrten elektrischen Oberflächenladung geformt werden kann, um vereinigt, agglomeriert oder zusammengefügt zu werden, um unter Berücksichtung der Bedingungen wie etwa des pH eine Agglomeration zu bewirken. Eine Impfpolymerisation, bei der des Weiteren Monomere auf Polymerteilchen adsorbiert werden, die einmal erhalten wurden, und wo danach ein Polymerisationsstarter zugegeben wird, um die Polymerisation durchzuführen, kann in der vorliegenden Erfindung ebenfalls bevorzugt verwendet werden.
Wenn die Suspensionspolymerisation als das Verfahren zur Herstellung des Toner verwendet wird, können die Teilchengrößenverteilung und der Teilchendurchmesser der Tonerteilchen durch ein Verfahren gesteuert werden, bei dem die Arten und Mengen eines geringfügig wasserlöslichen anorganischen Salzes und eines Dispergiermittels mit der Wirkung eines Schutzkolloids verändert werden, oder indem die mechanischen Bedingungen (zum Beispiel die Umfangsgeschwindigkeit eines Rotors, die Anzahl an Durchgängen, die Gestalt der Rührblätter und die Gestalt des Reaktionsgefäßes) oder die Konzentration des Feststoffs in dem wässrigen Medium gesteuert werden, wodurch die erwünschten Tonerteilchen erhalten werden können.
Als die polymerisierbaren Monomere, die verwendet werden, wenn die magnetischen Tonerteilchen der vorliegenden Erfindung durch Polymerisation hergestellt werden, vinylartige polymerisierbare Monomere, die eine radikalische Polymerisation durchlaufen können. Als die vinylartigen polymerisierbaren Monomere können monofunktionelle polymerisierbare Monomere oder polyfunktionelle polymerisierbare Monomere verwendet werden. Die monofunktionellen polymerisierbaren Monomere können Styrol, Styrolderivate wie etwa α-Methylstyrol, β-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, p-n-Butylstyrol, p-tert-Butylstyrol, p-n-Hexylstyrol, p-n-Octylstyrol, p-n-Nonylstyrol, p-n-Decylstyrol, p-n-Dodecylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Phenylstyrol, acrylatartige polymerisierbare Monomere wie etwa Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, iso-Propylacrylat, n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat, tert-Butylacrylat, n-Amylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Octylacrylat, n-Nonylacrylat, Cyclohexylacrylat, Benzylacrylat, Dimethylphosphatethylacrylat, Diethylphosphatethylacrylat, Dibutylphosphatethylacrylat und 2-Benzoyloxyethylacrylat, methacrylatartige polymerisierbare Monomere wie etwa Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, iso-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, iso-Butylmethacrylat, tert-Butylmethacrylat, n-Amylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, n-Nonylmethacrylat, Diethylphosphatethylmethacrylat und Dibutylphosphatethylmethacrylat, methylen-alphatische Monocarbonsäureester, Vinylester wie etwa Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylbenzonat und Vinylformiat, Vinylether wie etwa Methylvinylether, Ethylvinylether und Isobutylvinylether und Vinylketone wie etwa Methylvinylketon, Hexylvinylketon und Isopropylvinylketon einschließen.
Die polyfunktionellen polymerisierbaren Monomere können Diethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Polypropylenglykoldiacrylat, 2,2'-Bis[4-(acryloxy·diethoxy)phenyl]propan, Trimethylolpropantriacrylat, Tetramethylolmethantetraacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglykoldimethacrylat, Polypropylenglykoldimethacrylat, 2,2'-Bis[4-(methacryloxy·diethoxy)phenyl]propan, 2,2'-Bis[4-(methacryloxy·polyethoxy)phenyl]propan, Trimethylolpropantrimethacrylat, Tetramethylolmethantetramethacrylat, Divinylbenzol, Divinylnaphthalin und Divinylether einschließen.
In der vorliegenden Erfindung kann jedes der vorstehenden monofunktionellen polymerisierbaren Monomere alleine oder in einer Kombination von zwei oder mehr Arten oder irgendeines der monofunktionellen polymerisierbaren Monomere und polyfunktionelle polymerisierbare Monomere in Kombination verwendet werden. Die polyfunktionellen polymerisierbaren Monomere können zudem als Vernetzungsmittel verwendet werden.
Damit die magnetischen Eisenoxidteilchen, die mit dem oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt sind, in den Teilchen aus der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung, die in dem wässrigen Medium dispergiert ist, eingekapselt werden, kann das vorstehend beschriebene polare Harz bevorzugt vorausgehend in der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung gelöst werden.
In der Suspensionspolymerisation zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen kann der Polymerisationsstarter azo- oder diazoartige Polymerisationsstarter wie etwa 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril, 1,1'-Azobis-(cyclohexan-1-carbonitril) 2,2'-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril und Azobisisobutyronitril und peroxidartige Polymerisationsstarter wie etwa Benzoylperoxid, Methylethylketonperoxid, Diisopropylperoxycarbonat, Cumenhydroperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid und Lauroylperoxid einschließen. Der Polymerisationsstarter kann üblicherweise basierend auf dem Gewicht der polymerisierbaren Monomere in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent verwendet werden, die in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Polymerisationsgrad variiert. Der Polymerisationsstarter kann in Abhängigkeit von den Polymerisationsverfahren von leicht unterschiedlicher Art sein und kann, unter Bezug auf seine Temperatur für zehnstündige Halbwertzeit, alleine oder in der Form einer Mischung verwendet werden.
Um den Polymerisationsgrad zu steuern, kann des Weitern jedes bekannte Vernetzungsmittel, Kettenübertragungsmittel und Polymerisationshemmer zugegeben sein.
In der Suspensionspolymerisation zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen können verwendbare Dispersionsstabilisatoren als anorganische Verbindungen Tricalciumphosphat, Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphat, Zinkphosphat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Calciummetasilicat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Bentonit, Siliciumoxid und Aluminiumoxid einschließen. Als organische Verbindungen können sie Polyvinylalkohol, Gelatine, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Ethylcellulose, das Natriumsalz von Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure und Salze davon und Stärke einschließen. Jeder von diesen kann bei der Verwendung in einer wässrigen Phase dispergiert sein. Jeder dieser Dispersionsstabilisatoren kann bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 20 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilchen der polymerisierbaren Monomere verwendet werden.
Wenn die anorganischen Verbindungen als die Dispersionsstabilisatoren verwendet werden, können jene, die käuflich erhältlich sind, wie sie sind verwendet werden. Um allerdings feine Teilchen zu erhalten, können feine Teilchen aus der anorganischen Verbindung in dem Dispersionsmedium gebildet werden. Zum Beispiel können im Falle von Tricalciumphosphat eine wässrige Natriumphosphatlösung und eine wässrige Calciumchloridlösung unter sehr schnellem Rühren vermischt werden.
Um diese Dispersionsstabilisatoren fein zu dispergieren, können in Kombination 0,001 bis 0,1 Gewichtsteile eines oberflächenaktiven Mittels verwendet werden. Dieses beschleunigt die beabsichtigte Wirkung der vorstehenden Dispersionsstabilisatoren und kann zum Beispiel Natriumdodecylbenzolsulfat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecylsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Kaliumstearat und Calciumoleat einschließen.
Als ein Verfahren zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Tonerteilchen ist die folgende Suspensionspolymerisation bevorzugt.
Eine Monomerzusammensetzung, die die polymerisierbaren Monomere umfasst und zu der die Wachskomponente, ein Färbemittel, das Ladungskontrollmittel, der Polymerisationsstarter und andere Zusatzstoffe zugegeben sind, die mittels eines Dispergiergeräts wie etwa eines Homogenisierers oder eines Ultraschalldispergiergeräts gleichmäßig gelöst oder dispergiert worden sind, wird in einem den Dispersionsstabilisator enthaltenden wässrigen Medium mittels eines herkömmlichen Rührers oder eines Rührers mit großer Scherung wie etwa eines Homomischers, eines Homogenisierers oder dergleichen dispergiert. Die Granulierung wird bevorzugt unter Steuerung der Rührgeschwindigkeit und der Rührzeit vorgenommen, so dass Tröpfchen aus der Monomerzusammensetzung die erwünschte Tonerteilchengröße haben können. Nach der Granulierung kann bis zu solch einem Ausmaß gerührt werden, dass der Zustand der Teilchen beibehalten wird und dass verhindert werden kann, dass sich die Teilchen durch die Wirkung des Dispersionsstabilisators absetzen. Die Polymerisation kann bei einer auf 40°C oder darüber, üblicherweise auf 50 bis 90°C eingestellten Polymerisationstemperatur durchgeführt werden. In der letzten Hälfte der Polymerisation kann die Temperatur erhöht werden, und zudem kann das wässrige Medium in der letzten Hälfte der Reaktion, oder nachdem die Reaktion abgeschlossen worden ist, teilweise aus dem Reaktionssystem entfernt werden, um nicht umgesetzte polymerisierbare Monomere, Nebenprodukte usw. zu entfernen, so dass die Laufleistung bei dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung verbessert werden kann. Nachdem die Reaktion abgeschlossen worden ist, werden die gebildeten Tonerteilchen durch Waschen und Filtration gefolgt von Trocknen gesammelt. In solch einer Suspensionspolymerisation kann üblicherweise Wasser als das Dispersionsmedium bevorzugt in einer Menge von 300 bis 3000 Gewichtsteilen basieren auf 100 Gewichtsteilen der Monomerzusammensetzung verwendet werden.
Das Bilderzeugungsverfahren, für das der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
In dem in 1 gezeigten Gerätesystem wird ein Entwickler mit einem cyanfarbenen Toner, ein Entwickler mit einem magentafarbenen Toner, ein Entwickler mit einem gelben Toner und ein Entwickler mit einem magnetischen schwarzen Toner in die Entwicklungsanordnungen 4-1, 4-2, 4-3 bzw. 4-4 eingefüllt. Ein auf einem Element (zum Beispiel der lichtempfindlichen Trommel 1), das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, erzeugtes elektrostatisches latentes Bild wird durch Entwicklung mit einem magnetischen Pinsel oder durch nicht magnetische Ein-Komponenten-Entwicklung und magnetische Ein-Komponenten-Entwicklung entwickelt, um nacheinander Tonerbilder der entsprechenden Farben auf der lichtempfindlichen Trommel 1 zu erzeugen.
Der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt in der Ein-Komponenten-Entwicklung verwendet werden. Ein Beispiel für ein Gerät zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder, die auf dem Element gebildet sind, welches das elektrostatische latente Bild trägt, ist nachstehend gezeigt. Beispiele sind nicht notwendigerweise auf das Folgende beschränkt.
In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 15 ein Element (lichtempfindliche Trommel), das ein elektrostatisches latentes Bild trägt. Latente Bilder werden durch elektrophotographische Verfahrenseinrichtungen oder elektrostatische Aufzeichnungseinrichtungen gebildet. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet ein tonertragendes Element (Entwicklungshülse), in deren Inneren ein stationärer Magnet als eine Magnetismus erzeugende Einrichtung bereitgestellt ist, die eine nicht magnetische Hülse aus Aluminium oder eine Lage aus rostfreiem Stahl umfasst.
Im Wesentlichen kommt immer die rechte Hälfte der Peripherie des tonertragenden Elements 14 mit einem Tonerreservoir innerhalb eines Tonerbehälters 11 in Kontakt, und der Toner in der Nähe des tonertragenden Elements 14 wird durch die Hilfe einer Magnetkraft und/oder elektrostatischen Kraft, die von der Magnetismus erzeugenden Einrichtung hervorgerufen wird, die in dem tonertragenden Element bereitgestellt ist, angezogen und auf der Oberfläche des tonertragenden Elements gehalten.
In der vorliegenden Erfindung weist das tonertragende Element eine Oberflächenrauheit Ra (μm) auf, die so eingestellt ist, dass sie nicht größer als 1,5, bevorzugt nicht größer als 1,0 und mehr bevorzugt nicht größer als 0,5 ist.
Wenn die Oberflächenrauheit Ra auf nicht größer als 1,5 eingestellt ist, kann die Transportleistung für Tonerteilchen des tonertragenden Elements gesteuert werden, kann die auf dem tonertragenden Element gebildete Tonerschicht dünner ausgebildet werden und nimmt zudem die Anzahl an Kontakten von dem tonertragenden Element mit dem Toner zu, und somit kann die Aufladungsleistung des Toners ebenfalls verbessert werden, was in der Zusammenwirkung eine Verbesserung der Bildqualität hervorbringt.
Wenn das tonertragende Element eine Oberflächenrauheit Ra von größer als 1,5 aufweist, kann die Tonerschicht auf dem tonertragenden Element nur schwierig dünn ausgebildet werden, und die Aufladungsleistung des magnetischen Toners kann sich verringern, so dass keine Verbesserung der Bildqualität erwartet werden kann.
In der vorliegenden Erfindung entspricht die Oberflächenrauheit Ra des tonertragenden Elements der durchschnittlichen Mittellinienrauheit, gemessen unter Verwendung einer Vorrichtung zur Messung der Oberflächenrauheit (SURFCOADER SE-30H, hergestellt durch K. K. Kosaka Kenkyusho) gemäß der JIS Oberflächenrauheit „JIS B-0601". Speziell angegeben wird ein Abschnitt von 2,5 mm aus der Rauheitskurve herausgezeichnet, wobei eine Messlänge a in der Richtung ihrer Mittellinie festgelegt wird. Wenn die Mittellinie dieses herausgezeichneten Abschnitts durch die X-Achse bezeichnet wird, die Richtung der längenmäßigen Vergrößerung durch die Y-Achse und die Rauheitskurve durch y = f(x), ist der gemäß dem folgenden Ausdruck bestimmte und in Mikrometer (μm) angegebene Wert die Oberflächenrauheit Ra.
Als das in der vorliegenden Erfindung verwendete tonertragende Element kann bevorzugt ein zylindrisches oder bandartiges Element aus zum Beispiel rostfreiem Stahl oder Aluminium verwendet werden. Falls notwendig kann ein Metall- oder Harzüberzug auf der Oberfläche seines Substrats bereitgestellt sein, oder ein Harz, in dem feine Teilchen wie etwa feine Harzteilchen, feine Metallteilchen, feine Rußteilchen oder feine Teilchen eines Ladungskontrollmittels dispergiert worden sind, kann aufgebracht sein.
In der vorliegenden Erfindung kann die Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung des tonertragenden Elements auf das 1,05- bis 3,0-fache der Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung des Elements, welches das elektrostatische latente Bild trägt, eingestellt sein, wodurch die magnetische Tonerschicht auf dem tonertragenden Element eine zweckmäßige Umwälzwirkung haben und somit die treue Reproduktion des elektrostatischen latenten Bildes stärker verbessert werden kann.
Wenn die Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung des tonertragenden Elements weniger als das 1,05-fache der Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung des Elements, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, beträgt, kann die Umwälzwirkung der magnetischen Tonerschicht abnehmen. Wenn zudem Bilder entwickelt werden, die über einen großen Bereich eine große Menge an Toner benötigen, kann die zu dem elektrostatischen latenten Bild zugeführte Tonermenge leicht zu gering werden, was leicht zu einer unzureichenden Bilddichte führt. Wenn andererseits die erstere mehr als das 3,0-fache der letzteren beträgt, können nicht nur verschiedene, durch übermäßige Aufladung des Toners hervorgerufene Probleme, sondern zudem eine Verschlechterung des Toners aufgrund von mechanischer Spannung oder ein Anhaften des Toners an das tonertragende Element leicht auftreten.
Der magnetische Toner T wird in einem Trichter 11 bevorratet und optional mittels eines Zuführelements wie etwa einem Rührer auf das tonertragende Element 14 zugeführt.
Der auf das tonertragende Element 14 zugeführte magnetische Toner wird durch ein Steuerelement als dünne Schicht und gleichmäßig aufgebracht. Das Kontrollelement zur Ausbildung der dünnen Tonerschicht ist ein Doktorblatt (doctor blade) wie etwa ein Metallblatt oder ein magnetisches Blatt, das in einem gegebenen Abstand zu dem tonertragenden Element bereitgestellt ist. Alternativ kann anstelle des Doktorblatts eine Walze aus steifem Material oder eine aus Metall, Harz oder Keramik gebildete Hülse verwendet werden, und eine Magnetismus erzeugende Einrichtung kann in ihrem Inneren bereitgestellt sein.
In dem Fall, in dem ein elastisches Element wie etwa ein elastisches Blatt oder eine elastische Walze zum Aufbringen des Toners unter Druckkontakt als das Steuerelement zur Ausbildung der dünnen Tonerschicht verwendet wird, wird, wie in 2 gezeigt, ein elastisches Blatt 13 an seinem Grundabschnitt an der Oberseite auf der Seite eines Entwicklungsbehälters 11 festgehalten und ist so bereitgestellt, dass die Seite der inneren Blattfläche (oder die Seite der äußeren Fläche im Falle der umgekehrten Richtung) an ihrer Unterseite mit der Oberfläche des tonertragenden Elements 14 unter einem zweckmäßigen elastischen Druck so in Kontakt gebracht wird, dass sie in der ordentlichen Richtung oder der umgekehrten Richtung der Drehung des tonertragenden Elements 14 gegen die Elastizität des Blatts gebogen wird. Gemäß solch einem Aufbau kann eine magnetische Tonerschicht gebildet werden, die selbst gegen Veränderungen der Umwelt stabil und dicht ist. Der Grund dafür ist nicht notwendigerweise klar, aber es wird angenommen, dass der Toner erzwungenermaßen mit der Oberfläche des tonertragenden Elements durch das elastische Blatt gerieben wird und daher der Toner immer in den gleichen Zustand ohne Berücksichtigung irgendwelcher Veränderungen im Verhalten, die durch Veränderungen der Umwelt des Toners hervorgerufen werden, aufgeladen wird.
Andererseits neigt der so übermäßig aufgeladene Toner dazu, an das tonertragende Element oder das elastische Blatt schmelzanzuhaften. Allerdings kann der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet werden, da er eine überlegene Ablösbarkeit aufweist und eine stabile triboelektrische Aufladefähigkeit hat.
Für die elastischen Materialien ist es bevorzugt, ein Material aus der triboelektrischen Reihe auszuwählen, das zum elektrostatischen Aufladen des magnetischen Toners auf die erwünschte Polarität geeignet ist, was elastische Kautschukmaterialien wie etwa Siliconkautschuk, Urethankautschuk oder NBR, synthetische elastische Harzmaterialien wie etwa Polyethylenterephthalat und elastische Metallmaterialien wie etwa rostfreien Stahl, Stahl und Phosphorbronze ebenso wie Verbundmaterialien daraus einschließt, von denen jedes verwendet werden kann.
In den Fällen, in denen das elastische Element und das tonertragende Element eine Haltbarkeit haben müssen, kann ein Harz oder ein Kautschuk bevorzugt an das elastische Metallmaterial anhaften oder darauf aufgebracht sein, so dass es den Teil berührt, der mit dem tonertragenden Element in Kontakt kommt.
Eine organische oder anorganische Substanz kann zu dem elastischen Material zugegeben, darin schmelzvermischt oder darin dispergiert sein. Zum Beispiel kann irgendeines von Metalloxiden, metallischen Pulvern, Keramiken, Kohlenstoffallotropen, Wiskern, anorganischen Fasern, Farbstoffen, Pigmenten und oberflächenaktiven Mitteln zugegeben sein, so dass die Aufladungsleistung des Toners gesteuert werden kann. Insbesondere wenn das elastische Element aus einem geformten Produkt aus Kautschuk oder Harz gebildet ist, kann darin bevorzugt ein Metalloxidpulver wie etwa Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Zirkoniumoxid oder Zinkoxid, Ruß und ein Ladungskontrollmittel, das gemeinhin in Tonern verwendet wird, eingebracht sein.
Ein elektrisches Gleichstromfeld und/oder ein elektrisches Wechselfeld kann zudem an ein Entwicklungsblatt, das als das Kontrollelement dient, eine Zuführwalze als das Zuführelement und ein Pinselelement angelegt sein, wodurch die Fähigkeit zum gleichmäßigen Aufbringen der dünnen Schicht und eine gleichmäßige Aufladefähigkeit an dem Kontrollteil der Entwicklungshülse aufgrund der auf den Toner einwirkenden Ablösewirkung stärker verbessert werden, und der Toner kann glatt zugeführt und abgenommen werden, so dass eine ausreichende Bilddichte erzielt werden kann und Bilder mit einer guten Qualität erzeugt werden können.
Es ist für das elastische Element effektiv, mit dem tonertragenden Element bei einem Druck von 0,1 kg/m oder darüber, bevorzugt von 0,3 bis 25 kg/m und mehr bevorzugt von 0,5 bis 12 kg/cm als einem linearen Druck in der Richtung der Mantellinie des tonertragenden Elements in Kontakt gebracht zu werden. Dies macht es möglich, die Agglomeration des Toners in effektiver Weise zu lösen, und macht es möglich, einen plötzlichen Anstieg der Ladungsmenge des Toners zu bewirken. Wenn der Kontaktdruck kleiner als 0,1 kg/m ist, ist es schwierig, den Toner gleichmäßig aufzubringen, was in einer breiten Ladungsmengenverteilung des Toners resultiert, was Schleier oder schwarze Punkte um Linienbilder herum verursacht. Wenn der Kontaktdruck größer als 25 kg/m ist, wird ein großer Druck auf den Toner ausgeübt, was eine Verschlechterung des Toners und ein Auftreten von Agglomeration des Toners verursacht, so dass solch ein Druck nicht bevorzugt ist, und zudem ist er nicht bevorzugt, da ein großes Drehmoment benötigt wird, um das tonertragende Element anzutreiben.
Der Spalt α zwischen dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und dem tonertragenden Element kann bevorzugt auf 50 bis 500 μm eingestellt sein, und der Spalt zwischen dem Doktorblatt und dem tonertragenden Element kann bevorzugt auf 50 bis 400 μm eingestellt sein.
Die Schichtdicke der auf dem tonertragenden Element gebildeten Schicht aus magnetischem Toner kann bevorzugt kleiner als der Spalt α zwischen dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und dem tonertragenden Element eingestellt sein. In einigen Fällen kann die Schichtdicke der Schicht aus magnetischem Toner zu solch einem Ausmaß eingeregelt sein, dass ein Teil der großen Anzahl an Tonerösen, welche die Tonerschicht bilden, mit der Oberfläche des Elements, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, in Kontakt tritt.
Indessen kann durch eine Vorspannungsenergiequelle 16 ein elektrisches Wechselfeld über das tonertragende Element und das Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, angelegt sein. Dies macht es für den magnetischen Toner einfach, sich von dem tonertragenden Element zu dem Element, das elektrostatisches latentes Bild trägt, zu bewegen und Bilder mit einer viel höheren Bilddichte zu erzeugen. Das elektrische Wechselfeld, kann bei einer Vpp (Spitze-zu-Spitze-Spannung) von 100 Volt oder darüber, bevorzugt von 200 bis 3.000 Volt und mehr bevorzugt von 300 bis 2.000 Volt angelegt sein. Es kann zudem bei einer Frequenz von 500 bis 5.000 Hz, bevorzugt von 1.000 bis 3.000 Hz und mehr bevorzugt von 1.500 Hz bis 3.000 Hz angelegt sein. Für die Wellenform dieses elektrischen Feldes kann eine rechteckige Wellenform, eine Sinuswellenform, eine Sägezahnwellenform und eine Dreieckswellenform verwendet werden. Eine asymmetrische Wechselvorspannung mit einer unterschiedlichen Zeitspanne, über welche die reguläre/umgekehrte Spannung angelegt wird, kann ebenfalls verwendet werden. Es ist zudem bevorzugt, eine Gleichvorspannung zu überlagern.
Innerhalb der Entwicklungsanordnung kann als das Element zum Zuführen von magnetischem Toner zudem eine Zuführwalze verwendet werden, die ein poröses elastisches Material umfasst, für das ein aufgeschäumtes Material wie etwa weicher Polyurethanschaum ein Beispiel ist. Die Zuführwalze kann in der ordentlichen Richtung oder der umgekehrten Richtung hinsichtlich des tonertragenden Elements bei einer relativen Geschwindigkeit gedreht werden, die nicht Null ist, so dass der magnetische Toner auf das tonertragende Element zugeführt und zudem der auf dem tonertragenden Element verbleibende magnetische Toner (der nicht an der Entwicklung teilnehmende magnetische Toner) heruntergenommen werden kann. In diesem Fall kann unter Berücksichtigung des Ausgleichs zwischen Zuführen und Herunternehmen des magnetischen Toners die Zuführwalze mit dem tonertragenden Element bei einer Breite (einem Spalt) von 2,0 bis 10,0 mm und mehr bevorzugt von 4,0 bis 6,0 mm in Kontakt gebracht werden. Da der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Fließfähigkeit und Ablösbarkeit aufweist und eine Laufstabilität hat, ist er ebenfalls in dem Entwicklungssystem mit solch einem Zuführelement bevorzugt zu verwenden. Ein Pinselelement, das Harzfaser wie etwa Nylon- oder Rayonfaser umfasst, kann als das Zuführelement verwendet werden.
In dem in 1 gezeigten Gerät ist das Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, eine lichtempfindliche Trommel oder ein lichtempfindliches Band mit einer Schicht aus lichtleitfähigem isolierenden Material, die aus α-Se, CdS, ZnO₂, OPC oder α-Si gebildet ist. Das Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, wird mittels eines Antriebssystems (nicht gezeigt) drehend angetrieben.
Als das Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, wird bevorzugt ein lichtempfindliches Element mit einer lichtempfindlichen Schicht aus amorphem Silicium oder einer lichtempfindlichen organischen Schicht verwendet.
Die lichtempfindliche organische Schicht kann vom Typ mit einer Schicht sein, bei der die lichtempfindliche Schicht ein ladungserzeugendes Material und ein ladungstransportierendes Material in der gleichen Schicht enthält, oder kann eine funktionsgetrennte lichtempfindliche Schicht sein, die eine ladungstransportierende Schicht und eine ladungserzeugende Schicht umfasst. Eine vielschichtartige lichtempfindliche Schicht, die ein leitfähiges Substrat und die darauf in überlagernder Weise gebildete ladungserzeugende Schicht und ladungstransportierende Schicht in dieser Reihenfolge umfasst, ist eines der bevorzugten Beispiele.
Als Bindeharze für die lichtempfindliche organische Schicht haben Polycarbonatharze, Polyesterharze oder Acrylharze eine besonders gute Übertragungs- und Reinigungsleistung und können nur kaum eine fehlerhafte Reinigung, eine Schmelzanhaftung des Toners an das lichtempfindliche Element und eine Filmbildung aus äußeren Zusatzstoffen hervorrufen.
Der Schritt des Aufladens weist ein System auf, das eine Coronaaufladeanordnung verwendet und sich mit dem Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, nicht in Kontakt befindet, oder ein kontaktartiges System, das eine Walze oder dergleichen verwendet. Jedes System kann verwendet werden. Das in 1 gezeigte kontaktartige System wird bevorzugt verwendet, um ein effizientes und gleichmäßiges Aufladen zu ermöglichen, um das System zu vereinfachen und um weniger Ozon auftreten zu lassen.
Eine Aufladewalze 2 umfasst im Wesentlichen eine Spindel 2b und eine leitfähige elastische Schicht 2a, welche die Peripherie der ersteren bildet. Die Aufladewalze 2 wird mit der Oberfläche des Elements 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, in Druckkontakt gebracht und wird nachfolgend gedreht, während das Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, gedreht wird.
Wenn die Aufladewalze verwendet wird, kann der Aufladevorgang bevorzugt unter Bedingungen eines Walzenkontaktdrucks von 5 bis 500 g/cm und einer Wechselspannung von 0,5 bis 5 kVpp, einer Wechselstromfrequenz von 50 Hz bis 5 kHz und einer Gleichspannung von plus-minus 0,2 bis plus-minus 1,5 kV, wenn eine Wechselspannung einer Gleichspannung überlagert wird, und einer Gleichspannung von plus-minus 0,2 bis plus-minus 5 kV, wenn nur eine Gleichspannung verwendet wird, durchgeführt werden.
Als eine von der Aufladewalze verschiedene Aufladeeinrichtung gibt es ein Verfahren, das ein Aufladeblatt verwendet, und ein Verfahren, das einen leitfähigen Pinsel verwendet. Diese Kontaktaufladeeinrichtungen haben die Wirkung, dass zum Beispiel keine hohe Spannung notwendig ist und dass weniger Ozon auftritt.
Die Aufladewalze und das Aufladeblatt als Kontaktaufladeeinrichtungen können bevorzugt aus einem leitfähigen Kautschuk bestehen, und ein Ablöseüberzug kann auf ihrer Oberfläche bereitgestellt sein. Der Ablöseüberzug kann aus einem Nylonharz, PVDF (Polyvinylidenfluorid) oder PVDC (Polyvinylidenchlorid) gebildet sein, von denen jedes verwendet werden kann.
Das Tonerbild auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, wird auf ein Zwischenübertragungselement 5 übertragen, an das eine Spannung (zum Beispiel plus-minus 0,1 bis plus-minus 5 kV) angelegt ist. Die Oberfläche des Elements, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, wird durch eine Reinigungseinrichtung 9 mit einem Reinigungsblatt 8 gereinigt.
Das Zwischenübertragungselement 5 umfasst eine röhrenartige leitfähige Spindel 5b und eine Schicht 5a, die aus einem elastischen Material mit mittlerem Widerstand besteht und auf ihrer Peripherie gebildet ist. Die Spindel 5b kann ein Kunststoffrohr umfassen, auf dem ein leitfähiger Überzug bereitgestellt ist.
Die Schicht 5a aus einem elastischen Material mit mittlerem Widerstand ist eine Schicht aus festem oder geschäumtem Material, die aus einem elastischen Material wie etwa Siliconkautschuk, Teflonkautschuk, Chloroprenkautschuk, Urethankautschuk oder EPDM (ein Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymer) besteht, in dem ein Leitfähigkeit bereitstellendes Mittel wie etwa Ruß, Zinkoxid, Zinnoxid oder Siliciumcarbid vermischt und dispergiert worden ist, um den elektrischen Widerstand (Volumenwiderstand) auf einen mittleren Widerstand von 10⁵ bis 10¹¹ Ω·cm einzustellen.
Das Zwischenübertragungselement 5 ist in Kontakt mit dem unteren Teil des Elements 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, bereitgestellt, wobei es axial parallel zu dem Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, gehalten und mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie das Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, in der durch einen Pfeil gezeigten Richtung gegen den Uhrzeigersinn drehend angetrieben wird.
Das Tonerbild aus der ersten Farbe, das auf dem Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, erzeugt ist und darauf gehalten wird, wird in dem Zuge, in dem es durch den Übertragungsspaltabschnitt durchgeführt wird, an dem das Element 1, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und das Zwischenübertragungselement 5 miteinander in Kontakt kommen, mit der Hilfe des elektrischen Feldes, das durch eine an das Zwischenübertragungselement 5 angelegte Übertragungsvorspannung gebildet wird, nachfolgend zwischenzeitlich auf die Peripherie des Zwischenübertragungselements 5 übertragen.
Falls notwendig kann, nachdem das Tonerbild auf das übertragungsaufnehmende Medium übertragen worden ist, die Oberfläche des Zwischenübertragungselements 5 durch eine abnehmbare Reinigungseinrichtung gereinigt werden. Wenn der Toner auf dem Zwischenübertragungselement 5 vorliegt, wird die Reinigungseinrichtung von der Oberfläche des Zwischenübertragungselements getrennt, so dass das Tonerbild nicht gestört wird.
Eine Übertragungseinrichtung 7 ist in Kontakt mit dem unteren Teil des Zwischenübertragungselements 5 bereitgestellt, wobei es axial parallel zu dem Zwischenübertragungselement 5 gehalten wird. Die Übertragungseinrichtung 7 ist zum Beispiel eine Übertragungswalze oder ein Übertragungsband und wird mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie das Zwischenübertragungselement 5 in der durch einen Pfeil gezeigten Richtung im Uhrzeigersinn drehend angetrieben. Die Übertragungseinrichtung 7 kann so bereitgestellt sein, dass sie mit dem Zwischenübertragungselement 5 in direkten Kontakt kommt, oder kann so angeordnet sein, dass ein Band oder dergleichen mit und zwischen dem Zwischenübertragungselement 5 und der Übertragungseinrichtung 7 in Kontakt kommt.
Im Falle der Übertragungswalze umfasst sie im Wesentlichen im Zentrum eine Spindel 7b und eine leitfähige elastische Schicht 7a, welche die Peripherie der ersteren bildet.
Das Zwischenübertragungselement und die Übertragungswalze können aus gemeinhin erhältlichen Materialien gebildet sein. Die elastische Schicht der Übertragungswalze kann mit einem Volumenwiderstand versehen sein, der kleiner als der Volumenwiderstand der elastischen Schicht des Zwischenübertragungselements eingestellt ist, wodurch die an die Übertragungswalze angelegte Spannung verringert werden kann, gute Tonerbilder auf dem übertragungsaufnehmenden Medium erzeugt werden können und zudem verhindert werden kann, dass das übertragungsaufnehmende Medium um das Zwischenübertragungselement herumgewickelt wird. Insbesondere kann die elastische Schicht des Zwischenübertragungselements bevorzugt einen Volumenwiderstand von wenigstens dem Zehnfachen des Volumenwiderstands der elastischen Schicht der Übertragungswalze aufweisen.
Die Härte des Zwischenübertragungselements und der Übertragungswalze wird gemäß JIS K-6301 gemessen. Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Zwischenübertragungselement kann bevorzugt aus einer elastischen Schicht mit einer Härte im Bereich von 10 bis 40 Grad bestehen. Hinsichtlich der Härte der Übertragungswalze kann die Übertragungswalze bevorzugt eine elastische Schicht mit einer Härte größer als der Härte der elastischen Schicht des Zwischenübertragungselements und mit einem Wert von 41 bis 80 Grad aufweisen, um zu verhindern, dass das übertragungsaufnehmende Medium um das Zwischenübertragungselement herumgewickelt wird. Wenn das Zwischenübertragungselement und die Übertragungswalze eine entgegengesetzte Härte aufweisen, kann ein konkaver Abschnitt auf der Seite der Übertragungswalze gebildet werden, was leicht dazu führt, dass das übertragungsaufnehmende Medium um das Zwischenübertragungselement herumgewickelt wird.
Die Übertragungswalze 7 wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die gleich zu der Umfangsgeschwindigkeit des Zwischenübertragungselements 5 ist oder davon verschieden eingestellt wurde. Das übertragungsaufnehmende Medium 6 wird zwischen das Zwischenübertragungselement 5 und die Übertragungswalze 7 transportiert, und eine Vorspannung mit einer zu jener des Toners entgegengesetzten Polarität wird von einer Einrichtung zum Anlegen einer Übertragungsvorspannung an die Übertragungswalze 7 angelegt, so dass das Tonerbild auf dem Zwischenübertragungselement 5 auf die Oberflächenseite des übertragungsaufnehmenden Mediums 6 übertragen wird.
Ein sich drehendes Element zur Übertragung kann aus dem gleichen Material wie jenem gebildet sein, das für die Aufladewalze verwendet wird. Der Übertragungsvorgang kann bevorzugt unter Bedingungen eines Walzenkontaktdrucks von 5 bis 500 g/cm und einer Gleichspannung von plus-minus 0,2 bis plus-minus 10 kV durchgeführt werden.
Eine leitfähige elastische Schicht 7b der Übertragungswalze 7 besteht zum Beispiel aus einem elastischen Material mit einem Volumenwiderstand von 10⁶ bis 10¹⁰ Ω·cm, zum Beispiel aus einem Polyurethan oder einem Ethylen/Propylen/Dien-artigen Terpolymer (EPDM), wobei ein leitfähiges Material wie etwa Kohlenstoff darin dispergiert ist. Eine Vorspannung wird durch eine Energiequelle mit konstanter Spannung an die Spindel 7a angelegt. Als Vorspannungsbedingung ist eine Spannung von plus-minus 0,2 bis plus-minus 10 kV bevorzugt.
Der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung hat eine hohe Übertragungseffizienz im Übertragungsschritt, kann den nach der Übertragung verbleibenden Toner verringern und hat eine überlegene Reinigungsleistung, und daher kann die Filmbildung auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, kaum auftreten. Darüber hinaus kann der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung ein Einbetten von äußeren Zusatzstoffen in die Oberflächen der magnetischen Tonerteilchen verringern, und daher kann eine gute Bildqualität über eine lange Zeitspanne aufrechterhalten werden. Insbesondere kann er in einem bilderzeugenden Gerät mit dem so genannten Wiederverwendungsmechanismus verwendet werden, in dem der nach der Übertragung auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und dem Zwischenübertragungselement zurückbleibende Toner durch eine Reinigungseinrichtung wie etwa ein Reinigungsblatt entfernt und der nach der Übertragung zurückbleibende und so gesammelte Toner wiederverwendet wird.
Das Tonerbild auf dem übertragungsaufnehmenden Medium 6 wird anschließend mittels einer Hitze und Druck verwendenden Fixiereinrichtung fixiert. Die Hitze und Druck verwendende Fixiereinrichtung kann ein Heizwalzensystem, das im Wesentlichen aus einer Heizwalze, in deren Inneren ein Heizelement wie etwa ein Halogenheizer bereitgestellt ist, und einer Druckwalze aus elastischem Material, die damit unter Druck in Kontakt gebracht wird, besteht, und ein System einschließen, bei dem das Tonerbild mittels eines Heizers über einen Film durch Hitze und Druck fixiert wird. Der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung ist aufgrund seiner überlegenen Fixierleistung und seinen Anti-Offset-Eigenschaften für beide Hitze und Druck anwendenden Fixiereinrichtungen gut geeignet.
Die vorliegende Erfindung wird speziell durch Bezug auf die Beispiele ohne Beschränkung der Erfindung erläutert.
Beispiele für die Herstellung von magnetischen Eisenoxidteilchen, die in Beispielen der vorliegenden Erfindung und in Vergleichsbeispielen verwendet werden, werden nachstehend beschrieben.
Herstellung von magnetischen Eisenoxidteilchen (a)
Eine wässrige Natriumhydroxidlösung wurde mit einer Eisensulfatlösung in einer Menge von 0,95 Äquivalenten Natriumhydroxid pro Fe²⁺ vermischt, um eine wässrige Eisensalzlösung zu bilden, die Fe(OH)₂ enthielt.
Natriumsilicat wurde dort in einer Menge von 1,0 Gewichtsprozent an Siliciumelement relativ zum Eisenelement zugegeben. In diese wässrige Eisensalzlösung, die Fe(OH)₂ enthielt, wurde Luft unter den Bedingungen einer Temperatur von 90°C und eines pH von 6 bis 7,5 eingeleitet, um eine Oxidationsreaktion hervorzurufen, um magnetische Eisenoxidteilchen herzustellen, die Siliciumelement enthalten.
Zu dieser flüssigen Suspension wurde wässriges Natriumhydroxid, das 0,1 Gewichtsprozent Natriumsilicat (hinsichtlich des Siliciumelements relativ zum Eisenelement) enthielt, in einer Menge des Natriumsilicats von 1,05 Äquivalenten pro verbleibendem Fe²⁺ zuzugeben. Diese Mischung wurde durch Erhitzen bei 90°C und einem pH von 8 bis 11,5 oxidiert, um siliciumhaltige magnetische Eisenoxidteilchen zu bilden.
Die gebildeten magnetischen Eisenoxidteilchen wurden durch Filtrieren gesammelt, gewaschen und getrocknet. Die magnetischen Eisenoxidteilchen in dem Zustand einer Aggregation aus primären Teilchen wurden mittels eines Mischmahlwerks zur Zerlegung in primäre Teilchen und zur Glättung der Oberfläche der Teilchen behandelt, um magnetische Eisenoxidteilchen (a) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,21 μm und den in Tabelle 1 gezeigten Eigenschaften zu erhalten.
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (b) und (c)
Magnetische Eisenoxidteilchen (b) und (c) wurden auf die gleiche Weise wie die magnetischen Eisenoxidteilchen (a) hergestellt, mit der Ausnahme, dass die zugegebene Menge an Natriumsilicat verändert wurde.
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (d)
Magnetische Eisenoxidteilchen in einem aggregierten Zustand, die auf die gleiche Weise wie bei der Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (c) hergestellt wurden, wurden durch eine Stiftmühle zerlegt, um magnetische Eisenoxidteilchen (d) zu erhalten. Die resultierenden Teilchen (d) hatten eine geringere Oberflächenglätte und eine größere spezifische BET-Oberfläche als die magnetischen Eisenoxidteilchen (c).
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (e), (f) und (g)
Magnetische Eisenoxidteilchen (e), (f) und (g) wurden auf die gleiche Weise wie die magnetischen Eisenoxidteilchen (c) hergestellt, mit der Ausnahme, dass vor dem Filtrationsschritt Aluminiumsulfat in einer vorgeschriebenen Menge zu der Aufschlämmung zugegeben und der pH im Bereich von 6 bis 8 eingestellt wurde, um für eine Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen Aluminiumhydroxid auszufällen.
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (h) und (i)
Die magnetischen Eisenoxidteilchen (h) und (i) wurden auf die gleiche Weise wie die magnetischen Eisenoxidteilchen (a) hergestellt, mit der Ausnahme, das in dem ersten Schritt der Reaktion der Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (a) eine vorgeschriebene Menge an Natriumsilicat zugegeben und der pH im Bereich von 8 bis 10 eingestellt wurde.
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (j) und (k)
Die magnetischen Eisenoxidteilchen (j) und (k) wurden auf die gleiche Weise wie die magnetischen Eisenoxidteilchen (a) hergestellt, mit der Ausnahme, dass in dem ersten Schritt der Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (a) eine vorgeschriebene Menge an Natriumsilicat zugegeben und eine wässrige Natriumhydroxidlösung in einer Menge von mehr als 1,00 Äquivalenten pro Fe²⁺ zugegeben wurde, um den pH zu verändern.
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (l)
Zu einer wässrigen Eisensulfatlösung wurde Natriumsilicat in einer Menge von 1,8 Gewichtsprozent an Siliciumelement relativ zum Eisenelement zugegeben, und dort wurde eine wässrige Alkalihydroxidlösung in einer Menge im Bereich von 1,0 bis 1,1 Äquivalenten der Eisenionen zugegeben, um eine wässrige Eisensalzlösung zu erhalten, die Fe(OH)₂ enthielt.
Die Lösung wurde zur Oxidation bei 85°C und einem pH von 9 belüftet, um siliciumhaltige magnetische Eisenoxidteilchen zu bilden. Zu dieser Suspension wurde eine wässrige Eisensulfatlösung in einer Menge von 1,1 Äquivalenten des anfänglich zugegebenen Alkali (Natriumkomponenten des Natriumsilicats und des Alkalihydroxids) zugegeben. Dann ließ man die Oxidationsreaktion ablaufen, indem Luft bei einem bei 8 gehaltenen pH eingeleitet wurde. Der pH der Reaktionsmischung wurde in der Endstufe der Oxidationsreaktion schwach alkalisch eingestellt. Somit wurden die magnetischen Eisenoxidteilchen gebildet. Die magnetischen Eisenoxidteilchen wurden auf herkömmliche Weise durch Filtration gesammelt, gewaschen und getrocknet. Die resultierenden magnetischen Eisenoxidaggregatteilchen wurden mittels einer Hammermühle zerlegt, um die magnetischen Eisenoxidteilchen (l) zu erhalten.
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (m)
Kugelförmige magnetische Eisenoxidteilchen mit einer spezifischen BET-Oberfläche von 6,8 m²/g wurden mit 0,8 Gewichtsprozent feinen Siliciumoxidpulvers mit einer spezifischen BET-Oberfläche von 400 m²/g mittels eines Mischläufers vermengt, um magnetische Eisenoxidteilchen (m) zu erhalten.
Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (n)
Eine wässrige Eisensalzlösung, die Fe(OH)₂ enthielt, wurde auf die gleiche Weise wie bei der Herstellung der magnetischen Eisenoxidteilchen (a) hergestellt. Dort wurde Natriumsilicat in einer Menge von 0,8 Gewichtsprozent hinsichtlich des Siliciumelements relativ zum Eisenelement zugegeben. Zu dieser Lösung wurde eine wässrige Natriumhydroxidlösung bei 85°C in einer Menge von 1,03 Äquivalenten des verbleibenden Fe²⁺ zugegeben. Die Mischung wurde für die Oxidationsreaktion behandelt, um magnetische Eisenoxidteilchen herzustellen, die Siliciumelement enthalten. Die magnetischen Eisenoxidteilchen wurden auf eine herkömmliche Weise durch Filtration gesammelt, gewaschen und getrocknet. Die resultierenden magnetischen Eisenoxidaggregatteilchen wurden mittels einer Hammermühle zerlegt, um die magnetischen Eisenoxidteilchen (n) zu erhalten. Die resultierenden magnetischen Eisenoxidteilchen (n) hatten die Gestalt von oktaedrischen Teilchen, wobei eine geringe Menge an kugelförmigen Teilchen enthalten war, wobei die Teilchen mittels eines Transmissionselektronenmikroskops beobachtet wurden.
Die Eigenschaften der in den vorstehenden Herstellungsbeispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen magnetischen Eisenoxidteilchen (a) bis (n) sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die erhaltenen magnetischen Eisenoxidteilchen wurden wie nachstehend beschrieben einer Oberflächenbehandlung unterzogen.
Behandlung zum Überziehen der Oberfläche der magnetischen Eisenoxidteilchen (a)
100 Gewichtsteile der magnetischen Eisenoxidteilchen (a) wurden in einen Simpson-Mischläufer gegeben und gleichmäßig mit 3 Gewichtsteilen einer 10 gewichtsprozentigen Lösung von Decyltrimethoxysilan (mit einem Alkyl mit 10 Kohlenstoffen) in Methanol als einem Silankupplungsmittel (Silylierungsmittel, entspricht 0,3 Gewichtsteilen Decyltrimethoxysilan) besprüht. Dann wurden die Teilchen bei 50°C bis 60°C für 45 Minuten mittels eines Simpson-Mischläufers gemischt, um die magnetischen Eisenoxidteilchen (a) mit dem Silankupplungsmittel zu überziehen, und das Methanol und andere flüchtige Stoffe wurden durch Verdampfen entfernt, um magnetisches Pulver (A) mit Decylgruppen auf der Oberfläche zu erhalten.
Das erhaltene magnetische Pulver (A) hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 9,8 m²/g und eine Schüttdichte von 1,15 g/cm³, welche nahezu die gleichen sind wie jene der magnetischen Eisenoxidteilchen (a) vor der Behandlung. Das magnetische Pulver (A) hatte die gleichen magnetischen Eigenschaften wie die unbehandelten Teilchen.
Das resultierende magnetische Pulver (A) wurde gemäß dem Bewertungstest der Oberflächenbedeckung, der nachstehend beschrieben ist, hinsichtlich der Bedeckung der Teilchenoberfläche getestet, um den Bedeckungszustand zu bestätigen. Das Pulver hatte eine hervorragende Wasserabstoßung, und nahezu 100 Prozent des magnetischen Pulvers schwamm mit begleitenden Luftblasen auf der Wasseroberfläche. Im Vergleich setzten sich die magnetischen Eisenoxidteilchen (a) vor der Oberflächenbehandlung aufgrund ihrer Hydrophilizität vollständig im Wasser ab. Die magnetischen Eisenoxidteilchen schwammen nicht auf der Wasseroberfläche.
(Bewertungstest des Oberflächenüberzugs (oder der Bedeckung))
0,05 Gramm einer Probe werden ausgewogen. Die Probe wird in 10 Gramm Wasser gegeben und für eine Minute zum Dispergieren geschüttelt. Nach Ruhen lassen wird die auf der Wasseroberfläche schwimmende Probe zurückgewonnen. Der Hydrophobizitätsgrad und die Gleichmäßigkeit des Überzugs der behandelten Probenoberfläche werden durch das Verhältnis des fließenden Anteils zu der Gesamtprobe bewertet.
Behandlung zum Überziehen der Oberfläche der magnetischen Eisenoxidteilchen (b) bis (m)
Die magnetischen Eisenoxidteilchen (b) bis (m) wurden jeweils durch Verändern der Art und der Menge des oberflächenmodifizierenden Mittels, der Art des Behandlungsgeräts und den Behandlungsbedingungen behandelt, um magnetische Pulver (B) bis (I) und magnetische Vergleichspulver (J-1), (J-2), (K), (L) und (M) zu erhalten.
Behandlung zum Überziehen der Oberfläche der magnetischen Eisenoxidteilchen (n):
100 Gewichtsteile der magnetischen Eisenoxidteilchen (n) wurden mit 0,3 Teilen Methyltriethoxysilan und 100 Teilen Ethanol vermischt. Die Mischung wurde bei 70°C für 30 Minuten mittels eines Überschalldispergiergeräts gerührt und wurde bei 70°C für 30 Minuten stehen gelassen. Dann wurde der Ethanol durch Verdampfen aus der Mischung entfernt. Der verbleibende Feststoff wurde mittels eines Vakuumtrockners getrocknet. Die resultierende aggregierte Masse aus magnetischem Pulver wurde zerlegt, um ein magnetisches Vergleichspulver (N) zu erhalten.
Das erhaltene magnetische Vergleichspulver (N) hat eine spezifische BET-Oberfläche von 8,3 m²/g, eine Schüttdichte von 0,75 g/cm³ und einen Glättegrad von 0,60. In dem Test zur Bewertung des Oberflächenüberzugs schwammen 86 Gewichtsprozent des magnetischen Pulvers auf der Wasseroberfläche.
Die Tabelle 2 zeigt die hauptsächlichen Herstellungsbedingungen und die Eigenschaften der erhaltenen magnetischen Pulver.

Die Bewertungsstandards für den Test zur Bewertung des Oberflächenüberzugs sind nachstehend gezeigt. Je größer der schwimmende Anteil der Probe war, umso ausreichender wurden die Teilchen hydrophob gemacht. Die nicht ausreichend hydrophoben magnetischen Teilchen setzen sich im Wasser ab.

A: Hervorragend	(98 Gewichtsprozent oder mehr der Probe schwammen)
B: Gut	(nicht weniger als 95 aber weniger als 98 Gewichtsprozent der Probe schwammen)
C: Ausreichend	(nicht weniger als 85 aber weniger als 95 Gewichtsprozent der Probe schwammen)
D: Schlecht	(weniger als 85 Gewichtsprozent der Probe schwammen)

Beispiele und Vergleichsbeispiele für die Herstellung des magnetischen Toners der vorliegenden Erfindung sind nachstehend gezeigt.
Herstellungsbeispiel 1 für magnetischen Toner
In einen mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer (TK Homomixer, hergestellt durch Tokushu Kika Kogyo K. K.), ausgestatteten Vierhalskolben wurden 650 Gewichtsteile entsalztes Wasser und 500 Gewichtsteile wässriger Na₃PO₄-Lösung (0,1 mol/L) eingefüllt. Der Inhalt in dem Kolben wurde mit einer Geschwindigkeit von 12000 U/min gerührt und auf 70°C erhitzt. Dort wurden 70 Gewichtsteile einer wässrigen CaCl₂-Lösung (1,0 mol/L) allmählich zugegeben, um ein wässriges Dispersionsmedium herzustellen, das Ca₃(PO₄)₂ als feinen, geringfügig wasserlöslichen Dispersionsstabilisator enthielt.

Getrennt davon wurde die nachstehende Mischung zum Dispergieren mit einer Reibe (hergestellt durch Mitsui Kinzoku K. K.) für zwei Stunden behandelt.

Styrol	83 Gewichtsteile
n-Butylacrylat	17 Gewichtsteile
Divinylbenzol	0,2 Gewichtsteile
Polyesterharz (Spitzenmolekulargewicht: 5000, Säurewert: 7,7 mg/KOH, Tg: 58°C)	4 Gewichtsteile
Negatives Ladungskontrollmittel (Eisenkomplex vom Monoazotyp)	2 Gewichtsteile
Polyethylenwachs (Smp: 97°C)	10 Gewichtsteile
Magnetisches Pulver (A)	90 Gewichtsteile

Dort wurden 8 Gewichtsteile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) zugegeben, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung herzustellen.
Diese polymerisierbare Monomerzusammensetzung wurde zu dem vorstehenden wässrigen Dispersionsmedium zugegeben, und die Mischung wurde bei inneren Temperatur von 70°C unter Stickstoffatmosphäre mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer bei einer Geschwindigkeit von 12000 U/min für 15 Minuten gerührt, um Teilchen aus der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu bilden. Dann wurde der Hochgeschwindigkeitsrührer durch einen Propellerblatt-artigen Rührer ersetzt, und das Rühren wurde bei einer Rührgeschwindigkeit von 50 U/min bei der gleichen Temperatur für 10 Stunden fortgesetzt, um die Polymerisation zu vervollständigen.
Nach der Polymerisation wurde die Suspension abgekühlt, und die Polymerteilchen wurden ausreichend durch Zugabe von Salzsäure gewaschen. Des Weiteren wurden Filtrieren und Waschen mit Wasser mehrere Male wiederholt, und die Polymerteilchen wurden getrocknet, um magnetische Tonerteilchen (A) zu erhalten.
Die erhaltenen magnetischen Tonerteilchen (A) hatten einen gewichtsgemittelten Durchmesser D₄ von 6,1 μm, einen Anteil N der Teilchen von nicht größer als 3,17 μm von 21 Prozent in der zahlenmäßigen Teilchengrößenverteilung, einen Formfaktor SF-1 von 145, einen Formfaktor SF-2 von 122 und ein (SF-2)/(SF-1) von 0,84. Der Dispersionszustand der Wachskomponente in den magnetischen Tonerteilchen (A) wurde durch ein TEM beobachtet. Es wurde gefunden, dass das Wachs im Wesentlichen in einer kugelförmigen Gestalt ohne Kompatibilität mit dem Bindeharz dispergiert war, wie es schematisch in 4A gezeigt ist. Die magnetischen Tonerteilchen (A) enthielten basierend auf 100 Gewichtsteilen des Styrol/n-Butylacrylat-Copolymers als dem Bindeharz etwa 4 Gewichtsteile des Polyesterharzes, etwa 2 Gewichtsteile des negativen Ladungskontrollmittels, etwa 10 Gewichtsteile des Polyethylenwachses und etwa 90 Gewichtsteile des magnetischen Pulvers.
Der magnetische Toner (A) der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile der vorstehenden magnetischen Tonerteilchen (A) und 2 Gewichtsteile eines feinen pulvrigen hydrophoben Siliciumoxids (BET-Oberfläche: 200 m²/g) mittels eines Henschel-Mischers trocken vermischt wurden.
Herstellungsbeispiele 2 bis 13 für magnetischen Toner
Die magnetischen Toner (B) bis (I) wurden jeweils auf die gleiche Weise wie im Herstellungsbeispiel 1 für magnetischen Toner hergestellt, mit der Ausnahme, dass das magnetische Teilchenpulver (A) durch eines der magnetischen Teilchenpulver (B) bis (I) ersetzt wurde.
Herstellungsvergleichsbeispiel 1 für magnetischen Toner

Die nachstehenden Komponenten wurden durch einen Zwillingsschraubenextruder schmelzvermischt.

Styrol/n-Butylacrylat/Divinylbenzol-Harz	100 Gewichtsteile
Im Herstellungsbeispiel 1 für Toner verwendetes Polyesterharz	4 Gewichtsteile
Im Herstellungsbeispiel 1 für Toner verwendetes negatives Ladungskontrollmittel	2 Gewichtsteile
Im Herstellungsbeispiel 1 für Toner verwendetes Wachs	10 Gewichtsteile
Magnetisches Teilchenpulver (J-1) (in Tabelle 2 gezeigt)	90 Gewichtsteile

Die vermengte Substanz wurde abgekühlt, durch eine Hammermühle gebrochen und des Weiteren durch eine Strahlmühle pulverisiert. Das resultierende feine Pulver wurde mit käuflichem feinen pulverförmigen Calciumphosphat mit einem Henschel-Mischer vermengt. Die Pulvermischung wurde durch einen Homomischer in Wasser dispergiert. Die Dispersion wurde allmählich auf 60°C erhitzt und bei dieser Temperatur für zwei Stunden hitzebehandelt. Dort wurde verdünnte Salzsäure zugegeben, um das Calciumphosphat auf der Oberfläche der pulverisierten Teilchen ausreichend zu lösen. Die magnetischen Tonerteilchen wurden durch Filtration gesammelt, gewaschen und getrocknet. Die getrockneten magnetischen Teilchen wurden durch ein Sieb mit 400 Mesh passiert, um Koagulat zu entfernen, und wurden klassifiziert, um magnetische Tonerteilchen (J-1) zu erhalten.
Der magnetische Toner (J-1) für Vergleichszwecke wurde aus diesen magnetischen Tonerteilchen (J-1) auf die gleiche Weise wie im vorstehenden Herstellungsbeispiel 1 für magnetischen Toner hergestellt. In den magnetischen Tonerteilchen (J-1) war die Wachskomponente in dem in 4B schematisch dargestellten Zustand dispergiert.
Herstellungsvergleichsbeispiele 2 bis 5 für magnetischen Toner
Die magnetischen Tonerteilchen (J-2) bis (M) und die magnetischen Vergleichstoner (J-2) bis (M) wurden auf die gleiche Weise wie im Herstellungsvergleichsbeispiel 1 für magnetischen Toner hergestellt, mit der Ausnahme, dass das magnetische Pulver (J-1) durch eines der magnetischen Pulver (J-2) bis (M) ersetzt wurde.
Die Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften der magnetischen Tonerteilchen (A) bis (I) und der magnetischen Tonerteilchen (J-2) bis (M).
Herstellungsvergleichsbeispiele 6 bis 8 für magnetischen Toner
Magnetische Toner (J-3), (K-2) und (N) wurden auf die gleiche Weise wie im Herstellungsbeispiel 1 für magnetischen Toner hergestellt, mit der Ausnahme, dass das magnetische Pulver (A) durch das magnetische Pulver (J-2), (K) oder (N) ersetzt wurde. Die magnetischen Toner (J-3), (K-2) und (N) wurden daraus durch äußere Zugabe von hydrophobem feinen Siliciumoxidpulver hergestellt. Die Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften der resultierenden magnetischen Tonerteilchen.
Beispiele 1 bis 13 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7
Das in den Beispielen verwendete bilderzeugende Gerät wird erläutert. Die 1 ist eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung des in den Beispielen verwendeten bilderzeugenden Geräts.
Die lichtempfindliche Trommel 1 hat eine Grundtrommel 1a und eine lichtempfindliche Schicht 1b, die darauf gebildet ist und einen organischen lichtempfindlichen Halbleiter aufweist. Die lichtempfindliche Trommel wird in der mit einem Pfeil bezeichneten Richtung gedreht und wird durch eine gegenüberstehende elektrifizierende Walze 2 (die eine elektroleitfähige elastische Schicht 2a und ein Kernmetall 2b umfasst), die sich im Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel dreht, auf ein Oberflächenpotenzial von etwa –600 V aufgeladen. Die Lichtprojektion 3 auf das lichtempfindliche Element wird durch einen Polygonspiegel gemäß digitaler Bildinformation ein- und ausgeschaltet. Dadurch wird ein elektrostatisches Bild mit einem Potential des hellen Abschnitts von –100 V und einem Potential des dunklen Abschnitts von –600 V erzeugt. Ein Tonerbild wird auf dem lichtempfindlichen Element 1 durch umgekehrte Entwicklung mit einem gelben Toner, einem magentafarbenen Toner, einem cyanfarbenen Toner oder einem schwarzen Toner mittels der Entwicklungsvorrichtung 4-1, 4-2, 4-3 oder 4-4 erzeugt. Das Tonerbild wird auf das Zwischenübertragungselement 5 (das eine elastische Schicht 5a und ein Kernmetall 5b als Träger umfasst) übertragen, um ein überlagertes Farbbild aus vier Farben zu erzeugen. Der auf dem lichtempfindlichen Element 1 verbleibende Toner wird durch ein Reinigungselement 8 in einem Tonerbehälter 9 zurückgewonnen.
Das Zwischenübertragungselement 5 besteht aus einem Kernmetall 5b in Röhrenform und einer Kunststoffschicht 5a, die darauf gebildet wird, indem ein Nitrilbutadienkautschuk (NBR) aufgebracht wird, der einen Elektroleitfähigkeit verleihenden Ruß enthält, der darin ausreichend dispergiert ist. Die Überzugsschicht 5b weist eine Härte gemäß JIS K-6301 von 30 Grad und einen Volumenwiderstand von 10⁹ Ω·cm auf. Ein Übertragungsstrom von etwa 5 μA ist für die Übertragung von dem lichtempfindlichen Element 1 zu dem Zwischenübertragungselement 5 erforderlich. Dieser Strom wird erhalten, indem von der Energiequelle +500 V an das Kernmetall 5b angelegt werden.
Die Übertragungswalze 7 hat einen Außendurchmesser von 20 mm und wird durch ein Kernmetall 7b mit einem Durchmesser von 10 mm und einer elastischen Schicht 7a gebildet, die darauf erzeugt wird, indem ein aufgeschäumtes Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymer (EPDM), das einen Elektroleitfähigkeit verleihenden Ruß enthält, der darin ausreichend dispergiert ist, aufgebracht wird. Die elastische Schicht 7a weist einen Volumenwiderstand von 10⁶ Ω·cm und eine Härte gemäß JIS K-6301 von 45 Grad auf. An die Übertragungswalze ist ein Potential angelegt, so dass ein Übertragungsstrom von 15 μA fließt.
Eine Heißpress-Fixiervorrichtung H wird für die Fixierung verwendet. Diese Fixiervorrichtung ist vom Typ einer heißen Walze ohne die Funktion eines Aufbringens von Öl und umfasst eine obere Walze und eine untere Walze mit jeweils einer Oberflächenschicht aus Fluorkunststoffen und mit einem Walzendurchmesser von 60 mm. Die Fixiertemperatur ist auf 160°C eingestellt, und die Spaltbreite ist auf 7 mm eingestellt.
Die 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptabschnitts des in den Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendeten Entwicklungsgeräts 4. Der Tonerhalter 14 mit einer Oberflächenrauheit Ra von 1,4 wird bei einer Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung von dem 2,5-fachen von jener der lichtempfindlichen Trommeloberfläche 15 angetrieben. Ein tonerregelndes Blatt 13 besteht aus einer Platte auf Basis von Phosphorbronze und einem daran gebundenen Urethankautschuk, und die mit dem Tonerhalter in Kontakt tretende Fläche ist mit Nylon überzogen.
Unter den vorstehenden Bedingungen wurde ein Test mit einfarbigem Ausdruck in einem kontinuierlichen Modus (der Modus, in dem der Tonerverbrauch beschleunigt wird, ohne die Entwicklungsvorrichtung anzuhalten) bei einer Ausdruckgeschwindigkeit von 8 Blättern (Größe A4) pro Minute durch aufeinanderfolgendes Zuführen der jeweiligen Toner (A) bis (I) und der Vergleichstoner (J-1) bis (P) unter Umgebungsbedingungen von gewöhnlicher Temperatur und Feuchtigkeit (25°C, 60% relative Feuchtigkeit) und hoher Temperatur und Feuchtigkeit (30°C, 80% relative Feuchtigkeit) durchgeführt.
Die gedruckten Bilder wurden hinsichtlich der später beschriebenen Punkte bewertet. Die Eignung der vorstehenden Toner für das verwendete bilderzeugende Gerät wurde ebenfalls bewertet. Die Tabelle 4 zeigt die Bewertungsergebnisse.
Beispiel 14 und Vergleichsbeispiel 8
Ein käuflicher Laserstrahldrucker LBP-EX (hergestellt durch Canon K. K.) wurde modifiziert, indem ein Wiederverwendungsmechanismus angefügt wurde.
Wie in 3 gezeigt wird der verbleibende, nicht übertragene Toner auf der lichtempfindlichen Trommel 20 durch ein elastisches Blatt 22 des Reinigers 21, das sich in Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel befindet, abgekratzt. Der abgekratzte Toner wird durch eine Reinigungswalze in das Innere des Reinigers geführt und wird über eine Reinigerschraube 23, ein Zuführrohr 24 und einen Trichter 25 zu dem Entwickler 26 zurückgeführt, um den zurückgewonnenen Toner wiederzuverwenden. Die verwendete primäre elektrifizierende Walze 27 besteht aus einer Kautschukwalze (Durchmesser: 12 mm, Kontaktdruck: 50 g/cm), die darin dispergierten elektroleitfähigen Kohlenstoff enthält und mit einem Nylonharz überzogen ist. Elektrostatische Bilder wurden durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl (600 dpi) bei einem Potential des dunklen Abschnitts V_D von –700 V und einem Potential des hellen Abschnitts V_L von –200 V erzeugt. Die Entwicklungshülse 28 als Tonerhalter ist an der Oberfläche mit einem Harz überzogen, in dem Ruß dispergiert ist, und weist eine Oberflächenrauheit Ra von 1,1 auf. Diese Entwicklungshülse 28 wird bei einer Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung von dem 1,1-fachen von jener der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 15 angetrieben. Der Spalt zwischen der lichtempfindlichen Trommel und der Entwicklungshülse (S-D-Spalt) ist auf 270 μm eingestellt, und ein Blatt aus Urethankautschuk wird als tonerregelndes Element mit der lichtempfindlichen Trommel in Kontakt gebracht. Die Entwicklungsvorspannung ist eine Überlagerung von einer Wechselspannung und einer Gleichspannung. Die Temperatur der Heizfixiervorrichtung ist auf 150°C eingestellt.
Unter den vorstehenden Bedingungen wurde ein Ausdrucktest in einem periodischen Modus (der Modus, bei dem die Entwicklungsvorrichtung nach jedem Ausdruck eines Blattes für 10 Sekunden angehalten wird, um die Verschlechterung des Toners durch den vorausgehenden Vorgang für den erneuten Start zu beschleunigen) bei einer Ausdruckgeschwindigkeit von 12 Blättern (Größe A4) pro Minute durch aufeinanderfolgendes Zuführen des Toners (E-4) oder des Vergleichstoners (K) unter den Umgebungsbedingungen einer gewöhnlichen Temperatur und Feuchtigkeit (25°C, 60% relative Feuchtigkeit) und niedriger Temperatur und Feuchtigkeit (15°C, 10% relative Feuchtigkeit) durchgeführt.
Die gedruckten Bilder wurden hinsichtlich der später beschriebenen Punkte bewertet. Die Eignung der vorstehenden Toner für das verwendete bilderzeugende Gerät wurde ebenfalls bewertet. Die Tabelle 5 zeigt die Bewertungsergebnisse.
Beispiel 15
Der Ausdrucktest wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 14 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Wiederverwendungsmechanismus abgenommen wurde, und die Ausdruckgeschwindigkeit wurde auf 16 Blätter (Größe A4) pro Minute in einem kontinuierlichen Modus (der Modus, bei dem der Tonerverbrauch ohne Anhalten der Entwicklungsvorrichtung beschleunigt wird) durch sukzessives Zuführen von Toner (E-4) eingestellt.
Die gedruckten Bilder wurden hinsichtlich der später beschriebenen Punkte bewertet. Die Eignung der vorstehenden Toner für das verwendete bilderzeugende Gerät wurde ebenfalls bewertet. Die Ergebnisse waren für jeden der Testpunkte hervorragend.
Die Testpunkte und die Bewertungsstandards werden nachstehend beschrieben.
Bewertung des ausgegebenen Bilds
(1) Bilddichte:
Die beibehaltene Bilddichte wird am Ende der vorgeschriebenen Blätter des Ausdrucks auf gewöhnlichem unbeschichteten Kopierpapier (75 g/m²) bewertet. Die Bilddichte wird über die Dichte des ausgedruckten Bildes relativ zu der Dichte 0,00 des weißen Hintergrunds des bedruckten Materials mittels eines MacBeth-Densitometers (hergestellt durch MacBeth Co.) bewertet.

A: Hervorragend (nicht niedriger als 1,40)
B: Gut (1,35 oder höher, aber niedriger als 1,40)
C: Ausreichend (1,00 oder höher, aber niedriger als 1,35)
D: Schlecht (niedriger als 1,00)

(2) Punktreproduzierbarkeit
Das in 5 gezeigte karierte Muster, das aufgrund der Anfälligkeit der Stilllegung des elektrischen Feldes durch das elektrische Feld des latenten Bildes weniger reproduzierbar ist, wird ausgedruckt und die Punktreproduzierbarkeit wird bewertet.

A: Hervorragend (2 oder weniger Fehlpunkte/100 Punkte)
B: Gut (3 bis 5 Fehlpunkte/100 Punkte)
C: Ausreichend (6 bis 10 Fehlpunkte/100 Punkte)
D: Schlecht (11 oder mehr Fehlpunkte/100 Punkte)

(3) Bildschleier:
Der Bildschleier wird durch Vermessen der Ausgabe durch ein Reflektometer (hergestellt durch Tokyo Denshoku K. K.) bewertet.

A: Hervorragend (weniger als 1,5%)
B: Gut (1,5% oder mehr, aber weniger als 2,5%)
C: Ausreichend (2,5% oder mehr, aber weniger als 4,0%)
D: Schlecht (4,0% oder mehr)

(4) Unausgefüllter Bereich:
Ein kompliziertes Zeichenmuster eines in 6A gezeigten japanischen Kanji wird auf ein Kartonblatt (128 g/m²) gedruckt, und das gedruckte Zeichen wird hinsichtlich des unausgefüllten Bereichs (der Zustand des in 6B gezeigten unausgefüllten Bereichs) visuell bewertet.

A: Hervorragend (wenige unausgefüllte Bereiche)
B: Gut (geringfügig unausgefüllte Bereiche)
C: Ausreichend
D: Schlecht (bemerkenswerte unausgefüllte Bereiche)

(5) Hülsengeist:
Ein ausgefülltes schwarzes Bild X in einem Bandmuster wird mit einer Breite „a" und einer Länge „1" wie in 7A gezeigt gedruckt. Als nächstes wird ein Halbtonbild Y in einer Breite von „b" (größer als „a") und einer Länge „1", wie in 7B gezeigt, gedruckt. Das Auftreten von unterschiedlich dichten Bereichen im Halbtonbild (mit A, B und C bezeichnete Bereiche in 7C) wird visuell untersucht.

A: Hervorragend (kein Dichteunterschied)
B: Gut (geringfügiger Dichteunterschied zwischen den Bereichen B und C)
C: Ausreichend (einige Dichteunterschiede zwischen den Bereichen A, B und C)
D: Schlecht (bemerkenswerter Dichteunterschied)

Eignung für bilderzeugendes Gerät
(1) Eignung für Entwicklungshülse:
Nach dem Drucktest wurde der Zustand der Anhaftung des zurückbleibenden Toners auf der Oberfläche der Entwicklungshülse und der Einfluss auf das gedruckte Bild visuell bewertet.

A: Hervorragend (kein anhaftender Toner)
B: Gut (wenig anhaftender Toner)
C: Ausreichend (Anhaftung von Toner tritt auf, beeinflusst die Bildqualität aber nur wenig)
D: Schlecht (bemerkenswerte Anhaftung, verursacht Unregelmäßigkeiten des Bildes)

(2) Eignung für lichtempfindliche Trommel:
Nach dem Drucktest wird ein Verkratzen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, das Auftreten von Anhaftung des zurückbleibenden Toners und der Einfluss auf das gedruckte Bild visuell bewertet.

A: Hervorragend (kein Auftreten)
B: Gut (wenig Kratzer, aber kein Einfluss auf das Bild)
C: Ausreichend (Anhaften und Kratzer treten auf, beeinflussen das Bild aber nur wenig)
D: Schlecht (bemerkenswertes Auftreten, verursacht Bildfehler in der vertikalen Linie)

(3) Eignung für Zwischenübertragungselement:
Nach dem Drucktest wurde ein Verkratzen der Oberfläche des Zwischenübertragungselements und das Auftreten von Anhaftung des zurückbleibenden Toners visuell bewertet.

A: Hervorragend (kein Auftreten)
B: Gut (Toner bleibt zurück, aber kein Einfluss auf das Bild)
C: Ausreichend (Anhaften von Toner und Kratzer treten auf, aber wenig Einfluss auf das Bild)
D: Schlecht (bemerkenswertes Anhaften, verursacht Bildfehler)

(4) Eignung für Gerät mit Heißpress-Fixierung
Nach dem Drucktest wird ein Verkratzen der Oberfläche des Fixiergeräts und ein Auftreten von Anhaftung des zurückbleibenden Toners visuell bewertet.

A: Hervorragend (kein Auftreten)
B: Gut (Toner bleibt zurück, aber kein Einfluss auf das Bild)
C: Ausreichend (Anhaften und Kratzer treten auf, aber wenig Einfluss auf das Bild)
D: Schlecht (bemerkenswertes Anhaften, verursacht Bildfehler)

Claims

Magnetischer Toner zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, der magnetische Tonerteilchen umfasst, die wenigstens ein Bindeharz, ein magnetisches Pulver und eine Wachskomponente enthalten, wobei: (a) das magnetische Pulver 1) magnetische Eisenoxidteilchen aufweist, deren Teilchenoberflächen mit einem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel überzugsbehandelt worden sind, so dass sie eine Oberflächenbedeckung von nicht weniger als 95 Gew.-% aufweisen, ermittelt aus dem Verhältnis des schwimmenden Anteils zu der Gesamtprobe nach Dispergieren in Wasser, wobei 0,05 g einer Probe abgewogen werden und die Probe in 10 g Wasser gegeben, für eine Minute zum Dispergieren geschüttelt und nach Ruhen die auf der Wasseroberfläche schwimmende Probe wiedergewonnen wird, so dass der Hydrophobizitätsgrad und die Gleichmäßigkeit des Überzugs der behandelten Probenoberfläche aus dem Verhältnis des schwimmenden Anteils zu der Gesamtprobe ermittelt werden; 2) die magnetischen Eisenoxidteilchen Siliciumelement (Si) in einer Menge von 0,4 bis 2,0 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des Eisenelements Fe enthalten; und 3) die magnetischen Eisenoxidteilchen an ihren äußersten Oberflächen ein Fe/Si Atomverhältnis von 1,0 bis 4,0 aufweisen; und (b) die magnetischen Tonerteilchen Formfaktoren SF-1 und SF-2, gemessen durch einen Bildanalysator, mit einem Wert des SF-1 von 100 bis 160, einem Wert des SF-2 von 100 bis 140 und einem Wert (SF-2)/(SF-1) von nicht mehr als 1,0 aufweisen, und die magnetischen Tonerteilchen magnetische Tonerteilchen sind, die durch Suspensionspolymerisation hergestellt werden.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei das oberflächenmodifizierende Mittel eine Silanverbindung ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei das oberflächenmodifizierende Mittel ein Silankupplungsmittel ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei das oberflächenmodifizierende Mittel ein Silankupplungsmittel mit einer an ein Siliciumatom gebundenen Alkylgruppe ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei das oberflächenmodifizierende Mittel ein Silankupplungsmittel mit einer an ein Siliciumatom gebundenen Alkylgruppe mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei das oberflächenmodifizierende Mittel eine Titanatverbindung ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei das oberflächenmodifizierende Mittel ein Siliconöl ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die Wachskomponente in dem Bindeharz, bei einer Beobachtung des Querschnitts der magnetischen Tonerteilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskop, in der Form einer im Wesentlichen kugelförmigen und/oder spindelförmigen Insel oder Inseln dispergiert ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen eine Aluminiumverbindung in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% hinsichtlich des Aluminiumelements (Al) enthalten.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen an ihren äußersten Oberflächen ein Atomverhältnis Fe/Al von 0,3 bis 10,0 aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei der magnetische Toner einen gewichtsgemittelten Teilchendurchmesser D₄ (μm) von 3,5 μm bis 6,5 μm und hinsichtlich seiner zahlenmäßigen Teilchengrößenverteilung eine Beziehung für einen Anteil N (Anzahl-%) von vorliegenden Teilchen mit Durchmessern von 3,17 μm oder kleiner aufweist, die erfüllt: 35–D4 × 5 ≤ N ≤ 180–D4 × 25.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Tonerteilchen einen Formfaktor SF-1 von 110 bis 160 aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Tonerteilchen einen Formfaktor SF-2 von 110 bis 140 aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Tonerteilchen einen Formfaktor SF-1 von 110 bis 160 und einen Formfaktor SF-2 von 110 bis 140 aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt sind, das in einer Menge von 0,05 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilchen der magnetischen Eisenoxidteilchen verwendet wird.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt sind, das in einer Menge von 0,1 Gewichtsteilen bis 3 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der magnetischen Eisenoxidteilchen verwendet wird.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt sind, das in einer Menge von 0,1 Gewichtsteilen bis 1,5 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der magnetischen Eisenoxidteilchen verwendet wird.
Magnetischer Toner nach Anspruch 15, wobei das organische oberflächenmodifizierende Mittel ein Silankupplungsmittel mit einer an ein Siliciumatom gebundenen Alkylgruppe mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 16, wobei das organische oberflächenmodifizierende Mittel ein Silankupplungsmittel mit einer an ein Siliciumatom gebundenen Alkylgruppe mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 17, wobei das organische oberflächenmodifizierende Mittel ein Silankupplungsmittel mit einer an ein Siliciumatom gebundenen Alkylgruppe mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 15, wobei das organische oberflächenmodifizierende Mittel eine Titanatverbindung ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 15, wobei das organische oberflächenmodifizierende Mittel ein Siliconöl ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 μm bis 0,4 μm aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 μm bis 0,3 μm aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Tonerteilchen des Weiteren ein polares Harz enthalten.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Tonerteilchen magnetische Tonerteilchen sind, die hergestellt werden, indem eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung, die wenigstens ein polymerisierbares Monomer, das magnetische Pulver, die Wachskomponente und einen Polymerisationsstarter enthält, in einem wässrigen Medium einer Suspensionspolymerisation unterzogen wird.
Magnetischer Toner nach Anspruch 26, wobei die polymerisierbare Monomerzusammensetzung des Weiteren ein polares Harz enthält.
Magnetischer Toner nach Anspruch 26, wobei das polare Harz ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Copolymer von Styrol mit Acryl- oder Methacrylsäure, einem Maleinsäurecopolymer, einem ungesättigten Polyesterharz, einem gesättigten Polyesterharz, einem Polycarbonatharz und einem Epoxidharz ist.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen, die mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt worden sind, eine Glattheit von 0,30 bis 0,80 aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen, die mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt worden sind, eine Glattheit von 0,45 bis 0,70 aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen, die mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt worden sind, eine Glattheit von 0,50 bis 0,70 aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen, die mit dem organischen oberflächenmodifizierenden Mittel behandelt worden sind, eine Oberflächenbedeckung von nicht weniger als 98 Gew.-% aufweisen.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen in einer Menge von 80 Gewichtsteilen bis 150 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen des Bindeharzes enthalten sind.
Magnetischer Toner nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Eisenoxidteilchen in einer Menge von 85 Gewichtsteilen bis 150 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen des Bindeharzes enthalten sind.
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Toners, der magnetische Tonerteilchen enthält, umfassend die Schritte: (i) Vermischen eines polymerisierbaren Monomers, eines magnetischen Pulvers wie in Anspruch 1 definiert, einer Wachskomponente und eines Polymerisationsstarters, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung herzustellen, (ii) Dispergieren der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung in einem wässrigen Medium, um Teilchen aus der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu bilden, (iii) Polymerisieren der polymerisierbaren Monomere in den Teilchen aus der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung in dem wässrigen Medium, um magnetische Tonerteilchen zu bilden, wobei der resultierende magnetische Toner gemäß Anspruch 1 definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei der magnetische Toner ein magnetischer Toner nach einem der Ansprüche 2 bis 34 ist.
Bilderzeugungsverfahren mit: einem Aufladeschritt des äußeren Anlegens einer Spannung an ein Aufladeelement, um ein Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, elektrostatisch aufzuladen, einem ein latentes Bild erzeugenden Schritt des Erzeugens eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem so aufgeladenen Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, einem Entwicklungsschritt des Entwickelns des elektrostatischen latenten Bildes durch die Verwendung eines magnetischen Toners, um auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, ein Tonerbild zu erzeugen, einem Übertragungsschritt des Übertragens des auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, gehaltenen Tonerbildes auf ein übertragungsaufnehmendes Medium, und einem Fixierschritt des Fixierens durch Hitze und Druck des auf das übertragungsaufnehmende Medium übertragenen Tonerbildes, wobei der magnetische Toner gemäß Anspruch 1 definiert ist.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37, wobei der Übertragungsschritt umfasst: einen ersten Übertragungsschritt des Übertragens des auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, gehaltenen Tonerbildes auf ein Zwischenübertragungselement, und einen zweiten Übertragungsschritt des Übertragens des auf das Zwischenübertragungselement übertragenen Tonerbildes auf ein übertragungsaufnehmendes Medium.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei in dem Entwicklungsschritt die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche eines tonertragenden Elements in dem Entwicklungsbereich das 1,05fache bis 3,0fache der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Elements beträgt, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und wobei das tonertragende Element eine Oberflächenrauheit Ra (μm) von nicht größer als 1,5 aufweist.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei ein elastisches Blatt mit der Oberfläche des tonertragenden Elements in Kontakt gebracht wird.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei das Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und ein tonertragendes Element zum Tragen des magnetischen Toners so angeordnet sind, dass sie einen Spalt zwischen sich haben, und wobei das elektrostatische latente Bild entwickelt wird, während ein elektrisches Wechselfeld angelegt wird.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei in dem Aufladeschritt das Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, elektrostatisch aufgeladen wird, indem das Aufladeelement mit dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, in Kontakt gebracht und von außen eine Spannung an das Aufladeelement angelegt wird.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei, während der Schritte des Entwickelns des auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, gehaltenen elektrostatischen latenten Bildes durch die Verwendung des magnetischen Toners und des elektrostatischen Übertragens des Tonerbildes auf das übertragungsaufnehmende Medium durch eine Übertragungsanordnung, das Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, und die Übertragungsanordnung über das übertragungsaufnehmende Medium in Kontakt treten.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei in dem Fixierschritt mit Hitze und Druck das Tonerbild mittels einer Hitze- und Druckfixieranordnung, zu der keine Offset-verhindernde Flüssigkeit zugeführt wird, oder einer Hitze- und Druckfixieranordnung, die keinen Reiniger für die Fixieranordnung aufweist, mit Hitze und Druck an das übertragungsaufnehmende Medium fixiert wird.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, das einen Mechanismus der Tonerwiederverwendung anwendet, bei dem der nicht übertragene magnetische Toner, der nach der Übertragung auf dem tonertragenden Element zurückbleibt, durch Reinigen gesammelt wird, der gesammelte magnetische Toner zu der Entwicklungseinrichtung zugeführt wird, um so erneut in der Entwicklungseinrichtung gehalten zu werden, und das elektrostatische latente Bild auf dem Element, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, entwickelt wird.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei der magnetische Toner der magnetische Toner gemäß einem der Ansprüche 2 bis 34 ist.