Hashimoto, Akira, Ohta-ku, Tokyo, JP; Kukimoto, Tsutomu, Ohta-ku, Tokyo, JP; Yoshida, Satoshi, Ohta-ku, Tokyo, JP; Ohno, Manabu, Ohta-ku, Tokyo, JP; Ayaki, Yasukazu, Ohta-ku, Tokyo, JP; Handa, Satoshi, Ohta-ku, Tokyo, JP
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Toner für die
Entwicklung elektrostatischer Bilder, die in Bilderzeugungsverfahren, wie etwa Elektrophotographie,
elektrostatisches Drucken verwendet werden, und auf ein Bilderzeugungsverfahren
unter Verwendung des Toners. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf einen Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, der für
die Erzeugung eines sichtbaren Bildes des Toners verwendet wird, welches gemäß
einem Fixierungsschema fixiert wird, wobei das Tonerbild unter Anwendung von Wärme
und Druck auf ein eine Übertragung empfangenes Material, wie etwa Papier, fixiert
wird, und auf ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung des Toners.
Bisher ist eine große Anzahl von elektrophotographischen Verfahren
bekannt, einschließlich denen, die in den US Patenten Nr. 2,297,691; 3,666,363;
und 4,071,361 offenbart werden. In diesen Verfahren wird allgemein ein elektrostatisches
latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Element mit einem lichtleitfähigen
Material durch verschiedene Mittel erzeugt, dann wird das latente Bild mit einem
Toner entwickelt, und das resultierende Tonerbild wird über oder ohne ein intermediäres
Übertragungselement auf ein eine Übertragung (empfangenes) Material, wie
etwa Papier usw. wie erwünscht übertragen, durch Erwärmen, Pressen
oder Erwärmen und Pressen oder mit einem Lösungsmitteldampf fixiert, um
eine Kopie oder einen Druck zu erhalten, der ein fixiertes Tonerbild trägt.
Ein Teil des auf dem lichtempfindlichen Element verbleibenden Toners, der nicht
übertragen wird, wird durch verschiedene Mittel gereinigt und die vorher erwähnten
Schritte werden für einen nachfolgenden Zyklus der Bilderzeugung wiederholt.
Ein Beispiel eines herkömmlichen Vollfarb-Bilderzeugungsverfahrens
wird nun beschrieben. Ein lichtempfindliches Element (ein ein elektrostatisches
Bild tragendes Element) in der Form einer Trommel wird gleichmäßig durch
eine primäre Ladevorrichtung geladen und dann einer bildweisen Exposition mit
durch ein Magentabildsignal moduliertes Laserlicht, erhalten von einem Original,
unterzogen, um ein elektrostatisches Bild auf der lichtempfindlichen Trommel zu
erzeugen, welches dann mit einem in einer Magentaentwicklungsvorrichtung enthaltenen
Magentatoner entwickelt wird, um ein Magentatonerbild zu erzeugen. Dann wird das
auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugte Magentatonerbild direkt oder indirekt
auf ein Übertragungsmaterial durch die Wirkung einer Übertragungsladevorrichtung
übertragen.
Die lichtempfindliche Trommel wird nach der vorher erwähnten
Entwicklung eines elektrostatischen Bildes von der Ladung durch eine Vorrichtung
zur Ladungsentfernung befreit und durch eine Reinigungseinrichtung gereinigt, um
für einen nachfolgenden Cyan-Bilderzeugungszyklus einschließlich Wiederladung
mit einer primären Ladevorrichtung, einer Cyan-Tonerbilderzeugung und eine
Übertragung des Cyan-Tonerbildes auf das Übertragungsmaterial, das das
Magentatonerbild bereits übertragen darauf trägt, vorbereitet zu sein,
weiterhin gefolgt durch einen Erzeugungszyklus für ein gelbes Bild und einen
Erzeugungszyklus für ein schwarzes Bild, um das Übertragungsmaterial mit
Vierfarbtonerbildern darauf zu versehen. Dann wird das Übertragungsmaterial,
das die Vierfarbtonerbilder trägt, einer Fixierung unter Anwendung von Wärme
und Druck unterzogen, wodurch ein Vollfarbbild erzeugt wird.
In den vergangenen Jahren wurde ein Bilderzeugungsgerät, das
ein vorher beschriebenes Bilderzeugungsverfahren durchführt, nicht nur als
ein Geschäftskopierer für die einfache Reproduktion eines Originals verwendet,
sondern wurde ebenfalls als ein Drucker, typischerweise ein Laserstrahldrucker (LBP)
für die Computerausgabe und als ein privater Kopierer (PK) für individuelle
Verwender eingesetzt.
Zusätzlich zu derartigen Verwendungen, die repräsentativ
durch einen Laserstrahldrucker erfüllt werden, ist die Anwendung des grundlegenden
Bilderzeugungsmechanismus bei einem Normalpapier Faksimilegerät ebenfalls beliebt.
Für derartige Verwendungen war es erforderlich, dass das Bilderzeugungsgerät
eine geringere Größe und ein geringeres Gewicht hat und eine höhere
Geschwindigkeit, höhere Qualität und höhere Verlässlichkeit
erfüllt. Demgemäß wurde das Gerät in verschiedenen Hinsichten
aus einfacheren Elementen aufgebaut. Im Ergebnis ist es erforderlich, dass der hierfür
verwendete Toner höhere Leistungsfähigkeiten zeigt. Ferner entstand, gemäß
den verschiedenen Bedürfnissen für das Kopieren und Drucken, eine größere
Nachfrage für die Farbbilderzeugung, und eine höhere Bildqualität
und eine höhere Auflösung sind für die getreue Nachbildung eines
Originalfarbbildes erforderlich. Es gibt ebenfalls eine steigende Nachfrage für
ein Bilderzeugungssystem, das die Erzeugung eines Bildblatts mit Bildern auf beiden
Seiten von einem Originalblatts mit Bildern auf beiden Seiten erlaubt.
Um den Anforderungen für einen Toner, der in einem derartigen
Farbbilderzeugungsverfahren verwendet wird, zu entsprechen, ist
es erforderlich, dass jeder Toner eine hervorragende Schmelzbarkeit und Farbmischeigenschaft
beim Erwärmen unter Ausübung eines Drucks hat. Zu diesem Zweck ist es
bevorzugt einen Toner zu verwenden, der einen niedrigen Erweichungspunkt und eine
Schmelzviskosität hat, welche scharf auf einem geringen Wert unterhalb einer
bestimmten Temperatur sinkt (d.h. einen hohen Grad an präziser Schmelzeigenschaft).
Durch die Verwendung eines derartigen Toners ist es möglich, eine Farbkopie
zur Verfügung zu stellen, die einen breiteren Bereich der Farbreproduktionsfähigkeit
erfüllt und getreu dem Originalbild ist.
Jedoch hat ein derartiger Farbtoner mit einem hohen Grad an präziser
Schmelzfähigkeit allgemein eine hohe Affinität zu einer Fixierungswalze
und neigt dazu, ein „Offsetting" auf der Fixierungswalze zum Zeitpunkt der
Fixierung zu verursachen.
Insbesondere in dem Fall einer Fixiervorrichtung für ein Farbbilderzeugungsgerät
werden mehrere Tonerschichten einschließlich der von magentafarbenem Toner,
cyanfarbenem Toner, gelbem Toner und schwarzem Toner auf einem eine Übertragung
empfangenen Material ausgebildet, so dass das Offsetting als ein Ergebnis einer
erhöhten Tonerschichtdicke verursacht werden kann.
Bisher wurde es praktiziert, um die Anhaftung eines Toners auf einer
Fixierungswalzenoberfläche zu vermeiden, die Walzenoberfläche aus einem
Material, wie etwa einem Siliconkautschuk oder einem fluorhaltigen Harz auszubilden,
das eine hervorragende Ablösungsfähigkeit gegenüber dem Toner hat,
und die Walzenoberfläche mit einem Film einer Flüssigkeit, die eine hohe
Ablösungsfähigkeit zeigt, zu beschichten, wie etwa ein Siliconöl
oder ein fluorhaltiges Öl, zu dem Zweck der Verhinderung von Offset und der
Verschlechterung der Walzenoberfläche. Jedoch erfordert eine derartige Maßnahme,
obwohl sie sehr wirkungsvoll zur Vermeidung von Toner-Offset ist, eine Ausstattung
für die Zufuhr der den Offset vermeidenden Flüssigkeit, und verkompliziert
die Fixierungsvorrichtung. Außerdem kann die Ölaufbringung ein Ablösen
zwischen den die Fixierungswalze bildenden Schichten fördern, was folglich
eine kürzere Lebensdauer der Fixierungswalze verursacht.
Demgemäß wurde auf der Grundlage eines Konzepts der Nichtverwendung
einer derartigen ein Siliconöl zuführenden Vorrichtung, aber der Zufuhr
einer Offsetvermeidenden Flüssigkeit von Tonerteilchen bei Erwärmen unter
Druck, vorgeschlagen, ein Ablösungsmittel, wie etwa ein niedermolekulares Polyethylen
oder ein niedermolekulares Polypropylen, in die Tonerteilchen einzubringen.
Zum Beispiel wurde das Einbringen eines Wachses in Tonerteilchen in
der japanischen Patentveröffentlichung (JP-B) 52-3304, JP-B 52-3305 und der
japanischen offengelegten Patenanmeldung (JP-A) 57-52574 offenbart.
Ferner ist das Einbringen eines Wachses in Tonerteilchen ebenfalls
in JP-A 3-50559, JP-A 2-79860, JP-A 1-109359, JP-A 62-14166, JP-A 61-273554, JP-A
61-94062, JP-A 61-138259, JP-A 60-252361, JP-A 60-252360 und JP-A 60-217366 offenbart.
Wachs wurde verwendet, um verbesserte Anti-Offset-Eigenschaften des
Toners bei niedrigen oder hohen Temperaturen zur Verfügung zu stellen, und
um ebenfalls eine verbesserte Fixierungsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen
zur Verfügung zu stellen. Auf der anderen Seite neigt der resultierende Toner
dazu, eine geringere Anti-Blockierungseigenschaft oder eine ungleichmäßige
Ladungsfähigkeit zu haben.
Um einen Toner mit verbesserter Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit
und Hochtemperatur-Anti-Offset-Eigenschaften und ebenfalls verbesserter Anti-Blockierungsleistung
bereit zu stellen, wurde vorgeschlagen, ein verbessertes Tonerbindeharz zur Verfügung
zu stellen. Zum Beispiel offenbart JP-A 4-250462 einen Toner mit einem Block- oder
Pfropf-Copolymer aus kristallinem Polyester und Styrol-Butadien-Copolymer als ein
Bindeharzes. JP-A 4-86828 offenbart einen Toner, der ein Bindeharz enthält,
erhalten durch Polymerisation von Vinylmonomeren, die 0,01 – 5,0 Gew.-% eines
polyfunktionellen Vinylmonomers und eines ungesättigten Polyesters enthalten.
Jedoch hat mit Blick auf die Beispiele von JP-A 4-250462 das Styrol-Butadien-Copolymer
vor dem Pfropfen bereits eine sehr hohe massegemittelte Molekülmasse von 7,3
× 105, so dass der resultierende Toner, der ein Bindharz mit dem
Polymer nach dem Pfropfen enthält, dadurch eine ungenügende Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit
hat.
Der Toner von JP-A 4-86828 enthält ebenfalls ein Harz mit einem
Scheitelpunkt der Molekülmasse, die 5 × 104 übersteigt,
und lässt demgemäß Raum für Verbesserungen hinsichtlich der
Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit, während er einen
bestimmten Grad der Verbesserung hinsichtlich der Hochtemperatur-Anti-Offset-Eigenschaften
aufweist.
Toner wurden herkömmlicherweise durch das sogenannte Pulverisierungsverfahren
hergestellt, aber es wurde ebenfalls ein Toner vorgeschlagen, der durch ein Suspensionspolymerisationsverfahren
erhalten wird (JPB 36-10231). In dem Suspensionspolymerisationsverfahren wird eine
Monomerzusammensetzung durch gleichmäßiges Mischen (d.h. Lösen oder
Dispergieren) eines polymerisierbaren Monomers und eines Farbmittels und wahlweise
eines Polymerisationsinitiators, eines Vernetzungsmittels, eines Ladungssteuerungsmittels
und anderer Zusatzstoffe hergestellt, und die Monomerzusammensetzung wird in einem
wässrigen Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthält, durch die
Wirkung einer geeigneten Rührvorrichtung dispergiert, und einer Polymerisation
unterzogen, wodurch Tonerteilchen mit einer erwünschten Teilchengröße
zur Verfügung gestellt werden.
Zu dem Zweck der Bereitstellung eines Toners mit einer verbesserten
Ladungsfähigkeit durch das Suspensionspolymerisationsverfahren offenbart JP-A
56-116043 ein Tonerherstellungsverfahren, wobei ein reaktionsfähiger Polyester
zu einer Vinylmonomerzusammensetzung gegeben wird, die Ruß in einem Anteil
von 10 – 50 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des Monomers enthält.
Der ungesättigte Polyester hat eine sehr hohe massegemittelte Molekülmasse
von 1,7 × 105 und wird in einer großen Menge verwendet, so
dass verständlich wird, dass der resultierende Toner eine Gesamtmenge an in
THF unlöslichem Inhalt und Komponenten mit Molekülmassen oberhalb 106
hat, die 60 Gew.-% des Bindeharzes übersteigen. Im Ergebnis wird verursacht,
dass der Toner eine ungenügende Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit hat.
In dem Suspensions-Polymerisationsverfahren wird die Monomerzusammensetzung
in Flüssigkeitströpfchen in einem Dispersionsmedium mit einer hohen Polarität,
wie etwa Wasser, dispergiert. Demgemäß wird ein Bestandteil mit einer
polaren Gruppe, der in der Monomerzusammensetzung enthalten ist, auf der Oberfläche
der Tröpfchen konzentriert, d.h. der Grenze zu der wässrigen Phase, und
unpolare Bestandteile sind vorherrschend im inneren Teil vorhanden, was folglich
eine sogenannte Kern/Schalen-Struktur zur Verfügung stellt.
JP-A 7-120965 offenbart einen Toner mit Tonerteilchen, die mit einem
äußeren Schalenharz beschichtet sind, das im Wesentlichen einen amorphen
Polyester erhalten durch ein Suspensions-Polymerisationsverfahren enthält.
Spezieller offenbart die JP-Schrift ein Verfahren, in dem ein amorpher Polyester
mit einem tan &dgr; im Bereich von 1,0 – 20,0 bei 80 – 120°C
in einer Styrol usw. enthaltenden Monomerzusammensetzung gelöst wird, und die
Monomerzusammensetzung wird einer Polymerisation unterzogen, wodurch gleichzeitig
eine äußere Schale des amorphen Polyesters ausgebildet wird. Der so erhaltene
Toner kann eine relativ gute Fixierungsfähigkeit aufweisen, aber der amorphe
Polyester mit einem tan &dgr; von 1,0 – 20,0 hat nicht notwendigerweise
eine gute Löslichkeit in dem Monomer, so dass es schwierig ist, Tonerteilchen
mit einer geringen Fluktuation in der Leistungsfähigkeit zur Verfügung
zu stellen.
Ein Toner gemäß dem Polymerisationsverfahren kann in Kombination
eine Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit, eine Anti-Blockierungseigenschaft
und eine Anti-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaft verwirklichen, welche im Allgemeinen
widersprüchlich zueinander sind, und kann den Hochtemperatur-Offset ohne Aufbringen
eines Ablösungsmittels, wie etwa eines Öls, auf der Fixierwalze aufgrund
der Einkapselung eines Wachsbestandteils als ein Ablösungsmittel vermeiden.
Wie hierin vorher erwähnt, gab es in den vergangenen Jahren eine
steigende Nachfrage für den Erhalt eines Kopierblatts oder eines Abbildungsblatts
mit Bildern auf beiden Seiten von einem doppelseitigen Bildoriginal oder einem einseitigen
Bildoriginal und, um der Nachfrage nachzukommen, ist ein Toner erwünscht, der
derartige doppelseitige Bildblätter mit hohen Bildqualitäten mit einer
hohen Verlässlichkeit zur Verfügung stellt.
Von den verschiedenen Schwierigkeiten denen bisher begegnet wurde,
die die Bildung eines Bildblatts mit Farbbildern auf beiden Seiten aufweist, ist
eine der ernsthaftesten Schwierigkeiten das Auftreten von Zusammenrollen des Papiers
nach der Fixierung eines Bildes auf einer Seite. Wenn das Zusammenrollen des Papiers
übermäßig ist, wird die Transportfähigkeit des einseitigen Bildblattes
schlecht und man scheitert folglich daran, ein Bildblatt mit Bildern in hoher Qualität
und verlässlich auf beiden Seiten zur Verfügung zu stellen. Um die Schwierigkeit
zu lösen ist ein Toner erforderlich, der Bilder mit hoher Qualität mit
befriedigender Bilddichte und Farbreproduktionsfähigkeit bei einer geringen
Menge des auf das Übertragungsblatt übertragenen Toners zur Verfügung
stellt. Um das Erfordernis zu befriedigen, ist es erforderlich, dass der Toner eine
verbesserte Farbkraft aufweist. Ferner wird bei dem doppelseitigen Bilderzeugungsverfahren
ein Bild auf einer Seite dazu gebracht, zweimal durch die Fixiervorrichtung zu gehen,
so dass es erforderlich ist, dass der Toner eine weiter verbesserte
Hochtemperatur Anti-Offset-Eigenschaft hat.
EP-A-0 822 458, ein Dokument im Sinne von Art. 54(3) EPÜ, ist
auf einen magnetischen schwarzen Toner für die Elektrophotographie gerichtet,
welcher ein Bindeharz, ein Farbmittel und ein Wachs enthält. Das Bindharz hat
einen in THF unlöslichen Anteil von höchsten 5 Gew.-% und ein THF löslicher
Anteil zeigt eine GPC-Molekülmasseverteilung einschließlich eines Anteils
von 40 bis 70 % mit einer Molekülmasse unterhalb 5 × 104 (M1),
einen Anteil von 20 bis 45 % mit einer Molekülmasse von 5 × 104
bis 5 × 105 (M2) und einen Anteil von 2 bis 25 % mit einer Molekülmasse
oberhalb 5 × 105 (M3). Das Bindeharz erfüllt die Beziehung
M1 ≥ M2 > M3.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Toner für
die Entwicklung von elektrostatischen Bildern zur Verfügung zu stellen, bei
denen die vorher erwähnten Probleme gelöst sind.
Es ist eine besondere Absicht der vorliegenden Erfindung, einen Toner
für die Entwicklung von elektrostatischen Bildern mit verbesserter Fixierungsfähigkeit
und Anti-Offset-Eigenschaft zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere besondere Absicht der vorliegenden Erfindung ist, einen
Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder zur Verfügung zu stellen,
der für die Verwendung in einem elektrophotographischen Verfahren geeignet
ist, wobei Bilder in hoher Qualität stabil für einen langen Zeitraum ohne
nachteilige Beeinträchtigung eines lichtempfindlichen Elements, eines einen
Toner tragenden Elements oder eines einen Entwickler tragenden Elements oder eines
intermediären Übertragungselements zur Verfügung gestellt werden
kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Bilderzeugungsverfahren
unter Verwendung des Toners zur Verfügung zu stellen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Toner zur Entwicklung von elektrostatischen Bildern wie in Anspruch
1 definiert und ein Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 47 zur Verfügung
gestellt. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
festgesetzt.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden deutlicher nach Berücksichtigung der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammengenommen
mit den beigefügten Zeichnungen.
Die 1 zeigt ein GPC-Chromatogramm für
einen in THF löslichen Bestandteils der Tonerteilchen (A), hergestellt in Beispiel
1.
Die 2A und 2B
sind entsprechende Schnittveranschaulichungen der Tonerteilchen, die einen Wachsbestandteil,
dispergiert in den Tonerteilchen, enthalten.
Die 3 veranschaulicht schematisch ein
Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts, das geeigneterweise für die Umsetzung
einer Ausführungsform des Bilderzeugungsverfahrens der Erfindung verwendet
wird.
Die 4 ist eine vergrößerte
Schnittansicht eines Entwicklungsgeräts unter Verwendung eines Entwicklers
vom Zweikomponententyp, der in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet
wird.
Die 5 ist eine vergrößerte
Schnittansicht eines Entwicklergeräts unter Verwendung eines Entwicklers vom
Monokomponententyp, der in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Die 6 ist eine auseinander gezogene
Perspektivansicht von wesentlichen Teilen eines Wärme-Druckfixierungsgeräts,
das in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
Die 7 ist eine vergrößerte
Schnittansicht des Fixierungsgeräts einschließlich eines Films in einem
nicht betriebenen Zustand.
Die 8 ist eine schematische Veranschaulichung
eines Bilderzeugungsgeräts, wobei ein nicht übertragener Teil des Toners
wiederverwendet wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In dem erfindungsgemäßen Toner enthalten die Tonerteilchen
wenigstens ein Bindeharz, einen färbenden Stoff bzw. Farbmittel und ein Wachs,
wobei
(I) das Bindeharz einen Vinylpolymerbestandteil und einen Polyesterbestandteil
umfasst;
(II) das Bindeharz 40 – 99 Gew.-% eines Bestandteils A, 0 – 20
Gew.-% eines Bestandteils B und 0 – 60 Gew.-% eines Bestandteils C enthält,
wobei die Bestandteile B und C insgesamt 1 – 60 Gew.-% des Bindeharzes bereitstellen;
wobei, auf der Grundlage eines durch Gelpermeationschromatographie erhaltenen Chromatogramms
eines in Tetrahydrofuran (THF) löslichen Bestandteils des Bindeharzes, der
Bestandteil A Bestandteile mit niedriger und mittlerer relativer Molekülmasse
umfasst, die relative Molekülmassen unterhalb von 106 haben, bzw.
der Bestanteil B Bestandteile mit hohen relativen Molekülmassen umfasst, die
relative Molekülmassen von wenigstens 106 haben, und der Bestandteil
C ein in THF unlöslicher Bestandteil des Bindeharzes ist;
(III) das durch GPC erhaltene Chromatogramm des in THF löslichen Bestandteil
des Bindeharzes einen Hauptscheitelpunkt in einem relativen Molekülmassenbereich
von 3 × 103 bis 5 × 104 aufweist; und
(IV) die Tonerteilchen einen Formfaktor SF – 1 von 100 – 160 und
einen Formfaktor SF – 2 von 100 – 140 haben.
Der Vinylpolymerbestandteil kann aus einem Vinylpolymer gebildet werden,
welches ein Vinylhomopolymer, wie etwa ein Styrolhomopolymer, oder ein Vinylcopolymer,
wie etwa ein Styrol-Acryl- oder Styrol-(Meth)acrylat-Copolymer ist.
Spezieller können derartige Vinylpolymere aus Vinylmonomeren
gebildet werden, Beispiele davon enthalten können: Styrolmonomere, wie etwa
Styrol, o-, m- oder p-Methylstyrol und m- oder p-Ethylystyrol, (Meth)acrylatestermonomere,
wie etwa Methyl(meth)acrylate, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat,
Octyl(meth)acrylat, Dodecyl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, Behanyl(meth)acrylat,
2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Methylaminoethyl(meth)acrylat und Diethylaminoethyl(meth)acrylat;
Butadien, Isopren, Cyclohexen, (Meth)acrylonitril, und Acrylamid. Diese Monomer
können alleine oder in Mischungen verwendet werden, um so ein Polymer mit einer
theoretischen Glasübergangstemperatur (Tg) von 40 – 75°C zur Verfügung
zu stellen, das in Polymer Handbook, Second Edition, III, Seiten 139 – 192
(John Wilery & Sons) beschrieben wird. Wenn die theoretische Glasübergangstemperatur
unterhalb 40°C ist, kann der resultierende Toner an Schwierigkeiten hinsichtlich
der Lagerungsstabilität und der kontinuierlichen Bilderzeugungsstabilität
leiden. Andererseits, bei Übersteigen von 75°C, zeigt der Toner eine erhöhte
fixierfähige Temperatur. Dies ist insbesondere unerwünscht für Farbtoner
zur Ausbildung von Vollfarbbildern, da die Farbmischbarkeit der entsprechenden Farbtoner
verringert wird, und in einer minderwertigen Farbreproduktionsfähigkeit und
in OHP-Bildern mit verringerter Transparenz resultiert.
Die Molekülmasse (Verteilung) eines Bindeharzes kann durch Gelpermeationschromatographie
(GPC) gemessen werden. In einem spezifischen Messverfahren wird eine Lösung
eines Bindeharzes oder eines Toners mit einem derartigen Bindeharz in Tetrahydrofuran
(THF) durch einen lösungsmittelbeständigen Membranfilter mit einer Porengröße
(Durchmesser) von 0,2 &mgr;m filtriert, um eine Probenlösung zu erhalten,
welche dann der GPC unter Verwendung z. B. eines GPC Geräts (z. B. "GPC-150C",
erhältlich von Waters Co.) unterzogen zu werden. Die Probenlösung kann
so zubereitet werden, dass sie eine Bindharzkonzentration von 0,05 – 0,6
Gew.-% zur Verfügung stellt. Die Probenlösung kann in einer Menge von
50 – 200 &mgr;l eingespritzt werden. Die Säulen können eine Serie
von z. B. A-801, 802, 803, 804, 805, 806 und 807, erhältlich von Showa Denko
K.K., umfassen, und eine Eichkurve zur Bereitstellung einer Molekühlmasseverteilung
kann unter Verwendung von Standard-Polystyrolen hergestellt werden. Folglich können
typische GPC-Messbedingungen wie folgt zusammengefasst werden.
<GPC-Messbedingungen für Bindharz>
Gerät: GPC-150C (erhältlich von Waters Co.)
Säule: Serien von sieben Säulen von KF801 – 807 (erhältlich
von Showalex K.K.)
Temperatur: 40°C
Lösungsmittel: THF
Fließgeschwindigkeit: 1,0 ml/min.
Probe: 0,1 ml einer Probenlösung bei einer Konzentration von 0,05 –
0,6 Gew.-%.
Spezieller kann die Eichkurve als ein Verhältnis zwischen Molekülmassen,
die auf eine logarithmische Skala aufgetragen werden, und der Anzahl der Zählungen,
die sich durch die GPC-Messung unter Verwendung verschiedener monodisperser Polystyrolstandardproben
ergibt, hergestellt werden. Es ist ratsam, wenigstens 10 Standardpolystyrolproben
mit Molekülmassen von z. B. 6 × 102, 2,1 × 103,
4 × 103, 1,75 × 104, 5,1 × 104,
1,1 × 105, 3,9 × 105, 8,6 × 105,
2 × 106 und 4,48 × 106, erhältlich von z. B.
Pressure Chemical Co. oder Toyo Soda Kogyo K.K., zu verwenden. Der Nachweis kann
unter Verwendung eines RI-(Refraktionsindex-)Detektors erfolgen. Ein Beispiel eines
GPC-Chromatogramms wird in der 1 gezeigt (für
den THF löslichen Bestandteil von Tonerteilchen (A), der in
Beispiel 1) erhalten wurde.
Das Bindharz, das den Toner der vorliegenden Erfindung aufbaut, enthält
den Bestandteil B mit Molekülmassen von wenigstens 106 in einem
Anteil von 0 – 20 Gew.-% des Gesamtbindeharzes. Ein größerer Anteil
kann eine gute Anti-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaft zur Verfügung stellen,
aber resultiert in einer minderwertigen Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit.
Der Gehalt des Bestandteils B (Gew.-%), wie hierin erwähnt, basiert auf in
der folgenden Art und Weise gemessenen Werten.
Etwa 1 g der Tonerteilchen oder eines Toners wird genau abgewogen
und in ein zylindrisches Filterpapier gegeben und in einer 20-stündigen Soxhlet-Extraktion
mit 200 ml THF unterzogen. Dann wird das zylindrische Filterpapier herausgenommen
und ausreichend unter Vakuum bei 30 – 40°C getrocknet, um ein Restgewicht
zu messen.
Der Toner (oder die Tonerteilchen) enthalten andere Bestandteile als
das Bindeharz, wie ein Pigment, ein Ladungskontrollmittel, ein Ablösungsmittel
und einen externen Zusatzstoff. Demgemäß werden die Anteile dieser anderen
Bestandteile und ob sie löslich oder unlöslich in THF sind in Betracht
gezogen, um den Gehalt des in THF unlöslichen Materials (der Bestandteil C)
in dem Bindeharz gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen.
THF unlöslicher Anteil im Bindeharz (Gew.-%) = [(das Restgewicht) –
(der Anteil von dem Bindharz unterschiedlichen, in THF unlöslichen Bestandteilen)]/[(Gewicht
des geladenen Toners (Teilchen)) – (Gesamtgewicht aller vom Bindharz unterschiedlicher
Bestandteile)] × 100.
Dann wird ein GPC-Chromatogramm des Bindeharzes durch die vorher erwähnte
GPC-Messung erhalten, und aus dem GPC-Chromatogramm wird der Flächenprozentsatz
des Bestandteils B mit Molekülmassen von wenigstens 106 in Bezug
auf das im THF lösliche Material in dem Bindeharz gemessen. Es wird angenommen,
dass der Gewichtsprozentsatz des Bestandteils B in dem THF löslichen Material
des Bindeharzes gleich zu dem Flächenprozentsatz des Bestandteils B auf der
Grundlage des GPC-Chromatogramms ist. Danach wird der Gewichtsprozentsatz des Bestandteils
B in dem in THF löslichen Material in den Nettoprozentsatz davon in dem Gesamtbindeharz
einschließlich dem in THF unlöslichen Anteil durch Multiplikation davon
mit einem Gewichtsprozentsatz des in THF löslichen Materials in dem Bindeharz
umgewandelt.
In dem Fall, in dem der Toner (oder die Tonerteilchen) einen in THF
löslichen Bestandteil enthält (wie etwa ein in THF löslicher Wachsbestandteil),
der unterschiedlich zum Bindeharz ist, wird die Menge davon (ebenfalls unter Berücksichtigung
seiner Molekühlmasse) von dem Bestandteil A und/oder dem Bestandteil B abgezogen,
um die Menge der Bestandteile A und B in dem Bindeharz zu erhalten.
Der in der vorher beschriebenen Art und Weise berechnete Wert stellt
den Gewichtsprozentsatz des Bestandteils B mit Molekülmassen von wenigstens
106 in dem Gesamtbindeharz dar.
In dem Toner der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt des in THF
unlöslichen Materials (des Bestandteils C) in dem Bindharz 0 – 60 Gew.-%
des Gesamtbindeharzes. Bei Überschreiten von 60 Gew.-% wird beim resultierenden
Toner eine minderwertige Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit verursacht. Selbst
wenn der Gehalt an in THF unlöslichen Material 0 Gew.-% ist, können eine
gute Anti-Offset-Eigenschaft und kontinuierliche Bilderzeugungseigenschaften erzielt
werden, wenn der Gehalt des Bestandteils B im Bereich von 1 – 20 Gew.-% ist.
Der Gesamtgehalt der Bestandteile B und C ist 1 – 60 Gew.-%,
bevorzugt 5 – 58 Gew.-% des Bindeharzes. Wenn der Gesamtgehalt unterhalb
1,0 Gew.-% ist, führt das dazu, dass der resultierende Toner minderwertige
Anti-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaften, Anti-Blockierungseigenschaften und Entwicklungsleistungen
hat. Andererseits wird bei Überschreiten von 60 Gew.-% die Fixierungsfähigkeit
gesenkt.
Der Bestandteil C (d.h. der in THF unlösliche Harzbestandteil)
in dem Bindeharz kann z. B. durch Copolymerisieren eines Monomers, wie etwa Styrol,
und eines Vernetzungsmittels, wie etwa Divinylbenzol, oder durch Polymerisieren
eines derartigen Monomers und wahlweise eines derartigen Vernetzungsmittels in der
Anwesenheit eines ungesättigten Polyesters erzeugt werden.
Hinsichtlich der Anti-Blockierungseigenschaften und der Entwicklungsleistung
kann der Bestandteil B und/oder der Bestandteil C bevorzugt einen Polyesterbestanteil
enthalten, wünschenswerterweise in einem Anteil von 0,02 – 90 Gew.-%,
bevorzugt 0,2 – 80 Gew.-%, weiter bevorzugt 1 – 70 Gew.-% der Gesamtmenge der
Bestandteile B und C. Wenn der Polyestergehalt unterhalb 0,02 Gew.-% ist, neigen
die Anti-Blockierungseigenschaft und die Entwicklungsleistung dazu, geringer zu
sein, und bei Überschreiten von 90 Gew.-% neigt die Entwicklungsleistung dazu
sich zu verringern.
Der Polyesterbestandteil kann bevorzugt 0,1 – 20 Gew.-%, bevorzugter
0,1 – 10 Gew.-%, am bevorzugtesten 0,1 – 5 Gew.-% des Bindeharzes
hinsichtlich der Entwicklungsleistungen und der Umweltstabilität einnehmen.
Der Polyesterbestandteil in den Bestandteilen B und C kann qualitativ
und quantitativ z. B. in der folgenden Art und Weise analysiert werden.
Um das in THF unlösliche Material zu analysieren, kann ein Toner
(oder Tonerteilchen), einer Soxhlet-Extraktion mit THF in der vorher beschriebenen
Art und Weise unterzogen werden, und der Harzbestandteil in dem auf dem Filterpapier
aufgefangen getrockneten Rückstand kann auf verschiedene Art und Weise analysiert
werden, wie etwa durch Spektrometrie einschließlich Kernspinnresonanzspektrometrie
(1H-NMR, 13C-NMR) Infrarotabsorptionsspektrometrie (IR) Ultraviolett-Absorptionsspektrometrie
(UV) und Massenspektrometrie (MS); Elementaranalyse und andere chemische Analysen
(z. B. Messung des Säurewertes und des Hydroxylwertes).
Es ist ebenfalls möglich, die sichtbare Spektrometrie durch Reaktion
einer Hydroxylgruppe oder einer Carboxylgruppe in der Polyesterbestanteilstruktur
mit einem Farbstoff usw. anzuwenden. Diese Messverfahren können alleine oder
in Kombination verwendet werden.
Die qualitativen und quantitativen Analysen der Polyesterbestandteile
in dem Bestandteil B kann ebenfalls durch GPC-IR erfolgen, wobei eine IR-Gerät
direkt mit einem GPC-Gerät verbunden ist, oder durch Gewinnung des B-Bestandteils
mittels eines präparativen HPLC-(Hochleistungsflüssigkeitschromatographie)
Geräts, z. B. eines im Folgenden beschriebenen, unter festgesetzten Bedingungen,
um exakt die Ergebnisse der GPC zu reflektieren, und Unterziehen des gewonnen B-Bestandteils
mit den zuvor beschriebenen Analyseverfahren.
Präparatives HPLC-Gerät: Recycle-präparatives HPLC Modell LC-908
(erhältlich von Nippon Bunseki Kogyo K.K.).
Präparative Säule: Entsprechend ausgewählt aus JAIGEL-1H bis 6H,
JAIGEL-LS205 (erhältlich von Nippon Bunseki Kogyo K.K.).
Die gewonnene Probe kann gemäß der vorher beschriebenen
GPC-Messung identifiziert werden.
Als ein weiteres Analyseverfahren kann selektiv gewonnene B-Bestandteil
nach ausreichendem Trocknen durch Extraktion mit einem einzelnen Lösungsmittel
oder einer Lösungsmittelmischung fraktioniert werden, um quantitativ den Polyesterbestandteil
zu analysieren.
Die Bestandteile B und C, die den Polyesterbestanteil in einem Anteil
von 0,02 – 90 Gew.-% enthalten, können aus einem reaktionsfähigen
Polyester hergestellt werden.
Ein derartiger reaktionsfähiger Polyester kann z. B. durch Polykondensation
einer polybasischen Säure, wie etwa Terephthalsäure, Isophthalsäure,
Phthalsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Sebacinsäure,
Thiodiglycolsäure, Diglycolsäure, Malonsäure, Glutarsäure, Pimelinsäure,
Suberinsäure, Azelainsäure, Camphersäure, Cyclohexandicarbonsäure
oder Trimelittsäure; mit einem mehrwertigen Alkohol, wie etwa Ethylenglycol,
Diethylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1-4-Butandiol, Neopentylglycol, 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan,
1,4-Bis(2-hydroxyethyl)benzol, 1,2-Cyclohexandimethanol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol,
Bisphenol A, hydriertes Bisphenol, Ethylenoxid-Addukt von Bisphenol A, Propylenoxid-Addukt
von Bisphenol A, Glycerin, Trimethylolpropan oder Pentaerythritol hergestellt werden.
Das resultierende Polykondensat (d.h. der reaktionsfähige Polyester) hat eine
reaktionsfähige Gruppe in seiner Hauptkette oder Seitenkette. Beispiele der
reaktionsfähigen Gruppe können enthalten: Carbonsäuregruppen oder
ihre Salze, Sulfonsäuregruppen oder ihre Salze, Ethyleniminosäuregruppe,
Epoxygruppe, Isocyanatgruppe, Doppelbindung, Säureanhydridgruppen und Halogenatome.
Durch Reaktion eines reaktionsfähigen Polyesters mit einem anderen reaktionsfähigen
Polyester oder mit einem polyfunktionalen Vernetzungsmittel (wie etwa ein mehrwertiger
Alkohol oder eine mehrbasige Säure) oder durch Reaktion eines derartigen reaktionsfähigen
Polyesters mit einem Vinylmonomer (wie durch Copolymerisation) können die Bestandteile
B und C erhalten werden. In dem Fall der Herstellung von Tonerteilchen direkt aus
einer Monomerzusammensetzung durch das Polymerisationsverfahren können z. B.
die Bestandteile B und C unter Verwendung eines ungesättigten Polyesters als
der reaktionsfähige Polyester und Copolymerisieren mit einem
Vinylmonomer (optional zusammen mit einem Vernetzungsmittel, wie etwa Divinylbenzol)
hergestellt werden. In diesem Fall ist es einfach, die Oberfläche (d.h. die
äußere Schale) des Tonerteilchens mit dem Bestandteil B und/oder dem Bestandteil
C mit dem Polyesterbestandteil auszubilden, was folglich Tonerteilchen mit besonders
hervorragenden Anti-Blockierungs-Eigenschaften und Anti-Offset-Eigenschaften bereitstellt.
Um den Bestandteil C herzustellen, ist es bevorzugt, ein polyfunktionales
Vinylmonomer als ein Vernetzungsmittel zu verwenden. Beispiele des polyfunktionalen
Vinylmonomers können enthalten:
aromatische Divinylverbindungen, wie etwa Divinylbenzol und Divinylnaphthalen; Carbonsäureester
mit zwei Doppelbindungen, wie etwa Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat
und
1,3-Butandioldimethacrylat; Divinylverbindungen, wie etwa Divinylanilin, Divinylether,
Divinylsulfid, und Divinylsulfon; und Verbindungen mit drei oder mehreren Vinylgruppen.
Diese Verbindungen können alleine oder in Mischung verwendet werden.
Wenn der möglicherweise in der vorliegenden Erfindung verwendete
reaktionsfähige Polyester eine zu geringe Molekülmasse hat, kann ein Teil
des Polyesters, der nicht an der Vernetzungsreaktion teilnimmt, auf der Oberfläche
der Tonerteilchen vorhanden sein, was folglich in geringeren Anti-Blockierungseigenschaften
resultiert. Wenn die Molekülmasse zu hoch ist, wird die Herstellung von Tonerteilchen
direkt durch das Polymerisationsverfahren schwierig, da die Lösung des reaktionsfähigen
Polyesters in dem Vinylmonomer schwierig wird. Demgemäß ist es für
den reaktionsfähigen Polyester angemessen, eine massegemittelte Molekülmasse
von 3.000 – 100.000 zu haben, um einen Toner mit besonders hervorragenden
Leistungen zur Verfügung zu stellen. Ebenfalls ist es in dem Fall, dass der
reaktionsfähige Polyester ein ungesättigter Polyester ist, für die
Reaktion mit einem Vinylmonomer bevorzugt, dass er eine massegemittelte Molekülmasse
(Mw) von 3.000 – 100.000, insbesondere 3.000 – 30.000 hat, um die
Bestandteile B und C herzustellen, die eine bevorzugte elektrophotographische Leistungsfähigkeit
aufweisen.
Es ist bevorzugt, dass das Bindharz die Bestandteile B und C in einem
Gesamtanteil von 5 – 58 Gew.-% des Bindeharzes enthält, um die verbesserten
Anit-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaften und Anti-Blockierungseigenschaften zur
Verfügung zu stellen. Es ist weiter bevorzugt, dass das Bindeharz den Bestandteil
B in einem Anteil von 2 – 15 Gew.-%, bevorzugter 2 – 10 Gew.-%, und
den Bestandteil C in einem Anteil von 3 – 55 Gew.-%, bevorzugter 5 –
45 Gew.-% enthält. Es ist bevorzugt, dass die Gesamtheit der Bestandteile B
und C 7 – 49 Gew.-% des Bindeharzes einnehmen, und dass das Bindeharz mehr
als 50 Gew.-% eines in THF löslichen Anteils enthält, um eine gute Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit
und Farbmischleistung zur Verfügung zu stellen.
In dem Fall, in dem der Polyesterbestandteil aus einem ungesättigten
Polyester hergestellt wird, der mit einem Vinylmonomer reagieren kann, kann der
ungesättigte Polyester bevorzugt eine Einheit eines Bisphenyl-A-Derivats dargestellt
durch die folgende Formel enthalten, um eine gute elektrophotographische Leistung
und Fixierungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen:
wobei R eine Ethylen- oder Propylengruppe bezeichnet, und x und y entsprechend eine
ganze Zahl von wenigstens 1 sind, die einen Mittelwert von x + y in einem Bereich
von 2 – 10 zur Verfügung stellen. Der mit einem Vinylmonomer reaktionsfähige
ungesättigte Polyester kann bevorzugt einer erhalten durch Polykondensation
einer Dicarbonsäure mit einer Vinylgruppe (d.h. einer reaktionsfähigen
Doppelbindung) sein, wie etwa Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäureester,
Fumarsäure oder Fumarsäurester und ein zweiwertiger Alkohol. Der zweiwertige
Alkohol kann besonders bevorzugt ein Bisphenol-A-Derivat, dargestellt durch die
folgende Formel (A) enthalten:
wobei R eine Ethylen- oder Propylengruppe bezeichnet, und x und y sind entsprechend
eine ganze Zahl von wenigstens 1, die einen Mittelwert von x + y in einem Bereich
von 2 – 10 zur Verfügung stellen.
Jeder der Bestandteile A, B und C muss nicht auf eine einzelne Art
von Polymer beschränkt sein. Zum Beispiel ist es möglich, zwei oder mehrere
Arten von reaktionsfähigen Polyestern oder zwei oder mehrere Arten von Vinylpolymeren
zu verwenden. Ferner ist es wie erwünscht ebenfalls möglich, wahlweise
eine andere Sorte von Polymeren in das Bindeharz einzubringen, wie etwa einen nicht
reaktionsfähigen Polyester, Epoxyharz, Polycarbonat, Polyolefin, Polyvinylacetat,
Polyvinylchlorid, Polyalkylvinylether, Polyalkylvinylketon, Polystyrol, Poly(meth)acrylat,
Melaminformaldehydharz, Polyethylenterephthalat, Nylon oder Polyurethan.
In dem erfindungsgemäßen Toner enthält das Bindharz
einen in THF löslichen Anteil, der ein GPC-Chromatogramm ergibt, das einen
Hauptscheitelpunkt in einem Molekülmassenbereich von 3.000 – 50.000,
bevorzugt 3.000 – 40.000, bevorzugter 10.000 – 40.000 zeigt, um so
eine gute Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit und eine kontinuierliche Bilderzeugungseigenschaft
bei einer großen Anzahl von Blättern zur Verfügung zu stellen. Es
ist bevorzugt, dass der in THF lösliche Anteil des Bindeharzes eine massegemittelte
Molekülmasse von wenigstens 105 hat, um verbesserte Anti-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaften
zur Verfügung zu stellen.
Das Bindharz kann 40 – 99 Gew.-%, bevorzugt 42 – 95
Gew.-%, bevorzugter 51 – 93 Gew.-% des Bestandteils A entsprechend auf der
Grundlage des Bindeharzes enthalten, um so eine gute Fixierungsfähigkeit zur
Verfügung zu stellen. Es ist besonders bevorzugt, dass der in THF lösliche
Anteil des Bindeharzes 0 – 20 %, bevorzugter 0,5 – 1,5 % der Bestandteile
mit Molekülmassen von wenigstens 106; 15 – 45 %, bevorzugter
20 – 40 % der Bestandteile mit Molekularmassen von 5 × 104
– 106; und 45 – 85 %, bevorzugter 50 – 79 % der
Bestandteile mit Molekülmassen unterhalb 5 × 104 bezogen auf
die Flächenprozentsätze auf der Grundlage seines GPC-Chromatogramms umfasst,
um so in Kombination eine befriedigende Anti-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaft und
Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen.
Der Bestandteil A kann bevorzugt wenigstens 70 Gew.-%, bevorzugter
wenigstens 75 Gew.-%, weiter bevorzugt wenigstens 85 Gew.-% des Vinylpolymers umfassen,
um so eine gute Umweltstabilität und Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit
beizubehalten. Andere Polymerbestandteile, wie etwa Polyester, können in einem
Ausmaß enthalten sein, das die vorhergehende Bedingung erfüllt.
Die Polymere in dem Bestandteil A können qualitativ und quantitativ
auf die gleiche Art und Weise wie unter Bezugnahme auf die in den Bestandteilen
B und C enthaltenen Polyester beschrieben werden.
Die Tonerteilchen des Toners gemäß der vorliegenden Erfindung
erhalten ein Wachs als ein Ablösungsmittel.
Beispiele des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Wachses können
enthalten: Paraffinwachs und Derivate davon, mikrokristallines Wachs und Derivate
davon, Fischer-Tropsche-Wach, und Derivate davon, Polyolefinwachs und Derivate davon
und Carnaubawachs und Derivate davon, und die Derivate können Oxide und Block-
oder Pfropf-Copolymerisate mit Vinylmonomeren enthalten. Andere Wachsmaterialien
können höhere Fettsäuren und Metallsalze davon, höhere aliphatische
Alkohole, höhere aliphatische Ester, aliphatisches Amidwachs, Keton, gehärtetes
Castoröl und Derivate davon, pflanzliche Wachse, tierische Wachse, Mineralwachse
und Petrolactam enthalten.
Ein derartiges Wachs kann bevorzugt einen Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkt
in einem Temperaturbereich von 40 – 150°C auf einer DSC-Wärmeabsorptionskurve
gemessen bei Temperaturanstieg unter Verwendung eines Differentialraster-Kalorimeters
zeigen. Die Verwendung eines derartigen Wachses mit einem Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkt
in dem Temperaturbereich verbessert die Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit
und die Ablösbarkeit. Wenn der Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkt unterhalb
40°C auftritt, neigt das Wachs dazu, eine schwache Kohäsion zu zeigen,
was folglich in schlechten Anti-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaften und einem zu
starken Glanz resultiert. Andererseits kann ein Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkt
oberhalb 150°C in einer zu hohen Fixierungstemperatur und einer Schwierigkeit
beim Bereitstellen eines fixierten Bildes mit einer angemessen geglätteten
Oberfläche resultieren. Dies ist aufgrund einer Herabsetzung der Farbmischbarkeit
insbesondere in dem Fall eines Farbtoners unerwünscht. Ferner kann in dem Fall
des direkten Polymerisationsverfahrens für das Bereitstellen eines Toners einschließlich
Teilchenbildung und Polymerisation in einem wässrigen Medium, die Verwendung
eines derartigen Wachses, das eine hohe Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkttemperatur
hat, dazu führen, eine Schwierigkeit zu verursachen, wie etwa ein Ausfällen
des Wachses auch während der Teilchenausbildung.
Die Messung des Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunktes eines Wachsbestandteils
kann gemäß ASTM D3418-8 erfolgen, z. B. unter Verwendung von "DSC-7",
erhältlich von Perkin-Elmer Corp. Die Temperaturberichtigung
der Detektoreinheit kann auf der Grundlage von Schmelzpunkten von Indium und Zink
erfolgen, und die Kalorieberichtigung kann auf der Grundlage der Wärme der
Fusion von Indium erfolgen. Eine Probe wird in eine Aluminiumpfanne gegeben und
einer Messung einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von 10°C/min zusammen
mit einer blanken Pfanne als eine Kontrolle erfolgen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Wachs einen Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkt
in einem Temperaturbereich von 45 – 145°C, bevorzugter 50 – 100°C
auf seiner DSC-Wärmeabsorptionskurve hat. Insbesondere in dem Fall eines Farbtoners
ist ein Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkt in dem Bereich von 50 – 100°C
im Hinblick auf die Farbmischbarkeit und die Anti-Offset-Eigenschaften bevorzugt.
In der vorliegenden Erfindung ist die Zusatzmenge des Wachses grundsätzlich
nicht beschränkt, aber sie kann bevorzugt 2 – 30 Gew.-%, bevorzugter
3 – 25 Gew.-% der Tonerteilchen sein.
Das Wachs kann ein Anti-Oxidationsmittel in einem Umfang enthalten,
der nicht nachteilig die Ladbarkeit des resultierenden Toners beeinträchtigt.
Die Tonerteilchen des Toners gemäß der vorliegenden Erfindung
können bevorzugt eine Querschnittstruktur wie in der 2A
oder der 2B gezeigt haben, wenn sie durch ein Transmissionselektronenmikroskop
(TEM) betrachtet werden, wobei sphärische und/oder sphäroidale (oder spindelförmige)
Wachsteilchen 22 in der Form von Inseln dispergiert sind, ohne in einer
Matrix des Bindeharzes 21 mit einem Kernbereich, der reich an dem Vinylpolymer
ist, und einem Oberflächenbereich, der reich an dem Polyesterbestandteil ist,
gelöst zu sein. Wenn das Wachs in dem Bindeharz mit einer Oberflächenschicht,
die reich an dem Polyesterbestandteil ist, in dieser Art und Weise eingeschlossen
ist, wird es möglich, die Verschlechterung des Toners und die Verschmutzung
des Bilderzeugungsgerätes zu überwinden und eine gute triboelektrische
Ladbarkeit zu erhalten, selbst wenn eine große Menge des Wachses in den Tonerteilchen
enthalten ist. Im Ergebnis wird es über einen langen Zeitraum des Bilderzeugungstriebs
möglich ein Tonerbild zu erzeugen, das getreu ein digitales latentes Bild nachbildet.
Ferner werden, da eine derartig große Menge eines Wachses wirkungsvoll zum
Zeitpunkt der Wärme-Druck-Fixierung wirken kann, eine befriedigende Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit
und Anti-Offset-Eigenschaft in Kombination vorgesehen.
Der Querschnitt der Tonerteilchen kann in der folgenden Art und Weise
betrachtet werden. Probentonerteilchen werden ausreichend in kalt härtendem
Epoxyharz dispergiert, welches dann für 2 Tage bei 40°C gehärtet
wird. Das gehärtete Produkt wird mit Trirutheniumtetroxid, wahlweise zusammen
mit Triosmiumtetraoxid, getrocknet und durch ein Mikrotom mit einem Diamantschneider
in dünne Flocken geschnitten. Die resultierenden dünnen Flocken werden
durch ein Transmissionselektronenmikroskop beobachtet, um eine Querschnittsstruktur
des Tonerteilchens zu bestätigen. Die Färbung mit Trirutheniumtetroxid
kann bevorzugt verwendet werden, um einen Kontrast zwischen dem Wachs und dem äußeren
Harz durch Nutzung eines Unterschieds in der Kristallinität zwischen ihnen
zur Verfügung zu stellen. Wenn in den hiernach beschriebenen Beispielen die
erhaltenen Tonerteilchen einer Betrachtung der Querschnittsstruktur durch ein TEM
in der vorher beschriebenen Art und Weise unterzogen wurden, zeigten sie generell
eine in der 2A gezeigte Struktur, wobei das Wachs in
der Form einer sphärischen (und/oder sphäroidalen) Insel 22 in
der Matrix des Bindeharzes 21 dispergiert ist.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tonerteilchen haben
einen Formfaktor SF-1 von 100 – 160, bevorzugt 100 – 140, und einen
Formfaktor SF-2 von 100 – 140, bevorzugt 100 – 120, wie durch einen
Bildanalysator gemessen.
Die Formfaktoren SF-1 und SF-2, auf die hierin Bezug genommen wird,
basieren auf Werten, die in der folgenden Art und Weise gemessen werden. Probenteilchen
werden durch ein Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop ("FE-SEM S-800", erhältlich
von Hitachi Seisakusho K.K.) bei einer Vergrößerung von 500 betrachtet,
und 100 Bilder von Tonerteilchen mit einer Teilchengröße (Durchmesser)
von wenigstens 2 &mgr;m wurden wahllos als Probe genommen. Die Bilddaten werden
in einen Bildanalysator ("Luzex 3", erhältlich von Nireco K.K.) eingegeben,
um Mittelwerte der Formfaktoren SF-1 und SF-2 auf der Grundlage der folgenden Gleichungen
zu erhalten:
SF-1 = [(MXLNG)2/AREA] × (&pgr;/4) × 100,
SF-2 = [(PERI)2/AREA] × (1/4&pgr;) × 100,
wobei MXLNG die maximale Länge eines Probenteilchens bezeichnet, PERI bezeichnet
den Umfang eines Probenteilchens und AREA bezeichnet die Projektionsfläche
des Probenteilchens.
Der Formfaktor SF-1 stellt die Rundheit der Tonerteilchen und der
Formfaktor SF-2 stellt die Rauheit der Tonerteilchen dar.
Bisher war, in dem Fall wo Tonerteilchen mit geringen Formfaktoren
SF-1 und SF-2 verwendet wurden, ein Auftreten eines Reinigungsversagens wahrscheinlich
und ein externer Zusatzstoff kann an den Tonerteilchenoberflächen eingebettet
werden, was folglich in einer minderwertigen Bildqualität resultiert. In der
vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, diese Schwierigkeiten durch Ausbildung
der Oberfläche der Tonerteilchen aus dem Bestandteil B und/oder dem Bestandteil
C mit einem Polyesterbestandteil zu überwinden, um die Tonerteilchen mit einer
angemessenen Festigkeit zu versehen.
Wenn SF-1 160 übersteigt, haben die Tonerteilchen unregelmäßige
Formen, was in einer breiten Ladungsverteilung resultiert, und sie können in
dem Entwicklungsgerät ermahlen werden, was folglich eine Verringerung der Bilddichte
und Bildschleier verursacht. Ferner wird in dem Fall, in dem ein intermediäres
Übertragungselement in dem Bilderzeugungsgerät enthalten ist, eine Verringerung
in der Übertragungseffizienz beobachtet, sowohl während der Übertragung
der Tonerbilder aus dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element zu dem intermediären
Übertragungselement und der Übertragung von dem intermediären Element
zu dem eine Übertragung empfangenen Material.
Um eine hohe Effizienz der Übertragung des Tonerbildes zur Verfügung
zu stellen, können die Tonerteilchen bevorzugt einen Formfaktor SF-2 von 100
– 140 und ein Verhältnis (SF-2/SF-1) von höchstens 1,0 haben. In
dem Fall, wo SF-2 140 übersteigt und das Verhältnis SF-2/SF-1 1,0 übersteigt,
ist die Tonerteilchenoberfläche nicht glatt sondern mit vielen Unebenheiten
versehen, so dass die Übertragungseffizienz während der Übertragung
von dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element über das intermediäre
Übertragungselement zu dem eine Übertragung empfangenen Material verringert
sein kann.
Hinsichtlich der vorher erwähnten Messverfahren für den
Formfaktor werden, selbst wenn ein Toner mit einem externen Zusatzstoff zusätzlich
zu Tonerteilchen der Messung unterzogen wird, die resultierend gemessenen Werte
von SF-1 und SF-2 sind im Wesentlichen identisch zu denen der Tonerteilchen allein,
da der externe Zusatzstoff im Allgemeinen eine viel geringere Größe als
die Tonerteilchen hat, oder, selbst wenn einige grobe externe Teilchen vorhanden
sind, die Anzahl davon viel geringer als die der Tonerteilchen ist.
In dem Fall der Verwendung eines intermediären bzw. Zwischen-Übertragungselements,
um mit verschiedenen Arten von eine Übertragung empfangenen Materialien arbeiten
zu können, sind im Wesentlichen zwei Übertragungsschritte eingeschlossen,
so dass die Verringerung in der Übertragungseffizienz in einer geringeren Effizienz
der Tonernutzung resultieren kann. In einer digitalen Vollfarbkopiermaschine oder
-drucker wird ein Farbbildoriginal vorbereitend durch einen B-(Blau-) Filter, einen
G-(Grün-) Filter und einen R-(Rot-) Filter farblich aufgetrennt, um latente
Bildpunkte von 20 – 70 &mgr;m auf einem lichtempfindlichen Element zu erzeugen,
welche dann mit entsprechenden Farbtonern für Y (Gelb) M (Magenta) C (Cyan)
und Bk (Schwarz) entwickelt werden, um ein dem Original getreues Mehrfarbbild durch
subtraktives Farbmischen zu reproduzieren. In diesem Fall werden auf dem lichtempfindlichen
Element auf dem intermediären Übertragungselement die V-Toner, M-Toner,
C-Toner und Bk-Toner in großen Mengen entsprechend den Farbdaten des Originals
oder CRT angeordnet, so dass es erforderlich ist, dass die entsprechenden Farbtoner
eine extrem hohe Übertragungsfähigkeit aufweisen und es ist erforderlich,
dass ihre Tonerteilchen Formfaktoren SF-1 und SF-2 haben, die die vorher erwähnten
Bedingungen befriedigen, um eine derartig hohe Übertragungsfähigkeit zu
verwirklichen.
Ferner können, um feine latente Bildpunkte zur Realisierung einer
hohen Bildqualität getreu zu reproduzieren, die Tonerteilchen bevorzugt eine
massegemittelte Teilchengröße von 4 – 9 &mgr;m, bevorzugter 4
– 8 &mgr;m, und einen Koeffizienten der Teilchengrößenvariation
auf der Grundlage der Anzahl von höchstens 35 % haben. Tonerteilchen mit einer
massegemittelten Teilchengröße unterhalb von 4 &mgr;m können eine
Verringerung in der Übertragungseffizienz verursachen, und viele Tonerteilchen
als Übertragungsrückstand auf dem lichtempfindlichen Element und dem intermediären
Übertragungselement hinterlassen und ferner in Bildunregelmäßigkeiten
aufgrund von Schleier und Übertragungsversagen resultieren. Tonerteilchen mit
einer massegemittelten Teilchengröße von mehr als 9 &mgr;m können
einen Schmelz-Haften („melt-sticking") auf der Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements und auf anderen Elementen einschließlich dem intermediären Übertragungselement
verursachen. Die Schwierigkeiten werden gefördert, wenn die Tonerteilchen einen
Koeffizienten der Teilchengrößenvariation auf der Grundlage ihrer Anzahl
(ANV) von mehr als 35 % haben, die durch die folgende Formel berechnet
wird:
Variationskoeffizient ANV = [S/D1] × 100,
wobei S eine Standardabweichung in der Teilchengrößenverteilung auf Grundlage
ihrer Anzahl bezeichnet, und D1 bezeichnet entsprechend eine Anzahlgemittelte Teilchengröße
(Durchmesser) (&mgr;m) der Tonerteilchen.
Die Teilchengrößenverteilung der Tonerteilchen kann nach
verschiedenen Verfahren gemessen werden. Zum Beispiel kann das Coulter Zählverfahren
verwendet werden.
Zum Beispiel können ein Coulter Counter TA-II oder ein Coulter
Multisizer (jeweils erhältlich von Coulter Electronics, Inc.) als ein Messgerät
zusammen mit einer Schnittstelle für die Ausgabe einer Verteilung auf der Grundlage
der Anzahl und einer Verteilung auf Volumengrundlage (erhältlich von Nikkaki
K.K.) und einen damit verbundenen Personalcomputer, und mit einer elektrolytischen
Lösung mit ca. 1 % NaCl wässriger Lösung, welche durch Lösung
eines Natriumchlorids in Reagenzienreinheit, oder kommerziell erhältlich als
"ISOTON-II" (von Coulter Scientific Japan), verwendet werden. Für die Messung
werden in 100 bis 150 ml der elektrolytischen Lösung 0,1 bis 5 ml eines oberflächenaktiven
Stoffs (bevorzugt eines Alkylbenzolsulfonsäuresalzes) als ein Dispersionsmittel
zugegeben und 2 – 20 mg einer Messprobe wird hinzugefügt. Die resultierende
Dispersion der Probe in der elektrolytischen Lösung wird einer Dispersionsbehandlung
durch eine Ultraschalldispersionsvorrichtung für ca. 1 – 3 Minuten unterzogen,
und dann einer Messung der Teilchengrößenverteilung unter Verwendung z.
B. des vorher erwähnten Coulter Counter TA-II ausgestattet mit z. B. einer
100 &mgr;m-Appertur durchgeführt, um eine Teilchengrößenverteilung
der Teilchen auf Grundlage ihrer Anzahl von 2 – 40 &mgr;m zu erhalten.
Von der Verteilung kann die massegemittelte Teilchengröße und der Variationskoeffizient
der Teilchengröße auf der Grundlage ihrer Anzahl abgeleitet werden.
Im Wesentlichen identische Messwerte werden erhalten, wenn Tonerteilchen
alleine der Messung unterzogen werden und wenn ein Toner, der einen externen Zusatzstoff
zusätzlich zu den Tonerteilchen enthält, der Messung unterzogen wird,
da das Gewicht und die Anzahl des externen Zusatzstoffs mit Teilchengrößen
von 2 &mgr;m oder größer verglichen mit denen der Tonerteilchen sehr
gering ist.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Farbmittel enthalten
ein gelbes Farbmittel, ein magentafarbenes Farbmittel, ein cyanfarbenes Farbmittel,
die aus den Gruppen der im Folgenden beschriebenen Farbmittel ausgewählt sein
können, und ebenfalls ein schwarzes Farbmittel, welches Ruß, ein magnetisches
Material, oder einen Farbstoff umfassen kann, der Schwarz in Folge der Mischung
von gelben/magentafarbenen/cyanfarbenen Farbstoffen ergibt, aufweist.
Beispiele des gelben Farbmittels können enthalten: kondensierte
Azoverbindungen, Isoindolinonverbindungen, Anthrachinonverbindungen, Azometallkomplexe,
Methinverbindungen und Acrylamidverbindungen. Spezifisch bevorzugte Beispiele davon
können enthalten C.I. Pigment Gelb 12, 13, 14, 15, 17, 62, 74, 83, 93, 94,
95, 109, 110, 111, 128, 129, 147, 168 und 180.
Beispiele des magentafarbenen Farbmittels können enthalten: kondensierte
Azoverbindungen, Diketopyrrolpyrrolverbindungen, Anthrachinonverbindungen, Chinacridonverbindung,
basische Farbstofflackverbindungen, Naphtholverbindungen, Benzimidazolverbindungen,
Thioindigoverbindungen und Perylenverbindungen. Spezifisch bevorzugte Beispiele
davon können enthalten: C.I. Pigment Rot 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48:2, 48:3, 48:4,
57:1, 81:1, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221 und 254.
Beispiele des cyanfarbenen Farbmittels können enthalten: Kupferphthalocyaninverbindungen
und ihre Derivate, Anthrachinonverbindungen und basische Farbstofflackverbindungen.
Spezifisch bevorzugte Beispiele davon können enthalten: C.I. Pigment Blau 1,
7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62, und 66.
Diese Farbmittel können alleine, in Mischung von zwei oder mehreren
Sorten oder in einem Zustand einer festen Lösung verwendet werden. Die vorhergehenden
Farbmittel können geeigneterweise hinsichtlich des Farbtons, der Farbsättigung,
dem Farbwert, der Witterungsbeständigkeit, der OHP-Transparenz und der Dispergierbarkeit
in Tonerteilchen ausgewählt werden. Die vorhergehenden Farbmittel können
bevorzugt in einem Anteil von 1 – 20 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile
des Bindeharzes verwendet werden. Ein schwarzes Farbmittel mit einem magnetischen
Material kann, ungleich den anderen Farbmitteln, bevorzugt in einem Anteil von 40
– 150 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes verwendet werden.
Der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Ladungskontrollmittel
enthalten. Das Ladungskontrollmittel kann bekannt sein und kann bevorzugt eines
mit einer höheren Ladungsgeschwindigkeit und mit der Eigenschaft sein, dass
es stabil eine vorgeschriebene Ladungsmenge aufrechterhalten kann. Im Fall der Verwendung
der direkten Polymerisation für die Herstellung der Tonerteilchen der vorliegenden
Erfindung kann das Ladungskontrollmittel besonders bevorzugt eines sein, das frei
von die Polymerisierung hemmenden Eigenschaften ist und keinen Bestandteil enthält,
der in einem wässrigen Medium löslich ist.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Ladungskontrollmittel
kann eines vom Negativtyp oder vom Positivtyp sein. Spezifische Beispiele des negativen
Ladungskontrollmittels können enthalten: metallhaltige Bindungen auf Säuregrundlage
umfassend Säuren, wie etwa Salicylsäure, Alkylsalicylsäure, Dialkylsalicylsäure,
Naphthoesäure, Dicarbonsäure und Derivate dieser Säuren; polymere
Verbindungen mit einer Seitenkette, die Sulfonsäure oder Carbonsäure umfassen;
Borverbindungen; Harnstoffverbindungen; Siliciumverbindungen und Calixaren. Spezifische
Beispiele des positiven Ladungskontrollmittels können enthalten: quaternäre
Ammoniumsalze; polymere Verbindungen mit einer Seitenkette mit quaternären
Ammoniumsalzen; Guanidinverbindungen und Imidazolverbindungen.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Ladungskontrollmittel
kann bevorzugt in einem Anteil von 0,5 – 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile
des Bindeharzes verwendet werden. Jedoch ist das Ladungskontrollmittel kein essentieller
Bestandteil der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tonerteilchen. Das Ladungskontrollmittel
kann in einigen Fällen als ein optionaler Zusatzstoff verwendet werden. In
dem Fall der Verwendung des Zweikomponenten-Entwicklungsverfahrens ist es möglich,
triboelektrische Ladung mit einem Träger zu nutzen. In dem Fall der Verwendung
eines nicht magnetischen Einkomponenten-Klingenbeschichtung-Entwicklungsverfahrens
ist es möglich, ein Ladungskontrollmittel durch positive Nutzung einer triboelektrischen
Ladung durch Reibung mit einem Klingenelement oder einem Hülsenelement wegzulassen.
Als ein Verfahren für die Herstellung eines erfindungsgemäßen
Toners kann ein Pulverisierungsverfahren angewandt werden, wobei das Bindeharz,
das Farbmittel, die Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt und andere optionale
Zusatzstoffe, wie etwa das Ladungskontrollmittel und andere interne Zusatzstoffe,
durch einen Druckkneter, einen Extruder oder eine Mediendispersionsvorrichtung gleichmäßig
geknetet und dispergiert werden, und das geknetete Produkt wird mechanisch pulverisiert
oder es wird auf ein Ziel mit einem Düsenstrahl geschossen, um in ein erwünschtes
Tonerteilchen Größenniveau pulverisiert zu werden, optional gefolgt durch
einen Schritt der Glättung und Sphärisierung der pulverisierten Teilchen
und dann durch Klassifizierung in eine engere Teilchengrößenverteilung,
um Tonerteilchen zu bilden. Zusätzlich ist es ebenfalls möglich, ein Verfahren
für den Erhalt von sphärischen Tonerteilchen durch Sprühen einer
geschmolzenen Mischung in Luft unter Verwendung einer Scheibe oder einer Multiflüssigkeitsdüse,
wie in JP-B 56-13945 offenbart, usw. zu verwenden, ein Verfahren für das direkte
Herstellen von Tonerteilchen durch Suspensionspolymerisation, wie in JP-B 36-10231,
JP-A 59-53856, and JP-A 59-61842 offenbart, ein Dispersionspolymerisationsverfahren
für die direkte Herstellung von Tonerteilchen in einem wässrigen organischen
Lösungsmittel, in welchem das Monomer löslich oder das resultierende Polymer
unlöslich ist; und ein Verfahren für die Herstellung von Tonerteilchen
gemäß der Emulsionspolymerisation, wie durch die seifenfreie Polymerisation
repräsentiert, wobei Tonerteilchen direkt durch Polymerisation in der Anwesenheit
eines wasserlöslichen Polymerisationsinitiators gebildet werden.
Gemäß dem Pulverisierungsverfahren für die Tonerproduktion
ist es schwierig, Tonerteilchen mit Formfaktoren SF-1 und SF-2 in den vorgeschriebenen
Bereichen zu erhalten, und gemäß dem Schmelz-Sprühverfahren neigen
die resultierenden Tonerteilchen dazu, eine breite Teilchengrößenverteilung
zu haben, selbst wenn sie einen SF-1-Wert im Bereich von 100 – 160 haben.
Andererseits stellt das Dispersionspolymerisationsverfahren Tonerteilchen mit einer
extrem präzisen Teilchengrößenverteilung zur Verfügung, aber
es erlaubt nur einen geringen Spielraum für die Auswahl der verwendbaren Materialien,
und die Verwendung eines organischen Lösungsmittels erfordert ein kompliziertes
Herstellungsgerät und mühsame Arbeitsabläufe, die die Entsorgung
eines Abfalllösungsmittels begleiten, und die Nicht-Emflammbarkeit des Lösungsmittels.
Das Emulsionspolymerisationsverfahren, wie es durch die seifenfreie Polymerisation
dargestellt wird, ist wirkungsvoll für die Bereitstellung von Tonerteilchen
mit einer relativ engen Teilchengrößenverteilung, aber die verwendeten
Emulgatoren und Polymerisationsinitiatoren neigen dazu, am Ende an den Tonerteilchenoberflächen
vorhanden zu sein, was folglich in minderwertigen Umwelteigenschaften resultiert.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, das
Emulsionspolymerisationsverfahren oder das Suspensionspolymerisationsverfahren unter
normalem oder erhöhtem Druck einzusetzen, dass relativ einfach Tonerteilchen
mit 4 – 9 &mgr;m bereitstellt, die einen Formfaktor SF-1 von 100 –
160 und eine scharfe Teilchengrößenverteilung haben. Es ist ebenfalls
möglich, die vorher erhaltenen Polymerisatteilchen einer die Form einstellenden
Behandlung mit Medien oder durch direktes Aufprallen auf einer Kollisionsplatte
zu unterziehen, oder die Polymerisatteilchen durch Einfrieren, Aussalzen oder Koaggulation
mit anderen Teilchen zu vereinen, die eine Oberflächenladung mit entgegen gesetzter
Polarität haben, bei einem kontrollierten pH in einem wässrigen
Medium. Es ist ebenfalls möglich, ein Keim-Polymerisationsverfahren einzusetzen,
wobei ein Monomer weiterhin auf einem einmal erhaltenen Polymerisatteilchen absorbiert
und unter Verwendung eines Polymerisationsinitiators polymerisiert werden.
In dem Fall der Herstellung von Tonerteilchen durch ein direktes Polymerisationsverfahren,
wobei Tröpfchen einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung in einem wässrigen
Medium polymerisiert werden, ist es möglich, die mittlere Teilchengröße
und die Teilchengrößenverteilung der resultierenden Tonerteilchen zu steuern,
durch Änderungen der Arten und der Menge eines schwerlich wasserlöslichen
anorganischen Salzes oder eines Dispersionsmittels, das als ein protektives Kolloid
dient; durch Steuerung der mechanischen Verfahrensbedingungen, einschließlich
der Rührbedingungen, wie etwa der peripheren Geschwindigkeit des Rotors, die
Anzahl der Arbeitsgänge und der Form des Rührblatts und einer Gefäßform;
und/oder durch Steuerung eines Gewichtsprozentsatzes an festem Material in dem wässrigen
Dispersionsmedium.
Bei der Tonerherstellung durch direkte Polymerisation können
Beispiele des Polymerisationsinitiators enthalten: Polymerisationsinitiatoren vom
Azo- oder Diazotyp, wie etwa 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobisisobutylonitril,
1,1'-Azobis(cyclohexan-2-carbonitril), 2,2'-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril,
Azobisisobutyronitril; und Polymerisationsinitiatoren vom Peroxidtyp, wie etwa Benzoylperoxid,
Methylethylketonperoxid, Diisopropylperoxycarbonat, Cumenhydroperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid,
und Lauroylperoxid. Die Zugabemenge des Polymerisationsinitiators schwankt in Abhängigkeit
von einem zu erzielenden Polymerisationsgrad. Der Polymerisationsinitiator kann
allgemein in einem Bereich von etwa 0,5 – 20 Gew.-% auf der Grundlage des
Gewichts des polymerisierbaren Monomers verwendet werden. Die Polymerisationsinitiatoren
schwanken etwas in Abhängigkeit von dem verwendeten Polymerisationsverfahren,
und können hinsichtlich ihrer 10 Stunden Halbwertszeittemperatur alleine oder
in Mischung verwendet werden.
Um die Molekülmasse des resultierenden Bindeharzes zu steuern,
ist es ebenfalls möglich, ein Vernetzungsmittel, ein Kettenübertragungsmittel,
einen Polymerisationsinhibitor usw. hinzuzufügen.
Bei der Herstellung von Tonerteilchen durch Suspensionspolymerisation
unter Verwendung eines Dispersionsstabilisators ist es bevorzugt, einen anorganischen
oder/und einen organischen Dispersionsstabilisator in einem wässrigen Dispersionsmedium
zu verwenden. Beispiele des anorganischen Dispersionsstabilisators können enthalten:
Tricalciumphosphat, Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphat, Zinkphosphat, Calciumcarbonat,
Magnesiumcarbonat, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Calciummetasilicat,
Calciumsulfat, Bariumsulfat, Bentonit, Siliciumoxid und Aluminiumoxid. Beispiele
des organischen Dispersionsstabilisators können enthalten: Polyvinylalkohol,
Gelatine, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose-Natriumsalz,
Polyacrylsäure und ihre Salze und Stärke. Diese Dispersionsstabilisatoren
können bevorzugt in dem wässrigen Dispersionsrnedium in einer Menge von
0,2 – 20 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile der polymerisierbaren Monomermischung
verwendet werden.
Im Fall der Verwendung eines anorganischen Dispersionsstabilisators
kann ein kommerziell erhältliches Produkt wie es ist verwendet werden, aber
es ist ebenfalls möglich, den Stabilisator in situ in dem Dispersionsmedium
zu bilden, um so feine Teilchen davon zu erhalten. Im dem Fall von Tricalciumphosphat
z. B., ist es angebracht, eine wässrige Natriumphosphatlösung und eine
wässrige Calciumchloridlösung unter intensivem Rühren zu mischen,
um Tricalciumphosphatteilchen in dem wässrigen Medium zu erzeugen, die für
die Suspensionspolymerisation geeignet sind.
Um eine feine Dispersion des Dispersionsstabilisators zu bewirken,
ist es ebenfalls wirkungsvoll 0,001 – 0,1 Gew.-% eines oberflächenaktiven
Stoffes in Kombination zu verwenden, wodurch die vorher beschriebene Funktion des
Stabilisators gefördert wird. Beispiele des oberflächenaktiven Stoffes
können enthalten: Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecylsulfat,
Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Kaliumstearat und Calciumoleat.
Die Tonerteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung können
durch direkte Polymerisation auf die folgende Art und Weise hergestellt werden.
Zu einem Vinylmonomer, einem Farbmittel, einem reaktionsfähigen Polyester und
einem Wachs, und wahlweise einem Ladungskontrollmittel, werden ein Polymerisationsinitiator
und andere optionale Zusatzstoffe hinzugefügt und gleichmäßig gelöst
oder dispergiert, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung zu bilden, welche
dann in einem Dispersionsmedium das einen Dispersionsstabilisator enthält dispergiert
und mittels einer Rührvorrichtung, eines Homomischers oder Homogenisators in
Teilchen ausgebildet wird, bevorzugt unter einer derartigen Bedingung, dass durch
Steuerung der Rührgeschwindigkeit und/oder Rührzeit Tröpfchen der
polymerisierbaren Monomerzusammensetzung eine erwünschte Teilchengröße
der resultierenden Tonerteilchen haben. Danach kann das Rühren in einem derartigen
Ausmaß fortgesetzt werden, um Teilchen der auf diese Weise gebildeten polymerisierbaren
Monomerzusammensetzung zu erhalten und die Sedimentation der Teilchen zu vermeiden.
Die Polymerisation kann bei einer Temperatur von wenigstens 40°C allgemein
50 – 90°C, durchgeführt werden. Die Temperatur kann in einem späteren
Stadium der Polymerisation erhöht werden. Es ist ebenfalls möglich einen
Teil des wässrigen Systems in einem späteren Stadium der oder nach der
Polymerisation einer Destillation zu unterziehen, um den noch unpolymerisierten
Teil des polymerisierbaren Monomers und ein Nebenprodukt zu entfernen, welches eine
Geruchsbildung beim Tonerfixierungsschritt verursachen kann. Nach der Reaktion werden
die erzeugten Tonerteilchen gewaschen, herausfiltriert und getrocknet. Bei der Suspensionspolymerisation
ist es allgemein bevorzugt, 300 – 3.000 Gewichtsteile Wasser als das Dispersionsmedium
auf 100 Gewichtsteile der Monomerzusammensetzung zu verwenden.
Um die Tonerteilchen mit einer geringen Fluktuation in den Anteilen
der Bestandteile A, B und C zwischen den einzelnen Tonerteilchen herzustellen, ist
es bevorzugt, eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung mit wenigstens einem
Vinylmonomer, einem ungesättigten Polyester, einem Farbmittel und einem Wachs
in einem wässrigen Medium zu dispergieren, um Teilchen (oder Tröpfchen)
der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu bilden, und dann das Vinylmonomer
in der Zusammensetzung zu polymerisieren, um Tonerteilchen zu erzeugen. Als das
Vinylmonomer wird bevorzugt Styrolmonomer, ein Acrylatester oder ein Methacrylatester
verwendet, und insbesondere eine Kombination von Styrolmonomer und einem Acrylatester
und/oder einem Methacrylatester, um einen Glasübergangspunkt von 40 –
75°C zur Verfügung zu stellen.
Der ungesättigte Polyester in der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung
neigt aufgrund seiner Carboxylgruppe und Hydroxylgruppe dazu, auf der Oberfläche
der Teilchen der in dem wässrigen Medium dispergierten polymerisierbaren Monomerzusammensetzung
lokalisiert zu sein. Der an der Oberfläche der Teilchen lokalisierte ungesättigte
Polyester reagiert mit dem Vinylmonomer, um die Bestandteile B und C auszubilden,
und stellt folglich die Tonerteilchen zur Verfügung, wobei der Oberflächenteil
aus dem Bestandteil B mit Molekülmassen von wenigstens 106 und/oder
dem Bestandteil C mit einer erhöhten Molekülmasse besteht, um in THF unlöslich
zu sein, und der innere Teil besteht aus dem das Wachs einschließenden Teil
A. Als ein Ergebnis ist es möglich, effektiv Tonerteilchen mit einer starken
Widerstandskraft gegen Verschleiß und Belastungen herzustellen, die hervorragende
kontinuierliche Bildleistungen auf einer großen Anzahl von Blättern haben,
und ebenfalls hervorragend in ihren Anti-Hochtemperatur-Offset-Eigenschaften und
der Niedertemperatur-Fixierungsfähigkeit sind. Um ein Verhältnis zwischen
den Bestandteilen B und C einzustellen, ist es ebenfalls bevorzugt, ein Vernetzungsmittel,
wie etwa Divinylbenzol, in der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung in einem
Anteil von 0,01 – 2,5 Gewichtsteilen, bevorzugter 0,05 – 1,0 Gewichtsteile,
auf 100 Gewichtsteile des Vinylmonomers einzubringen. Die auf diese Weise gebildeten
Tonerteilchen werden mit einem Hybridbestandteil mit einer Vinylpolymereinheit und
einer Polyestereinheit, die aneinander gebunden und an der Oberfläche der Tonerteilchen
lokalisiert sind, versehen. Um einen derartigen an der Tonerteilchenoberfläche
lokalisierten Hybridbestand zur Verfügung zu stellen, kann der ungesättigte
Polyester bevorzugt eine massegemittelte Molekülmasse von 3 × 103
– 105, bevorzugter 3 × 103 – 3 × 104
und einen Säurewert von 2 – 20 mgKOH/g haben, und kann bevorzugt in
der Form eines linearen Polyesters sein.
Die Tonerteilchen können bevorzugt mit feinem hydrophoben Siliciumoxidpulver,
feinem hydrophoben Titanoxidpulver oder feinem hydrophoben Aluminiumoxidpulver mit
jeweils einer spezifischen Oberfläche nach BET von 50 – 400 m2/g,
die extern dazu in einem Anteil von 0,1 – 4,0 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile
der Tonerteilchen gemischt werden, um so eine verbesserte Fließfähigkeit
und Umweltstabilität aufzuweisen.
Ein Bilderzeugungsverfahren, in welchem der Toner gemäß
der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, wird nun mit Bezug auf die 3
und 4 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 3 enthält
ein Bilderzeugungsgerät prinzipiell ein lichtempfindliches Element
1 als ein ein elektrostatisch Bild tragendes Element, eine Ladungswalze
2 als eine Ladungseinrichtung, eine Entwicklungsvorrichtung 4
mit vier Entwicklungseinheiten 4-1, 4-2, 4-3 und
4-4, und ein intermediäres Übertragungselement 5, eine
Übertragungswalze 7 als eine Übertragungseinrichtung und eine
Fixiervorrichtung H als ein Fixiermittel.
Vier Entwickler mit cyanfarbenen Tonerteilchen, magentafarbenen Tonerteilchen,
gelben Tonerteilchen und schwarzen Tonerteilchen sind in den Entwicklungseinheiten
4-1 bis 4-4 eingebracht. Ein elektrostatisches Bild wird auf dem
lichtempfindlichen Element 1 erzeugt und mit den vier Farbtonerteilchen
durch ein Entwicklungsverfahren entwickelt, wie etwa ein magnetisches Bürstenentwicklungssystem
oder nicht-magnetisches Einkomponentenentwicklungssystem, wodurch die entsprechenden
Tonerbilder auf dem lichtempfindlichen Element 1 erzeugt werden.
Ein nicht-magnetischer Toner gemäß der vorliegenden Erfindung
kann mit einem magnetischen Träger gemischt werden und kann für die Entwicklung
unter Verwendung einer Entwicklungsvorrichtung, wie in der 4
gezeigt, verwendet werden. Es ist bevorzugt eine Entwicklung in einem Zustand durchzuführen,
wo eine magnetische Bürste in Kontakt mit einem ein latentes Bild tragenden
Element ist, z. B. eine lichtempfindliche Trommel 13, unter Anlegung eines
alternierenden elektrischen Feldes. Ein einen Entwickler tragendes Element (Entwicklerhülse)
11 kann bevorzugt angeordnet werden, um einen Spalt B von 100 –
1000 &mgr;m von der lichtempfindlichen Trommel 13 zur Verfügung
zu stellen, um die Toneranhaftung zu vermeiden und die Punktreproduzierbarkeit zu
verbessern. Wenn der Spalt enger als 100 &mgr;m ist, kann die Zufuhr des Entwicklers
ungenügend sein und in einer geringen Bilddichte resultieren. Von mehr als
1000 &mgr;m sind die Linien der magnetischen Kraft, ausgeübt durch ein Entwicklungspol
S1, ausgebreitet, um eine geringe Dichte einer magnetischen Bürste zur Verfügung
zu stellen, und sind folglich anfällig dafür in einer minderwertigen Punktreproduktionsfähigkeit
und einer schwächeren Träger hemmenden Kraft zu resultieren, was zu einer
Trägeranhaftung führt.
Das alternierende bzw. wechselnde elektrische Feld kann bevorzugt
eine Scheitelpunkt-zu-Scheitelpunkt-Spannung von 500 – 5000 Volt und eine
Frequenz von 500 – 10000 Hz, bevorzugt 500 – 3000 Hz, haben, welche
entsprechend in Abhängigkeit vom Verfahren ausgewählt werden kann. Die
Wellenform dafür kann entsprechend ausgewählt werden, wie etwa eine dreieckige
Welle, eine rechteckige Welle, eine sinusförmige Welle oder Wellenformen, die
durch Modifizierung der relativen Einschaltdauer erhalten werden. Wenn die angelegte
Spannung unterhalb von 500 Volt ist, kann es schwierig sein eine ausreichende Bilddichte
zu erhalten und Schleiertoner auf einem Nicht-Bildbereich kann in einigen Fällen
nicht befriedigend wiedergewonnen werden. Oberhalb 5000 Volt kann das latente Bild
durch die magnetische Bürste gestört werden, um geringere Bildqualitäten
in einigen Fällen zu verursachen.
Durch Verwendung eines Entwicklers vom Zweikomponententyp, der einen
gut geladenen Toner enthält, wird es möglich, eine geringere Schleier
entfernende Spannung (Vback) und eine geringere primäre Ladungsspannung auf
dem lichtempfindlichen Element zu verwenden, wodurch die Lebenszeit des lichtempfindlichen
Elements erhöht wird. Vback kann bevorzugt höchstens 150 Volt, bevorzugter
100 Volt sein.
Es ist bevorzugt, ein Kontrastpotential von 200 – 500 Volt
zu verwenden, um eine ausreichende Bilddichte zur Verfügung zu stellen.
Die Frequenz kann das Verfahren beeinträchtigen, und eine Frequenz
unterhalb 500 Hz kann in einer Ladungsinjektion in den Träger resultieren,
welche in einigen Fällen zu geringeren Bildqualitäten aufgrund der Trägeranhaftung
und der Störung des latenten Bildes führen kann. Oberhalb von 10000 Hz
ist es schwierig für den Toner, dem elektrischen Feld zu folgen, und er kann
folglich dazu neigen, geringere Bildqualitäten zu verursachen.
Bei dem Entwicklungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es bevorzugt, eine Kontaktweite (Entwicklungsspalt) C der magnetischen Bürste
auf der Entwicklungshülse 11 mit der lichtempfindlichen Trommel
13 auf 3 – 8 mm zu stellen, um eine Entwicklung zu bewirken, die
eine ausreichende Filmdichte und eine hervorragende Punktreproduktionsfähigkeit
ohne Verursachung von Trägeranhaftung zur Verfügung stellt. Wenn der Entwicklungsspalt
C enger als 3 mm ist, kann es schwierig sein, eine ausreichend Bilddichte und eine
gute Punktreproduzierbarkeit zu befriedigen. Wenn er breiter als 8 mm ist, kann
der Toner komprimiert werden und die Bewegung des Geräts beenden, und es kann
schwierig werden, die Trägeranhaftung ausreichend zu vermeiden. Der Entwicklungsspalt
C kann angemessen durch Änderung des Abstands A zwischen einem Entwickler regulierenden
Element 18 und der Entwicklerhülse 11 und/oder Änderung
des Spalts B zwischen der Entwicklungshülse 11 und der lichtempfindlichen
Trommel 13 eingestellt werden.
Bei der Bildung eines Vollfarbbildes, bei welcher eine Halbtonreproduktionsfähigkeit
ein wichtiges Anliegen ist, kann unter der Verwendung von wenigstens 3 Entwicklungsvorrichtungen
für Magenta, Cyan und Gelb erfolgen, wobei der Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, und bevorzugt ein Entwicklungssystem für die Entwicklung
digitaler latenter Bilder in Kombination eingesetzt wird, wobei eine Entwicklung
getreu einem latenten Punktbild möglich wird, während ein nachteiliger
Effekt der magnetischen Bürste und der Störung des latenten Bildes vermieden
wird. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Toners ist ebenfalls wirkungsvoll
bei der Verwirklichung des höheren Übertragungsverhältnisses in einem
nachfolgenden Übertragungsschritt. Im Ergebnis wird es möglich, hohe Bildqualitäten
sowohl bei dem Halbtonbildteil als auch bei dem Volltonbildteil zu erzielen.
Zusätzlich zu der hohen Bildqualität in einem anfänglichen
Stadium der Bilderzeugung, ist die Verwendung des Toners gemäß
der vorliegenden Erfindung ebenfalls wirkungsvoll bei der Vermeidung der Verringerung
der Bildqualität bei einer kontinuierlichen Bilderqualität bei einer kontinuierlichen
Bilderzeugung auf einer großen Anzahl von Blättern.
Der erfindungsgemäße Toner kann ebenfalls als nichtmagnetischer
oder magnetischer Toner für ein Einkomponentenentwicklungsverfahren realisiert
werden. Die 5 veranschaulicht ein Beispiel für
ein derartiges Entwicklungsgerät.
Unter Bezugnahme auf die 5 kann ein
elektrostatisches Bild erzeugt auf einem ein elektrostatisches Bild tragenden Element
25 durch Elektrophotographie oder elektrostatische Aufzeichnung mit einem
Toner T, enthalten an einem Tonergefäß 21, entwickelt und auf
eine nicht-magnetische Entwicklungshülse (Toner tragendes Element)
24 mit Aluminium oder rostfreiem Stahl übertragen werden.
Ein nahezu ein halber Umfang der Entwicklungshülse ist immer
in Kontakt mit dem Toner T, der in dem Tonergefäß 21 gelagert
wird, und der Toner in der Nähe der Entwicklungshülse 24 wird
angehaftet und auf die Entwicklungshülse 24 getragen durch die Wirkung
einer magnetischen Kraft erzeugt durch ein magnetisches Feld erzeugendes Mittel
in der Entwicklungshülse und/oder eine elektrostatische Kraft.
Das Toner tragende Element 24 kann eine Oberflächenrauheit
Ra haben, die auf 1,5 &mgr;m oder weniger, bevorzugt 1,0 &mgr;m oder weniger,
weiter bevorzugt 0,5 &mgr;m oder weniger eingestellt ist.
Durch Einstellung der Oberflächenrauheit Ra auf höchstens
1,5 &mgr;m wird die die Tonerteilchen transportierende Kraft des Toner tragenden
Elements unterdrückt, um die Bildung einer dünnen Tonerschicht auf dem
Toner tragenden Element zu ermöglichen, und die Anzahl der Anteile zwischen
dem Toner tragenden Element und dem Toner zu erhöhen, um dadurch die Tonerladbarkeit
zu verbessern.
Im dem Fall, wo die Oberflächenrauheit Ra des Toner tragenden
Elements 1,5 übersteigt, wird es schwierig, eine dünne Schicht des Toners
auf dem Toner tragenden Element zu bilden und die Tonerladbarkeit zu verbessern,
so dass die Verbesserung in der Bildqualität schwierig zu realisieren wird.
Die Oberflächenrauheit Ra des Toner tragenden Elements bezieht
sich auf eine mittlere Rauheit der Mittellinie gemessen durch ein Oberflächenrauheitstester
("Surfco SE- 30H", erhältlich von K.K. Kosaka Kenkyusho) gemäß JIS
B0601. Spezifischer kann die Oberflächenrauheit Ra durch Messung einer Strecke
a von 2,5 mm entlang einer Mittellinie (genommen an einer x-Achse) und Aufnahme
einer Rauheit einer y-Achsenrichtung gemessen werden, um die Rauheitskurve durch
eine Funktion von y = f(x) darzustellen, um eine Oberflächenrauheit Ra (&mgr;m)
aus der folgenden Gleichung zu berechnen:
Ra = (1/a) ∫a0 |f(x)|dx.
Das Toner tragende Element kann bevorzugt ein Zylinder oder ein Band
bzw. Riemen aus rostfreiem Stahl, Aluminium usw. umfassen, welcher mit einem Metall,
einem Harz oder einem Harz mit feinen Teilchen eines Harzes, eines Metalls, Ruß
oder eines Ladungskontrollmittels oberflächlich beschichtet sein kann.
Wenn die Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung des Toner tragenden
Elements auf das 1,05 – 3,0-fache der Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung
des ein elektrostatisches Bild tragenden Elements eingestellt wird, empfängt
die Tonerschicht auf dem Toner tragenden Element einen angemessenen Grad der Rührwirkung,
um eine bessere getreue Nachbildung eines elektrostatischen Bildes zu verwirklichen.
Wenn die Oberflächengeschwindigkeit des Toner tragenden Elements
unterhalb des 1,05-fachen des ein elektrostatisches Bild tragenden Elements ist,
wird ein derartiger Tonerschichtrühreffekt ungenügend, so dass es schwierig
wird, eine gute Bilderzeugung zu erwarten. Ferner kann in dem Fall der Ausbildung
eines Vollbildes, das eine große Menge an Toner über eine weite Fläche
erfordert, die Tonerzufuhr des elektrostatischen Bildes ungenügend werden,
um in einer niedrigeren Bilddichte zu resultieren. Andererseits kann bei mehr als
3,0 der Toner übermäßig geladen werden und Schwierigkeiten verursachen,
wie etwa eine Tonerverschlechterung oder ein Anhaften auf dem Toner tragenden Element
(Entwicklungshülse).
Der in dem Trichter (Tonergefäß) 21 gelagerte Toner
T wird zu der Entwicklungshülse 24 mittels eines Zufuhrelements
22 zugeführt. Das Zufuhrelement kann bevorzugt in der Form einer Zufuhrwalze
mit einem porösen elastischen Material oder einem Schaummaterial, wie etwa
weicher Polyurethanschaum, sein. Die Zufuhrwalze 22 rotiert in einer relativen
Geschwindigkeit, die nicht null ist, in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung
mit Bezug auf die Entwicklungshülse, wodurch das Ablösen des Toners (ein
Teil des Toners, der nicht für die Entwicklung verwendet wird), von der Entwicklungshülse
ist gleichzeitig mit der Tonerzufuhr zu der Entwicklungshülse ist. Hinsichtlich
des Gleichgewichts zwischen der Tonerzufuhr und der Tonerablösung kann die
Zufuhrrolle 22 bevorzugt an die Entwicklungshülse in einer Breite
von 2,0 – 10,0 mm, bevorzugter 4,0 – 6,0 mm anliegen. Andererseits
kann eine große Beanspruchung auf den Toner ausgeübt werden, und die Tonerverschlechterung
oder die Agglomeration oder das Schmelz-Anhaften des Toners auf der Entwicklungshülse
und der Zufuhrwalze zu fördern, aber der erfindungsgemäße Toner ist
hervorragend in der Fließfähigkeit, Ablösbarkeit und Beständigkeit,
so dass der Toner angemessen in dem Entwicklungsverfahren unter Verwendung einer
derartigen Zufuhrwalze verwendet wird. Das Zufuhrelement kann ebenfalls ein Bürstenelement
aus einer harzförmigen Faser, z. B. Nylon oder Rayon umfassen. Die Verwendung
eines derartigen Zufuhrelements ist sehr wirkungsvoll für einen nicht magnetischen
Einkomponententoner, der eine magnetische Zwangskraft für die Toneraufbringung
nutzt, aber es kann ebenfalls in einem Einkomponenten-Entwicklungsverfahren unter
Verwendung eines magnetischen Einkomponentenverfahrens eingesetzt werden.
Der zu der Entwicklungshülse zugeführte Toner kann gleichmäßig
in einer dünnen Schicht durch ein regulierendes Element aufgebracht werden.
Das die dünne Tonerschicht regulierende Element kann ein regulierendes Element,
eine Abstreifklinge wie etwa eine Metallklinge oder eine magnetische Klinge, vorgesehen
in einem bestimmten Abstand von der Entwicklungshülse, umfassen, oder kann
alternativ eine starre Walze oder eine Hülse aus Metall, einem Harz oder einem
keramischen Material umfassen, das wahlweise darin eine Einrichtung zur Erzeugung
eines magnetischen Feldes enthält.
Alternativ dazu ist es ebenfalls möglich, ein regulierendes Element
für eine dünne Tonerschicht als ein elastisches Element zu gestalten,
wie etwa eine elastische Klinge oder eine elastische Walze, für das Aufbringen
eines Toners unter Druck. Die 5 zum Beispiel zeigt
eine elastische Klinge 23, die an ihrer Oberseite auf den Fußteil
im Entwicklergefäß 21 fixiert ist, und bei dem ihr unterer freier
Längenabschnitt mit einem angemessenen Druck gegen die Entwicklungshülse
gedrückt wird, um in eine umgekehrte Richtung sich zu erstrecken (wie gezeigt,
oder in einer Vorwärtsrichtung). Unter Verwendung einer derartigen Aufbringungseinrichtung
wird es möglich, eine dichte Tonerschicht zu bilden, die stabil gegen eine
Umweltänderung ist. Der Mechanismus davon wurde bisher nicht vollständig
klargestellt, aber es wird angenommen, dass die heftige Triboelektrofizierung mit
der Entwicklungshülsenoberfläche aufgrund des elastischen Materials einen
konstanten Ladungszustand ermöglicht, unabhängig von einer Änderung
in dem Tonerverhalten, die eine Umweltänderung begleitet.
Auf der anderen Seite kann die Verwendung einer derartigen elastischen
Klinge eine übermäßige Belastung und ein Schmelz-Anhaften des Toners
auf der Entwicklungshülsenoberfläche oder der elastischen Klinge verursachen,
aber der Toner der vorliegenden Erfindung wird aufgrund seiner hervorragenden Ablösbarkeit
und stabilen triboelektrischen Ladbarkeit geeigneterweise verwendet.
Das elastische Material kann bevorzugt ein Material mit einer geeigneten
Position der Ladbarkeit in einer triboelektrischen Spannungsreihe haben, um den
Toner auf eine geeignete Polarität aufzuladen, und kann z. B. umfassen: ein
Elastomer, wie etwa ein Siliconkautschuk, ein Urethankautschuk oder NBR; ein elastisches
synthetisches Harz, wie etwa Polyethylenterephthalat; ein elastisches Metall, wie
etwa rostfreier Stahl, Stahl und Phosphorbronze; oder ein Verbundstoffmaterial von
diesen.
In dem Fall des Vorsehens eines beständigen elastischen Elements
ist es bevorzugt, ein Laminat eines elastischen Metalls und eines Harzes oder Kautschuks
zu verwenden, oder ein beschichtetes Element zu verwenden.
Ferner kann das elastische Material ein dazu gegebenes organisches
Material oder ein anorganisches Material enthalten, z. B. durch Schmelzkneten oder
Dispersion. Zum Beispiel kann durch Zugabe eines Metalloxids, eines Metallpulvers,
eines keramischen Materials, eines Kohlenstoffallotrops, eines Whiskers, einer anorganischen
Faser, eines Farbstoffs, eines Pigments oder eines oberflächenaktiven Stoffes
die Ladbarkeit des Toners gesteuert werden. Insbesondere in dem Fall der Verwendung
eines elastischen Elements, das aus einem Kautschuk oder einem Harz gebildet wird,
ist es bevorzugt, ein feines Pulver eines Metalloxids, wie etwa Siliciumoxid, Aluminiumoxid,
Titanoxid, Zinnoxid, Zirkoniumoxid oder Zinkoxid; Ruß; oder ein allgemein bei
Tonern verwendetes Ladungskontrollmittel hinzuzufügen.
Ferner wird es durch Anlegen eines elektrischen Gleichstrom- und/oder
Wechselstrom-Feldes an das Klingenregulationselement oder die Zufuhrwalze oder das
Bürstenelement es möglich, eine zersetzende Wirkung auf die Tonerschicht
auszuüben, wobei insbesondere die Leistungsfähigkeit des Aufbringens der
gleichmäßigen dünnen Schicht und der gleichmäßigen
Ladbarkeit der regulierenden Position und der Toner-Zufuhr/-Ablösungsposition
an der Zufuhrposition verbessert wird, wodurch eine erhöhte Bilddichte und
bessere Bildqualität zur Verfügung gestellt wird.
Das elastische Element kann gegen das Toner tragende Element mit einem
Anpressdruck von wenigstens 0,1 kg/m, bevorzugt 0,3 – 25 kg/m, weiter bevorzugt
0,5 – 12 kg/m, bezogen auf einen linearen Druck in der Richtung einer Mantellinie
des Toner tragenden Elements angepresst werden. Im Ergebnis wird es möglich,
wirkungsvoll den Toner zu zersetzen, um eine schnelle Ladung des Toners zu verwirklichen.
Wenn der Anpressdruck unterhalb 0,1 kg/m ist, wird die gleichmäßige Toneraufbringung
schwierig, was in einer breiten Tonerladungsverteilung resultiert, was zu Schleier
und Streuungen führt. Oberhalb 25 kg/m wird ein übermäßiger
Druck an dem Toner ausgeübt, was eine Tonerverschlechterung oder Toneragglomeration
verursachen kann, und ein großes Drehmoment wird notwendig, um das Toner tragende
Element anzutreiben.
Es ist bevorzugt, dass ein ein elektrostatisches Bild tragendes Element
25 und das Toner tragende Element 24 mit einem Abstand &agr;
und 50 – 500 &mgr;m anzuordnen, und eine Abstrifklinge kann in einem Abstand
von 50 – 400 &mgr;m von dem Toner tragenden Element angeordnet werden.
Es ist im Allgemeinen am meisten bevorzugt, dass die Tonerschichtdicke
dünner als der Abstand zwischen dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element
und dem Toner tragenden Element eingestellt wird, aber die Dicke der Tonerschicht
kann so eingestellt werden, dass ein Teil der Tonerohren, die die Tonerschicht bilden,
das ein elektrostatisches Bild tragendes Element kontaktiert.
Ferner wird es durch Ausbildung eines Wechselstromfeldes zwischen
dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element und den Toner tragenden Element
von einer Vorspannungszufuhr 26 möglich, die Tonerbewegung von dem
Toner tragenden Element zu dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element zu erleichtern,
wodurch eine bessere Qualität der Bilder zur Verfügung gestellt wird.
Das wechselnde elektrische Feld kann eine Scheitelpunkt-zu-Scheitelpunkt-Spannung
Vpp von wenigstens 100 Volt, bevorzugt 200 – 300 Volt, weiter bevorzugt 300
– 2000 Volt und eine Frequenz f von 500 – 5000 Hz, bevorzugt 1000
– 3000 Hz, weiter bevorzugt 1500 – 3000 Hz umfassen. Das wechselnde
elektrische Feld kann eine Wellenform oder eine rechteckige Welle, eine sinusförmige
Welle, eine Sägezahnwelle oder eine dreieckige Welle umfassen. Ferner ist es
ebenfalls möglich ein asymmetrisches, elektrisches Wechselstromvorspannungs-Feld
mit einem positiven Wellenabschnitt und einem negativen Wellenabschnitt mit unterschiedlichen
Spannungen und unterschiedlicher Dauer anzulegen. Es ist ebenfalls bevorzugt, eine
Gleichstrom-Vorspannungskomponente zu überlagern.
Wieder unter Bezugnahme auf die 3, kann
das ein elektrostatisches Bild tragende Element 1 eine lichtempfindliche
Trommel (oder ein lichtempfindliches Band/Riemen) mit einer Schicht eines photoleitenden
isolierenden Materials, wie etwa a-Se, CdS, ZnO2, OPC (organischer Photoleiter)
und a-Si (amorphes Silicium) umfassen. Das ein elektrostatisches Bild tragende Element
1 kann bevorzugt ein a-Si lichtempfindliche Schicht oder eine OPC-lichtempfindliche
Schicht umfassen.
Die organische lichtempfindliche Schicht kann aus einer einzelnen
Schicht mit einer ladungserzeugenden Substanz und einer ladungstransportierenden
Substanz aufgebaut sein, oder sie kann eine lichtempfindliche Schicht vom Funktions-Separationstyp
mit einer Ladung erzeugenden Schicht und einer Ladung transportierenden Schicht
sein. Die lichtempfindliche Schicht vom Funktions-Separationstyp kann bevorzugt
einen elektrisch leitfähigen Träger, eine Ladung erzeugende Schicht und
eine Ladung transportierende Schicht, angeordnet in dieser Reihenfolge, umfassen.
Die organische lichtempfindliche Schicht kann bevorzugt ein Bindeharz, wie etwa
Polycarbonatharz, Polyesterharz oder Acrylharz umfassen, weil ein derartiges Bindeharz
wirkungsvoll bei der Verbesserung der Übertragungsfähigkeit und den Reinigungseigenschaften
ist, und nicht dazu neigt, ein Anhaften des Toners auf dem lichtempfindlichen Element
oder eine Filmbildung von externen Zusatzstoffen zu verursachen.
Ein Ladungsschritt kann unter Verwendung einer Koronaladungsvorrichtung
durchgeführt werden, welche nicht in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element
ist, oder unter Verwendung einer Kontaktladevorrichtung, wie etwa einer Ladungswalze.
Das Kontaktladungssystem, wie in der 3 gezeigt, kann
bevorzugt hinsichtlich der Effizienz der gleichmäßigen Ladung, der Einfachheit
und der geringeren Ozonbildungseigenschaften verwendet werden.
Die Ladungswalze 2 umfasst ein Kernmetall 2b und
eine elektrisch leitfähige elastische Schicht 2a, die eine Peripherie
des Kernmetalls 2b umfasst. Die Ladungswalze 2 wird gegen das
lichtempfindliche Element 1 mit einem vorgeschriebenen Druck (Druckkraft)
gepresst und dreht sich zusammen mit der Drehung des lichtempfindlichen
Elements 1.
Der Ladungsschritt unter Verwendung der Ladungswalze kann bevorzugt
unter Verfahrensbedingungen einschließlich einem angelegten Druck der Walze
von 5 – 500 g/cm, einer Wechselstromspannung von 0,5 – 5 kVpp, einer
Wechselstromfrequenz von 50 – 5 kHz und einer Gleichstrom-Spannung von ±
0,2 – ± 1,5 kV in dem Fall der Anlegung einer Wechselstromspannung und
einer Gleichstromspannung in Überlagerung durchgeführt werden; und ein
angelegter Druck der Walze von 5 – 500 g/cm und eine Gleichstromspannung
von ± 0,2 – ± 1,5 kV in dem Fall des Anlegens einer Gleichstromspannung.
Andere Ladungseinrichtungen können die unter Verwendung einer
Ladungsklinge oder einer elektrisch leitfähigen Bürste einschließen.
Diese Kontaktladungseinrichtungen sind wirkungsvoll beim Weglassen einer Hochspannung
oder beim Senken des Auftretens von Ozon. Die Ladungswalze und die Ladungsklinge,
die jeweils als eine Kontaktladungseinrichtung verwendet werden, können bevorzugt
einen elektrisch leitfähigen Kautschuk umfassen, und können wahlweise
ein Ablösungsfilm auf der Oberfläche davon umfassen. Der Ablösungsfilm
kann, z. B., ein Harz auf Nylongrundlage, Polvinylidenfluorid (PVDF) oder Polyvinylidenchlorid
(PVDC) umfassen.
Das auf dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element
1 gebildete Tonerbild wird auf ein intermediäres Übertragungselement
5 übertragen, an welches eine Spannung (z. B. ± 0,1 –
± 5 kV) angelegt wird. Die Oberfläche des ein elektrostatisches Bild tragenden
Element kann durch eine Reinigungseinrichtung 9 einschließlich einer
Reinigungsklinge 8 gereinigt werden.
Das intermediäre Übertragungselement 5 umfasst
ein röhrenförmiges, elektrisch leitfähiges Kernmetall 5b
und eine elastische Schicht mit mittlerem Widerstand 5a (z. B. eine elastische
Walze), die eine Peripherie des Kernmetalls 5b umgibt. Das Kernmetall
5b kann ein Kunststoffrohr, das mit einer elektrisch leitfähigen Plattierung
beschichtet ist, umfassen. Die elastische Schicht mit mittlerem Widerstand
5a kann eine feste Schicht oder eine geschäumte Materialschicht sein,
in welche eine elektrische Leitfähigkeit verleihende Substanz, wie etwa Ruß,
Zinkoxid, Zinnoxid, oder Siliciumcarbid in einem elastischen Material, wie etwa
Siliconkautschuk, Teflonkautschuk, Chloroprenkautschuk, Urethankautschuk, oder Ethylen-Propylen-Dien-Terpoylmer
(EPDM) gemischt und dispergiert ist, um so einen elektrischen Widerstand oder einen
Volumenwiderstand bei einem mittleren Widerstandsgrad von 105 –
1011 Ohm·cm, insbesondere 107 – 1010
Ohm·cm zu steuern. Das intermediäre Übertragungselement
5 wird unter das ein elektrostatisches Bild tragende Element
1 angeordnet, so dass es eine Achse (oder einen Schaft) hat, die parallel
zu dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element angeordnet ist, und in Kontakt
mit dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element 1 ist. Das intermediäre
Übertragungselement wird in der Richtung eines Pfeils (Richtung gegen den Uhrzeigersinn)
bei einer Umfangsgeschwindigkeit sich dreht, die identisch zu der der des ein elektrostatisches
Bild tragenden Elements 1 ist.
Die entsprechenden Farbtonerbilder werden nacheinander unmittelbar
auf die periphere Oberfläche des intermediären Übertragungselements
5 durch ein elektrisches Feld gebildet durch Anlegen einer Obertragungsvorspannung
an einen Übertragungs-Spalten-Bereich zwischen dem ein elektrostatisches Bild
tragenden Element 1 und dem intermediären Übertragungselement
5 zum Zeitpunkt des Durchtretens des Übertragungs-Spalten-Bereichs
bildet.
Nach der unmittelbaren Übertragung des entsprechenden Tonerbildes
wird die Oberfläche des intermediären Übertragungselements
55 wie erwünscht durch eine Reinigungsvorrichtung gereinigt, welche
an das Bild erzeugende Gerät angebracht oder nicht angebracht werden kann.
In dem Fall, wo das Tonerbild auf dem intermediären Übertragungselement
5 angeordnet wird, wird die Reinigungseinrichtung von der Oberfläche
des intermediären Übertragungselements 5 abgenommen oder abgelöst,
um nicht das Tonerbild zu stören.
Die Übertragungseinrichtung (z. B. eine Übertragungswalze)
7 wird unter dem intermediären Übertragungselement
5 angeordnet, so dass sie eine Achse (oder einen Schaft) hat, die parallel
zu der des intermediären Übertragungselements 5 angeordnet ist,
und in Kontakt mit dem intermediären Übertragungselement 5 ist.
Die Übertragungseinrichtung (Walze) 7 rotiert in der Richtung eines
Pfeils (in Richtung des Uhrzeigersinns) bei einer peripheren Geschwindigkeit, die
identisch zu der des intermediären Übertragungselements 5 ist.
Die Übertragungswalze 7 kann so angeordnet werden, dass sie direkt
mit dem intermediären Übertragungselement 5 in Kontakt ist, oder
in Kontakt mit dem intermediären Übertragungselement 5 über
einen Riemen usw. ist. Die Übertragungswalze 7 kann eine elektrisch
leitfähige elastische Schicht 7a umfassen, die auf einer peripheren
Oberfläche eines Kernmaterials 7b angeordnet ist.
Das intermediäre Übertragungselement 5 und die
Übertragungswalze 7 können bekannte Materialien, wie sie allgemein
verwendet werden, umfassen. Durch höhere Einstellung des Volumenwiderstandes
der elastischen Schicht 5a des intermediären Übertragungselements
5 als die der elastischen Schicht 7b der Übertragungswalze,
ist es möglich, die an die Übertragungswalze 7 angelegte Spannung
zu verringern. Im Ergebnis wird ein gutes Tonerbild auf dem eine Übertragung
empfangenen Material ausgebildet, und das eine Übertragung empfangene Material
wird daran gehindert, sich um das intermediäre Übertragungselement
5 zu wickeln. Die elastische Schicht 5a des intermediären
Übertragungselements 5 kann bevorzugt einen Volumenwiderstand haben,
der wenigstens das zehnfache jenes der elastischen Schicht 7b der Übertragungswalze
7 ist.
Die Übertragungswalze 7 kann ein Kernmaterial
7b und eine elektrisch leitfähige elastische Schicht 7a mit
einem elastischen Material mit einem Volumenwiderstand von 106 bis 1010
Ohm·cm umfassen, wie etwa Polyurethan oder Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer
(EPDM), die dispergiert eine elektrische leitfähige Substanz, wie etwa Kohlenstoff,
enthalten. Eine bestimmte Vorspannung (z. B. bevorzugt ± 0,2 – ±
10 kV) wird an das Kernmetall 7b durch eine Konstant-Spannungsversorgung
angelegt werden.
Der erfindungsgemäße Toner weist eine hohe Übertragungseffizienz
in den Übertragungsschritten auf, um einen geringen Übertragungsresttoner
zurückzulassen, und weist ebenfalls eine hervorragende Reinigungsfähigkeit
auf, so dass er nicht einfach eine Filmbildung auf dem ein elektrostatisches Bild
tragenden Element verursacht. Ferner ermöglicht der erfindungsgemäße
Toner eine geringe Einbettung des externen Zusatzstoffs an der Tonerteilchenoberfläche,
selbst wenn er einem kontinuierlichen Bilderzeugungstest für eine große
Anzahl von Bildern unterzogen wird, so dass er eine gute Bildqualität über
einen langen Zeitraum bereitstellen kann. Insbesondere kann der erfindungsgemäße
Toner geeigneterweise in einem Bilderzeugungsgerät ausgestattete mit einem
Wiederverwendungsmechanismus verwendet werden, wobei der Übertragungs-Resttoner
auf dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element und dem intermediären
Übertragungselement wiedergewonnen und für die Bilderzeugung wiederverwendet
wird.
Das eine Übertragung empfangene Material 6, das das
übertragene Tonerbild trägt, wird dann zu Wärme-Druckfixierungseinrichtungen
transportiert, einschließlich einer Heißwalzenfixierungsvorrichtung mit
im Wesentlichen einer Heizwalze einschließlich einem Wärme erzeugenden
Element, wie etwa eine Halogenheizvorrichtung, und wird mit einer Druckwalze mit
einem elastischen Material gegen die Heizwalze gedrückt, und einer Heizfixierungsvorrichtung
für die Fixierung durch Erwärmen über einen Film (wie in den
6 und 7 gezeigt, wobei
das Bezugszeichen 30 eine Strebe; 31 ein Heizelement;
31a ein Heizsubstrat; 31b ein Wärme erzeugendes Element;
31c eine Oberflächenschutzschicht; 31d ein Temperaturdetektionselement;
32 ein Fixierungsfilm; 33 eine Presswalze; 34 eine Spiralfeder;
35 ein die Filmkanten regulierendes Element; 36 eine Verbindungsvorrichtung
für die Elektrizitätszufuhr; 37 ein elektrizitätsunterbrechendes
Element; 38 eine Einlassführung; und 39 eine Auslassführung
(Abtrennungsführung) darstellt. Da der Toner gemäß der vorliegenden
Erfindung eine hervorragende Fixierungsfähigkeit und Anti-Offset-Eigenschaften
hat, kann der Toner geeigneterweise in Kombination mit einer derartigen Wärme-Druck-Fixierungsvorrichtung
verwendet werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung spezifischer auf der Grundlage
von Beispielen beschreiben.
Beispiel 1
Eine Mischung wurde durch ausreichende Mischung und Dispersion von
132 Gewichtsteilen Styrol, 68 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, 0,91 Gewichtsteilen
Divinylbenzol (Reinheit = 55 %), 4,0 Gewichtsteilen eines im Folgenden gezeigten
linearen ungesättigten Polyesters, 20 Gewichtsteilen Paraffinwachs (die Temperatur
des Wärmeabsorption-Hauptscheitelpunkts (THAP) = 75°C, Anzahl-gemittelte
Molekülmasse (Mn) = 830), 15 Gewichtsteilen Ruß (spezifische Oberfläche
nach BET (SBET) = 60 m2/g, Ölabsorption = 115 ml/g) und
4,0 Gewichtsteilen eines negativen Ladungskontrollmittels (Di-tert-butylsalicylsäure-Eisenkomplex)
mittels eines Attritors (erhältlich von Mitsui Miike Kohki K.K.) hergestellt.
<Linearer ungesättigter Polyester>
(a) Polykondensat von Fumarsäure und Bisphenol A-Derivat wie im Folgenden
gezeigt:
(b) massegemittelte Molekülmasse (Mw) = 104
(c) Säurewert (A.V.) = 10 (mg KOH/g)
Außerdem wurden 2 Gewichtsteile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril)
zugegeben und ausreichend mit der vorher zubereiteten Mischung gemischt, um eine
polymerisierbare Monomerzusammensetzung zu erzeugen.
Getrennt wurden in ein Vierhalsgefäß, ausgestattet mit einem
Hochgeschwindigkeitsrüher ("TK-Homomixer", erhältlich von Tokushu Kika
Kogyo K.K.), 500 Gewichtsteile entionisiertes Wasser und 650 Gewichtsteile wässrige
0,1 M-N3PO4 Lösung gegeben und auf 70°C erwärmt.
Ferner wurden 100 Gewichtsteile 1,0 M-CaCl2 wässrige Lösung
dazugegeben, und die Mischung wurde bei 10.000 U/mm gerührt, um ein wässriges
Dispersionsmedium zu bilden, das fein dispergiert den schwer wasserlöslichen
Dispersionsstabilisator Ca3(PO4)2 enthält.
Die vorher zubereitete polymerisierbare Monomerzusammensetzung wurde
in das wässrige Dispersionsmedium gegeben und bei 10000 U/mm für 7 Minuten
bei 70°C unter einem Stickstoffgasstrom gerührt, um Teilchen der Monomerzusammensetzung
zu bilden. Dann wurde der Rührer durch einen Paddelrührer ersetzt und
das System einer Polymerisation für 5 Stunden bei 70°C und für 5
Stunden bei 80°C unterzogen.
Nach der Polymerisation wurde der Gefäßinhalt auf Raumtemperatur
gekühlt und Chlorwasserstoffsäure dazugegeben, um den Dispersionsstabilisator
zu lösen, gefolgt durch die Gewinnung durch Filtration, Waschen mit Wasser,
Trocknen des Polymerisats, um Tonerteilchen (A) zu erhalten, welche einen wie in
der 2A gezeigten Querschnitt haben, wobei das Wachs
in der Form eines im Wesentlichen sphärischen Teilchens 22, ohne in
dem Matrixbindeharz 21 gelöst zu sein, dispergiert ist.
Ferner zeigte jedes Tonerteilchen einer Oberflächenschicht des
lokalisierten Polyesters.
Die Tonerteilchen (A) umfassten ca. 10 Gewichtsteile des Paraffinwachses,
ca. 7,5 Gewichtsteile des Rußes und ca. 2 Gewichtsteile des negativen Ladungskontrollmittels
auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes mit Styrol-n-butylacrylat-Copolymer und ungesättigtem
Polyester vernetzt mit Divinylbenzol. Der ungesättigte Polyester reagierte
mit dem Styrol und dem n-Butylacrylat, um einen Hybridbestandteil auszubilden.
Die Eigenschaft der Tonerteilchen (A) werden in der hiernach folgenden
Tabelle 1 zusammen mit den im Folgenden beschriebenen, in den Beispielen und Vergleichsbeispielen
erhaltenen Tonerteilchen gezeigt.
100 Gewichtsteile der Tonerteilchen (A) wurden mit 2,0 Gewichtsteilen
hydrophoben feines Siliciumoxidpulver (SBET = 200 m2/g) gemischt,
um den Toner (A) gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden. Ferner wurden
6 Gewichtsteile Toner (A) mit 94 Gewichtsteilen eines mit Siliconharz beschichteten
magnetischen Ferritträgers (durchschnittliche Teilchengröße (Dav)
= 50 &mgr;m) gemischt, um einen Entwickler (A) vom Zweikomponententyp für
die magnetische Bürstenentwicklung herzustellen.
Beispiel 2
Tonerteilchen (B) wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel
1 hergestellt, mit der Ausnahme der Verwendung einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung,
die durch weitere Zugabe von 4 Gewichtsteilen eines im Folgenden
gezeigten gesättigten Polyesters, zu der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung
des Beispiels 1 hergestellt wird.
<Gesättigter Polyester>
(a) Polykondensat von Terephthalsäure und Bisphenol A-Derivat, wie im Folgenden
gezeigt:
(b) Mw = 1,1 × 104
(c) A.V. = 12 (mgKOH/g)
Ferner wurden Toner (B) und Entwickler (B) ähnlich wie in Beispiel
1 hergestellt, mit der Ausnahme der Verwendung der Tonerteilchen (B) anstelle der
Tonerteilchen (A).
Beispiel 3
Tonereilchen (C), Toner (C) und Entwickler (C) wurden in der gleichen
Art und Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Mengen des
gesättigten Polyesters auf 10 Gewichtsteile und die Menge des Divinylbenzols
(Reinheit: 55 %) auf 0,30 Gewichtsteile geändert wurden.
Beispiel 4
Tonerteilchen (D), Toner (D) und Entwickler (D) wurden in der in der
gleichen Art und Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die
Mengen des ungesättigten Polyesters und des gesättigten Polyesters auf
5 Gewichtsteile bzw. 15 Gewichtsteile geändert wurden.
Beispiel 5
Tonerteilchen (E), Toner (E) und Entwickler (E) wurden in der in der
gleichen Art und Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die
Mengen des ungesättigten Polyesters und des gesättigten Polyesters auf
6 Gewichtsteile bzw. 20 Gewichtsteile geändert wurden.
Beispiel 6
Tonereilchen (F), Toner (F) und Entwickler (F) wurden in der gleichen
Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des
Divinylbenzols (Reinheit: 55 %) auf 0,180 Gewichtsteile geändert wurden, und
die Polymerisation für 10 Stunden bei 60°C erfolgte.
Vergleichsbeispiel 1
Vergleichstonerteilchen (G), Vergleichstoner (G) und Vergleichsentwickler
(G) wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass der ungesättigte Polyester weggelassen und die Menge des gesättigten
Polyesters auf 20 Gewichtsteile geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Vergleichstonerteilchen (H), Vergleichstoner (H) und Vergleichsentwickler
(H) wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass die Menge des Divinylbenzols (55 %) und des 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril)
auf 5,0 Gewichtsteile bzw. 2,0 Gewichtsteile geändert wurden, und die Polymerisation
für 5 Stunden bei 50°C und 5 Stunden bei 60°C erfolgte.
Vergleichsbeispiel 3
Styrolbutylacrylat-Copolymer100 Gewichtsteile(Molekülmasse Scheitelpunkt (Mp) = 2,0 × 104,
Mw = 3,2 × 104, Mw/Mn = 1,8, Tg = 59°C) ungesättigter
Polyester, verwendet2 Gewichtsteilein Beispiel 1 Ruß, verwendet in Beispiel 17,5 GewichtsteileNegatives Ladungskontrollmittel, verwendet in Beispiel 12 GewichtsteileParaffinwachs, verwendet in Bsp. 110 Gewichtsteile
Die vorherigen Inhaltsstoffe wurden durch einen Doppelschraubenextruder
schmelz-geknetet, und das geknetete Produkt wurde durch eine Hammermühle nach
dem Abkühlen grob zerkleinert, gefolgt durch Pulverisierung durch eine Strahlmühle
und Klassifizierung, um Vergleichstonerteilchen (I) herzustellen, aus denen Vergleichstoner
(I) und Vergleichsentwickler (I) ansonsten in der gleichen Art und Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt wurden.
Vergleichstonerteilchen (I) wiesen einen fein dispergierten Zustand
von Wachsteilchen 22 ähnlich wie in 2B
gezeigt auf, und ebenfalls die Anwesenheit von Wachs an der Tonerteilchenoberfläche.
Die Eigenschaften, die Teilchengrößenverteilung, die Formfaktoren
und die Ergebnisse der TEM-Beobachtung, der in den vorher beschriebenen Beispielen
und Vergleichsbeispielen hergestellten Tonerteilchen werden einschließlich
in den folgenden Tabellen 1 – 3 gezeigt.
Tabelle 3
*: D4: massegemittelte Teilchengröße
ANV: Koeffizient der Teilchengrößenvariation auf Grundlage
der Anzahl
(= S/D1 × 100, s: Standardabweichung, D1 = Anzahlgemittelte Teilchengröße
Beispiele 7 – 12 und Vergleichsbeispiele 4 – 6
Jeder der in vorhergehenden Beispielen 1 – 6 und Vergleichsbeispielen
1 – 3 hergestellten Entwickler wurde in eine schwarze Entwicklungseinheit
4-4 in einen Vollfarbbilderzeugungsgerät, wie in der 3
gezeigt, geladen und einem Bilderzeugungstest im schwarzen Einzelfarbmodus unterzogen.
Zunächst wird der Umriss des Bilderzeugungsgeräts erläutert.
Unter Bezugnahme auf die 3 rotierte
ein lichtempfindliches Element 1 mit einer Spitze 1a und einer
darauf aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht 1b, die einen organischen
Photohalbleiter enthält, in der Richtung eines Pfeils, und wurde durch eine
Ladungswalze 2 (mit einer elektrisch leitfähigen elastischen Schicht
2a und einem Kernmetall 2b) aufgeladen, um ein Oberflächenpotential
von etwa –600 V zu haben. Ein elektrostatisches Bild mit einem beleuchteten
(exponierten) Teilpotential von –100 V und einem Dunkelteilpotential von
–600 V wurde auf dem lichtempfindlichen Element 1 durch Exposition
des lichtempfindlichen Elements 1 mit einem Lichtbild unter Verwendung
einer Bildexpositionseinrichtung erzeugt, die ein AN und AUS auf der Grundlage von
digitalen Bildinformationen durch einen polygonalen Spiegel bewerkstelligt. Das
elektrostatische Bild wurde mit schwarzen Tonerteilchen, die in einer Entwicklungseinheit
4-4 enthalten sind, gemäß dem Umkehrentwicklungsmodus entwickelt,
um ein schwarzes Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Element 1 zu erzeugen.
Die auf diese Weise erzeugten schwarzen Farbtonerbilder wurden auf ein intermediäres
Übertragungselement 5 (mit einer elastischen Schicht 5a und
einem Kernmetall 5b als eine Stütze) übertragen, um darauf ein
überlagertes Vierfarbbild zu erzeugen. Resttonerteilchen auf dem lichtempfindlichen
Element 1 nach der Übertragung wurden durch ein Reinigungselement
8 wiedergewonnen, um in einem Resttonerbehälter enthalten zu sein.
Das intermediäre Übertragungselement 5 wurde durch
Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit für die elastische Schicht
5a mit Ruß (als ein elektrische Leitfähigkeit verleihendes Material),
ausreichend dispergiert in Arylnitril-Butadienkautschuk (NBR), auf einem rohrförmigen
Kernmetall 5b hergestellt. Die elastische Schicht 5a des intermediären
Übertragungselements 105 zeigte eine Härte von 30 Grad, gemessen
nach JIS K-6301, und ein Volumenwiderstand (Rv) von 109 Ohm·cm.
Die Übertragung von dem lichtempfindlichen Element 1 zu dem intermediären
Übertragungselement 5 wurde durch Anlegen einer Spannung von +500
V von einer Stromquelle an das Kernmetall 5b durchgeführt,
um einen notwendigen Übertragungsstrom von etwa 5 &mgr;A zur Verfügung
zu stellen.
Die Übertragungswalze 7 hat einen Durchmesser von 20
mm und wurde durch Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit für die elastische
Schicht 7a mit Kohlenstoff (als eine elektrische Leitfähigkeit verleihendes
Material), ausreichend dispergiert in einen geschäumten Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer
(EPDM), auf ein Kernmetall 7b mit 10 mm Durchmesser gebildet. Die elastische
Schicht 7a der Übertragungswalze zeigte eine Härte von 35 Grad,
gemessen nach JIS K-6301, und einem Volumenwiderstand von 106 Ohm·cm.
Die Übertragung von dem intermediären Übertragungselement
5 zu einem eine Übertragung empfangenen Material 6 wurde
durch Anlegen einer Spannung an die Übertragungswalze 7 durchgeführt,
um einen Übertragungsstrom von 15 &mgr;A zur Verfügung zu stellen.
Die Wärmefixierungsvorrichtung H war eine Fixiervorrichtung vom
Heiß-Walzentyp ohne Öl-Applikatorsystem. Die obere Rolle und die untere
Rolle waren beide mit einem fluorhaltigen Harz oberflächlich behandelt und
haben einen Durchmesser von 60 mm. Die Fixierungstemperatur war 150°C und die
Spaltbreite wurde auf 7 mm eingestellt.
Unter den vorher festgesetzten Bedingungen wurden wieder jeder der
vorher hergestellten Entwickler (A) – (I) durch einen kontinuierlichen Drucktest
im Einzelfarbmodus (d.h. durch einen tonerverbrauchsfördernden Modus ohne Pause
der Entwicklungsvorrichtung) bewertet, während der entsprechende schwarze Toner
wie erforderlich bei einer Ausdruckgeschwindigkeit von 8 A-4 Blättern/min in
einer
Umgebung von Normaltemperatur/normaler Feuchtigkeit (N.T./N.H. = 25°C/60 %
RH) oder
Hochtemperatur/Hochluftfeuchtigkeit (H.T./H.H. = 3000/80 % RH) ersetzt wurde, wodurch
die ausgedruckte Bildqualität bewertet wurde.
Jeder Entwickler wurde ebenfalls hinsichtlich der Übereinstimmung
mit dem verwendeten Bilderzeugungsgerät bewertet.
Resttoner, der durch Reinigen gewonnen wurde, wurde in die Entwicklungsvorrichtung
mittels eines Wiederverwendungsmechanismus transportiert und wiederverwendet.
Außerdem wurde ein Fixierungstest durch Entfernung des Fixierungsgeräts
durch Anbringen eines externen Antriebsmechanismus durchgeführt, um die Fixierwalze
bei einer Geschwindigkeit von 15 mm/sc zu rotieren und durch Anbringen einer Temperatursteuerung,
um die Temperatur der Fixierwalze in einem Bereich von 100 – 230°C einzustellen.
Der Fixierungstest erfolgte nachdem die obere Walze (Heizwalze) eine
vorgeschriebene Temperatur erreichte und Aufrechterhalten der Temperatur für
weitere 10 Minuten, um zu bestätigen, dass die untere Walze (Druckwalze) ausreichend
auf eine konstante Temperatur erwärmt war.
Die Ergebnisse der vorher beschriebenen Bewertung werden in den Tabellen
4 und 5 gezeigt.
Tabelle 5Abstimmung mit dem Bilderzeugungsgerät
Die Erläuterung der Bewertungspunkte, die in den vorherigen Tabellen
gezeigt werden, wird im Folgenden ergänzt.
[Bewertung der ausgedruckten Bilder]<1> I.D. (Bilddichte)
Bewertet auf der Grundlage einer relativen Bilddichte nach Ausdruck
auf einer vorgeschriebenen Anzahl von herkömmlichen Kopierpapier (75 g/m2)
durch ein Macbeth Reflexionsdensitometer relativ zu einem ausgedruckten Bild eines
weißen Grundabschnitts mit einer Originaldichte von 0,00 gemäß dem
folgenden Standard:
A: Sehr gut (≥ 1,40)
B: Gut (≥ 1,35 und < 1,40)
C: Ausreichend (≥ 1,00 und < 1,35)
D: Schlecht (< 1,00)
<2> Schleier
Bildschleier wurden auf der Grundlage einer Schleierdichte (%) auf
der Grundlage eines Unterschieds in der Weißheit (Weißgehalt) zwischen
einem weißen Grundabschnitt eines ausgedruckten Bildes und eines Übertragungspapiers
an sich vor dem Drucken auf den Grundlagen von Werten gemessen unter Verwendung
eines Reflexionsdensitometer ("REFLCTOMETER" erhältlich von Tokyo Denshoku
K.K.) bewertet.
A: Sehr gut (< 1,5 %)
B: Gut (≥ 1,5 % und < 2,5 %)
C: Ausreichend (≥ 2,5 % und < 4,0 %)
D: Schlecht (≥ 4 %)
<3> Fixierbarkeit
Ein fixiertes Tonerbild wurde mit einem weichen Gewebepapier (Linsenreinigungspapier)
unter einer Belastung von 50 g/m2 gerieben, um eine Abnahme (%) in der
Bilddichte für die Bewertung der Fixierungsfähigkeit zu messen.
A: Sehr gut (< 5 %)
B: Gut (≥ 5 % und < 10 %)
C: Ausreichend (≥ 10 % und < 20 %)
D: Schlecht (≥ 20 %)
<4> Anti-Offset-Eigenschaft
Ein Probebild mit einem Bildflächenprozentsatz von ca. 5 % wurde
kontinuierlich gedruckt und der Verschmutzungsgrad auf einem ausgedruckten Blatt
wurde nach Drucken auf 3000 Blättern bewertet.
A: Sehr gut (nicht zu beobachten)
B: Gut (im Wesentlichen nicht zu beobachten)
C: Ausreichend
D: Schlecht
<5> TFix.min. (Niedrigste fixierbare Temperatur)
Die fixierten Bilder wurden jeweils mit 10 Widerholungen mit einem
Linsenreinigungselement ("Dusper" (Marke), hergestellt durch OZU Paper, Co., Ltd.)
unter einer Belastung von 50 g/m2 gerieben, und die geringste der Fixierungstemperaturen,
die eine Verringerung in der Bilddichte aufgrund des Reibens von höchstens
20 ergab, wurde als die geringste fixierbare Temperatur (TFix.min) genommen.
Das Auftreten von Hochtemperatur-Offset wurde durch die Beobachtung
hinsichtlich der fixierten Bilder bei verschiedenen Fixierungstemperaturen bewertet,
und die höchste Fixierungstemperatur frei von Hochtemperatur-Offset wurde als
eine Anti-Hochtemperatur-Offsettemperatur (TFix.max) genommen.
[Bewertung der Abstimmung mit dem Bilderzeugungsgerät]<1> Abstimmung mit der Entwicklerhülse
Nach dem Ausdrucktest wurde das Auftreten von Resttoner der an der
Entwicklungshülsenoberfläche anhaftet, und dessen Einfluss auf die ausgedruckten
Bilder mit den Augen überprüft.
A: Sehr gut (nicht zu beobachten)
B: Gut (nahezu nicht zu beobachten)
C: Ausreichend (Anhaftung beobachtet, aber geringer Einfluss auf die Bilder)
D: Schlecht (viel Anhaftung und resultierte in Unregelmäßigkeiten
des Bildes)
<2> Abstimmung mit einer lichtempfindlichen Trommel
Nach dem Ausdrucktest wurden die Beschädigungen auf der Oberfläche
der lichtempfindlichen Trommel, das Auftreten von Resttoneranhaftung auf der Trommeloberfläche
und die Einflüsse davon auf die ausgedruckten Bildern mit den Augen bewertet.
A: Sehr gut (nicht beobachtet)
B: Gut (leichte Beschädigung beobachtet, aber keinen Einfluss auf die Bilder)
C: Ausreichend (Anhaftung und Beschädigung beobachtet, aber geringer Einfluss
auf die Bilder)
D: Schlecht (viel Anhaftung und resultierte in vertikal gestreiften Bilddefekten)
<3> Abstimmung mit einem intermediären Übertragungselement
Nach dem Ausdrucktest wurde der Zustand der Beschädigung und
die Resttoneranhaftung auf der Oberfläche des intermediären Übertragungselements
und der Einfluss davon auf die ausgedruckten Bilder mit den Augen bewertet.
A: Sehr gut (nicht beobachtet)
B: Gut (oberflächlich Resttoner beobachtet, aber ohne Einfluss auf die
Bilder)
C: Ausreichend (Anhaftung und Beschädigung beobachtet, aber geringer Einfluss
auf die Bilder)
D: Schlecht (viel Anhaftung und resultierte in Bildunregelmäßigkeiten)
<4> Abstimmung mit einer Fixiervorrichtung
Nach dem Ausdrucktest wurden der Zustand der Beschädigung und
die Resttoneranhaftung auf dem Fixierungsfilm, und der Einfluss auf die ausgedruckten
Bilder mit den Augen bewertet.
A: Sehr gut (nicht beobachtet)
B: Gut (leichte Anhaftung beobachtet, aber ohne Einfluss auf die Bilder)
C: Ausreichend (Anhaftung und Beschädigung beobachtet, aber geringer Einfluss
auf die Bilder)
D: Schlecht (viel Anhaftung und resultierte in Bilddefekten)
Beispiel 13 und Vergleichsbeispiel 7
Die Entwicklungsvorrichtung des Bilderzeugungsgeräts gezeigt
in der 3 und verwendet in Beispiel 19 usw. wurde durch
die in 5 veranschaulichte ersetzt, und jeder der Toner
(A) und Vergleichstoner (G) wurde einem Bilderzeugungstest gemäß dem unterbrochenen
Modus unterzogen, wobei eine Pause von 10 sec. zwischen den aufeinander folgenden
Bilderzeugungszyklen eingefügt war, um so die Verschlechterung des Toners aufgrund
eines vorhergehenden Betriebs mit begleitendem Wiederstart der Entwicklungsvorrichtung
zu fördern, während die periphere Bewegungsgeschwindigkeit des Toner tragenden
Elements auf das 3,0-fache der des ein elektrostatisches Bild tragenden Elements
eingestellt wurde und nachfolgend der Toner wie erforderlich aufgefüllt wurde.
Die Bewertung erfolgte ähnlich wie in Beispiel 7 usw.
Das verwendete Toner tragende Element hatte eine Oberflächenrauheit
Ra von 1,5, die Toner regulierende Klinge wurde durch Aufbringen einer Urethankautschukblatts
auf ein Blatt auf Phosphorbronzegrundlage und ferner Beschichten davon mit Nylon
zur Bereitstellung einer Anpressoberfläche erhalten. Die Fixierungsvorrichtung
H wurde durch eine in den 6 und 7
veranschaulichte ersetzt, einschließlich einem Heizelement für das Erwärmen
des Tonerbildes über eine Wärmeresistenten Film. Das Heizelement
31 wurde eingestellt, um eine Oberflächentemperatur von 130°C
zu haben, wie durch das Temperaturmesselement 31d gemessen, und das Heizelement
31 wurde gegen die Schwammdruckwalze 33 bei einem Gesamtdruck
von 8 kg gepresst, um so einen Spalt von 6 mm zwischen der Schwammpresswalze
33 und dem fixierenden Film 32 zur Verfügung zu stellen.
Der fixierende Film 32, der einem 60 &mgr;m-dicken wärmebeständigen
Polyimidfilm umfasste, die mit einer Ablöseschicht mit geringem Widerstand
beschichtet war, die Polytetrafluorethylen (vom hochmolekularen Gewichtstyp) mit
einer elektroleitfähigen Substanz darin auf ihrer Oberfläche umfasst,
war in Kontakt mit einem Übertragungspapier.
Die Ergebnisse der Bewertung werden in der Tabelle 6 gezeigt.
Beispiel 14 und Vergleichsbeispiel 8
Ein kommerziell erhältlicher Laserstrahldrucker ("LBP-EX", erhältlich
von Canon K.K.) wurde für die Untersuchung verwendet, nachdem
er durch Anbringung eines Wiederverwertungsmechanismus umgebaut wurde. Spezifischer
wurde der Drucker mit einem wie in der 8 gezeigten
System versehen, wobei ein zurückbleibender (nicht übertragener) Toner
auf einer lichtempfindlichen Trommel 60 durch eine elastische Klinge
62, die gegen die lichtempfindliche Trommel drückt, einer Reinigungsvorrichtung
61 abgeschabt und in das Innere der Reinigungsvorrichtung 61 gespeist
wurde, und ferner zu einem Entwicklungsgerät 66 über eine Reinigerschraube
63, ein Zufuhrohr 64 ausgestattet mit einer Transportschraube,
und ein Einfülltrichter 65 für die Wiederverwendung des recycelten
Toners recycelt wird. Für die Bilderzeugung wurde die lichtempfindliche Trommel
60 zunächst durch eine primäre Ladewalze 67 mit einer
Kautschukwalze, die elektrisch leitfähigen Kohlenstoff darin dispergiert enthält,
geladen, die mit einem Nylonharz beschichtet ist und die einen Durchmesser von 12
mm hat und gegen die lichtempfindliche Trommel einen Druck von 50 g/cm presst, geladen.
Die lichtempfindliche Trommel wurde ferner einer Laserstrahlexposition bei 600 dpi
unterzogen, um ein elektrostatisches Bild mit einem Dunkelteilpotential von VD
= –700 Volt und einem Hellteilpotential von VL = –200 Volt
zu erzeugen. Das elektrostatische Bild wurde mit einem Toner, der auf einem Toner
tragenden Element in der Form einer Entwicklungshülse 68 beschichtet
mit einer Ruß dispergierten Harzschicht und die eine Oberflächenrauheit
von Ra = 1,1 hat getragen wird, entwickelt. Die Entwicklungshülse
68 wird mit einer Urethankautschukklinge als ein Toner regulierendes Element
ausgestattet und drehte sich bei einer peripheren Geschwindigkeit, welche die 1,1,-fache
jener der lichtempfindlichen Trommel 60 war. Die Hülse 68
war von der lichtempfindlichen Trommel 60 durch einen Spalt mit 270 &mgr;m
entfernt, über welchen eine Wechselstromüberlagerte Gleichstromspannung
als eine Entwicklungsvorspannung angelegt wurde. Das Heißfixierungsgerät
H wurde bei einer eingestellten Temperatur von 150°C betrieben.
Unter den vorher eingestellten Bedingungen wurde jeder der Toner von
(A) und (G) einem Bilderzeugungstest unterzogen, während der Toner wie erforderlich
gemäß einem unterbrochenen Modus aufgefüllt wurde, wobei eine Pause
von 10 sec zwischen den aufeinanderfolgenden Bilderzeugungszyklen eingefügt
war, um die Verschlechterung des Toners aufgrund eines vorhergehenden Betriebs,
die den Wiederstart der Entwicklungsvorrichtung begleitet, zu fördern, bei
einer Ausdruckgeschwindigkeit von 12 A4-Blättern/min in Umgebungen mit normaler
Temperatur/normaler Feuchtigkeit (25°C/60 % RH) und hoher Temperatur/hoher
Feuchtigkeit 30°C/80 % RH). Jeder Toner wurde hinsichtlich der gleichen Punkte
wie die vorhergehenden Beispiele bewertet und die Ergebnisse der Bewertung werden
in der Tabelle 7 zusammengefasst.
Beispiel 15
Der Toner (A) wurde einem Ausdrucktest ähnlich wie in Beispiel
14 unterzogen, mit der Ausnahme, dass der Tonerwiederverwendungsmechanismus, wie
in der 8 gezeigt, entfernt wurde, die Ausdruckgeschwindigkeit
wurde auf 16 A4-Blätter/min geändert und der Ausdrucktest wurde in einem
kontinuierlichen Modus durchgeführt (d.h. ein Tonerverbrauchsförderungsmodus
ohne Pause der Entwicklungsvorrichtung), während der Toner
wie erforderlich aufgefüllt wurde Der Toner (A) wurde hinsichtlich der gleichen
Punkte bei den ausgedruckten Bilder und ebenfalls hinsichtlich der Abstimmung mit
dem Bilderzeugungsgerät gleich wie in Beispiel 14 bewertet, wobei die Toner
(A) gute Leistungen hinsichtlich aller bewerteter Punkte aufwies.
Beispiel 16
Gelbe Tonerteilchen, magentafarbene Tonerteilchen und cyanfarbene
Tonerteilchen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 3 hergestellt,
mit der Ausnahme des Ersetzens des Ruß' mit 6 Gewichtsteilen jeweils eines
gelben Farbmittels (C.I. Pigment Gelb 13), eines magentafarbenen Farbmittels (C.I.
Pigment Rot 57:1) bzw. eines cyanfarbenen Farbmittels (C.I. Pigment Blau 15:3).
Die physikalischen Eigenschaften und charakteristischen Werte der
entsprechenden Farbtonerteilchen werden in Tabellen 8 – 10 gezeigt.
Ähnlich wie in Beispiel 1, wurden die Tonerteilchen in gelben
Toner, magentafarbener Toner bzw. cyanfarbener Toner und gelben Entwickler, magentafarbenen
Entwickler und cyanfarbenen Entwickler formuliert. Diese Entwickler wurden in die
Entwicklungseinheiten 4-1, 4-2 bzw. 4-3 des in der
3 gezeigten Bilderzeugungsgeräts eingebracht
und ähnlich wie in Beispiel 1 einem Vollfarbbilderzeugungstest zusammen mit
einem schwarzen Entwickler (A) enthalten in der Entwicklungseinheit 4-4unterzogen.
Als ein Ergebnis konnten, selbst gemäß dem ölfreien Fixiermodus,
klare Vollfarbbilder ohne jeden Offset erhalten werden und die eine ausreichende
Farbmischbarkeit aufwiesen.
Tabelle 10
*: D4: massegemittelte Teilchengröße
ANV: Koeffizient der Teilchengrößenvariation auf Grundlage
der Anzahl
(= S/D1 × 100, s: Standardabweichung, D1 = Anzahlgemittelte Teilchengröße).
Anspruch[de]
Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder mit:
Tonerteilchen, die wenigstens ein Bindeharz, einen färbenden Stoff und ein
Wachs enthalten, wobei
(I) das Bindeharz einen Vinylpolymerbestandteil und einen Polyesterbestandteil umfasst;
(II) das Bindeharz 40 – 99 Gew.-% eines Bestandteils A, 0 – 20 Gew.-%
eines Bestandteils B und 0 – 60 Gew.-% eines Bestandteils C enthält,
wobei die Bestandteile B und C insgesamt 1 – 60 Gew.-% des Bindeharzes bereitstellen;
wobei auf der Grundlage eines durch Gelpermeationschromatographie erhaltenen Chromatogramms
eines in Tetrahydrofuran (THF) löslichen Bestandteils des Bindeharzes der Bestandteil
A Bestandteile mit niedriger und mittlerer relativer Molekülmasse umfasst,
die relative Molekülmassen unterhalb von 106 haben, bzw. der Bestanteil
B Bestandteile mit hohen relativen Molekülmassen umfasst, die relative Molekülmassen
von wenigstens 106 haben, und der Bestandteil C ein in THF unlöslicher
Bestandteil des Bindeharzes ist;
(III) das durch GPC erhaltene Chromatogramm des in THF löslichen Bestandteil
des Bindeharzes einen Hauptscheitelpunkt in einem relativen Molekülmassenbereich
von 3 × 103 bis 5 × 104 aufweist; und
(IV) die Tonerteilchen einen Formfaktor SF-1 von 100 – 160 und einen Formfaktor
SF-2 von 100 – 140 haben, wobei das Bindeharz einen Hybridbestandteil enthält,
der aneinander gebunden eine Vinylpolymereinheit des Vinylpolymerbestandteils und
eine Polyestereinheit des Polyesterbestanteils umfasst.Toner nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbestandteil 0 – 90
Gew.-% des Bestandteils B, 0 – 90 Gew.-% des Bestandteils C und 0,02 –
90 Gew.-% der Gesamtsumme der Bestandteile B und C einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbestandteil 0,1 – 20
Gew.-% des Bindeharzes einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbestandteil 0,1 – 10
Gew.-% des Bindeharzes einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbestandteil 0,1 – 5
Gew.-% des Bindeharzes einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbestandteil 0,1 – 20
Gew.-% des Bindeharzes, 0 – 90 Gew.-% des Bestandteils B, 0 – 90 Gew.-%
des Bestandteils C und 0,02 – 90 Gew.-% der Gesamtsumme der Bestandteile
B und C einnimmt.Toner nach Anspruch 6, wobei der Polyesterbestandteil 0,1 – 10
Gew.-% des Bindeharzes einnimmt.Toner nach Anspruch 6, wobei der Polyesterbestandteil 0,1 – 5
Gew.-% des Bindeharzes einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei der in THF lösliche Anteil des Bindeharzes
ein GPC-Chromatogramm bereitstellt, das einen Hauptscheitelpunkt in einem relativen
Molekülmassenbereich von 3 × 103 bis 4 × 104
aufweist.Toner nach Anspruch 1, wobei der in THF lösliche Anteil des Bindeharzes
ein GPC-Chromatogramm bereitstellt, das einen Hauptscheitelpunkt in einem relativen
Molekülmassenbereich von 1 × 104 bis 3 × 104
aufweist.Toner nach Anspruch 1, wobei der in THF lösliche Anteil des Bindeharzes
eine massegemittelte relative Molekülmasse von wenigstens 105 aufweist.Toner nach Anspruch 1, wobei das Vinylpolymer wenigstens 70 Gew.-% des
Bestandteils A einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei das Vinylpolymer wenigstens 75 Gew.-% des
Bestandteils A einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei das Vinylpolymer wenigstens 85 Gew.-% des
Bestandteils A einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei die Bestanteile B und C insgesamt 5 –
58 Gew.-% des Bindeharzes einnehmen.Toner nach Anspruch 15, wobei der Bestandteil B 2 – 15 Gew.-%
bzw. der Bestandteil C 3 – 55 Gew.-% des Bindeharzes einnimmt.Toner nach Anspruch 1, wobei das Bindharz 2 – 10 Gew.-% des Bestandteils
B, 5 – 45 Gew.-% des Bestandteils C bzw. 7 – 49 Gew.-% der Gesamtsumme
der Bestandteile B und C auf der Grundlage des Bindeharzes einnehmen.Toner nach Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen eine massegemittelte
Teilchengröße von 4 – 9 &mgr;m und einen Koeffizienten der Teilchengrößenvariation
auf der Grundlage ihrer Anzahl von höchstens 35 haben.Toner nach Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen einen Koeffizienten der
Teilchengrößenvariation auf der Grundlage ihrer Anzahl von 20 –
30 haben.Toner nach Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen einen Formfaktor SF-1
von 100 – 140 und einen Formfaktor SF-2 von 100 – 120 haben.Toner nach Anspruch 1, wobei das Wachs eine DSC-Wärmeabsorptionskurve
aufweist, die einen Hauptscheitelpunkt der Wärmeabsorption in einem Temperaturbereich
von 40 – 150°C aufweist.Toner nach Anspruch 1, wobei das Wachs eine DSC-Wärmeabsorptionskurve
aufweist, die einen Hauptscheitelpunkt der Wärmeabsorption in einem Temperaturbereich
von 45 – 100°C aufweist.Toner nach Anspruch 1, wobei das Wachs eine DSC-Wärmeabsorptionskurve
aufweist, die einen Hauptscheitelpunkt der Wärmeabsorption in einem Temperaturbereich
von 50 – 100°C aufweist.Toner nach Anspruch 1, wobei der Vinylpolymerbestandteil in dem Bindeharz
mit einem Vernetzungsmittel vernetzt wurde.Toner nach Anspruch 1, wobei der Vinylpolymerbestandteil ein Styrol-Acrylat-Copolymer
oder ein Styrol-Methacrylat-Copolymer umfasst.Toner nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbestandteil eine Bisphenol-A-Derivateinheit
hat, dargestellt durch die folgende Formel:
wobei R eine Ethylen- oder Propylengruppe bezeichnet, und x und y jeweils eine ganze
Zahl von wenigstens 1 sind, die einen Mittelwert von x + y in einem Bereich von
2 – 10 zur Verfügung stellen.Toner nach Anspruch 1, wobei der Polyesterbestandteil ein ungesättigter
Polyester mit einer Vinyleinheit umfasst.Toner nach Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen Harzteilchen mit einem
Vinylpolymerbestandteil, einem Polyesterbestandteil, einem färbenden
Stoff und einem Wachs umfassen, die gebildet werden durch Dispergieren einer polymerisierbaren
Monomerzusammensetzung, die wenigstens einen Vinylmonomer, einen ungesättigten
Polyester, den färbenden Stoff und das Wachs in einem wässrigen Medium
umfasst, um Teilchen der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu bilden, und
Polymerisieren des Vinylmonomers in den Teilchen der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung.Toner nach Anspruch 28, wobei die polymerisierbare Monomerzusammensetzung
wenigstens ein Styrolmonomer, ein Acrylatmonomer, Divinylbenzol, einen ungesättigten
Polyester, einen färbenden Stoff, ein Wachs und einen Polymerisations-Inititator
umfasst, und die resultierenden Harzteilchen ein Vinylpolymer und einen Hybridbestandteil
umfassen, der aneinander gebunden eine Vinylpolymereinheit und eine ungesättigte
Polyestereinheit umfasst.Toner nach Anspruch 29, wobei ein ungesättigter Polyester, eine
massengemittelte relative Molekülmasse von 3 × 103 –
105 hat.Toner nach Anspruch 30, wobei der ungesättigte Polyester einen
Säurewert von 2 – 20 mgKOH/g hat.Toner nach Anspruch 29, wobei der ungesättigte Polyester ein Polykondensat
zwischen einem Alkohol mit zwei Hydroxylgruppen und einer Dicarbonsäure mit
einer Vinylgruppe umfasst.Toner nach Anspruch 32, wobei der ungesättigte Polyester ein Polykondensat
zwischen einem Bisphenol-A-Derivat der folgenden Formel (A) und einer Dicarbonsäure
mit einer Vinylgruppe umfasst:
wobei R eine Ethylen- oder Propylengruppe bezeichnet, und x und y jeweils eine ganze
Zahl von wenigstens 1 sind, die einen Mittelwert von x + y in einem Bereich von
2 – 10 zur Verfügung stellen.Toner nach Anspruch 33, wobei die Dicarbonsäure mit einer Vinylgruppe
Fumarsäure, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid ist, und der ungesättigte
Polyester ein linearer Polyester ist.Toner nach Anspruch 28, wobei die polymerisierbare Monomerzusammensetzung
wenigstens ein Styrolmonomer, ein Methacrylatmonomer, Divinylbenzol, einen ungesättigten
Polyester, einen färbenden Stoff, ein Wachs und einen Polymerisations-Initiator
umfasst, und die resultierenden Harzteilchen ein Vinylpolymer und einen Hybridbestandteil
umfassen, der aneinander gebunden eine Vinylpolymereinheit und eine ungesättigte
Polyestereinheit umfasst.Toner nach Anspruch 35, wobei der ungesättigte Polyester eine massegemittelte
relative Molekülmasse von 3 × 103 – 105 hat.Toner nach Anspruch 36, wobei der ungesättigte Polyester einen
Säurewert von 2 – 20 mg/KOH/g hat.Toner nach Anspruch 35, wobei der ungesättigte Polyester ein Polykondensat
zwischen einem Alkohol mit zwei Hydroxylgruppen und einer Dicarbonsäure mit
einer Vinylgruppe umfasst.Toner nach Anspruch 38, wobei der ungesättigte Polyester ein Polykondensat
zwischen einem Bisphenol-A-Derivat der folgenden Formel (A) und einer Dicarbonsäure
mit einer Vinylgruppe umfasst:
wobei R eine Ethylen- oder Propylengruppe bezeichnet, und x und y jeweils eine ganze
Zahl von wenigstens 1 sind, die einen Mittelwert von x + y in einem Bereich von
2 – 10 zur Verfügung stellen.Toner nach Anspruch 39, wobei die Dicarbonsäure mit einer Vinylgruppe
Fumarsäure, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid
ist, und der ungesättigte Polyester ein linearer Polyester ist.Toner nach Anspruch 28, wobei die polymerisierbare Polymerzusammensetzung
weiterhin einen gesättigten Polyester enthält.Toner nach Anspruch 1, wobei der Bestandteil B einen Hybridbestandteil
enthält, der aneinander gebunden eine Vinylpolymereinheit und eine ungesättigte
Polyestereinheit umfasst.Toner nach Anspruch 1, wobei der Bestandteil C einen Hybridbestandteil
enthält, der aneinander gebunden einen Vinylpolymereinheit und eine ungesättigte
Polyestereinheit umfasst.Toner nach Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen ein darin eingeschlossenes
Wachs enthalten, und mit einem Hybridbestandteil oberflächlich behandelt sind,
der aneinander gebunden eine Vinylpolymereinheit und eine ungesättigte Polyestereinheit
umfasst.Toner nach Anspruch 1, wobei das Wachs in einem Anteil von 2 –
30 Gew.-% der Tonerteilchen enthalten ist.Toner nach Anspruch 1, wobei das Wachs in einem Anteil von 3 –
25 Gew.-% der Tonerteilchen enthalten ist.Bilderzeugungsverfahren mit:
einem Ladungsschritt für das Anlegen einer Spannung an eine Ladungselement
von einer externen Quelle, wodurch ein elektrostatisches Bild tragendes Element
aufgeladen wird,
einen Schritt zur Erzeugung eines latenten Bildes zur Erzeugung eines elektrostatischen
Bildes auf dem geladenen ein elektrostatisches Bild tragende Element;
einen Entwicklungsschritt für die Entwicklung des elektrostatischen Bildes
mit einem von einem Toner tragenden Element zugeführten Toner, um ein Tonerbild
auf dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element zu bilden,
ein Transferschritt zur Übertragung des Tonerbildes auf dem ein elektrostatisches
Bild tragenden Element, auf ein Transfermaterial, und einen Fixierschritt für
die Fixierung des Tonerbildes auf dem Transfermaterial unter Ausübung von Wärme
und Druck;
wobei der Toner ein Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 46 ist.Verfahren nach Anspruch 47, wobei in dem Entwicklungsschritt das einen
Toner tragende Element in einer Oberflächenbewegungs-Geschwindigkeit bewegt
wird, welche das 1,05 – 3,0-fache des ein elektrostatisches Bild tragenden
Elements ist, und das einen Toner tragende Element eine Oberflächenrauheit
(Ra) von höchstens 1,5 &mgr;m hat.Verfahren nach Anspruch 47, wobei das einen Toner tragende Element mit
einem die Tonerschicht regulierenden Blatt ausgestattet ist, das mit einer Lücke
zu dem einen Toner tragenden Element angeordnet ist.Verfahren nach Anspruch 47, wobei das einen Toner tragende Element mit
einem elastischen Blatt ausgestattet ist, das gegen das einen Toner tragende Element
drückt.Verfahren nach Anspruch 47, wobei das einen Toner tragende Element mit
einer vorgeschriebenen Lücke zu dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element,
angeordnet ist, und das elektrostatische Bild mit dem Toner unter Anlegen eines
alternierenden elektrischen Feldes über die Lücke entwickelt wird.Verfahren nach Anspruch 47, wobei das elektrostatische Bild auf dem
ein elektrostatisches Bild tragenden Element, mit einer Schicht des Toners entwickelt
Wird, die auf dem einen Toner tragenden Element getragen wird, und die das ein elektrostatisches
Bild tragende Element berührt.Verfahren nach Anspruch 47, wobei in dem Ladungsschritt, das ein elektrostatisches
Bild tragende Element, durch ein Ladungselement geladen wird, welche das ein elektrostatisches
Bild tragende Element berührt und an das eine Spannung von der externen Quelle
angelegt wird.Verfahren nach Anspruch 47, wobei in dem Transferschritt das Tonerbild
auf dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element elektrostatisch auf das Transfermaterial
durch den Betrieb eines Transferelements übertragen wird, das gegen das ein
elektrostatisches Bild tragende Element über das Transfermaterial drückt.Verfahren nach Anspruch 47, wobei in dem Fixierungsschritt das Tonerbild
auf dem Transfermaterial auf dem Transfermaterial durch eine Wärme- und Druckfixierungsvorrichtung
fixiert wird, welche nicht mit einem Offset-Vermeidungsflüssigkeitszufuhrmechanismus
oder einem Reiniger dafür ausgestattet ist.Verfahren nach Anspruch 47, wobei in dem Fixierungsschritt das Tonerbild
auf dem Transfermaterial unter Ausübung von Wärme und Druck von einer
Fixiervorrichtung fixiert wird, die ein fest verbautes Heizelement und ein Druckelement
umfasst, das gegen das Heizelement über einen Film gepresst wird.Verfahren nach Anspruch 47, dass weiterhin Schritte zur Reinigung und
Wiedergewinnung eines nicht übertragenen Resttoners auf dem ein elektrostatisches
Bild tragenden Element nach dem Transferschritt und Wiederherstellung des wiedergewonnenen
Toners zu einem Entwicklungsgerät einschließlich des Toner tragenden Elements
einschließt, um so den Toner für die Entwicklung eines elektrostatischen
Bildes auf dem ein elektrostatisches Bild tragenden Element wieder zu verwenden.Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 47, mit:
einem weiteren Ladungsschritt für das Anlegen einer Spannung an das Ladungselement
von der externen Quelle, wodurch das ein elektrostatisches Bild tragende Element
geladen wird,
einem Schritt zur Erzeugung eines latenten Bildes für die Erzeugung eines zweiten
elektrostatischen Bildes auf dem geladenen, ein elektrostatisches Bild tragenden
Element,
einem Entwicklungsschritt für die Entwicklung des zweiten elektrostatischen
Bildes mit einem zweiten Toner, der von einem zweiten einen Toner tragenden Element
zugeführt wird, um ein zweites Tonerbild auf dem ein elektrostatisches Bild
tragenden Element,
einem ersten Typ von Transferschritt zur Übertragung des zweiten Tonerbildes
auf dem ein elektrostatisches Bild tragende Element auf das intermediäre Transferelement,
einem zweiten Typ von Transferschritt zur Übertragung des ersten Tonerbildes
und des zweiten Tonerbildes auf dem intermediären Transferelement auf ein Transfermaterial,
und
einem Fixierungsschritt für die Fixierung der ersten und zweiten Tonerbilder
auf dem Transfermaterial unter Ausübung von Wärme und Druck.Verfahren nach Anspruch 58, wobei jedes der ersten und zweiten einen
Toner tragenden Elemente ein einen Toner tragendes Element nach einem der Ansprüche
48 bis 52 ist.Verfahren nach Anspruch 58, mit den Schritten nach einem der Ansprüche
53 bis 57.