DE60012237T2

DE60012237T2 - Elektrophotographischer Toner sowie Bildherstellungsverfahren worin der Toner eingesetzt wird

Info

Publication number: DE60012237T2
Application number: DE60012237T
Authority: DE
Inventors: Kumi Hasegawa; Shinichi Kuramoto; Hiroshi Yamashita; Masato Yokohama-shi Igarashi; Nobutaka Kinoshita; Kohsuke Suntoh-gun Suzuki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: ES2223399T3; EP1024410A1; DE60012237D1; EP1024410B1; US6255028B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner, verwendbar für die Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, erzeugt auf einem bildtragenden Bestandteil, und ein elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren, bei welchem ein elektrostatisches latentes Bild, erzeugt auf einem bildtragenden Bestandteil, unter Verwendung eines Toners entwickelt wird, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.
DISKUSSION DES HINTERGRUNDS
Anorganische photoleitfähige Materialien, wie beispielsweise Selen, Zinkoxid, Cadmiumsulfid und Selenlegierungen, sind für einen elektrophotographischen Photoleiter entwickelt und verwendet worden. Im letzten Jahr sind hauptsächlich organische photoleitfähige Materialien (OPC) für einen Photoleiter verwendet worden, weil die Materialien die folgenden Vorteile haben:

(1) relativ geringe Unkosten zu haben;
(2) leicht verarbeitet zu werden;
(3) imstande zu sein, Bilder mit guten Bildqualitäten herzustellen; und
(4) umweltfreundlich zu sein, sogar wenn sie weggeworfen werden.

Jedoch ist der Nachteil der OPC-Photoleiter gegenüber anorganischen Photoleitern, daß die Eigenschaften der Photoleiter leicht durch Umgebungsänderungen in der Bilderzeugungsapparatur beeinflußt werden, weil die die ladungstransportierende Schicht (CTL) der OPC-Photoleiter hauptsächlich aus einem organischen Polymer besteht. Eine der Umgebungsänderungen ist die Erzeugung von sauren Gasen, wie beispielsweise Ozon und NO_X, welche durch eine Hauptladeeinrichtung zum Beladen des Photoleiters und eine Überführungsladeeinrichtung verursacht wird. Wenn OPC-Photoleiter derartigen sauren Gasen ausgesetzt werden, erfolgt Zersetzung eines in der CTL eingeschlossenen ladungstransportierenden Materials (CTM) an der Oberfläche der CTL. Deshalb neigen die resultierenden Bilder dazu, unscharf zu sein. Außerdem werden die Ladungsmengen des OPC-Photoleiters durch die sauren Gase oft verringert, abhängig von dem ladungserzeugenden Material (CGM), das in der ladungserzeugenden Schicht (CGL) verwendet wird, wodurch Hintergrundverschmutzung und Verschlechterung der Bilddichte der resultierenden Bilder verursacht wird. Weiterhin entsteht ein Verunreinigungsproblem derart, daß der Toner, der an einer Oberfläche eines OPC-Photoleiters verbleibt, sogar nachdem der Photoleiter gereinigt worden ist, das OPC verunreinigt. Wenn nämlich ein OPC-Photoleiter den Toner, der elektrostatisch an der Entwicklungshülse haftet, oder den Toner, der auf der Oberfläche des Photoleiters verbleibt, für eine lange Zeit unter der Bedingung einer hohen Temperatur berührt, verunreinigt der Toner den OPC-Photoleiter, was zu einer Zunahme des Restpotentials des OPC-Photoleiters führt, und dadurch treten in den resultierenden Bildern Unschärfe und Streifenbildung auf. Da die Kopiergeschwindigkeit einer Apparatur zur elektrophotographischen Bilderzeugung gegenwärtig mehr und mehr zunimmt, ist es sehr wichtig, diese Probleme zu lösen.
Außerdem offenbart die japanische Patentveröffentlichung 8-27552 einen Toner, der eine Zusammensetzung eines Styrolcopolymers (B) einschließt, welches ein Styrol-einschließendes Oligomer (A) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von nicht größer als 1000 in einem Anteil von 0,01 bis 1 Gew.-% einschließt. Der Toner schließt nämlich das Styrol-einschließende Oligomer in einem Anteil von 100 ppm bis 10000 ppm ein. Jedoch wird, wenn Verfahren, bei denen ein OPC-Photoleiter mit einem derartigen Toner entwickelt wird und die resultierenden Tonerbilder überführt werden, für eine lange Zeit wiederholt werden, der OPC-Photoleiter mit dem Toner verunreinigt. Insbesondere nimmt das Restpotential des OPC-Photoleiters ernstlich zu, was zum Auftreten von Hintergrundverschmutzung und Unschärfe in den resultierenden Bildern führt. Als Grund wird angesehen, daß das Oligomer in den OPC-Photoleiter wandert und Ladungen einfangt, was zur Verhinderung des Transportierens der Ladungen führt, und dadurch hat das resultierende Bild Bildfehler.
Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf für einen elektrophotographischen Toner zur Entwicklung latenter Bilder, erzeugt auf einem OPC-Photoleiter, der Bilder ohne Bildfehler, verursacht durch Verunreinigung des OPC-Photoleiters, erzeugt, sogar wenn der Toner für eine lange Zeit sogar unter der Bedingung einer relativ hohen Temperatur verwendet wird.
Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung 62191858 offenbart eine elektrophotographische Tonerzusammensetzung, die ein Copolymer vom Styroltyp, enthaltend ein Cooligomer vom Styroltyp mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von weniger als oder gleich 1000 in einem Anteil von 0,01 bis 1 Gew.-% verwendet.
JP-A-2173759 offenbart eine Tonerzusammensetzung, umfassend ein Färbemittel und ein thermoplastisches Harz, das Styrol-Acryl-Harz oder Polyesterharz ist. Die Temperatur des Beginns des thermischen Gewichtsverlusts des Harzes ist höher als 110°C, und der thermische Gewichtsverlust, berücksichtigt bis 170°C, ist geringer als 0,3 Gew.-% des Gesamtgewichts.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Toner bereitzustellen, der Bilder ohne Bildfehler, verursacht durch Verunreinigung des OPC-Photoleiters, erzeugt, sogar wenn der Toner für eine lange Zeit sogar unter der Bedingung einer relativ hohen Temperatur verwendet wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, durch welches Bilder ohne Bildfehler, verursacht durch Verunreinigung des OPC-Photoleiters, hergestellt werden können, sogar wenn Verfahren der Entwicklung und Überführung für eine lange Zeit unter einer relativ hohen Temperatur sogar unter der Bedingung einer relativ hohen Temperatur wiederholt werden.
Kurz gesagt können diese Aufgaben und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung, wie sie nachstehend leichter ersichtlich werden, mit einem Toner erreicht werden, der ein Färbemittel und ein Bindemittelharz, einschließend mindestens ein Styrolharz, einschließt, wobei der Toner ein oder mehrere Styrololigomere in einem Anteil von 0,1 ppm bis nicht mehr als 100 ppm einschließt, indem die Styrololigomere polymerisiertes Styrol sind, in dem 2 bis 20 Styrolmonomere polymerisiert sind.
Der Gehalt an Styrololigomeren beträgt vorzugsweise von 0,1 bis 90 ppm, stärker bevorzugt von 1 bis 60 ppm, noch stärker bevorzugt von 5 bis 50 ppm, und am meisten bevorzugt von 10 bis 30 ppm.
Das Bindemittelharz schließt vorzugsweise Styrol-Acryl-Copolymer ein.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, das die Schritte einschließt:
Inkontaktbringen und Beladen eines bildtragenden Bestandteils mit einer Ladevorrichtung;
bildmäßiges Belichten des bildtragenden Bestandteils, um ein latentes Bild auf dem bildtragenden Bestandteil zu erzeugen;
Entwickeln des latenten Bildes mit einem Toner, um ein Tonerbild auf dem bildtragenden Bestandteil zu erzeugen; wobei der Toner ein Toner gemäß der Erfindung ist.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammen mit der begleitenden Zeichnung ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und dazugehörige Vorteile der vorliegenden Erfindung werden, da dieselbe aus der ausführlichen Beschreibung besser verständlich ist, vollständiger gewürdigt, wenn sie in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung betrachtet werden, in welcher gleichartige Referenzbuchstaben überall gleichartige entsprechende Teile bezeichnen und wobei:
1 eine schematische Ansicht ist, die einen Querschnitt einer Bilderzeugungsapparatur veranschaulicht, die für das Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Toner bereit, der für die Entwicklung eines auf einem OPC-Photoleiter erzeugten elektrostatischen latenten Bildes zur Erzeugung von Tonerbildern verwendet wird und der ein Färbemittel und ein Bindemittelharz, einschließend mindestens ein Styrolharz, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist, einschließt.
Die Erfinder analysieren den Mechanismus des Auftretens der Bildfehler, die durch Verunreinigung des OPC-Photoleiters verursacht werden, der zum Tragen latenter Bilder verwendet wird, wenn die Bilderzeugungsverfahren für eine lange Zeit unter der Bedingung einer relativ hohen Temperatur (von etwa 30 bis etwa 50°C) wiederholt werden, und entdecken die folgenden Tatsachen:
OPC-Photoleiter haben im allgemeinen eine Struktur, in welcher eine photoleitfähige Schicht, die eine ladungserzeugende Schicht (CGL) und eine ladungstransportierende Schicht (CTL) einschließt, auf einem elektroleitfähigen Substrat erzeugt wird. Ein ladungserzeugendes Material (CGM) ist in die CGL eingeschlossen. Das CGM absorbiert eingestrahltes Licht, und positive und negative Ladungsträger werden erzeugt.
Der eine Typ (positiv oder negativ) der Träger wird in die CTL injiziert und der andere Typ (negativ oder positiv) wird in das elektroleitfähige Substrat injiziert, was durch ein elektrisches Feld verursacht wird, das an die photoleitfähige Schicht angelegt wird. Der in die TCL injizierte Träger wird von dem elektrischen Feld durch die CTL hindurch transportiert und erreicht schließlich die Oberfläche der CTL. An der Oberfläche der CTL werden die darauf erzeugten Ladungen durch den transportierten Träger abgebaut. Damit der OPC-Photoleiter gute photoleitfähige Eigenschaften ausübt, muß der Photoleiter durch Absorbieren von Licht wirksam Träger erzeugen. Außerdem müssen die Träger schnell durch die photoleitfähige Schicht transportiert werden, ohne eingefangen zu werden. Wenn das OPC einen Toner berührt, der ein Material mit einer Doppelbindung und n-Elektronen abgebenden Eigenschaften einschließt, wird das OPC mit dem Toner verunreinigt, was zum Abfangen des Trägers (Löcher) in der CTL führt. Deshalb können die Oberflächenladungen nicht abgebaut werden und ein relativ großes Restpotential verbleibt auf dem OPC. Die Erfinder entdecken, daß unter den Materialien mit n-Elektronen abgebenden Eigenschaften das OPC am stärksten durch Styrololigomere beeinflußt wird. Als Grund wird angesehen, daß Styrololigomere die stärksten Elektronen abgebenden Eigenschaften haben, weil in dem Molekül von Styrololigomeren Doppelbindungen in jeder zweiten Kohlenstoffbindung erzeugt werden. Deshalb werden Löcher leicht von Styrololigomeren eingefangen.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet Styrololigomer polymerisiertes Styrol mit einem relativ niedrigen Polymerisationsgrad, in dem 2 bis 20 Styrolmonomere polymerisiert sind. Styrolmonomer wird in Styrololigomere nicht eingeschlossen. Styrolmonomer hat einen niedrigen Siedepunkt und deshalb verdampft es, wenn es bei einer relativ hohen Temperatur von 30 bis 50°C belassen wird. Deshalb gilt die Überlegung, daß Styrolmonomer OPCs nicht verunreinigt. Im Gegensatz dazu verdampfen Styrololigomere bei einer Temperatur von 30 bis 50°C nicht und außerdem haben sie eine größere Affinität für OPCs. Deshalb gilt die Überlegung, daß Styrololigomere OPCs verunreinigen Je geringer der Gehalt an Styrololigomeren in einem Toner ist, um so geringer ist die Verunreinigung. Wenn der Gehalt an Styrololigomeren in einem Toner nicht größer als 100 ppm ist, verunreinigt der Toner OPC-Photoleiter kaum. Wenn Styrololigomere in einem Toner in einem richtigen Anteil von 0,1 ppm bis 90 ppm vorhanden sind, wird das OPC, das den Toner berührt, durch die Styrololigomere, die in das OPC wandern, weichgemacht und deshalb wird das OPC Flexibilität haben. Deshalb hat das OPC gute Beständigkeit gegen Abrieb. Im einzelnen beträgt der Gehalt an Styrololigomeren in dem Toner vorzugsweise von 1 ppm bis 60 ppm, stärker bevorzugt von 5 ppm bis 50 ppm und noch stärker bevorzugt von 10 ppm bis 30 ppm.
Durch Verwendung eines Bindemittelharzes, welches Styrololigomere in einem Anteil von nicht mehr als 100 ppm einschließt, für einen Toner schließt der resultierende Toner Styrololigomere in einem Anteil von nicht mehr als 100 ppm ein.
Um ein Harz herzustellen, das Styrololigomere in einem Anteil von nicht mehr als 100 ppm einschließt, ist es vorzuziehen, daß die Polymerisation des Harzes bei einer relativ hohen Temperatur für eine lange Zeit durchgeführt wird. Wenn ein Suspensionspolymerisationsverfahren verwendet wird, wird die Polymerisation unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit und des Gehalts von Styrololigomeren in dem resultierenden Harz vorzugsweise bei einer Temperatur von 70 bis 100°C für 5 bis 20 Stunden durchgeführt.
Außerdem kann der Gehalt an Styrololigomeren in dem Toner der vorliegenden Erfindung in dem vorzuziehenden Bereich auch gesteuert werden, indem in dem Knetverfahren des Toners die Knettemperatur gesteuert wird, so daß sie relativ hoch ist. Speziell kann, wenn das Kneten bei einer Temperatur von 100 bis 200°C durchgeführt wird, in dem Knetverfahren die Tonerzusammensetzung hinreichend dispergiert werden.
Der Gehalt von Styrololigomeren in einem Toner kann durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC/MS-Verfahren) unter Verwendung einer Apparatur QP-5000, hergestellt von Shimazu Corp., bestimmt werden. Die Meßbedingungen sind wie folgt:
Ionenquelle: EI 70 eV
Detektor: Zylindrischer Vierfachpol mit einem Brirod und einem nichtaxialen Sekundärelektronenvervielfacher
Säule: DB-5 (Länge von 30 m, Innendurchmesser von 0,25 mm und ein Film von 0,25 μm)
Säulentemperatur: Von 50 bis 300°C (Halt von 1 min). Die Säulentemperatur wird mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min erhöht.
Verdampfungsraumtemperatur: 350°C
Säulendruck (He): Von 100 bis 150 kPa (Halt von 1 min) bei einer Geschwindigkeit der Druckerhöhung von 2 kPa/min.
Das Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 erklärt.
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt einer Bilderzeugungsapparatur veranschaulicht, die für das Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Um einen bildtragenden Bestandteil 1 (d.h. ein OPC) herum werden eine Ladevorrichtung 2, eine Laserstrahlungsvorrichtung 3, eine Entwicklungswalze 4, eine Überführungswalze 5, eine trennende Ladeeinrichtung 6, eine Reinigungseinheit 7, eine Reinigungsvorrichtung 8 und eine Entladungslampe 9 bereitgestellt. Zu speziellen Beispielen der Ladevorrichtung 2 gehören Coronaladeeinrichtungen, Ladebürsten, Ladewalzen und dergleichen. Zu speziellen Beispielen der Reinigungsvorrichtung 8 gehören Reinigungsbürsten, Reinigungswalzen und dergleichen.
Das Bilderzeugungsverfahren wird unter Bezugnahme auf ein negativ-positiv-Verfahren erklärt.
Der bildtragende Bestandteil, welcher ein OPC mit einer organischen photoleitfähigen Schicht ist, wird durch die Entladungslampe 9 entladen und dann durch die Ladevorrichtung 2 gleichmäßig beladen, um ein Potential von zum Beispiel –700 V (von etwa –100 bis etwa –1000 V) zu haben. Die Laserstrahlungsvorrichtung 3 bestrahlt den bildtragenden Bestandteil mit Laserlicht, um ein latentes Bild darauf zu erzeugen. Der Bereich des bildtragenden Bestsandteils, der dem Laserlicht ausgesetzt wird, hat ein Potential von etwa –100 V.
Das Laserlicht wird von einer Laserdiode ausgestrahlt und von einem Polygon- (Hexagon-) Spiegel reflektiert, welcher mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, um die Oberfläche des bildtragenden Bestandteils in der Rotationsrichtung des bildtragenden Bestandteils zu scannen. So wird auf dem bildtragenden Bestandteil ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt.
Das latente Bild wird dann durch eine magnetische Bürste der Entwicklungswalze 4 entwickelt, welche darauf einen Toner aufnimmt, während daran eine Spannung von zum Beispiel –550 V (von etwa –100 bis etwa –800 V) angelegt wird. Der Toner haftete auf dem Bereich des bildtragenden Bestandteils, welcher dem Laserlicht ausgesetzt worden war, was zu der Erzeugung eines Tonerbildes auf dem bildtragenden Bestandteil führte.
Andererseits wird ein Aufnahmepapier 10, das als Aufnahmematerial verwendet wird, von einem Papierzuführungsmechanismus (nicht gezeigt) zugeführt. Das Aufnahmepapier 10 wird zwischen dem bildtragenden Bestandteil 1 und der Überführungswalze 5 zugeführt, nachdem es zeitlich mit dem bildtragenden Bestandteil durch ein Paar Registrierwalzen (nicht gezeigt) so abgestimmt wurde, daß das Tonerbild richtig auf das Aufnahmepapier 10 überführt wird. So werden die Tonerbilder auf das Aufnahmepapier 10 überführt. An diesem Punkt ist an die Überführungswalze 5 eine Überführungsvorspannung, zum Beispiel +950 V (von etwa +100 bis 1000 V), angelegt. Wenn die Tonerbildüberführung unter Verwendung einer Coronaladeeinrichtung durchgeführt wird, wird eine Spannung von etwa 1 kV bis etwa 10 kV an die Ladeeinrichtung angelegt. Die Tonerbilder auf dem Aufnahmepapier 10 werden durch eine Fixiervorrichtung 11 fixiert, nachdem das Aufnahmepapier 10 von dem bildtragenden Bestandteil getrennt worden ist. Das Aufnahmepapier 10 mit einem fixierten Bild darauf (d.h. eine Kopie) wird aus der Apparatur ausgestoßen. Die Zuführungsgeschwindigkeit des Aufnahmepapiers 10 beträgt von etwa 50 bis 1000 mm/s.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Ladewalze für das Beladen des bildtragenden Materials verwendet. Durch Verwendung einer Ladewalze kann der bildtragende Bestandteil durch eine relativ niedrige Spannung beladen werden und deshalb können Beschädigungen des bildtragenden Bestandteils verringert werden.
Als nächstes wird das OPC der vorliegenden Erfindung im einzelnen erklärt.
Zu geeigneten elektroleitfähigen Substraten gehören Zylinder und Folien, hergestellt aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium und Edelstahl; einer Metallegierung wie beispielsweise Aluminiumlegierungen und Indiumoxid-Zinnoxid-Legierungen; einem Papier und einem Kunststoff einschließlich eines elektroleitfähigen Materials darin; und einem Kunststoff einschließlich eines elektroleitfähigen Polymers.
In der vorliegenden Erfindung kann eine Grundierungsschicht auf dein elektroleitfähigen Substrat erzeugt werden, um:

(1) die Haftung der photoleitfähigen Schicht, die auf dem Substrat erzeugt werden soll, darauf zu verbessern;
(2) die Beschichtungseigenschaften (d.h. filmerzeugende Eigenschaften) der photoleitfähigen Schicht zu verbessern;
(3) das Substrat zu schützen;
(4) Fehler auf der Oberfläche des Substrats abzudecken;
(5) die Ladungsinjektion von dem Substrat zu verbessern; und
(6) zu verhindern, daß die photoleitfähige Schicht elektrisch beschädigt wird, wenn der Photoleiter beladen wird.

Zu geeigneten Materialien zur Verwendung in der Grundierungsschicht gehören Polyvinylalkohol, Poly-N-vinylimidazol, Polyethylenoxid, Ethylcellulose, Methylcellulose, Nitrocellulose, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Polyvinylbutyral, Phenolharze, Casein, Polyamide, Nyloncopolymere, Leim, Gelatine, Polyurethan, Aluminiumoxid usw.
Die Dicke der Grundierungsschicht beträgt vorzugsweise von 0,1 μm bis 10 μm und stärker bevorzugt von 0,1 μm bis 3 μm.
Die photoleitfähige Schicht schießt eine ladungserzeugende Schicht und eine ladungstransportierende Schicht ein.
Die ladungserzeugende Schicht schließt ein oder mehrere ladungserzeugende Materialien ein. Zu speziellen Beispielen der ladungserzeugenden Materialien gehören organische Materialien, wie beispielsweise Azo-Pigmente, Phthalocyanin-Pigmente, Indigo-Pigmente, Perylen-Pigmente, Pigmente aus polycyclischen Chinonen, Squarilium-Farbstoffe, Pyryliumsalze, Thiopyryliumsalze und Triphenylmethan-Farbstoffe; und anorganische Materialien, wie beispielsweise Selen und amorphes Silicium. Die ladungserzeugende Schicht kann erzeugt werden, indem eine Beschichtungsflüssigkeit aufgebracht wird, in welcher eines oder mehrere von diesen ladungserzeugenden Materialien in einem Bindemittelharz dispergiert sind, oder indem eines oder mehrere von diesen Materialien durch ein Dampfabscheidungsverfahren abgeschieden werden. Zu geeigneten Bindemittelharzen zur Verwendung in der ladungserzeugenden Schicht gehören Polycarbonatharze, Polyesterharze, Polyvinylbutyralharze, Polystyrolharze, Acrylharze, Methacrylharze, Phenolharze, Siliconharze, Epoxyharze, Vinylacetatharze und dergleichen. Der Gehalt des Bindemittelharzes in der ladungserzeugenden Schicht ist vorzugsweise nicht größer als 80 Gew.-% und stärker bevorzugt von 0 bis 40 Gew.-%. Die Dicke der ladungserzeugenden Schicht ist vorzugsweise nicht größer als 5 μm und stärker bevorzugt von 0,05 μm bis 2 μm.
Die ladungstransportierende Schicht nimmt bei Vorhandensein eines elektrischen Feldes Ladungsträger von der ladungserzeugenden Schicht auf und transportiert dann die Träger. Die ladungstransportierende Schicht kann erzeugt werden, indem eine Flüssigkeit aufgebracht wird, in welcher ein oder mehrere ladungstransportierende Materialien gegebenenfalls zusammen mit einem Bindemittelharz in einem Lösungsmittel gelöst sind. Die Dicke der ladungstransportierenden Schicht beträgt im allgemeinen von 5 μm bis 40 μm. Zu geeigneten ladungstransportierenden Materialien zur Verwendung in der ladungstransportierenden Schicht gehören polycyclische aromatische Verbindungen, die in ihrer Hauptkette oder Seitenkette eine Struktur wie beispielsweise Biphenylen, Anthracen, Pyren und Phenanthren einschließen; heterocyclische Verbindungen, die ein Stickstoffatom einschließen, wie beispielsweise Indol, Carbazol, Oxadiazol und Pyrazolin; Hydrazonverbindungen und Styrylverbindungen; und anorganische Verbindungen, wie beispielsweise Selen, Selen-Tellur, amorphes Silicium und Cadmiumsulfid.
Zu geeigneten Bindemittelharzen zur Verwendung in der ladungstransportierenden Schicht gehören Harze, wie beispielsweise Polycarbonatharze, Polyesterharze, Polymethacrylatharze, Polystyrolharze, Acrylharze und Polyamidharze; und organische elektroleitfähige Polymere wie beispielsweise Poly-N-vinylcarbazol und Polyvinylanthracen.
Eine Schutzschicht kann auf der photoleitfähigen Schicht erzeugt werden. Die Schutzschicht schließt hauptsächlich ein Harz, wie beispielsweise Polyesterharze, Polycarbonatharze, Acrylharze, Epoxyharze, Phenolharze und Gemische von diesen Harzen mit einem Vernetzungsmittel, ein. Diese Harze können allein oder in Kombination verwendet werden.
Der Toner der vorliegenden Erfindung schließt ein beliebiges bekanntes Harz vom Styroltyp als Bindemittelharz ein. Zu speziellen Beispielen eines derartigen Styrolharzes gehören Homopolymere von Styrol oder Substitutionsprodukten von Styrol, wie beispielsweise Polystyrol, Poly-p-Styrol und Polyvinyltoluol; und Styrolcopolymere, wie beispielsweise Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymere, Styrol-Propylen-Copolymere, Styrol-Vinyltoluol-Copolymere, Styrol-Methylacrylat-Copolymere, Styrol-Ethylacrylat-Copolymere, Styrol-Butylacrylat-Copolymere, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymere, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Styrol-Vinylmethylether-Copolymere, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Isopren-Copolymere, Styrol-Maleinsäure-Copolymere und Styrol-Maleinsäureester-Copolymere.
In dem Toner der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise zusammen mit dem Styrolharz ein Polyesterharz verwendet, um den fixierbaren Temperaturbereich des Toners zu verbreitern.
Zu geeigneten Polyesterharzen zur Verwendung in dem Toner der vorliegenden Erfindung gehören Polyesterharze, die durch Kondensationspolymerisieren einer Alkoholkomponente mit einer Carbonsäurekomponente hergestellt werden.
Zu speziellen Beispielen der Alkoholkomponente gehören Diole, wie beispielsweise Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, Neopentylglycol und 1,4-Butendiol; und zweiwertige Alkoholmonomere, wie beispielsweise 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan, Bisphenol A, hydriertes Bisphenol A und andere zweiwertige Alkoholmonomere.
Zu speziellen Beispielen der Karbonsäurekomponenten gehören Maleinsäure, Fumarsäure, Mesaconsäure, Citraconsäre, Itaconsäure, Glutaconsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Succinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Malonsäure und ihre Säureanhydride und Niederalkylester, das Dimer von Linolensäure und andere zweibasische organische Säuremonomere.
In den Polyesterharzen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind eine oder mehrere Alkoholkomponenten und Carbonsäurekomponenten, die drei oder mehr funktionelle Gruppen haben, eingeschlossen, ebenso wie die Monomere mit zwei funktionellen Gruppen , die vorstehend erwähnt wurden.
Zu speziellen Beispielen der Carbonsäurekomponenten und ihrer Säureanhydride, die drei oder mehr funktionelle Gruppen haben, gehören 1,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1,2,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4-Cyclohexantricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-2-methylencarboxylpropan, Tetra(methylencarboxyl)methan, 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure, Trimersäuren von Embol und ihre Säureanhydride und dergleichen.
Zu speziellen Beispielen der Alkoholkomponenten mit drei oder mehr funktionellen Gruppen zur Verwendung in den Polyesterharzen gehören Glycerin, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,1,1-Trimethylolpropan, 1,1,1-Trimethylolbutan, Pentaerythrit, 1,1,2,2-Tetramethylolethan, 1,1,3,3-Tetramethylolpropan, Sorbit und Polyvinylalkohol.
Die Polyesterharze zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können nach einem beliebigen bekannten Verfahren der Veresterungsreaktion hergestellt werden. Außerdem kann ein beliebiges bekanntes Verfahren der Esteraustauschreaktion ebenfalls zur Herstellung der Polyesterharze zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In der Esteraustauschreaktion kann ein bekannter Katalysator verwendet werden. Zu speziellen Beispielen eines derartigen Katalysators gehören Magnesiumacetat, Zinkacetat, Manganacetat, Calciumacetat, Zinnacetat, Bleiacetat, Titantetrabutoxid und dergleichen.
Die Polyesterharze zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können nach einem beliebigen bekannten Verfahren der Kondensationspolymerisation hergestellt werden. Wenn die Kondensationspolymerisation durchgeführt wird, kann ein bekannter Polymerisationskatalysator, wie beispielsweise Antimontrioxid und Germaniumdioxid, verwendet werden.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann ein magnetisches Pulver, ein ladungssteuerndes Mittel und andere Zusatzstoffe, zusätzlich zu dem einen oder mehreren Harzen, die vorstehend erwähnt sind, und ein oder mehrere Färbemittel und/oder magnetische Pulver einschließen.
Zu speziellen Beispielen des Färbemittels gehören bekannte Pigmente und Farbstoffe, wie beispielsweise Ruß, Eisenoxide, Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Rhodamin 6G Lake und Watchungrot-Strontium. Der Gehalt des Färbemittels in dem Toner beträgt vorzugsweise von 1 bis 60 Gew.-%.
Zu geeigneten ladungssteuernden Mitteln zur Verwendung in dem Toner der vorliegenden Erfindung gehören Nigrosinfarbstoffe, fettsäuremodifizierte Nigrosinfarbstoffe, metalleinschließende Nigrosinfarbstoffe, fettsäuremodifizierte Nigrosinfarbstoffe, die ein Metall einschließen, Chromkomplexe von 3,5-Di-t-butylsalicylsäure und dergleichen. Der zu bevorzugende Gehalt des ladungssteuernden Mittels in dem Toner der vorliegenden Erfindung beträgt im allgemeinen von 0 bis 20%.
Zu geeigneten Trennmitteln zur Verwendung in dem Toner der vorliegenden Erfindung gehören Wachse, die einen Schmelzpunkt von 70 bis 170°C haben. Zu speziellen Beispielen der Wachse gehören Carnaubawachs, Montanwachse, Sazolwachse, Paraffinwachse, Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und dergleichen. Der vorzuziehende Gehalt des Trennmittels in dem Toner der vorliegenden Erfindung beträgt von 1 bis 10 Gew.-%.
Zu speziellen Beispielen der anderen Zusatzstoffe gehören Siliciumdioxidpulver, hydrophobe Siliciumdioxidpulver, Polyolefine, Paraffinwachse, Fluorkohlenstoffverbindungen, Fettsäureester, teilweise verseifte Fettsäureester, Fettsäuremetallsalze und dergleichen. Diese Materialien werden in einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-% verwendet.
Der Toner der vorliegenden Verbindung kann als trockener Einkomponentenentwickler oder trockener Zweikomponentenentwickler verwendet werden. Wenn der Toner als Einkomponentenentwickler verwendet wird, schließt er ein teilchenförmiges magnetisches Material ein, wie beispielsweise Metallegierungen oder Metallverbindungen, die Eisen, Kobalt oder Nickel einschließen, wie beispielsweise Ferrite und Magnetite; und Legierungen, die kein ferromagnetisches Element einschließen, aber ferromagnetische Eigenschaften zeigen, wenn sie einer passenden Wärmebehandlung unterworfen werden, wie beispielsweise Heuslersche Legierungen, die Mn und Co einschließen, z.B. Mn-Co-Al und Mn-Co-Sn, und Chromdioxid. In dem Einkomponentenentwickler der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, daß ein feines Pulver des magnetischen Materials mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,3 bis 30 μm gleichmäßig in einem Bindemittelharz dispergiert ist. Der Gehalt des magnetischen Materials in dem Toner (d.h. Entwickler) beträgt von 20 bis 70 Gew.-% und stärker bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-%.
Der Toner der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Zweikomponentenentwickler schließt, wie vorstehend erwähnt, hauptsächlich ein Bindemittelharz, ein Färbemittel und ein ladungssteuerndes Mittel ein. Der Toner wird mit einem nachstehend erwähnten Träger gemischt, um einen Zweikomponentenentwickler herzustellen.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann nach einem beliebigen bekannten Mischungsverfahren und Pulverisierungsverfahren hergestellt werden. Zum Beispiel werden alle Komponenten in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, gut geknetet, während die Komponenten erhitzt werden, und dann gekühlt. Das Gemisch wird pulverisiert und dann klassiert, um einen Toner herzustellen. Alternativ kann ein Toner durch Mischen eines Färbemittels, eines Harzes und eines Lösungsmittels in einer Kugelmühle und dann Sprühtrocknen des Gemisches hergestellt werden.
Wenn der Toner der vorliegenden Erfindung für Verfahren der Kaskadenentwicklung, Verfahren der Entwicklung mit magnetischer Bürste und Verfahren der O-Schalenentwicklung verwendet wird, hat der Toner vorzugsweise einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von nicht größer als etwa 30 μm und stärker bevorzugt von etwa 4 bis etwa 20 μm. Wenn der Toner für Verfahren der Pulverwolkenentwicklung verwendet wird, hat der Toner vorzugsweise einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von etwas weniger als 1 μm.
Bekannte beschichtete Träger und nicht-beschichtete Träger zur Verwendung in Verfahren der Kaskadenentwicklung, Verfahren der Entwicklung mit magnetischer Bürste und Verfahren der O-Schalenentwicklung können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Jedoch ist in der vorliegenden Erfindung der Träger nicht darauf begrenzt und alle Materialien, die eine Ladung entgegengesetzt zu dem Toner der vorliegenden Erfindung haben, wenn die Tonerteilchen in engem Kontakt mit der Oberfläche der Trägerteilchen sind, während sie die Trägerteilchen umgeben, können auch als Träger verwendet werden. Der Toner der vorliegenden Erfindung wird als Zweikomponentenentwickler verwendet, indem er mit einem derartigen Träger gemischt wird, um elektrostatische latente Bilder zu entwickeln, die auf einem Photoleiter erzeugt worden sind.
Nachdem diese Erfindung allgemein beschrieben worden ist, kann weiteres Verständnis durch Bezugnahme auf bestimmte spezielle Beispiele erhalten werden, die hier nur zum Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt werden und nicht als Begrenzung gedacht sind. In den Beschreibungen in den folgenden Beispielen stellen die Zahlen Gewichtsverhältnisse in Teilen dar, sofern es nichts anderweitig angegeben ist.
BEISPIELE
BEISPIEL 1
HERSTELLUNG VON BINDEMITTELHARZ
Die folgenden Komponenten waren in einem Kolben mit einem Volumen von 3 Litern enthalten, der einen Kühler, einen Rührer, ein Gaseinblasrohr und ein Thermometer aufwies.

Deionisiertes Wasser 1500 g

Styrolmonomer 500 g

n-Butylmethacrylatmonomer 200 g

Divinylbenzolmonomer 7,0 g

Benzoylperoxid 20 g

Dodecylbenzolsulfonsäurenatriumsalz 10 g
Das Gemisch wurde unter Rühren auf eine vorbestimmte Reaktionstemperatur erwärmt, um eine Reaktion durchzuführen. Das hergestellte Reaktionsprodukt wurde mit Wasser gewaschen und dann unter einem Druck von 1333,2 Pa (10 Torr) getrocknet.
Die Reaktionsbedingungen waren wie folgt:

Reaktionszeit: 12 Stunden

Reaktionstemperatur: 90°C

Reaktionsatmosphäre: N₂
Die Formulierung des Bindemittelharzes und die Reaktionsbedingungen sind ebenfalls in Tabelle 1 beschrieben.
So schloß ein Bindemittelharzpulver A-1 nicht mehr als 1% flüchtige Materialien ein. Der Gehalt an Styrololigomeren in dem Bindemittelharz betrug 70 ppm.
HERSTELLUNG DES TONERS
Die folgenden Komponenten wurden gemischt.

Bindemittelharz A-1 100

Carnaubawachs 5

Ruß 10

Farbstoff vom Metallkomplextyp 2
Das Gemisch wurde geschmolzen und unter Verwendung einer Zweiwalzenmühle geknetet. Das Gemisch wurde dann abgekühlt und pulverisiert, um einen Toner von Beispiel 1 (T-1) herzustellen. Die Knetbedingungen sind in Tabelle 2 beschrieben.
HERSTELLUNG DES ENTWICKLERS
Einhundert (100) Teile Magnetit wurden mit 2 Teilen des Toners T-1 unter Verwendung eines TURBULA-Mischers gemischt. So wurde ein Entwickler hergestellt.
BEWERTUNGSVERFAHREN FÜR DEN ENTWICKLER (TONER)
Der Entwickler wurde in einen Kopierer, modifizierter SUPIRIO 7000, hergestellt von Ricoh Co., Ltd., eingesetzt, und ein Testlauf wurde durchgeführt, in dem ein Originalbild mit einer Bildrate von 7% 100000 Mal reproduziert wurde.
Wenn der Photoleiter des Kopierers beladen wurde (manchmal als Photoleiterbeladen bezeichnet), wurde ein Ladeverfahren (C), bei dem eine Spannung von –5 kV durch eine Coronaladeeinrichtung angelegt wurde, oder ein anderes Ladeverfahren (R), bei dem das Beladen durch eine Ladewalze durchgeführt wurde, an die eine Wechselspannung von 400 V angelegt war, verwendet. Außerdem wurde, wenn die Tonerbilder überführt wurden, für die Überführung der Tonerbilder ein Ladeverfahren (C'), bei dem eine Spannung von +3 kV durch eine Coronaladeeinrichtung angelegt wurde, oder ein anderes Ladeverfahren (R'), bei dem das Laden durch eine Ladewalze durchgeführt wurde, an die eine Gleichstromspannung von +300 V angelegt wurde, verwendet.
Die Ladeverfahren, die eine Walze verwenden, werden bevorzugt, weil Beschädigungen des Photoleiters geringer sind als in dem Fall, bei dem eine Corona- (Draht-) Ladeeinrichtung als Ladevorrichtung verwendet wird.
Bilder, die nach dem Testlauf reproduziert wurden, wurden im Hinblick auf die folgenden Bildqualitäten bewertet:
(1) UNSCHÄRFE
Ein Strichbild, das reproduziert wurde, um eine Dichte von 600 dpi (Punkte pro Zoll) zu haben, wurde mit einem Mikroskop betrachtet, um festzustellen ob Unschärfe auftrat. Die Unschärfe wurde in fünf Gütegrade eingeteilt, indem das Strichbild mit fünf Standardproben von Rang 1 (schlecht) bis Rang 5 (ausgezeichnet) verglichen wurde.
(2) STREIFENBILDUNG
Ein reproduziertes Buchstabenbild wurde visuell beobachtet, um zu bestimmen, ob bei dem Buchstabenbild Streifenbildung auftrat. Die Streifenbildung wurde in fünf Gütegrade eingeteilt, indem das Buchstabenbild mit fünf Standardproben von Rang 1 bis Rang 5 verglichen wurde.
(3) HINTERGRUNDVERSCHMUTZUNG
Ein weißes Bild (d.h. eine Kopie ohne Bild darauf) wurde reproduziert, und die optische Bilddichte der Seite der Kopie, die den Photoleiter berührte, wurde mit einem Macbeth-Reflexionsdensitometer gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
BEISPIELE 2 BIS 7 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1 BIS 5
Die Verfahrensweise für die Herstellung des Bindemittelharzes in Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die Formulierung und die Reaktionsbedingungen wie in Tabelle 1 beschrieben geändert wurden.
Außerdem wurden die Verfahrensweisen für die Herstellung des Toners und das Bewertungsverfahren in Beispiel 1 wiederholt, außer daß die Tonerherstellungsbedingungen und die Bilderzeugungsbedingungen wie in Tabelle 2 beschrieben geändert wurden.
Die Ergebnisse sind auch in Tabelle 3 angegeben.
TABELLE 1
TABELLE 2
TABELLE 3
Wie aus den Tabellen 1 bis 3 verständlich ist, können die Toner und die bilderzeugenden Verfahren der vorliegenden Erfindung gute Bilder herstellen, wenn sie für eine lange Zeit verwendet werden. Insbesondere können die Toner und die bilderzeugenden Verfahren der Beispiele 3 und 7 ausgezeichnete Bilder herstellen.
Dieses Dokument beansprucht die Priorität und enthält den Gegenstand, bezogen auf die japanische Patentanmeldung 11-022142, eingereicht am 29. Januar 1999, die hier durch Bezugnahme einbezogen ist.

Claims

Elektrophotographischer Toner, umfassend: ein Färbemittel und ein Bindemittelharz; wobei das Bindemittelharz mindestens ein Styrolharz umfaßt; und wobei der Toner von 0,1 ppm bis zu nicht mehr als 100 ppm Styrololigomere umfaßt, wobei die Styrololigomere polymerisiertes Styrol sind, in dem 2 bis 20 Styrolmonomere polymerisiert sind.
Elektrophotographischer Toner nach Anspruch 1, wobei das Styrololigomer bei einer Temperatur von 30 bis 50°C nicht verdampft.
Elektrophotographischer Toner nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Styrololigomer in dem Toner in einem Anteil von 0,1 bis 90 ppm vorhanden ist.
Elektrophotographischer Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Styrololigomer in dem Toner in einem Anteil von 10 bis 30 ppm vorhanden ist.
Elektrophotographischer Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bindemittelharz ein Styrol-Acryl-Copolymer umfaßt.
Elektrophotographischer Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Styrolharz ein Harz ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polystyrol, Poly-p-styrol, Polyvinyltoluol, Styrol-p-chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Propylen-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Methylacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylacrylat-Copolymer, Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Vinylmethylether-Copolymer, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Maleinsäure-Copolymer und Styrol-Maleinsäureester-Copolymer.
Elektrophotographischer Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bindemittelharz weiterhin ein Polyesterharz umfaßt.
Elektrophotographischer Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus magnetischem Pulver, ladungssteuerndem Mittel, Trennmittel und Zusatzstoff sowie Kombinationen davon.
Einkomponentenentwickler, umfassend den elektrophotographischen Toner nach Anspruch 1 und ein teilchenförmiges magnetisches Material.
Zweikomponentenentwickler, umfassend den elektrophotographischen Toner nach Anspruch 1 und einen Träger.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren, umfassend: Inkontaktbringen und Beladen eines bildtragenden Bestandteils mit einer Ladevorrichtung; bildmäßiges Belichten des bildtragenden Bestandteils, um ein latentes Bild auf dem bildtragenden Bestandteil zu erzeugen; Entwickeln des latenten Bildes mit einem Toner, um ein Tonerbild auf dem bildtragenden Bestandteil zu erzeugen; wobei der Toner ein Toner nach den Ansprüchen 1 bis 9 ist.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend ein elektrostatisches Überführen des Tonerbildes auf ein bildaufnehmendes Material durch Inkontaktbringen des bildtragenden Bestandteils mit einer Überführungsladevorrichtung, wobei das bildaufnehmende Material dazwischen ist, und Anlegen einer Spannung an den bildtragenden Bestandteil.