DE60304772T3

DE60304772T3 - Toner für die Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder, diesen enthaltender Behälter, diesen verwendender Entwickler, diesen verwendendes Bilderzeugungsverfahren, diesen verwendendes Bilderzeugungsgerät sowie diesen verwendende Bilderzeugungskartusche

Info

Publication number: DE60304772T3
Application number: DE60304772.6T
Authority: DE
Inventors: Masami Tomita; Tadao Takikawa; Tomoyuki Ichikawa; Fumihiro Sasaki; Toshiki Nanya; Hiroto Higuchi; Shigeru Emoto; Shinichiro Yagi; Naohito Shimota; Maiko Kondo
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2023-06-28
Also published as: US20080138735A1; US7531281B2; CN1312537C; EP1376248A1; US7157201B2; EP1376248B2; US20040053154A1; DE60304772T2; US7384720B2; CN1495549A; ES2258184T5; DE60304772D1; ES2258184T3; US20060154168A1; EP1376248B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Toner zum Entwickeln elektrostatischer Bilder in der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung oder dem elektrostatischen Drucken, einen Entwickler, welcher den Toner umfasst, und ein Bilderzeugungsverfahren und eine Bilderzeugungsvorrichtung, die den Entwickler, welcher den Toner umfasst, verwenden. Noch spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung einen Toner zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes, der in Kopiergeräten, Laserdruckern und Faxgeräten verwendet wird, welche bei Verwendung eines direkten oder indirekten elektrophotographischen Entwicklungsverfahrens von Normalpapier Gebrauch machen, einen Entwickler, welcher den Toner umfasst, und ein Bilderzeugungsverfahren und eine Bilderzeugungsvorrichtung, die den Entwickler, welcher den Toner umfasst, verwenden. Sie betrifft ferner einen Toner zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes, der in Vollfarb-Kopiergeräten, Vollfarb-Laserdruckern und Vollfarb-Faxgeräten verwendet wird, welche bei Verwendung des direkten oder indirekten elektrophotographischen Vollfarb-Bilderzeugungsverfahrens von Normalpapier Gebrauch machen, einen Entwickler, welcher den Toner umfasst, und ein Bilderzeugungsverfahren, ein Entwicklungsgerät (Bildentwicklungsvorrichtung), ein Bilderzeugungsverfahren und eine Bilderzeugungsvorrichtung, welche den Entwickler verwenden, der den Toner enthält.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
In einem Entwicklungsschritt wird zuerst ein in der Elektrophotographie, der elektrostatischen Aufzeichnung, dem elektrostatischen Drucken oder dergleichen verwendeter Entwickler an einem Bildträger angeheftet, wie einem Photoleiter, auf dem ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt ist. In einem Übertragungsschritt wird der Entwickler dann von dem Photoleiter auf ein Übertragungsmedium, wie ein Übertragungspapier, übertragen und wird dann in einem Bildfixierschritt fixiert. In diesem Vorgang kann der Entwickler zum Entwickeln eines auf der bildtragenden Oberfläche des Übertragungspapiers erzeugten elektrostatischen Bildes ein Zweikomponenten-Entwickler sein, der einen Träger und einen Toner umfasst, oder ein Einkomponenten-Entwickler, (magnetischer Toner/nicht-magnetischer Toner), welcher keinen Träger benötigt.
Herkömmlicher Weise werden für die Elektrophotographie, die elektrostatische Aufzeichnung und das elektrostatischen Drucken verwendete Trockentoner durch Schmelzkneten eines Bindemittelharzes, wie eines Styrolharzes oder eines Polyesterharzes mit einem farbgebenden Mittel, und darauf folgendes Pulverisieren erhalten.
(Probleme beim Bildfixieren)
Nachdem diese Trockentoner entwickelt und auf Papier oder dergleichen übertragen wurden, werden die Trockentoner durch Wärmeverschmelzen unter Verwendung einer Heizwalze fixiert. Wenn die Temperatur der Heizwalze zu hoch ist, kann Warmverschmieren auftreten, bei welchem eine übermäßige Menge von Toner aufgeschmolzen wird und an der Heizwalze kleben bleibt. Wenn umgekehrt die Temperatur der Heizwalze zu niedrig ist, schmelzen die Toner nicht richtig und daher ist die Bildfixierung schlecht. Unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und der Verkleinerung von Geräten wie Kopiergeräten oder dergleichen wird von einem Toner gewünscht, eine höhere Verschmiertemperatur (Warmverschmierbeständigkeit) und eine niedrige Bildfixiertemperatur (Niedrigtemperatur-Bildfixierbarkeit) aufzuweisen. Überdies wird Lagerungs-Wärmebeständigkeit verlangt, bei welcher der Toner bei Lagerung und unter den Temperaturbedingungen der verwendeten Geräte nicht verklumpt.
Bei Vollfarb-Kopiergeräten und Vollfarb-Druckern wird Bildglanz und Farbmischfähigkeit verlangt, und insbesondere muss der Toner eine niedrige Schmelzviskosität haben. Es wurde daher ein scharfes Metall-Polyesterbindemittelharz verwendet. Mit einem solchen Toner tritt leicht Warmverschmieren auf, daher wurde in den Vollfarb-Geräten des verwandten Gebietes die Heizwalze mit Siliconöl beschichtet. Jedoch macht der Vorgang des Aufbringens des Siliconöls auf die Heizwalze einen Öltank und eine Ausrüstung zur Ölbeschichtung erforderlich, was die Vorrichtung kompliziert und größer macht. Er führte auch zu Verschlechterung der Heizwalze, und es muss periodisch die erforderliche Wartung durchgeführt werden. Überdies kann Anhaften von Öl an Kopierpapieren oder OHP-Folien (Overhead projector film) nicht vermieden werden. Insbesondere bei OHP-Folien besteht ein Problem des schlechten Farbtons wegen Anhaften von Öl.
(Teilchendurchmesser und Probleme der Gestalt)
Um hohe Bildqualität und hohe Erscheinungsqualität zu erreichen, wurde Verbesserung erzielt, indem der Teilchendurchmesser klein gemacht wurde, jedoch ist bei dem üblichen Fertigungsverfahren des Knetens und Pulverisierens die Teilchenbildung nicht definiert. Innerhalb des Gerätes wird in dem Entwicklungsteil der Toner mit dem Träger gerührt. Im Fall eines Einkomponenten-Entwicklers wird der Toner durch Kontaktbeanspruchung mit der Entwicklungswalze, der Tonerzufuhrwalze, der Rakel zur Einstellung der Schichtdicke und der Rakel zur Aufladung durch Reibung weiter pulverisiert. Dies führt zur Bildung von Submicrometer-Teilchen oder hat Einbettung von Fluidisierungsmitteln an der Toneroberfläche zur Folge. Daher wird die Bildqualität verschlechtert. Auch wird wegen der Gestalt und der schlechten Fluidität (Fließvermögens) des Toners als Pulver von dem Toner verlangt, stärker fluidisiert zu sein, es wird weniger von dem Toner in die Tonerflasche gefüllt und daher ist es schwierig, das Gerät kleiner zu machen.
Um vollfarbige Bilder herzustellen, ist auch die Übertragung des Mehrfarbtoners von dem Photoleiter auf ein Übertragungsmedium oder Papier kompliziert. Wegen schlechter Übertragungseigenschaften, die von der nicht-definierten Teilchengestalt des pulverisierten Toners herrühren, bestehen die Probleme, dass Bildauslassung auftritt, mehr Toner benötigt wird, um die Auslassung abzudecken, und dergleichen.
Daher bestand eine zunehmende Nachfrage nach Verringerung des Tonerverbrauchs durch weitere Verbesserung des Übertragungs-Wirkungsgrades, um Bilder hoher Qualität ohne Bildauslassung zu erhalten und die Betriebskosten zu verringern. Wenn der Übertragungs-Wirkungsgrad sehr hoch ist, besteht kein Bedarf für eine Reinigungseinheit zum Entfernen von nicht übertragenem Toner von dem Photoleiter oder einem Übertragungsmedium, und es können ein Gerät kleinerer Größe ebenso wie niedrige Kosten erreicht werden. Dies hat auch den Vorteil, dass kein Toner weggeworfen werden müsste. Daher wurden unterschiedliche Verfahren entwickelt, um kugelförmigen Toner herzustellen, um die Nachteile von Toner mit nicht-definierter Gestalt auszugleichen.
Um wärmebeständige Lagerungseigenschaften, Niedrigtemperatur-Bildfixierbarkeit und Warmverschmierfestigkeit zu erreichen, sind (1) ein unter Verwendung eines polyfunktionellen Monomers teilweise vernetztes Polyesterharz (japanische offen gelegte Patentanmeldung (JP-A) Nr. 57-109825 ), (2) ein Urethan-modifiziertes Polyesterharz (japanische Patentanmeldungsveröffentlichung (JP-B) Nr. 07-101318 ) und dergleichen als Bindemittelharze offenbart worden. Außerdem ist (3) durch Granulieren von feinen Teilchen aus Polyesterharz und feinen Wachsteilchen erhaltener Toner offenbart worden, um die Menge der Ölbeschichtung auf den Heizwalzen für Vollfarb-Bilderzeugung zu verringern ( JP-A Nr. 07-56390 ).
Um im Fall von kleinem Teilchendurchmesser die Pulverfluidität und die Übertragungseigenschaften zu verbessern, sind (4) ein polymerisierter Toner, erhalten durch Suspensionspolymerisation einer Vinylmonomer-Zusammensetzung, welche ein farbgebendes Mittel, ein polares Harz und ein Trennmittel enthält und vor der Suspensionspolymerisation in Wasser dispergiert wird ( JP-A Nr. 09-43909 ), und (5) ein Toner mit einer kugelförmigen Gestalt, der aus einem Polyesterharz unter Verwendung eines Lösungsmittels besteht ( JP-A Nr. 09-34167 ), offenbart worden.
Überdies offenbart JP-A Nr. 11-133666 einen im Wesentlichen kugelförmigen Toner (6), der ein durch Harnstoff-Bindungen modifiziertes Polyesterharz verwendet.
Jedoch haben die in (1) bis (3) offenbarten Toner alle eine schlechte Pulverfluidität und schlechte Übertragungseigenschaften, und Verkleinern des Teilchendurchmessers ermöglicht nicht Bilder hoher Qualität. Ferner können, was die Toner (1) und (2) angeht, Warmlagerungsfähigkeit und Niedrigtemperatur-Bildfixierbarkeit nicht zur gleichen Zeit erreicht werden, und Glanz kann nicht zusammen mit voller Farbigkeit erhalten werden, daher waren sie nicht praktisch brauchbar. Was Toner (3) angeht, so ist die Niedrigtemperatur-Bildfixierbarkeit nicht angemessen und die Warmverschmierfestigkeit bei ölfreiem Fixieren ist nicht zufriedenstellend. Die Toner von (4) und (5) haben eine verbesserte Pulverfluidität und verbesserte Übertragungseigenschaften, jedoch ist bei dem Toner (4) die Niedrigtemperatur-Bildfixierbarkeit schlecht und es wurde zum Bildfixieren eine große Menge Energie benötigt. Diese Probleme sind bei Vollfarb-Tonern besonders offensichtlich. Bei dem Toner (5) ist die Niedrigtemperatur-Bildfixierbarkeit viel besser, jedoch ist die Warmverschmierfestigkeit schlecht und wenn er für Vollfarbe verwendet wird, kann auf Ölbeschichtung der Heizwalze nicht verzichtet werden.
Der Toner (6) hat eine Viskoelastizität, die durch Verwendung eines durch Harnstoffbindungen verlängerten Polyesterharzes in geeigneter Weise eingestellt werden kann, und ist durch die Tatsache herausragend, dass geeigneter Glanz und Trenneigenschaften beide verwirklicht werden konnten, wenn er als ein Vollfarb-Toner verwendet wird. Insbesondere kann ein elektrostatisches Verschmieren, bei welchem die Bildfixierwalze aufgeladen wird, Toner elektrostatisch auf einem nicht fixierten Bild verteilt werden und Toner an der Fixierwalze kleben bleiben, durch die positive Ladung der Harnstoffbindungskomponente und die schwache negative Ladung des Polyesterharzes abgemildert werden. Wenn die Toner jedoch tatsächlich verwendet werden, werden sie trotz dieser Vorteile durch Mischung mit den Trägern in dem Entwicklungsteil des Gerätes feiner pulverisiert, und wenn sie als ein Einkomponenten-Entwickler verwendet werden, werden durch Kontaktbeanspruchung wegen der Entwicklungswalze, der Tonerzufuhrwalze, der Rakel zur Einstellung der Schichtdicke und der Rakel zur Aufladung durch Reibung Teilchen erzeugt. Wenn das Fluidisierungsmittel in der Toneroberfläche eingebettet wird, neigt die Bildqualität dazu, schlecht zu werden und die Lebensdauer des Toners wird dadurch verkürzt.
(Probleme des Bilderzeugungsverfahrens)
Die vorstehende Verschlechterung im Laufe der Zeit ist besonders beachtlich, wenn ein Bilderzeugungsverfahren verwendet wird, bei dem die Dichte der magnetischen Bürste erhöht wird, um anormale Bilder, wie „Bildauslassung am hinteren Ende” zu verhindern.
Im Allgemeinen wird in Bilderzeugungsvorrichtungen für Elektrophotographie oder Bilderzeugungsvorrichtungen für elektrostatische Verfahren wie Kopiergeräte, Drucker und Faxgeräte und Bilderzeugungsvorrichtungen für elektrostatische Aufzeichnung ein einer Bildinformation entsprechendes latentes elektrostatisches Bild zuerst auf einem Latentbild-Träger wie einer photoleitenden Trommel, einem photoleitenden Gürtel oder dergleichen erzeugt und dann mit einer Entwicklungsvorrichtung entwickelt, um ein sichtbares Bild zu erhalten. Während dieses Entwicklungsvorgangs wird unter dem Gesichtspunkt der Stabilität von Entwicklungseigenschaften bezüglich Übertragung, Halbtonwiedergabe und Temperatur/Feuchtigkeit ein Bilderzeugungsverfahren angewandt, welches unter Verwendung eines Zweikomponenten-Entwicklers, welcher einen Toner und einen Träger umfasst, von einer magnetischen Bürste Gebrauch macht. Mit anderen Worten bildet in dieser Entwicklungsvorrichtung der Zweikomponenten-Entwickler eine Bürstenkette auf dem Entwickler-Träger, und in dem Entwicklungsgebiet werden Toner in dem Entwickler auf den Latentbildteil auf dem Latentbild-Träger aufgebracht. Hierbei bezieht sich Entwicklungsgebiet auf ein Gebiet, in dem die magnetischen Bürsten auf dem Entwickler-Träger ausgebildet werden und in Kontakt mit dem Latentbild-Träger kommen.
Der Entwickler-Träger umfasst gewöhnlich eine in einer zylindrischen Form ausgebildete Manschette (Entwicklungsmanschette), und innerhalb der Manschette ist ein Magnet (magnetische Walze) eingebaut, welcher ein magnetisches Feld zur Erzeugung der magnetischen Bürste auf der Manschettenoberfläche hervorruft. In diesem Vorgang bilden die Träger auf der Manschette eine magnetische Bürste entlang den von der magnetischen Walze hervorgerufenen magnetischen Kraftlinien, und an dem Träger in den magnetischen Bürsten haften geladene Toner. Die magnetische Walze umfasst mehrere Pole, und die Magnete, welche diese Pole hervorrufen, sind wie Stäbe angeordnet. Insbesondere befindet sich in dem Entwicklungsgebiet auf der Manschettenoberfläche ein magnetischer Entwicklungshauptpol, welcher die magnetischen Bürsten erzeugt. Der die magnetischen Bürsten auf der Manschettenoberfläche erzeugende Entwickler kann bewegt werden, indem mindestens eine aus der Manschette und der magnetischen Walze bewegt werden. Ein zu dem Entwicklungsgebiet transportierter Entwickler steht aufrecht, um entlang der von dem magnetischen Entwicklungshauptpol hervorgerufenen magnetischen Kraftlinie magnetische Bürsten zu bilden, wobei der entlang der magnetischen Kraftlinie wie eine Kette bereitgestellte Entwickler in Kontakt mit der Oberfläche des Latentbild-Trägers kommt, so dass er sich krümmt und Toner aufgebracht werden, während das latente elektrostatische Bild gebürstet wird, was auf der relativen Lineargeschwindigkeits-Differenz zwischen der Entwicklerbürste im Kontakt und dem Latentbild-Träger beruht.
Herkömmlicher Weise sind bei diesem Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren Entwicklungsbedingungen, welche ausreichende Bilddichte ermöglichen, nicht kompatibel mit denjenigen, welche Bilder mit niedrigem Kontrast ermöglichen. Daher war es schwierig, gleichzeitig Teile hoher Dichte und Teile niedriger Dichte zu verbessern. Die Entwicklungsbedingungen, welche die Bilddichte erhöhen, beinhalten (i) enger machen des Entwicklungsspaltes, welcher der Abstand zwischen dem Latentbild-Träger und der Entwicklungsmanschette ist, und (ii) Erweitern des Entwicklungsgebietes. Andererseits beinhalten die Entwicklungsbedingungen, welche ein Bild mit niedrigem Kontrast ermöglichen, (i') breiter machen des Entwicklungsspaltes und (ii') enger machen des Entwicklungsgebietes. Mit anderen Worten sind diese beiden Sätze von Entwicklungsbedingungen einander widersprechend und sie sind nicht kompatibel. Daher wird allgemein angenommen, dass es schwierig ist, ein Bild hoher Qualität zu erhalten, das beide Sätze von Entwicklungsbedingungen über den gesamten Dichtebereich hinweg erfüllt. Wenn zum Beispiel gewünscht wird, Bilder mit niedrigem Kontrast hervorzuheben, tritt häufig „Bildauslassung am hinteren Ende” auf, wo dann ein Bildteil von der hinteren Seite eines Vollfüll-Linienquerteils, eines schwarzen Vollfüll- oder eines Halbton-Vollfüllbildes fehlt. 1A zeigt ein Beispiel eines guten Volltonbildes und 1B zeigt ein Beispiel der Bildauslassung am hinteren Ende. Auch sind in einem mit gleicher Breite erzeugten Gitterbild einige waagrechte Linien dünner als senkrechte Linien, und kleine Punktbilder aus einem Punkt werden nicht entwickelt.
Es wird angenommen, dass diese „Bildauslassung am hinteren Ende” durch die folgenden Mechanismen auftritt.
Als erstes wird mit Bezug auf 2 der Mechanismus eines Bilderzeugungsvorgangs beschrieben, der aus einem Zweikomponenten-Entwickler erzeugte magnetische Bürsten verwendet. 2 zeigt ein Beispiel eines Negativ-Positiv-Entwicklungsgebietes, welches ein Beispiel des vorstehend erwähnten Bilderzeugungsvorgangs aufzeigt. In 2 wird die Entwicklungswalze, die als ein Entwickler-Träger dient, auf der Seite zur rechten Hand gezeigt, und der Photoleiter P, welcher als der Träger für ein latentes elektrostatisches Bild dient, wird auf der Seite zur linken Hand gezeigt. Die Entwicklungswalze umfasst eine Entwicklungsmanschette, welche sich in einer Richtung D bewegt, und einen darin befestigten Entwicklungsmagneten. Wegen der Bewegung der Entwicklungsmanschette wird der einen nicht-magnetischen Toner und einen magnetischen Träger umfassende Zweikomponenten-Entwickler in die Nähe eines Teils neben dem Photoleiter P transportiert. Wenn der Zweikomponenten-Entwickler die Nähe des Teils neben dem Photoleiter P erreicht, richtet sich der Träger nach oben und bildet wegen der magnetischen Kraft des magnetischen Pols zur Entwicklung eine magnetische Bürste. In 2 stehen kleine Punkte für Toner und große Punkte stehen für Träger. Der Einfachheit halber wird in dem Teil neben dem Photoleiter P nur eine magnetische Bürste mit ausgezogenen Linien gezeigt. Hierin werden die verbleibenden magnetischen Bürsten durch punktierte Linien angedeutet und die Toner sind aus der Abbildung weg gelassen.
Gleichzeitig dreht sich der Photoleiter in der Richtung C, während er das latente elektrostatische Bild auf seiner Oberfläche hat. In 2 ist ein Nichtbildbereich in dem latenten elektrostatischen Bild negativ geladen, wie durch „A” angezeigt wird. An der Stelle, wo der Photoleiter der Entwicklungswalze gegenüber steht, werden die magnetischen Bürsten mit einem latenten Bild auf dem Photoleiter kontaktiert, und die Toner werden durch das elektrische Entwicklungsfeld auf dem latenten Bild angeordnet. Als ein Ergebnis wird in dem Entwicklungsteil des latenten Bildes auf dem Photoleiter bewegungsmäßig hinter dem Entwicklungsteil ein Tonerbild erzeugt, wie durch B gezeigt wird. Hierin nachfolgend wird auf die Länge, über welche die magnetische Bürste den Photoleiter entlang der Oberfläche des Photoleiters in der Bewegungsrichtung des Photoleiters kontaktiert, als der Entwicklungsspalt Bezug genommen. Es sollte angemerkt werden dass wenn nur ein Punkt des Entwickler-Trägers einen Punkt des Photoleiters kontaktiert, eine ausreichende Bilddichte nicht erhalten werden kann, daher wird allgemein eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Photoleiter und der Entwicklungsmanschette zugelassen, so dass eine gewisse Fläche des Entwickler-Trägers einen Punkt auf dem Photoleiter kontaktiert. Daher bewegt sich die Entwicklungsmanschette schneller als der Photoleiter.
Es wird jetzt der Mechanismus, durch den die in 3 gezeigte Bildauslassung am hinteren Ende erzeugt wird beschrieben, wobei auf den in 2 gezeigten Bilderzeugsvorgang, der einen Zweikomponenten-Entwickler verwendet, als ein Beispiel Bezug genommen wird. 3A bis 3C zeigen jeweils Beispiele von Vergrößerungen des Teils neben dem Photoleiter und der Entwicklungsmanschette in 2. In den 3A bis 3C nähert sich die in den Abbildungen rechts gezeigte Spitze der magnetischen Bürste dem zur linken Hand gezeigten Photoleiter. 3A bis 3C zeigen jeweils die Bewegung der magnetischen Bürste in zeitlicher Abfolge, ausgehend von 3A. In den 3A bis 3C befindet sich der Teil in der Nähe des Photoleiters und der Entwicklungswalze in dem Schritt des Entwickelns der Grenze zwischen dem Nichtbildbereich und einem schwarzen Volltonbild, das heißt in dem Zustand, bei welchem die „Bildauslassung am hinteren Ende” auftritt, und das Tonerbild, das gerade entwickelt wurde, wird in Bezug auf die Drehrichtung des Photoleiters dahinter erzeugt. In diesem Zustand nähert sich eine der magnetischen Bürsten der Entwicklungsmanschette dem Photoleiter. Hier dreht sich der Photoleiter im Uhrzeigersinn, und da sich wie vorstehend beschrieben die Entwicklungsmanschette schneller als der Photoleiter bewegt, holt die magnetische Bürste den Photoleiter ein und überholt ihn. Daher wird in 3A bis 3C der Photoleiter als stationär abgebildet, um das Modell zu vereinfachen. In 3A durchläuft die sich dem Photoleiter nähernde magnetische Bürste ein Nichtbildgebiet bis zu einem Punkt E, welcher entwickelt werden soll, und wegen einer Abstoßung F zwischen negativen Ladungen verlassen Toner allmählich den Photoleiter und bewegen sich zu der Entwicklungsmanschette. Auf dieses Phänomen wird hierin nachfolgend als „Tonerdrift” Bezug genommen. Als ein Ergebnis der Tonerdrift sind, wie in 3B gezeigt, für die magnetische Bürste in der Nähe des Photoleiters die positiv geladenen Träger direkt vorhanden, wenn die magnetische Bürste den Punkt E erreicht. Als ein Ergebnis wird auf dem latenten Bild an dem Punkt E kein Toner abgelagert, und der Punkt E wird nicht entwickelt. Wenn die magnetische Bürste sich dem Punkt G in 3C nähert, wird wenn die Kraft zur Ablagerung zwischen dem Toner und dem Photoleiter schwach ist auch Toner, der einmal auf dem Photoleiter abgelagert wurde, wegen elektrostatischer Kraft wieder auf dem Träger abgelagert. Als ein Ergebnis findet an der Grenze zwischen dem Bildgebiet und dem Nichtbildgebiet Entwicklung nicht statt, und dies verursacht die „Bildauslassung am hinteren Ende”.
Der Mechanismus der Bildauslassung am hinteren Ende ist in Bezug auf einen Querschnitt des Teils in der Nähe der Entwicklungswalze und des Photoleiters beschrieben worden. Jedoch ist in der Praxis, wenn die magnetische Bürste den Photoleiter in der Längsrichtung der Entwicklungswalze berührt, die Länge der magnetischen Bürste nicht unter all den magnetischen Bürsten die gleiche, und es haben magnetische Bürsten je nach der Position in der Längsrichtung der Entwicklungswalze unterschiedliche Größen. 4 zeigt diese Situation. 4A und 4B zeigen jeweils schematisch ein Beispiel des Zustandes der magnetischen Bürste, wenn der Photoleiter nicht gegenwärtig ist. 4A zeigt eine magnetische Bürste, die in der Längsrichtung auf der Entwicklungswalze vorhanden ist. 4B zeigt ein Beispiel von einem Querschnitt der magnetischen Bürste in 4A, aufgenommen entlang einer Ebene H-H' senkrecht zu der Längsrichtung. Mit anderen Worten ist 4B eine Ansicht, welche die magnetische Bürste in dem gleichen Querschnitt wie dem von 2 zeigt. Um die Beziehung zu anderen Zeichnungen klar zu stellen, zeigt 4A schematisch die Lagebeziehung zu dem Photoleiter. Wie in 4A gezeigt, existiert eine breite Verteilung der Höhe der in der Längsrichtung vorhandenen magnetischen Bürsten. Dies bedeutet, dass die magnetischen Bürsten den Latentbild-Träger in der Längsrichtung auf ungeordnete Weise kontaktieren. Als ein Ergebnis besteht auch eine Verteilung in Hinsicht auf das Ausmaß der Tonerdrift in der Längsrichtung, und auch das Ausmaß der „Bildauslassung am hinteren Ende” ist in der Längsrichtung nicht festgelegt, daher erscheint eine zickzackförmige Bildauslassung am hinteren Ende in der Längsrichtung der Entwicklungswalze, wie in 1A und 1B gezeigt.
Wegen eines ähnlichen Mechanismus sind horizontale Linien dünner als vertikale Linien (Dünnwerden horizontaler Linien), und die Bildung isolierter Punkte ist instabil, was es schwierig macht, mittels der Entwicklung, die aus einem Zweikomponenten-Entwickler gebildete magnetische Bürsten verwendet, hohe Bildqualität zu erhalten.
Ein wirksamer Weg, unnormale Bilder wie „Bildauslassung am hinteren Ende” zu verhindern und Bilder hoher Qualität mit guter Wiedergabe von horizontalen Linien und Punkten ohne Kanteneinfluss zu erhalten ist, die Entwicklungsvorrichtung so anzuordnen, dass in dem Gebiet des Entwicklungsspaltes, wo die magnetische Bürste auf der Entwicklungsmanschette während der Entwicklung den Photoleiter kontaktiert, das Gebiet des Entwicklungsspaltes enger gemacht wird. Das Prinzip davon ist, dass wenn der Spalt in dem Entwicklungsteil enger gemacht wird, die Zeit kurz ist, während der die magnetische Bürste das Nichtbildgebiet kontaktiert, was die Tonerdrift verringern sollte.
5A bis 5C zeigen jeweils die vorstehende Situation. 5A bis 5C sind jeweils eine Ansicht, die ein Beispiel der Entwicklung zeigt, wenn der Spalt in 3A bis 3C enger gemacht wird. Spezifisch kontaktiert in 5, anders als im Fall der 3A bis 3C, die magnetische Bürste den Photoleiter während einer kürzeren Zeit, so dass Tonerdrift verringert wird, in 5B werden Toner, da die Tonerdrift verringert ist, an der Stelle E aufgebracht, und in 5C werden Toner auf dem Photoleiter nicht wieder auf den Trägern abgelagert, weil die Träger nicht direkt anwesend sind. Aus diesem Grund kann die Bildauslassung am hinteren Ende verringert werden. Um den Spalt enger zu machen, ist es wirksam, die Halbwertsbreite des magnetischen Pols zur Entwicklung zu verkleinern. Hierbei ist die Halbwertsbreite ein Wert der Winkelbreite eines Teils, welcher die Hälfte der maximalen normalen magnetischen Kraft (des Peaks) der Verteilungskurve der magnetischen Kraft in der Normalenrichtung des magnetischen Pols zur Entwicklung aufweist. Wenn zum Beispiel die normale magnetische Kraft eines von dem Nordpol gebildeten Magneten 120 mT ist, ist das die Winkelbreite eines Teils, der einen Wert von 60 mT aufweist.
Es ist jedoch bekannt, dass die Bildauslassung am hinteren Ende lediglich durch Verkleinerung der Halbwertsbreite des magnetischen Pols zur Entwicklung nicht vollständig unterdrückt werden kann. Das liegt vermutlich daran, dass der Spalt nicht an allen Stellen in der Längsrichtung enger gemacht werden kann. Spezifisch ist, wie in 4A und 4B gezeigt wird, gewöhnlich eine gewisse Höhenverteilung der in der Längsrichtung existierenden Bürsten vorhanden, und wenn es einen Teil gibt, wo lange magnetische Bürsten in der Längsrichtung vorhanden sind, kann der Spalt in diesem Teil nicht enger gemacht werden und also Tonerdrift nicht vermieden werden. Um mit diesem Problem umzugehen, ist es offenbart und verwendet worden, den Magneten, der den magnetischen Pol in der Entwicklungsmanschette erzeugt, in geeigneter Weise zu positionieren, so dass die magnetische Flussdichte in dem Entwicklungsspalt in der dichten Richtung ist oder der Dämpfungsfaktor der magnetischen Flussdichte in Normalenrichtung in dem magnetischen Entwicklungs-Hauptpol über einem spezifischen Wert liegt und die Bildauslassung am hinteren Ende nicht stark ist (siehe zum Beispiel japanische offen gelegte Patentanmeldung (JP-A) Nr. 2000-305360 ). In einer solchen Entwicklungsvorrichtung (einem Bildentwickler) wird in dem Spaltgebiet, wo die magnetische Bürste den Latentbild-Träger kontaktiert, die magnetische Bürste in der Längsrichtung mit einer gleichmäßigen Dichte ausgebildet, so dass eine Verteilung der Höhen der magnetischen Bürsten in der Längsrichtung verhindert werden kann.
Die Verhinderung einer Verteilung der Höhen der magnetischen Bürsten in der Längsrichtung durch dichte Erzeugung der magnetischen Bürste wird in 6A und 6B gezeigt. 6A zeigt ein Beispiel von auf dichte Weise erzeugten magnetischen Bürsten, und 6B zeigt eine Beispiel von magnetischen Bürsten, die mit der Höhenverteilung erzeugt wurden. In 6A sind die magnetischen Bürsten dicht ausgebildet, so dass die Verteilung der Höhen der magnetischen Bürste in der Längsrichtung verringert wird und als ein Ergebnis ein Bild ohne „Bildauslassung am hinteren Ende” erhalten werden kann, wie in 6A gezeigt. Andererseits zeigt 6B ein Beispiel der magnetischen Bürsten in dem verwandten Gebiet, welche ein Verteilung der Höhen haben. Wenn die magnetischen Bürsten wie in 6B gezeigt verwendet werden, tritt wie darin gezeigt Bildauslassung am hinteren Ende auf. Wenn daher beim Erreichen des Spaltes die magnetischen Bürsten mit ausreichender Dichte erzeugt werden, wird die Verteilung der Höhen der magnetischen Bürste in der Längsrichtung verringert, und da die magnetischen Bürsten den Spalt in einem ausreichend gleichmäßigen Zustand in der Längsrichtung erreichen, kann die Tonerdrift an verschiedenen Stellen in Längsrichtung verringert werden und das Auftreten der „Bildauslassung am hinteren Ende” wird in ausreichendem Maß verringert.
Hierbei kann, um die magnetische Bürste auf dichte Weise zu erzeugen, der Dämpfungsfaktor der normalen magnetischen Flussdichte des magnetischen Pols zur Entwicklung, der die magnetische Bürste erzeugt, erhöht werden. Der Dämpfungsfaktor der normalen magnetischen Flussdichte des magnetischen Pols zur Entwicklung ist ein Wert, der durch (x – y)/x × 100% erhalten wird, welcher ausdrückt, wie stark die normale magnetische Flussdichte „y” in einem 1 mm von der Oberfläche der Entwicklungswalze entfernten Teil im Verhältnis zu der normalen magnetischen Flussdichte „x” der Oberfläche der Entwicklungswalze abgeschwächt ist. Wenn zum Beispiel die normale magnetische Flussdichte „x” der Oberfläche der Entwicklungswalze 100 mT beträgt und die normale magnetische Flussdichte „y” in einem 1 mm von der Oberfläche der Entwicklungswalze entfernten Teil 80 mT ist, beträgt der Dämpfungsfaktor 20%. Die normale magnetische Flussdichte wird zum Beispiel mit einem Gaussmeter (HGM-8300: hergestellt von ADS (Application and Data System, Inc.)) und einer A1 Axialsonde (hergestellt von ADS (Application and Data System, Inc.)) gemessen. Es wurde schon früher offenbart, dass wenn der Dämpfungsfaktor der normalen magnetischen Flussdichte des magnetischen Hauptpols, der die Bürste in dem Entwicklungsgebiet erzeugt, 40% oder mehr und vorzugsweise 50% oder mehr ist, eine magnetische Bürste mit höherer Dichte erzeugt wird, und die Verteilung der Höhe der magnetischen Bürsten in der Längsrichtung um so stärker verringert werden kann (siehe zum Beispiel JP-A Nr. 2000-305360 ). Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da ein Dämpfungsfaktor innerhalb dieses Bereiches wirksam ist, eine Entwicklungsvorrichtung verwendet, welche diesen Dämpfungsfaktor verwirklicht.
Als der Grund, warum die magnetischen Bürsten dichter werden, wenn der Dämpfungsfaktor zunimmt, wird angenommen dass wenn der Dämpfungsfaktor hoch ist, die magnetische Kraft mit zunehmender Entfernung von der Entwicklungswalze steil abfällt, so dass die magnetische Kraft an der Spitze der magnetischen Bürsten zu schwach wird, um die magnetische Bürste aufrecht zu halten und Träger an der Spitze der magnetischen Bürste zu der Oberfläche der Entwicklungswalze hin angezogen wird, wo die magnetische Kraft stark ist. Der Dämpfungsfaktor kann erhöht werden, indem das Material für den Magneten, welcher einen magnetischen Pol für die Entwicklung bildet, ausgewählt wird, oder indem die magnetischen Kraftlinien konzentriert werden, welche aus dem magnetischen Pol zur Entwicklung hervorgehen. Aus diesen Verfahren können zum Beispiel die aus dem magnetischen Pol zur Entwicklung hervorgehenden magnetischen Kraftlinien konzentriert werden, indem der magnetische Pol zur Entwicklung aus einem magnetischen Hauptpol, welcher die magnetischen Bürsten erzeugt, und magnetischen Hilfspolen mit zu dem magnetischen Hauptpol entgegen gesetzter Polarität, die in der Bewegungsrichtung des Entwickler-Trägers vor und hinter dem magnetischen Hauptpol angeordnet sind, gebildet wird.
Eine andere Lösung dafür, die aus dem magnetischen Pol zur Entwicklung hervorgehenden magnetischen Kraftlinien zu konzentrieren, wenn in dem Entwickler-Träger zusätzlich zu dem magnetischen Pol zur Entwicklung ein magnetischer Pol, wie ein Transport-Magnetpol. vorhanden ist, ist es die Mehrzahl der aus dem magnetischen Pol zur Entwicklung hervorgehenden magnetischen Kraftlinien in dem Transport-Magnetpol zu konzentrieren, indem die Halbwertsbreite des magnetischen Pols zur Entwicklung eng gemacht wird. Es ist bevorzugt, dass diese Halbwertsbreite 22° oder weniger, und bevorzugter 18° oder weniger beträgt. Es wurde experimentell bestätigt, dass dieser Dämpfungsfaktor zunimmt, wenn die Halbwertsbreite des magnetischen Pols enger gemacht wird.
Das Vorstehende zusammenfassend, können durch Verwendung einer Zweikomponenten-Magnetbürstenentwicklungsvorrichtung (eines Bildentwicklers), welche die Funktionen aufweist (1) magnetische Bürsten werden gleichmäßig in der Längsrichtung erzeugt, um in Kontakt mit einem Photoleiter zu kommen; (2) ein Hilfs-Magnetpol wird gebildet, welcher die magnetische Kraft des magnetischen Hauptpols zur Entwicklung unterstützt; (3) der Dämpfungsfaktor der normalen magnetischen Flussdichte des magnetischen Hauptpols ist 40% oder mehr; und (4) die Halbwertsbreite des magnetischen Hauptpols ist 22° oder weniger, unnormale Bilder mit „Bildauslassung am hinteren Ende” verhindert werden und es kann hohe Bildqualität mit ausreichender Bilddichte erreicht werden.
Jedoch hat, wenn das vorstehende Bilderzeugungsverfahren (1), (2), (3) und (4) verwendet wird, welches die Magnetbürstendichte erhöht, um unnormale Bilder mit „Bildauslassung am hinteren Ende” zu verhindern, der Entwickler in dem Entwicklungsspaltteil eine höhere auf den Photoleiter abgegebene Kontaktkraft (Stoßkraft), verglichen mit dem Fall, in dem die Magnetbürstendichte niedrig ist, und es wird leicht dem Entwickler (und in dem Entwickler enthaltenen Tonern) eine hohe Beanspruchung auferlegt, so dass die Toner dazu neigen, im Laufe der Zeit schlechter zu werden, Ladung verloren geht und Tonerstreuung oder Tonerablagerung auf dem Hintergrund des Bildes dazu neigen, aufzutreten. Aus diesem Grund wird Verschlechterung des Bildes im Vergleich zu dem anfänglichen Bild im Laufe der Zeit viel auffälliger. Insbesondere wenn ein Toner mit einer verhältnismäßig breiten Verteilung der Tonerladung verwendet wird, ist dies ein sehr ernsthaftes Problem. Wenn ein Bilderzeugungsverfahren eingeschlagen wird, welches die Magnetbürstendichte erhöht, um unnormale Bilder mit „Bildauslassung am hinteren Ende” zu verhindern, ist es demgemäß wichtig, Verschlechterung des Bildes im Laufe der Zeit zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Toner zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes mit hervorragender Pulverfluidität, hervorragenden Entwicklungseigenschaften und Übertragungseigenschaften zusammen mit hervorragenden Warmlagerungseigenschaften, hervorragender Niedrigtemperatur-Bildfixierbarkeit und hervorragenden Warmverschmiereigenschaften, wenn er als ein Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser, guten und stabilen Entwicklungseigenschaften über lange Verwendungszeiträume hinweg und welcher Bilder hoher Qualität erzeugen kann verwendet wird, bereit zu stellen, und insbesondere einen Toner zum Entwickeln eines Bildes mit hervorragendem Glanz, wenn er in Vollfarb-Kopiergeräten verwendet wird und mit einer langen Lebensdauer, bereit zu stellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Tonerbehälter, welcher den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes der vorliegenden Erfindung umfasst, und einen Entwickler, welcher den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes der vorliegenden Erfindung umfasst, bereit zu stellen.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein den Entwickler der vorliegenden Erfindung verwendendes Bilderzeugungsverfahren bereit zu stellen, bei welchem, während die Magnetbürstendichte erhöht wird, um ausreichende Bilddichte zu ergeben, unnormale Bilder wie „Bildauslassung am hinteren Ende” bei niedrigem Kontrast verhindert werden können und Bilder mit guter Wiedergabe von horizontalen Linien und von Punkten ohne Kanteneffekte während eines in Anbetracht der Verschlechterung des Toners mit der Zeit langen Zeitraums erhalten werden können, und eine Bilderzeugungsvorrichtung bereit zu stellen, welche den Entwickler der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die Erfinder haben als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen mit dem Ziel, die vorstehenden Probleme zu lösen, entdeckt, dass indem den Tonern eine spezifische Teilchengrößenverteilung und die spezifische Rundheit gegeben wird und indem externe Additive in spezifischen Verhältnissen zugesetzt werden, die vorstehenden Ziel erreicht werden können, und sind dadurch zu der vorliegenden Erfindung gelangt.
Die vorliegende Erfindung stellt in einem ersten Aspekt einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes bereit, welcher eine Tonerteilchenbasis, welche ein Bindemittelharz und ein farbgebendes Mittel umfasst, und ein externes Additiv umfasst. In dem Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes der vorliegenden Erfindung hat eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von 3 μm bis 7 μm, das Verhältnis (Dv/Dn) des Volumenmittel-Teilchendurchmessers (Dv) zu dem Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) beträgt 1,01 bis 1,25, eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis umfasst zahlenmäßig 15% oder weniger der Tonerteilchenbasis mit einem Teilchendurchmesser von 0,6 μm bis 2,0 μm, eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis weist eine Rundheit im Mittel von 0,930 bis 0,990 auf, das Bindemittelharz umfasst ein modifiziertes Polyesterharz und der Toner umfasst 0,3 Gewichtsteile bis 5,0 Gewichtsteile von dem externen Additiv, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Tonerteilchenbasis, und die Tonerteilchenbasis ferner Wachs umfasst, das Wachs in der Tonerteilchenbasis dispergiert ist und in der Nähe der Oberfläche der Tonerteilchenbasis mehr Wachs vorhanden ist als im Zentrum der Tonerteilchenbasis.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Behälter bereit, welcher den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes umfasst.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Entwickler bereit, welcher den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes umfasst.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entwickeln bereit, welches den Schritt des Aufbringens eines Entwicklers auf ein latentes elektrostatisches Bild, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen, umfasst. In dem Verfahren zum Entwickeln der vorliegenden Erfindung umfasst der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Bilderzeugungsverfahren bereit, welches den Schritt des bildmäßigen Aufladens eines Trägers für ein latentes elektrostatisches Bild; den Schritt des Einstrahlens von Licht auf den Träger für ein latentes elektrostatisches Bild, um ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen; den Schritt des Aufbringens eines Entwicklers auf das latente elektrostatische Bild, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu erzeugen; und den Schritt des Übertragens des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium umfasst. In dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung bereit, welche einen Träger für ein latentes elektrostatisches Bild, eine Aufladungsvorrichtung, die zum Aufladen des Trägers für ein latentes elektrostatisches Bild konfiguriert ist, um ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen, eine Belichtungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Licht zu dem latenten elektrostatischen Bild einzustrahlen, eine Bildentwicklungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, einen Entwickler auf das latente elektrostatische Bild auf zu tragen, um ein Tonerbild zu erzeugen, und eine Übertragungsvorrichtung, die zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsmedium konfiguriert ist. In der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Bilderzeugungs-Prozesskartusche bereit, welche einen Entwickler, eine Bildentwicklungsvorrichtung, die konfiguriert ist, einen Entwicklerbehälter zu haben und den Entwickler auf ein latentes elektrostatisches Bild aufzubringen, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu erzeugen, und eines von einem Träger für das latente elektrostatische Bild, einer Aufladungsvorrichtung, die zum gleichmäßigen Aufladen einer Oberfläche des latenten elektrostatischen Bildes konfiguriert ist, und einer Reinigungsvorrichtung, die zum Reinigen der Oberfläche des Trägers für das latente elektrostatische Bild konfiguriert ist, umfasst. Bei der Bilderzeugungs-Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung ist die Bilderzeugungs-Prozesskartusche in einer einstückigen Konstruktion ausgebildet und von einer Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar und an dieser anbringbar, wobei der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind jeweils Ansichten, welche ein Beispiel von Bildauslassung am hinteren Ende zeigen.
2 ist eine Ansicht, welche auf schematische Weise ein Beispiel eines Entwicklungsteils zeigt.
3A bis 3C sind Ansichten, die ein Beispiel des Mechanismus der Bildauslassung am hinteren Ende zeigen.
4A bis 4C sind Ansichten, die ein Beispiel einer in der Längsrichtung vorhandenen magnetischen Bürste zeigen.
5A bis 5C sind Ansichten, die ein Beispiel des Mechanismus der Bildauslassung am hinteren Ende zeigen, wenn ein Entwicklungsspalt enger gemacht wird.
6A zeigt ein Beispiel von magnetischen Bürsten gemäß der vorliegenden Erfindung, und 6B zeigt ein Beispiel von magnetischen Bürsten an einem Entwicklungsspalt in dem verwandten Gebiet.
7 ist ein Schaubild, welches eine Beziehung zwischen einer Magnetwalzendifferenz und einem Drehmoment zeigt.
8 ist ein Schaubild, welches eine Beziehung zwischen dem Verhältnis (Dv/Dn) und der Menge von Feinteilchen von Tonern mit einem Teilchendurchmesser von 2 μm oder weniger zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer in den Beispielen B verwendeten Entwicklungsvorrichtung zeigt.
10 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Verteilung des magnetischen Pols zeigt.
11 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer Farbbild-Erzeugungsvorrichtung zeigt, die das Verfahren zum Entwickeln der vorliegenden Erfindung verwendet.
12 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Bilderzeugungs-Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird jetzt in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Ein Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Tonerteilchenbasis, welche ein Bindemittelharz und ein farbgebendes Mittel umfasst, und ein externes Additiv. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich die „Tonerteilchenbasis” auf ein Tonerteilchen, dem das externe Additiv noch nicht zugesetzt ist. In dem Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes der vorliegenden Erfindung hat eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von 3 μm bis 7 μm, das Verhältnis (Dv/Dn) des Volumenmittel-Teilchendurchmessers (Dv) zu dem Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) beträgt 1,01 bis 1,25, eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis umfasst zahlenmäßig 15% oder weniger der Tonerteilchenbasis mit einem Teilchendurchmesser von 2,0 μm, eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis weist eine Rundheit im Mittel von 0,930 bis 0,990 auf, das Bindemittelharz umfasst ein modifiziertes Polyesterharz und die Tonerteilchenbasis umfasst 0,3 Gewichtsteile bis 5,0 Gewichtsteile von dem externen Additiv, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Tonerteilchenbasis. Mit diesen Konfigurationen ist in einem Entwickler, welcher den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes umfasst, kein großer Unterschied des Teilchendurchmessers in dem Entwickler vorhanden, sogar wenn die Toner über einen langen Zeitraum hinweg zurückgeführt werden, und sogar wenn über einen langen Zeitraum hinweg in einer Entwicklungsvorrichtung (einem Bildentwicklungsgerät) gerührt wird, können gute, stabile Entwicklungseigenschaften erhalten werden. Auch wenn er als ein Einkomponenten-Entwickler verwendet wird, ist kein großer Unterschied des Teilchendurchmessers vorhanden, sogar wenn der Toner zurückgeführt wird, es gibt kein Anschmelzen der Toner auf einer Entwicklungswalze oder Ankleben von Tonern an Rakeln oder anderen Teilen wegen Dünnwerden der Schicht des Toners, und sogar wenn er über einen langen Zeitraum hinweg in einer Entwicklungsvorrichtung (einem Bildentwicklungsgerät) verwendet (gerührt) wird, können gute, stabile Entwicklungseigenschaften und Bilder erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, war in einem Bilderzeugsvorgang in dem die Magnetbürstendichte erhöht wird, um unnormale Bilder mit zum Beispiel Bildauslassung am hinteren Ende zu verhindern, die Verschlechterung des Bildes im Lauf der Zeit im Vergleich zum anfänglichen Bild ein ernsthaftes Problem. Dieser Bilderzeugungsvorgang wird nachstehend in Einzelheiten beschrieben werden. Es wurde zuerst eine vergleichende Untersuchung bezüglich der Drehmomentdifferenz, welche die magnetische Bürste mit der Zeit in Mitleidenschaft zieht, durchgeführt, und zwar in einer Entwicklungsvorrichtung (einem Bildentwicklungsgerät), welche ein Verfahren zum Erhöhen der Magnetbürstendichte verwendet und eine magnetische Walze (auf die als eine solche Bezug genommen werden kann, auf welche sich die vorliegende Erfindung richtet) umfasst, welche die Magnetbürstendichte erhöht, und in einer Entwicklungsvorrichtung (einem Bildentwicklungsgerät), die eine magnetische Walze verwendet, welche die Magnetbürstendichte nicht erhöht. 7 zeigt ein Ergebnis der vergleichenden Untersuchung dieser Drehmomentdifferenz. In 7 werden die Ergebnisse eines Falles, der eine Entwicklungsvorrichtung (ein Bildentwicklungsgerät) verwendet, welche eine magnetische Walze umfasst, welche die Magnetbürstendichte erhöht, als (a) gezeigt, und die Ergebnisse eines Falles, der eine Entwicklungsvorrichtung (ein Bildentwicklungsgerät) verwendet, welche eine magnetische Walze umfasst, welche die Magnetbürstendichte nicht erhöht, werden als (b) gezeigt. Die Messung wurde durchgeführt, indem eine gewöhnliche Drehmoment-Messvorrichtung mit dem sich drehenden Zahnradteil an einem Ende der magnetischen Walze verbunden wurde. Spezifisch wurde der zeitliche Verlauf des Drehmomentes unter Verwendung eines Data Logger NR2000 (erhältlich von KEYENCE CORPORATION) gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass in der Entwicklungsvorrichtung (dem Bildentwicklungsgerät), welche die magnetische Walze (auf die sich die vorliegende Erfindung richtet: siehe (a) in der Abbildung) umfasst, die Drehmomentwirkung im Vergleich zum Ausgangszustand zeitlich mit höherer Geschwindigkeit zunimmt. Mit anderen Worten war die der magnetischen Bürste auferlegte Beanspruchung größer, und daher wird die Bildqualität im Vergleich zum Ausgangszustand mit der Zeit schlechter.
Es wurde herausgefunden, dass die Verschlechterung im Laufe der Zeit behoben werden kann, wenn der in dem Entwickler verwendete Toner eine spezifische Verteilung und Gestalt der Teilchen hat, und spezifisch wenn das Verhältnis (Dv/Dn) und die Rundheit im Mittel des anfänglichen Toners in einem spezifizierten Bereich liegen.
Im allgemeinen wurde gesagt, dass je kleiner der Teilchendurchmesser ist, desto höhere Auflösung und Bildqualität erhalten werden können. Dies ist jedoch nachteilig für Übertragungseigenschaften und Reinigungseigenschaften. Auch werden, wenn der Volumenmittel-Teilchendurchmesser kleiner als der durch die vorliegende Erfindung definierte Bereich ist, in einem Zweikomponenten-Entwickler die Toner auf der Oberfläche eines Trägers verschmolzen, wenn während eines langen Zeitraums in einer Entwicklungsvorrichtung (einem Bildentwicklungsgerät) gerührt wird, und die Aufladungseigenschaften werden schlechter. Bei Verwendung als ein Einkomponenten-Entwickler tritt auf der Entwicklungswalze Filmbildung des Toners auf, und der Toner neigt dazu, auf Teilen wie Rakeln oder dergleichen anzuschmelzen, was die Schicht des Toners dünner macht. Insbesondere wenn die Menge von Toner mit einem höchstfeinen Teilchen von 2,0 μm oder weniger, spezifisch 0,6 μm bis 2,0 μm, zahlenmäßig mehr als 15% ausmacht, besteht für den Toner eine besondere Neigung, auf der Oberfläche des Trägers zu verschmelzen, zur Filmbildung des Toners auf der Entwicklungswalze und dazu, dass der Toner auf Teilen wie Rakeln oder dergleichen anschmilzt, was die Schicht des Toners dünner macht.
Wenn andererseits der Teilchendurchmesser größer als der durch die vorliegende Erfindung definierte Bereich ist, wird es schwierig, eine hohe Auflösung und ein Bild hoher Qualität zu erhalten, und wenn der Toner in dem Entwickler zurückgeführt wird, besteht ein großer Unterschied im Teilchendurchmesser.
Mit einem Verhältnis (Dv/Dn) von 1,01 bis 1,25 hat der Toner hervorragende Warmlagerungseigenschaften, Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften und Warmverschmiereigenschaften. Insbesondere ist der Glanz hervorragend, wenn der Toner in einem Vollfarb-Kopiergerät verwendet wird, während bei einem Zweikomponenten-Entwickler gefunden wird, dass sogar wenn die Zurückführung des Toners über einen langen Zeitraum hinweg durchgeführt wird, weniger Veränderung der Teilchendurchmesser-Verteilung des Toners in dem Entwickler vorhanden ist, und dass wenn über lange Zeiträume hinweg in der Entwicklungsvorrichtung (dem Bildentwicklungsgerät) gerührt wird, gute, stabile Entwicklungseigenschaften erhalten werden können. Wenn das Verhältnis (Dv/Dn) größer als 1,25 ist, ist es schwierig, eine hohe Auflösung und ein Bild hoher Qualität zu erhalten. Wenn der Toner in dem Entwickler zurückgeführt wird, neigt die Teilchendurchmesser-Verteilung des Toners dazu, in hohem Maß unterschiedlich zu sein. Wenn andererseits das Verhältnis (Dv/Dn) weniger als 1,01 beträgt, ist die Tonerladung manchmal unzureichend und die Reinigung ist manchmal schwierig, obwohl unter dem Gesichtspunkt der Stabilität der Tonerzirkulation und der gleichmäßigen Aufladungsmenge Vorteile vorhanden sind. Demgemäß ist das Verhältnis (Dv/Dn) vorzugsweise 1,05 oder mehr.

Es besteht nicht immer eine Korrelation zwischen dem Gehalt an Teilchen mit einem Durchmesser von 0,6 μm bis 2,0 μm und dem Verhältnis (Dv/Dn). Um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist es jedoch erforderlich, dass alle beide von diesen Eigenschaften innerhalb der durch die vorliegende Erfindung definierten Bereiche liegen (sieh zum Beispiel die nachfolgende Tabelle 1). 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis (Dv/Dn) und der Menge von Teilchen mit einem Durchmesser von 2 μm oder weniger in dem Toner. Wie aus dem Schaubild in 8 zu ersehen ist, sind das Verhältnis (Dv/Dn) und die Menge dieser Teilchen völlig voneinander unabhängige Eigenschaften des Toners. Das Verhältnis (Dv/Dn) ist in dem verwandten Gebiet dazu verwendet worden, die Teilchendurchmesserverteilung des Toners auszudrücken. Um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist jedoch auch die Menge dieser Teilchen eine wichtige Eigenschaft. [Tabelle 1] Einfluss des Verhältnisses (Dv/Dn) und der Menge an Tonern mit einem Teilchendurchmesser von 2 μm oder weniger auf die Bildqualität.

		Gehalt an Teilchen mit Durchmesser von 2 μm oder weniger
		Zahlenmäßig 15% oder weniger	Mehr als zahlenmäßig 15%
Verhältnis (Dv/Dn)	1,25 oder weniger	Gut	Filmbildung auf Träger oder inneren Teilen der Vorrichtung
Verhältnis (Dv/Dn)	1,25 oder mehr	– Tonerablagerung auf Hintergrund des Bildes – Schlechtere Bildqualität	– Filmbildung auf Träger oder inneren Teilen der Vorrichtung tritt auf. – Tonerablagerung auf Hintergrund des Bildes und schlechtere Bildqualität verschlechtern

Unter den Gesichtspunkten von Entwicklungseigenschaften und Übertragungseigenschaften haben die Toner eine Rundheit von 0,930 bis 0,990 im Mittel. Wenn sie kleiner als 0,930 im Mittel ist, wird der Wirkungsgrad der Tonerübertragung von dem Photoleiter zu dem Übertragungspapier (Aufzeichnungsmedium) verschlechtert. Mit dem Toner mit so unregelmäßiger, weit von der Rundheit abweichenden Gestalt können ausreichende Übertragungseigenschaften und hohe Bildqualität ohne Tonerstreuung nicht erreicht werden. Wenn sie mehr als 0,990 im Mittel beträgt, ist es schwierig, die verbleibenden Toner hinweg zu reinigen, die nicht auf den Photoleiter übertragen worden sind. Mit dem Toner mit einer Rundheit größer 0,990 im Mittel kann in einem System, das Rakelreinigung verwendet, die Reinigung des Photoleiters und eines Übertragungsgürtels nicht in angemessener Weise durchgeführt werden, und dies führt zu Verschmutzung des Bildes. Beim Entwickeln und Übertragen, wobei das Bild eine Oberfläche des Übertragungspapiers (Aufzeichnungsmediums) mit einer kleinen Fläche einnimmt, ist nach der Übertragung nicht viel restlicher Toner vorhanden und das Reinigen ist kein ernsthaftes Problem. Wenn das Bild eine Oberfläche des Übertragungspapiers (Aufzeichnungsmediums) mit einer großen Fläche einnimmt, wie in dem Fall eines Bildes von einer Farbphotographie, können Toner, die wegen Problemen bei der Papierzufuhr oder dergleichen nicht übertragen worden sind, nach der Übertragung auf dem Photoleiter verbleiben. Wenn sich die verbliebenen Toner ansammeln, tritt die Tonerablagerung auf dem Hintergrund des Bildes auf. Ferner wird die Ladewalze, welche den Toner kontaktiert und ihm Ladung gibt, verunreinigt. Daher kann eine wünschenswerte Aufladungsleistung nicht erhalten werden. Die Rundheit beträgt 0,930 bis 0,990 im Mittel, und beträgt noch bevorzugter 0,960 bis 0,980 im Mittel. Der Gehalt von Tonern mit einer Rundheit von weniger als 0,930 ist vorzugsweise 15% oder weniger.
In dem Bilderzeugsvorgang der vorliegenden Erfindung sind, wie nachstehend beschrieben, die vorerwähnten Bereiche für das Verhältnis (Dv/Dn) und die Rundheit im Mittel besonders wichtig zum Verhindern der Verschlechterung des Bildes im Laufe der Zeit und zum Erzeugen eines getreu und genau wiedergegebenen Bildes (eines Bildes hoher Qualität) mit einer geeigneten Dichte, wenn ein Bilderzeugsvorgang zum Erhöhen der Magnetbürstendichte verwendet wird.
Der Gestaltkoeffizient (SF-1) kann als die Rundheit im Mittel zum Beispiel mittels einer Teilchen-Bildanalysevorrichtung vom Strömungstyp, APIA-2100 (erhältlich von Toa Medical Electronics) gemessen werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Gestaltkoeffizient (SF-1) des Toners 105 bis 140 beträgt. Ist er mehr als 140, kann der Wirkungsgrad der Übertragung des Toners von dem Photoleiter auf das Übertragungspapier schlechter werden. Ist er weniger als 105, so ist es schwierig, Toner weg zu reinigen, welche nicht übertragen wurden und auf dem Photoleiter verbleiben.
Hierin drückt der Gestaltkoeffizient (SF-1) den Grad der Rundheit eines Toners aus, und ist ein Wert, der durch Berechnung unter Verwendung der folgenden Formel erhalten wird: SF-1 = {(MISCHUNG)²/FLÄCHE} × (π/4) × 100 wobei ”MISCHUNG” die absolute Maximallänge des Toners ausdrückt und „FLÄCHE” die projizierte Fläche des Toners ausdrückt.
(Externe Additive)
Es ist unter dem Gesichtspunkt der Entwicklungseigenschaften und Übertragungseigenschaften wichtig, dass das Verhältnis des dem Toner hinzu zu mischenden externen Additivs 0,3 Gewichtsteile bis 5,0 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Tonerteilchenbasis, beträgt. Wenn das Verhältnis weniger als 0,3 Gewichtsteile beträgt, ist die Tonerfluidität nicht ausreichend, und der Wirkungsgrad der Tonerübertragung von dem Photoleiter zu dem Übertragungspapier (Aufzeichnungsmedium) wird schlecht. Wenn andererseits das Verhältnis mehr als 5,0 Gewichtsteile beträgt, verbleibt das externe Additiv frei, ohne richtig an der Toneroberfläche zu haften, klebt an der Oberfläche des Photoleiters und verschmutzt sie oder bewirkt Abrieb der Oberfläche des Photoleiters. Dies kann zu Nebenwirkungen wie Bildverwaschung, Tonerablagerung auf dem Hintergrund des Bildes oder dergleichen führen.
Das externe Additiv ist vorzugsweise ein anorganisches Teilchen, um die Fließfähigkeit und die Aufladungseigenschaften zu verbessern.
Der Primärteilchen-Durchmesser des anorganischen Teilchens beträgt vorzugsweise 5 μm bis 2 μm, und bevorzugter 5 μm bis 500 μm. Die mit dem BET-Verfahren gemessene spezifische Oberfläche beträgt vorzugsweise 20 m²/g bis 500 m²/g. Spezifische Beispiele des anorganischen Teilchens sind Siliciumdioxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Bariumtitanat, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Strontiumtitanat, Zinkoxid, Zinnoxid, Quarzsand, Ton, Glimmer, Wollastonit, Kieselgur, Chromoxid, Ceroxid, rotes Eisenoxid, Antimontrioxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und dergleichen. Diese können vorzugsweise in Kombination verwendet werden.
Außerdem beinhalten die Beispiele ferner Polymerteilchen, wie aus seifenfreier Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymerisation erzeugte Polymere, durch Dispersionspolymerisation erhaltenes Polystyrol, Copolymere von Methacrylester und Acrylester oder dergleichen; Kondensationspolymere wie Silicon, Benzoguanamin, Nylon oder dergleichen; aus wärmehärtbaren Harzen erhaltene Polymerteilchen und dergleichen.
Wenn diese Fluidisierungsmittel (anorganische Teilchen) Oberflächen-behandelt werden, um die Hydrophobie zu erhöhen, können Verlust von Fluidität und Aufladungseigenschaften sogar bei hoher Feuchtigkeit verhindert werden. Beispiele von geeigneten Oberflächenbehandlungsmitteln sind Silan-Kupplungsmittel, Silylierungsmittel, Silan-Kupplungsmittel mit einer Fluoralkylgruppe, organische Titanat-Kupplungsmittel, Aluminium-Kupplungsmittel, Siliconöl, modifiziertes Siliconöl und dergleichen.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete externe Additiv ist vorzugsweise Siliciumdioxid, Titanoxid oder Aluminiumoxid. Von den vorstehenden Beispielen ist hydrophobes Siliciumdioxid besonders bevorzugt.
[Modifiziertes Polyesterharz (i)]
Das modifizierte Polyesterharz (i) gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur, in welcher eine funktionelle Gruppe in einer Monomereinheit aus Säure und Alkohol, wie auch eine Bindungsgruppe anders als Esterbindungen in einem Polyesterharz vorliegt, oder eine Struktur in welcher harzartige Komponenten mit verschiedenen Strukturen in kovalenter Bindung oder in ionischer Bindung gebunden sind.
Zum Beispiel kann die Polyester-Endgruppe so gemacht werden, dass sie mit einem anderen Rest als einer Esterbindung reagiert. Spezifisch wird eine funktionelle Gruppe wie Isocyanat, welche mit Säuregruppen und Hydroxylgruppen reagiert, in die Endgruppe eingeführt und mit einer aktiven Wasserstoffverbindung umgesetzt, um die Endgruppe zu modifizieren, oder sie wird so gemacht, dass sie eine Verlängerungsreaktion eingeht.
Wenn die Verbindung mehrere aktive Wasserstoffgruppen enthält, können die Polyester-Endgruppen miteinander verbunden sein (zum Beispiel Harnstoff-modifizierter Polyester, Urethan-modifizierter Polyester oder dergleichen).
In die Polyesterkette kann eine aktive Gruppe wie ein Doppelbindung eingeführt werden, und es wird eine Radikalpolymerisation initiiert, um eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-gebundene Pfropfkomponente in die Seitenkette einzuführen oder die Doppelbindungen zu vernetzen (Styrol-modifizierter Polyester, Acryl-modifizierter Polyester oder dergleichen).
Alternativ kann die harzartige Komponente mit einer abweichenden Struktur in der Hauptkette des Polyesters mit einer terminalen Carboxylgruppe oder Hydroxylgruppe copolymerisiert oder umgesetzt werden. Zum Beispiel kann sie mit einem Siliconharz, in welchem die Endgruppe mit einer Carboxylgruppe, Hydroxylgruppe, Epoxygruppe oder Mercaptogruppe modifiziert ist (Silicon-modifizierter Polyester oder dergleichen), copolymerisiert werden.
Es werden jetzt spezifische Beispiele beschrieben.
[Beispiele der Synthese des Polystyrol-modifizierten Polyesterharzes (i)]
Zum Beispiel können 724 Gewichtsteile bimolares Eisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 200 Gewichtsteile Isophthalsäure, 70 Gewichtsteile Fumarsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid in ein Reaktionsgefäß eingeführt werden, das mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet ist. Die Reaktion kann 8 Stunden lang bei atmosphärischem Druck bei 230°C durchgeführt werden. Die Reaktion kann weiter bei vermindertem Druck von 10 bis 15 mm Hg 5 Stunden lang durchgeführt werden, und dann kann das Reaktionsgemisch auf 160°C abgekühlt werden. Danach können 32 Teile Phthalsäureanhydrid zugesetzt und 2 Stunden lang umgesetzt werden. Daraufhin wurde das Reaktionsgemisch auf 80°C abgekühlt, und 200 Gewichtsteile Styrol, 1 Gewichtsteil Benzoylperoxid und 0,5 Gewichtsteile Dimethylanilin können in Ethylacetat zugesetzt werden, dann kann die Reaktion 2 Stunden lang durchgeführt werden. Danach kann Ethylacetat durch Destillation entfernt werden, um ein Polystyrol-pfropfmodifiziertes Polyesterharz (i) mit einem mittleren Molekulargewicht von 92.000 zu ergeben.
[Harnstoff-modifiziertes Polyesterharz (i)]
Beispiele des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (i) sind das Reaktionsprodukt eines Polyester-Prepolymers (A), welches eine Isocyanatgrupe enthält, eines Amins (B) und dergleichen. Das Polyester-Prepolymer (A), welches eine Isocyanatgrupe enthält, kann erhalten werden, indem ein Polyester verwendet wird, welcher ein Kondensationspolymer von einem Polyol (1) und einer Polycarbonsäure (2) ist und welcher eine aktive Wasserstoffgruppe enthält, und indem er weiter mit einem Polyisocyanat (3) umgesetzt wird. Beispiele der aktiven Wasserstoffgruppe in dem vorstehend erwähnten Polyester sind eine Hydroxylgruppe (eine alkoholische Hydroxylgruppe und eine phenolische Hydroxylgruppe), eine Aminogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Sulfhydrylgruppe und dergleichen. Von diesen ist eine alkoholische Hydroxylgruppe bevorzugt.
Beispiele von dem Polyol (1) sind ein Diol (1-1), ein Polyol (1-2) mit einer Wertigkeit von 3 oder höher und dergleichen. Es ist bevorzugt, dass (1-1) allein verwendet wird oder eine Mischung von (1-1) mit einer kleinen Menge von (1-2) verwendet wird.
Beispiele von dem Diol (1-1) sind Alkylenglycole (Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol oder dergleichen); Alkylenetherglycole (Diethylenglycol, Triethylenglycol, Diproylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polytetramethylenetherglycol oder dergleichen); alicyclische Diole (1,4-Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A oder dergleichen); Bisphenole (Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol S oder dergleichen); Addukte der vorerwähnten alicyclischen Diole mit Alkylenoxid (Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder dergleichen); Addukte der vorerwähnten Bisphenole mit Alkylenoxid (Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder dergleichen). Von diesen sind Alkylenoxid-Addukte von Alkylenglycolen und Bisphenolen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bevorzugt, Alkylenoxid-Addukte von Bisphenolen oder deren gleichzeitige Verwendung mit Alkylenglycolen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen sind besonders bevorzugt.
Beispiele des Polyols (1-2) mit einer Wertigkeit von 3 oder mehr sind mehrwertige aliphatische Alkohole mit einer Wertigkeit von 3 bis 8 oder mehr (Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit oder dergleichen); Phenole mit einer Wertigkeit von 3 oder mehr (Trisphenol PA, Phenol-Novolak, Kresol-Novolak oder dergleichen); und Alkylenoxid-Addukte von diesen Polyphenolen mit einer Wertigkeit von 3 oder mehr; und dergleichen.
Die Polycarbonsäure (2) kann eine Dicarbonsäure (2-1) oder eine Polycarbonsäure (2-2) mit einer Wertigkeit von 3 oder mehr sein. Es ist bevorzugt, dass (2-1) allein verwendet wird, oder dass eine Mischung von (2-1) mit einer kleinen Menge von (2-2) verwendet wird.
Beispiele der Dicarbonsäure (2-1) sind Alkylendicarbonsäuren (Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure oder dergleichen); Alkenylendicarbonsäuren (Maleinsäure, Fumarsäure oder dergleichen); aromatische Dicarbonsäuren (Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalindicarbonsäure oder dergleichen). Von diesen sind Alkenylendicarbonsäuren mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen und aromatische Dicarbonsäuren mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen zu bevorzugen.
Beispiele der Polycarbonsäure (2-2) mit einer Wertigkeit von 3 oder mehr sind eine aromatische Polycarbonsäure mit 9 bis 20 Kohlenstoffatomen (Trimellitsäure, Pyromellitsäure oder dergleichen); und dergleichen.
Die Polycarbonsäure (2) kann unter Verwendung des vorstehend genannten Säureanhydrides oder eines Niedrigalkylesters (Methylester, Ethylester, Isopropylester) mit dem Polyol (1) umgesetzt werden.
Das Verhältnis von Polyol (1) zu Polycarbonsäure (2) beträgt, als Äquivalenzverhältnis von Hydroxylgruppe zu Carboxylgruppe ([OH]/[COOH]) ausgedrückt, gewöhnlich 2/1 bis 1/1, vorzugsweise 1,5/1 bis 1/1, und noch bevorzugter 1,3/1 bis 1,02/1.
Beispiele des Polyisocyanates (3) sind aliphatische Polyisocyanate (Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 2,6-Diisocyanatmethylcaproat oder dergleichen); alicyclische Polyisocyanate (Isophorondiisocyanat, Cyclohexylmethandiisocyanat oder dergleichen); aromatische Diisocyanate (Toluylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder dergleichen); aromatisch-aliphatische Diisocyanate (α,α,α'α'-Tetramethylxylylendiisocyanat oder dergleichen); Isocyanurate; mit Phenolderivaten, Oximen, Caprolactam oder dergleichen blockierte Polyisocyanate; und zwei oder mehr davon, verwendet in Kombination.
Das Verhältnis der Polyisocyanate (3) beträgt, als Äquivalenzverhältnis von Isocyanatgruppen zu Hydroxylgruppen von Hydroxylgruppen-haltigen Polyestern ([NCO]/[OH]) ausgedrückt, gewöhnlich 5/1 bis 1/1, vorzugsweise 4/1 bis 1,2/1, und noch bevorzugter 2,5/1 bis 1,5/1. Wenn das Verhältnis ([NCO]/[OH]) mehr als 5 beträgt, werden die Bildfixiereigenschaften bei niedrigen Temperaturen beeinträchtigt. Wenn das molare Verhältnis von [NCO] weniger als 1 beträgt, nimmt der Harnstoffgehalt des modifizierten Polyesters ab und die Warmverschmierfestigkeit wird verschlechtert.
In dem Prepolymer (A) mit einer terminalen Isocyanatgruppe ist der Gehalt der Polyisocyanat-Komponente (3) 0,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, und bevorzugter 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%. Wenn er weniger als 0,5 Gew.-% ist, wird die Warmverschmierfestigkeit beeinträchtigt. Dies ist deshalb nachteilig im Hinblick darauf, wärmefeste Lagerfähigkeit gleichzeitig mit Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur zu erhalten. Wenn der Gehalt mehr als 40 Gew.-% ist, werden die Fixiereigenschaften bei niedriger Temperatur beeinträchtigt.
Die Anzahl der Isocyanatgruppen in dem Prepolymer (A) mit einer Isocyanatgruppe ist pro Molekül gewöhnlich eine oder mehr, vorzugsweise im Durchschnitt 1,5 bis 3 und noch bevorzugter im Durchschnitt 1,8 bis 2,5. Ist sie weniger als 1, ist das Molekulargewicht des modifizierten Polyesterharzes (1) niedrig, und die Warmverschmierfestigkeit wird beeinträchtigt.
Das Amin (B) kann ein Diamin (B1), ein Polyamin mit einer Wertigkeit von 3 oder mehr (B2), ein Aminoalkohol (B3), Aminomercaptan (B4), Aminosäure (B5), eine Verbindung (B6), in welcher die Aminogruppe von (B1) bis (B5) blockiert ist und dergleichen sein.
Beispiele des Diamins (B1) sind aromatische Diamine (Phenylendiamin, Diethyltoluyldiamin, 4,4'-Diaminophenylmethan oder dergleichen); alicyclische Diamine (4,4'-Diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethan, Diaminocyclohexan, Isophorondiamin oder dergleichen), aliphatische Diamine (Ethylendiamin, Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin oder dergleichen).
Beispiele von dem Polyamin (B2) mit einer Wertigkeit von 3 oder mehr sind Ethylentriamin, Triethylentetramin und dergleichen.
Beispiele von dem Aminoalkohol (B3) sind Ethanolamin, Hydroxyethylanilin oder dergleichen.
Beispiele von dem Aminomercaptan (B4) sind Aminomethylmercaptan, Aminopropylmercaptan und dergleichen.
Beispiele von Verbindungen, in welchen die Aminogruppe von (B1) bis (B5) blockiert ist, sind Ketiminverbindungen, erhalten aus Aminen (B1) bis (B5) und Ketone (Aceton, Methylethylketon, Methylbutylketon oder dergleichen), Oxazolinverbindungen und dergleichen. Von diesen Aminen sind (B), (B1) und Mischungen von (B1) mit einer kleinen Menge von (B2) bevorzugt.
Das Molekulargewicht des modifizierten Polyesterharzes (i) kann wenn nötig durch Verwendung eines Verlängerungsabbruchmittels eingestellt werden.
Beispiele des Verlängerungsabbruchmittels sind Monoamine (Diethylamin, Dibutylamin, Butylamin, Laurylamin oder dergleichen), Verbindungen, in welchen diese blockiert sind (Ketiminverbindungen) und dergleichen.
Das Verhältnis der Amine (B), als Äquivalenzverhältnis der Isocyanatgruppe in dem Prepolymer mit der Isocyanatgruppe (A) zu der Aminogruppe in den Aminen (B) ([NCO]/[NHx]) ausgedrückt, beträgt gewöhnlich 1/2 bis 2/1, vorzugsweise 1,5/1 bis 1/1,5 und noch bevorzugter 1,2/1 bis 1/1,2. Wenn das Verhältnis ([NCO]/[NHx) mehr als 2 oder weniger als etwa 1/2 beträgt, ist das Molekulargewicht des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) gering, und die Warmverschmierfestigkeit wird beeinträchtigt. In der vorliegenden Erfindung kann das Harnstoff-modifizierte Polyesterharz (i) zusammen mit Harnstoffbindungen Urethanbindungen enthalten. Das molare Verhältnis des Harnstoffbindungsgehaltes zu dem Urethanbindungsgehalt ist gewöhnlich 100/0 bis 10/90, vorzugsweise 80/20 bis 20/80 und noch bevorzugter 60/40 bis 30/70. Wenn das molare Verhältnis der Harnstoffbindungen weniger als 10 ist, wird die Warmverschmierfestigkeit beeinträchtigt.
Das modifizierte Polyesterharz (i) der vorliegenden Erfindung kann mittels des Einstufen-Verfahrens oder des Prepolymer-Verfahrens hergestellt werden.
Das Gewichtsmittel-Molekulargewicht des modifizierten Polyesterharzes (i) ist gewöhnlich 10.000 oder mehr, vorzugsweise 20.000 bis 10.000.000, und noch bevorzugter 30.000 bis 1.000.000. Wenn es weniger als 1.000 beträgt, wird die Warmverschmierfestigkeit beeinträchtigt. Das Zahlenmittel-Molekulargewicht des modifizierten Polyesterharzes (i) ist nicht besonders beschränkt, wenn es wie nachstehend beschrieben zusammen mit den unmodifizierter Polyesterharz (ii) verwendet wird und es kann das Zahlenmittel-Molekulargewicht sein, bei welchem das vorstehend erwähnte Gewichtsmittel-Molekulargewicht leicht erhalten werden kann. Wenn das modifizierte Polyesterharz (i) einzeln verwendet wird, beträgt das Zahlenmittel-Molekulargewicht gewöhnlich 20.000 oder weniger, vorzugsweise 1.000 bis 10.000 und bevorzugter 2.000 bis 8.000.
Wenn das Zahlenmittel-Molekulargewicht mehr als 20.000 beträgt, werden die Niedrigtemperatur-Fixiereigenschaften und der Glanz bei Verwendung in Vollfarb-Vorrichtungen beeinträchtigt.
[Nicht-modifiziertes Polyesterharz (ii)]
In der vorliegenden Erfindung kann das vorstehend genannte modifizierte Polyesterharz (i) nicht nur allein verwendet werden, sondern es kann das nicht-modifizierte Polyesterharz (ii) auch zusammen mit dem modifizierten Polyesterharz (i) als ein Harz für den Toner zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes enthalten sein. Indem das nicht-modifizierte Polyesterharz (ii) zusammen mit ihm verwendet wird, werden die Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur und der Glanz bei Verwendung in einer Vollfarb-Bilderzeugungsvorrichtung besser, und dies ist daher bevorzugt, anstatt das modifizierte Polyesterharz (i) allein zu verwenden. Das nicht-modifizierte Polyesterharz (ii) kann ein Polykondensations-Produkt des Polyols (1) und der Polycarbonsäure (2) sein. Bevorzugte Beispiele des nicht-modifizierten Polyesters (ii) sind ähnlich denen der vorstehenden Polyesterkomponente (i).
Unter dem Gesichtspunkt der Bildfixiereigenschaften bei niedriger Temperatur und der Warmverschmierfestigkeit ist es auch bevorzugt, dass mindestens ein Teil des modifizierten Polyesterharzes (i) und des unmodifizierten Polyesterharzes miteinander kompatibel sind. Deshalb ist es bevorzugt, dass die Polyesterkomponente des modifizierten Polyesterharzes (i) und die Polyesterkomponente des nicht-modifizierten Polyesterharzes (ii) gleiche Zusammensetzungen haben.
Das Gewichtsverhältnis des modifizierten Polyesterharzes (i) zu dem nicht-modifizierten Polyesterharz (ii) beträgt gewöhnlich 5/95 bis 80/20, vorzugsweise 5/95 bis 30/70 und noch bevorzugter 7/93 bis 20/80. Wenn das Gewichtsverhältnis des modifizierten Polyesterharzes (i) weniger als 5 ist, wird die Warmverschmierfestigkeit beeinträchtigt, und es ist unter dem Gesichtspunkt, zusammen mit Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur wärmefeste Lagerfähigkeit zu erhalten unvorteilhaft.
Das Peak-Molekulargewicht des nicht-modifizierten Polyesterharzes (ii) ist gewöhnlich 1.000 bis 10.000, vorzugsweise 2.000 bis 8.000, und bevorzugter 2.000 bis 5.000. Wenn es kleiner als 1.000 ist, wird die wärmefeste Lagerfähigkeit beeinträchtigt. Wenn es größer als 10.000 ist, werden die Fixiereigenschaften bei niedriger Temperatur beeinträchtigt.
Die Hydroxylzahl des nicht-modifizierten Polyesterharzes (ii) ist vorzugsweise 5 oder mehr, bevorzugter 10 bis 20, und noch bevorzugter 20 bis 80. Wenn sie weniger als 5 ist, ist dies nachteilig unter dem Gesichtspunkt, gleichzeitig mit Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur wärmefeste Lagerfähigkeit zu erhalten.
Die Säurezahl des nicht-modifizierten Polyesterharzes (ii) beträgt vorzugsweise 10 bis 30. Indem diese Säurezahl gegeben wird, kann leicht eine negative elektrostatische Ladung erworben werden und die Fixierbarkeit ist hervorragend. Ist die Säurezahl höher als 30, kann insbesondere unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit die Ladungsmenge des Toners abnehmen und die Verschmutzung auf dem Bild kann auftreten.
In der vorliegenden Erfindung beträgt die Glasübergangstemperatur (Tg) des nicht-modifizierten Polyesterharzes gewöhnlich 35°C bis 55°C, und vorzugsweise 40°C bis 55°C. Wenn die Glasübergangstemperatur (Tg) weniger als 35°C ist, wird die wärmefeste Lagerfähigkeit des Toners beeinträchtigt. Wenn sie mehr als 55°C ist, sind die Fixiereigenschaften bei niedriger Temperatur des Toners unzureichend. Bei einem Trockentoner, wie dem Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes der vorliegenden Erfindung, neigt wegen des Vorhandenseins des modifizierten Polyesterharzes (i) die wärmefeste Lagerfähigkeit dazu, im Vergleich zu in dem Stand der Technik bekannten Polyestertonern gut zu sein, sogar wenn die Glasübergangstemperatur niedrig ist.
In der vorliegenden Erfindung ist die Temperatur (TG'), bei welcher der Lagerungsmodul des Bindemittelharzes des Toners bei einer Frequenz von 20 Hz 10000 dyn/cm² beträgt, gewöhnlich 100°C oder höher, und vorzugsweise 110°C bis 200°C. Wenn sie weniger als 100°C beträgt, werden die Warmverschmiereigenschaften schlechter. Die Temperatur (Tη), bei welcher die Viskosität des Bindemittelharzes des Toners bei einer Frequenz von 20 Hz 1000 Poise beträgt, ist gewöhnlich 180°C oder weniger und ist vorzugsweise 90°C bis 160°C. Wenn sie mehr als 180°C beträgt, werden die Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften schlechter. Spezifisch ist unter dem Gesichtspunkt, gleichzeitig gute Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften und gute Warmverschmierfestigkeit zu erhalten, TG' höher als Tη.
Mit anderen Worten beträgt die Differenz (TG' – Tη)☐ von TG' und Tη☐ vorzugsweise 0°C oder mehr. Bevorzugter ist sie 10°C oder mehr und ist noch bevorzugter 20°C oder mehr. Für die Obergrenze gibt es keine besondere Beschränkung. Unter dem Gesichtspunkt, gleichzeitig wärmebeständige Lagerungseigenschaften und gute Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften zu erhalten, beträgt die Differenz von TG' und Tη☐ vorzugsweise 0°C bis 100°C, bevorzugter 10°C bis 90°C und noch bevorzugter 20°C bis 80°C.
(Farbgebendes Mittel)
Das farbgebende Mittel in dem Toner der vorliegenden Erfindung kann irgendein in dem Fachgebiet bekannter Farbstoff oder ein solches Pigment sein. Beispiele des farbgebenden Mittels sind Ruß, Nigrosinfarbstoff, Eisenschwarz, Naphtholgelb S, Hansagelb (10G, 5G, G) Cadmiumgelb, gelbes Eisenoxid, gelben Ocker, Chromgelb, Titangelb, Polyazogelb, Ölgelb, Hansagelb (GR, A, RN, R), Pigmentgelb L, Benzidingelb (G, GR), Permanentgelb (NCG), Vulcan-Echtgelb (5G, R) Tartrazinlack, Chinolingelblack, Anthracengelb BGL, Isoindolinongelb, rotes Eisenoxid, Bleioxidrot, Bleizinnober, Cadmiumrot, Cadmium-Quecksilber-Rot, Antimonzinnober, Permanentrot 4R, Pararot, Feuerrot, Parachlororthonitroanilinrot, Lithol-Echtscharlach G, Brilliant Echtscharlach, Brilliantkarmin BS, Permanentrot (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Echtscharlach VD, Vulkan-Echtrubin B, Brilliantscharlach G, Litholrubin GX, Permanentrot F5R, Brilliantkarmin 6B, Pigmentscharlach 3B, Bordeaux 5B, Toluidinbraun, Permanentbordeaux F2K, Heliosbordeaux BL, Bordeaux 10B, BON Hellbraun, BON Mittelbraun, Eosinlack, Rhodaminlack B, Rhodaminlack Y, Alizarinalck, Thioindigorot B, Thioindigobraun, Ölrot, Chinacridonrot, Pyrazolonrot, Polyazorot, Chromzinnober, Benzidinorange, Perynonorange, Ölorange, Kobaltblau, Coelestinblau, Alkali-Blaulack, Buntblaulack, Victoria-Blaulack, metallfreies Phthalocyaninblau, Phthalocyaninblau, Echt-Himmelblau, Indanthrenblau (RS, BC), Indigo, Ultramarin, Preussischblau, Anthtachinonblau, Echtviolett B, Methylviolettlack, Kobaltviolett, Manganviolett, Dioxazinviolett, Anthrachinonviolett, Chromgrün, Zinkgrün, Chromoxid, Guignetgrün, Smaragdgrün, Pigmentgrün B, Naphtholgrün B, Grüngoldlegierung, Säuregrünlack, Malachitgrünlack, Phthalocyaningrün, Anthrachinongrün, Titanoxid, Zinkweiß, Lithophone und Mischungen davon und dergleichen. Der Gehalt des farbgebenden Mittels beträgt gewöhnlich 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, und vorzugsweise 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% in Bezug auf den Toner.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete farbgebende Mittel kann auch als eine Grundmischung verwendet werden, die mit einem Harz kombiniert wird.
Um die Grundmischung herzustellen oder als ein Bindemittelharz, das zusätzlich zu den vorstehend erwähnten modifizierten oder nicht-modifizierten Polyesterharzen mit der Grundmischung geknetet wird, können Polymere von Styrol und Derivaten davon wie Polystyrol, Polyparachlorstyrol, Polyvinyltoluol oder dergleichen; Styrol-Copolymere wie Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Propylen-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol-Methylacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylacrylat-Copolymer, Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol-Octylacrylat-Copolymer, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer, Styrol-Copolymere wie Styrol-Maleinsäure-Copolymer, Styrol-Maleinsäureester-Copolymer oder dergleichen; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Epoxidharze, Epoxypolyolharze, Polyurethane, Polyamide, Polyvinylbutyral, Polyacrylharze, Kolophonium, modifiziertes Kolophonium, Terpenharz, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Petroleumharze, chloriertes Paraffin und Paraffinwachs verwendet werden. Diese können entweder allein oder in einer Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Die Grundmischung kann erhalten werden, indem ein Harz für die Grundmischung und farbgebendes Mittel mit einer hohen Scherkraft gemischt und geknetet werden. Um die Wechselwirkung zwischen dem farbgebenden Mittel und dem Harz zu verbessern, kann ein organisches Lösungsmittel verwendet werden. Auch kann das Spülverfahren verwendet werden, bei dem eine wässrige Paste aus dem farbgebenden Mittel, die Wasser enthält, mit dem Harz und einem organischen Lösungsmittel gemischt und geknetet wird, so dass sich das farbgebende Mittel zu dem Harz bewegt, und das Wasser und das organische Lösungsmittel danach entfernt werden. Dieses Verfahren ist bevorzugt, weil ein nasser Filterkuchen aus dem farbgebenden Mittel direkt verwendet werden kann. So braucht nicht getrocknet zu werden. Für das Mischen und Kneten kann eine Dispergiervorrichtung mit hoher Scherung, wie eine Dreifach-Walzenmühle oder dergleichen verwendet werden.
(Trennmittel)
Der Toner der vorliegenden Erfindung enthält auch zusammen mit dem Bindemittelharz und dem farbgebenden Mittel des Toners Wachs. Als ein Ergebnis von Untersuchungen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, wurde herausgefunden, dass der Zustand des Wachses in dem Toner einen wesentlichen Effekt auf die Formtrenneigenschaften des Toners während des Bildfixierens hat, und es wurde auch herausgefunden, dass wenn das Wachs so in dem Toner dispergiert ist, dass eine große Menge von dem Wachs in dem Toner in der Nähe der Oberfläche vorliegt, gute Bildfixier-Formtrenneigenschaften erhalten werden können. Insbesondere ist das Wachs zu einem längeren Durchmesser von 1 μm oder weniger dispergiert. Wenn jedoch das Trennmittel in einer großen Menge auf der Oberfläche des Toner vorliegt, kann wegen Rührens in der Entwicklungsvorrichtung (der Bildentwicklungsvorrichtung) über lange Zeiträume hinweg das Wachs dazu neigen, von der Oberfläche des Toners abzugehen und zu der Oberfläche des Trägers hin angezogen zu werden, an den Oberflächen der Bauteile in der Entwicklungsvorrichtung (der Bildentwicklungsvorrichtung) zu kleben und die Ladungsmenge des Toners zu erniedrigen, was unerwünscht ist. Die Dispergiertheit des Trennmittels kann aus einer vergrößerten Photographie bestimmt werden, welche unter Verwendung eines Transmissions-Elektronenmikroskopes erhalten wird.
Das Wachs kann irgendeines der auf dem Gebiet bekannten sein. Beispiele von dem Wachs sind Polyolefinwachs (Polyethylenwachs, Polypropylenwachs oder dergleichen); ein langkettiger Kohlenwasserstoff (Paraffinwachs, Sasolwachs oder dergleichen); ein Carbonylgruppen-haltiges Wachs oder dergleichen. Von diesen ist das Carbonylgruppen-haltige Wachs bevorzugt. Beispiele von dem Carbonylgruppen-haltigen Wachs sind Ester von Polyalkansäuren (Carnaubawachs, Montanwachs, Trimethylolpropantribehenat, Pentaerythrittetrabehenat, Pentaerythritdiacetatdibehenat, Glyceryltribehenat, 1,18-Octadecandioldistearat oder dergleichen; Polyalkenolester (Trimellitsäuretristearylester, Distearylmaleat oder dergleichen); Amide von Polyalkansäuren (Ethylendiamindibehenylamid oder dergleichen); Polyalkylamide (Trimellitsäuretristearylamid oder dergleichen); Dialkylketone (Distearylketon oder dergleichen) und dergleichen. Von den Carbonylgruppen-haltigen Wachsen sind die Ester von Polyalkansäuren bevorzugt.
Der Schmelzpunkt des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Wachses ist gewöhnlich 40°C bis 160°C, vorzugsweise 50°C bis 120°C und bevorzugter 60°C bis 90°C. Wenn der Schmelzpunkt von dem Wachs weniger als 40°C beträgt, gibt es eine nachteilige Auswirkung auf die Warmlagerungseigenschaften. Wenn der Schmelzpunkt von dem Wachs mehr als 160°C beträgt, neigt bei niedriger Temperatur Kaltverschmieren während des Bildfixierens dazu, aufzutreten. Ferner ist die Schmelzviskosität von dem Wachs vorzugsweise 5 cps bis 1000 cps, bevorzugter 10 cps bis 100 cps, was der Wert gemessen bei einer Temperatur 20°C höher als der Schmelzpunkt ist. Wenn die Schmelzviskosität mehr als 1000 cps beträgt, ist nicht viel Verbesserung der Warmverschmierfestigkeit und der Niedrigtemperatur-Bildfixiereigenschaften vorhanden.
Der Gehalt von dem Wachs in dem Toner ist gewöhnlich bis zu 40 Gew.-% und vorzugsweise 3 Gew.-% bis 30 Gew.-%.
(Ladungssteuerungssubstanz)
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann ferner wenn nötig eine Ladungssteuerungssubstanz enthalten. Wenn eine Ladungssteuerungssubstanz an der Toneroberfläche angezogen ist, ist es möglich, dem Toner eine hohe Ladungsmenge zu verleihen. Spezifisch werden durch Einbetten der Ladungssteuerungssubstanz in die Oberfläche des Toners ihre Menge und der Zustand an der Toneroberfläche stabilisiert, und die Ladungsmenge kann stabilisiert werden. Wenn der Toner die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat, wird die Stabilität der Ladungsmenge verbessert.
Als die Ladungssteuerungssubstanz kann irgendeine in dem Stand der Technik bekannte verwendet werden. Beispiele der Ladungssteuerungssubstanz sind Nigrosinfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe, chromhaltige Komplexfarbstoffe, Molybdänsäure-Chelatfarbstoffe, Rhodaminfarbstoffe, Alkoxyamine, quaternäre Ammoniumsalze (einschließlich fluorierte quaternäre Ammoniumsalze), Alkylamide, Phosphor oder seine Verbindungen, Wolfram oder seine Verbindungen, Fluor-Aktivierungsmittel, Salicylsäure-Metallkomplexe, Metallsalze von Salicylsäure-derivaten und dergleichen.
Spezifische Beispiele sind Bontron 03 als der Nigrosinfarbstoff, Bontron P-51 als das quaternäre Ammoniumsalz, Bontron S-34 als der Legierungsmetall-Azofarbstoff, der Metallkomplex von Oxynaphthoesäure E-82, der Metallkomplex von Salicylsäure E-84, das Phenol-Kondensationsprodukt E-89 (erhältlich von Orient Chemical Industries); die Molybdänkomplexe von einem quaternären Ammoniumsalz TP-302, TP-415 (hergestellt von Hodoya Chemical Industries); das quaternäre Ammoniumsalz Copy Charge PSY VP2038, das Triphenylmethan-Derivat Copy Blue PR, das quaternäre Ammoniumsalz Copy Charge NEG VP2036, Copy Charge NX VP434 (erhältlich von Hoechst); LRA-901 und LR-147 als der Borkomplex (erhältlich von Japan Carlit Co., Ltd.); Kupferphthalocyanin, Perylen, Chinacridon, Azopigmente und andere polymere Verbindungen, die eine funktionelle Gruppe wie eine Sulfonsäuregruppe, eine Carboxylgruppe, ein quaternäres Ammoniumsalz oder dergleichen enthalten.
Der Gehalt der Ladungssteuerungssubstanz in der vorliegenden Erfindung wird in Abhängigkeit von der Art des Bindemittelharzes, von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Additiven, welche wenn nötig verwendet werden können, und von dem Verfahren zur Herstellung des Toners einschließlich des Dispergierverfahrens eingestellt. Obwohl dies nicht eine allgemein gültige Begrenzung ist, kann der Gehalt an Ladungssteuerungssubstanz 0,1 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des Harzes betragen. Es ist bevorzugt, dass der Gehalt der Ladungssteuerungssubstanz 0,2 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile beträgt. Wenn er mehr als 10 Gewichtsteile beträgt, ist die Ladungsmenge des Toners übermäßig groß, die Wirkung der Haupt-Ladungssteuerungssubstanz wird vermindert, die elektrostatische Anziehung mit der Entwicklungswalze nimmt zu und dies führt daher zu einer Verschlechterung der Fluidität des Entwicklers und zu einer Abnahme der Bilddichte.
Diese Ladungssteuerungssubstanzen und Trennmittel können zusammen mit dem Harz geschmolzen und geknetet werden und können natürlich bei der Auflösung oder Dispergierung in einem organischen Lösungsmittel zugesetzt werden.
Ein Reinigungsverbesserungsmittel kann ebenfalls zugesetzt werden, um den nach der Übertragung oder der primären Übertragung auf das Aufzeichnungsmedium (Übertragungspapier) auf einem Photoleiter verbliebenen Entwickler zu entfernen. Das Reinigungsverbesserungsmittel kann ein Fettsäure-Metallsalz wie Zinkstearat, Calciumstearat, Stearinsäure oder dergleichen sein; oder durch seifenfreie Emulsionspolymerisation erzeugte Polymerteilchen, wie Polymethylmethacrylat-Teilchen, Polystyrolteilchen oder dergleichen. Die Polymerteilchen haben vorzugsweise eine enge Teilchengrößenverteilung, und einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 0,01 μm bis 1 μm.
(Herstellungsverfahren)
Es wird nun ein typisches Herstellungsverfahren für den Toner der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Bindemittelharz des Toners kann mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden.
Das Polyol (1) und die Polycarbonsäure (2) werden in der Gegenwart eines in dem Fachgebiet bekannten Veresterungs-Katalysators, wie Tetrabutoxytitanat, Dibutylzinnoxid oder dergleichen auf 150°C bis 280°C erwärmt. Als nächstes wird das in der Reaktion erzeugte Wasser abdestilliert, wenn nötig unter vermindertem Druck, und dadurch wird ein Polyester erhalten, welcher Hydroxylgruppen enthält. Dann wird der Polyester, welcher Hydroxylgruppen enthält, bei einer Temperatur von 40°C bis 140°C mit dem Polyisocyanat (3) umgesetzt, um das Prepolymer (A) zu erhalten, welches Isocyanatgruppen enthält. Dann wird dieses Prepolymer (A) bei 0°C bis 140°C mit dem Amin (B) umgesetzt, um das modifizierte Polyesterharz (i) zu erhalten. Wenn das Polyisocyanat (3) umgesetzt wird und wenn das Prepolymer (A), welches Isocyanatgruppen enthält, mit dem Amin (B) umgesetzt wird, kann auch wenn erforderlich ein Lösungsmittel verwendet werden. Beispiele von Lösungsmitteln, die verwendet werden können, sind Verbindungen, welche in Bezug auf das Isocyanat (3) inert sind. Die Beispiele beinhalten aromatische Lösungsmittel (Toluol, Xylol oder dergleichen); Ketone (Aceton, Methylethylketon Methylisobutylketon oder dergleichen); Ester (Ethylacetat oder dergleichen); Amide (Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder dergleichen); Ether (Tetrahydrofuran oder dergleichen), und dergleichen.
Wenn das nicht-modifizierte Polyesterharz (ii), das mit Harnstoffbindungen nicht modifiziert ist, bei der Herstellung des Toners ebenfalls verwendet wird, wird das nicht-modifizierte Polyesterharz (ii) mit einem Verfahren identisch mit demjenigen hergestellt, das für einen Polyester verwendet wird, der Hydroxylgruppen enthält, und wird dann nach Abschluss der Reaktion zum Herstellen des vorerwähnten modifizierten Polyesterharzes (i) in dem Lösungsmittel aufgelöst.
Spezifisch kann der Toner der vorliegenden Erfindung mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Das Verfahren ist jedoch nicht auf das nachstehende beschränkt.
(Schmelzkneten und Zerkleinern)
Die das Bindemittelharz beinhaltende Tonerzusammensetzung, welche das modifizierte Polyesterharz (i), die Ladungssteuerungssubstanz und Pigment enthält, wird mit einer Maschine gemischt. In diesem Mischungsschritt ist das Mischen nicht in besonderer Weise eingeschränkt und kann unter den üblichen Bedingungen unter Verwendung einer gewöhnlichen Mischvorrichtung mit rotierenden Flügeln durchgeführt werden.
Nach Abschluss des Mischungsschrittes wird die Mischung dann in einen Kneter eingeführt und dann geschmolzen und geknetet. Der Schmelzkneter kann ein kontinuierlicher Kneter mit einer oder zwei Wellen oder ein ansatzweise arbeitender, eine Walzenmühle verwendender Kneter sein.
Es ist wichtig, dass dieses Schmelzkneten unter geeigneten Bedingungen durchgeführt wird, die nicht Spaltung der Molekülketten des Bindemittelharzes verursachen. Spezifisch sollte die Temperatur des Schmelzknetens unter Berücksichtigung des Erweichungspunktes des Bindemittelharzes des Toners ausgewählt werden. Wenn es bei einer Temperatur zu weit unter dem Erweichungspunkt durchgeführt wird, tritt in hohem Maß Molekülspaltung auf. Ist sie zu hoch, erfolgt keine Dispergierung.
Wenn der vorstehend genannte Schmelzknetschritt abgeschlossen ist, wird das geknetete Produkt pulverisiert. In diesem Pulverisierungsschritt wird das Produkt vorzugsweise grob zerkleinert und dann fein zerkleinert. Pulverisierungsverfahren, die praktischer Weise verwendet werden können, sind Aufprall auf eine Prallplatte in einem Düsenstrahl und mechanisches Zerkleinern in einem engen Spalt zwischen einem rotierenden Rotor und einem Stator.
Wenn dieser Pulverisierungsschritt beendet ist, wird das pulverisierte Produkt unter Verwendung von Zentrifugalkraft oder dergleichen in einem Luftstrom gesichtet. Dadurch wird ein Toner mit einem vorbestimmten Teilchendurchmesser, zum Beispiel einem mittleren Teilchendurchmesser von 5 μm bis 20 μm, angefertigt.
Während der Herstellung des Toners können auch anorganische Teilchen, wie die vorstehend erwähnten hydrophoben Siliciumdioxid-Teilchen oder dergleichen, dem derart angefertigten Toner zugesetzt werden, um Fluidität, Gebrauchsfähigkeitsdauer, Entwicklungseigenschaften und Übertragungseigenschaften des Toners zu verbessern. Das Hinzumischen des externen Additivs kann in einer gewöhnlichen Vorrichtung zum Mischen von Pulvern durchgeführt werden. Es ist bevorzugt, ferner einen Mantel oder dergleichen bereit zu stellen, so dass die Temperatur innerhalb der gewöhnlichen Pulvermischvorrichtung eingestellt werden kann. Um die den externen Additiven verliehene negative Ladung zu modifizieren, können die externen Additive mittendurch oder allmählich während des Vorganges zugesetzt werden. Natürlich können die Rotationsfrequenz, die Umwälzgeschwindigkeit, die Mischungszeit, die Temperatur oder dergleichen ebenfalls verändert werden. Die verhältnismäßig schwache negative Ladung kann zuerst verliehen werden, gefolgt von der starken negativen Ladung.
Beispiele von verwendbaren Mischvorrichtungen sind eine V-förmige Mischvorrichtung, ein Kollermischer, ein Redige-Mischer, ein Nauta-Mischer, ein Henschel-Mischer und dergleichen.
Um den derart erhaltenen Toner kugelförmig zu machen, können die Tonermaterialien, umfassend das Bindemittelharz und das farbgebende Mittel, die geschmolzen und geknetet und pulverisiert worden waren, durch mechanische Mittel, die einen Hybridmischer oder Mechanofusion verwenden, oder durch das Sprühtrocknungsverfahren, in welchem die Tonermaterialien in einem Lösungsmittel, in welchem das Bindemittelharz des Toners löslich ist, aufgelöst und dispergiert werden, wobei das Lösungsmittel dann unter Verwendung einer Sprühtrocknungsvorrichtung entfernt wird, kugelförmig gemacht werden. Alternativ kann der Toner durch Erwärmen in einem wässrigen Medium kugelförmig gemacht werden, aber die Verfahren sind nicht darauf beschränkt.
(Verfahren zum Fertigen des Toners in wässrigem Medium)
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete wässrige Medium kann allein verwendetes Wasser oder zusammen mit einem mischbaren Lösungsmittel verwendetes Wasser sein. Beispiele von solchen mischbaren Lösungsmitteln sind Alkohole (Methanol, Isopropanol, Ethylenglycol oder dergleichen), Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Cellosolve (Methylcellosolve oder dergleichen), niedrigere Ketone (Aceton, Methylethylketon oder dergleichen).
Die Teilchen des Toners können hergestellt werden, indem eine ein Prepolymer (A) mit Isocyanatgruppen umfassende Dispersion mit Aminen (B) in dem wässrigen Medium umgesetzt wird, oder es kann der bereits hergestellte modifizierte Polyester (i) verwendet werden. Eines der Verfahren, um eine stabile Dispersion herzustellen, die den modifizierten Polyester (i) oder das Prepolymer (A) in einem wässrigen Medium umfasst, ist das Hinzufügen einer Tonerausgangsmaterial-Zusammensetzung, welche den modifizierten Polyester (i) oder das Prepolymer (A) umfasst, zu dem wässrigen Medium, und es durch Scherkraft zu dispergieren. Das Prepolymer (A) und andere Tonerkomponenten (auf die hiernach als Toner-Ausgangsmaterialien Bezug genommen wird) wie ein farbgebendes Mittel, eine Grundmischung des farbgebenden Mittels, ein Trennmittel, eine Ladungssteuerungssubstanz, das nicht-modifizierte Polyesterharz (ii) und dergleichen können zugesetzt werden, wenn die Dispersion in dem wässrigen Medium erzeugt wird. Es ist bevorzugt, zuerst die Toner-Ausgangsmaterialien zusammen zu mischen und dann das Gemisch in dem wässrigen Medium zu dispergieren. Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt notwendig, andere Toner-Ausgangsmaterialien wie ein farbgebendes Mittel, ein Trennmittel, eine Ladungssteuerungssubstanz und dergleichen zuzusetzen, wenn die Teilchen in dem wässrigen Medium erzeugt werden, und sie können zugesetzt werden, nachdem die Teilchen erzeugt worden sind. Zum Beispiel kann nach dem Erzeugen von Teilchen, die kein farbgebendes Mittel enthalten, ein farbgebendes Mittel mittels eines in dem Fachgebiet bekannten Anfärbverfahrens zugesetzt werden.
Es besteht keine besondere Beschränkung für das Dispersionsverfahren, welches irgendeinen in dem Fachgebiet bekannte Vorrichtung verwenden kann, wie eine für Scherung bei niedriger Geschwindigkeit, Scherung bei hoher Geschwindigkeit, durch Reiben, mittels Hochdruckdüse und Ultraschallwellen oder dergleichen. Um ein Dispersionsteilchen mit einem Durchmesser von 2 μm bis 20 μm zu erhalten, wird die Hochgeschwindigkeits-Scherung bevorzugt. Wenn eine Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeits-Scherung verwendet wird, gibt es keine besondere Beschränkung der Drehzahl, welche gewöhnlich 1.000 Upm bis 30.000 Upm und vorzugsweise 5.000 Upm bis 20.000 Upm beträgt. Für die Dispersionszeit besteht keine besondere Beschränkung, aber im Fall des diskontinuierlichen Verfahrens beträgt sie gewöhnlich 0,1 Minuten bis 5 Minuten. Die Temperatur während des Dispergierens ist gewöhnliche 0°C bis 150°C (unter Druck), und vorzugsweise 40°C bis 98°C. Wenn eine höhere Temperatur verwendet wird, ist die Temperatur des Dispersionsmediums, welches das modifizierte Polyesterharz (i) oder das Prepolymer (A) umfasst niedriger, und das Dispergieren ist leichter, was wünschenswert ist.
Die Menge des wässrigen Mediums pro 100 Gewichtsteilen der Tonerzusammensetzung, die das Polyesterharz (i) oder Prepolymer (A) beinhaltet, beträgt gewöhnlich 50 Gewichtsteile bis 2.000 Gewichtsteile, und beträgt vorzugsweise 100 Gewichtsteile bis 1.000 Gewichtsteile. Wenn sie weniger als 50 Gewichtsteile ist, ist der Dispersionszustand der Tonerzusammensetzung schlecht. Wenn sie mehr als 20.000 ist, ist keine Kostengünstigkeit gegeben. Es kann auch wenn notwendig ein Dispergiermittel zugesetzt werden. Die Verwendung eines Dispergiermittels macht die Teilchenverteilung eng und stabilisiert die Dispersion und ist daher wünschenswert.
Beispiele von Dispergiermitteln, die verwendet werden können, um die Ölphase, in welcher die Tonerzusammensetzung dispergiert ist, in einer Wasser enthaltenden Flüssigkeit zu emulgieren und zu dispergieren, sind anionische Tenside wie Alkylbenzolsulfonat, α-Olefinsulfonat, Phosphorsäureester oder dergleichen; Aminsalze, wie Alkylaminsalz, Aminoalkohol-Fettsäurederivate, Polyamin-Fettsäurederivate, Imidazolin oder dergleichen; kationische quaternäres Ammoniumsalz-Tenside, wie Alkyltrimethylammoniumsalze, Dialkyldimethylammoniumsalze, Alkyldimethybenzylammoniumsalze, Pyridiniumsalze, Alkylisochinolinsalze, Benzethoniumchlorid oder dergleichen; nichtionische Tenside wie Fettsäureamid-Derivate, Derivate von mehrwertigen Alkoholen oder dergleichen; amphotere Tenside wie Anilin, Dodecyl(aminoethyl)glycin, Di(octylamino)glycin, N-Alkyl-N,N-Dimethylammoniumbetain oder dergleichen; und dergleichen.
Durch Verwendung eines Tensides mit einer Fluoralkylgruppe kann eine Wirkung mit einer extrem geringen Menge des Tensides erreicht werden. Beispiele von anionischen Tensiden mit einer Fluoralkylgruppe, die praktischer Weise verwendet werden können, sind Fluoralkylcarbonsäure mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und Metallsalze davon, Dinatriumperfluoroctansulfonylglutamat, Natrium-3-[ω-Fluoralkyl(C6-C11)oxy]-1-alkyl(C3-C4)sulfonat, Natrium-3-[ω-Fluoralkyl(C6-C8)-N-ethylamino]-1-propansulfonat, Fluoralkyl(C11-C20)carbonsäuren und Metallsalze davon, Perfluoralkyl(C7-C13)carbonsäuren und Metallsalze davon, Perfluoralkyl(C4-C12)sulfonate und Metallsalze davon, Perfluoroctansulfonsäurediethanolamid, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)perfuoroctansulfonamid, Perfluoralkyl(C6-C10)sulfonamid-Propyltrimethylammoniumsalz, Perfluoralkyl(C6-C10)-N-ethylsulfonylglycinsalz, Monoperfluoralkyl(C6-C16)ethylphosphat und dergleichen.
Beispiele von kommerziellen Produkten sind Surflon S-111, Surflon S-112, Surflon S-113 (erhältlich von Asahi Glass Co., Ltd.), Fluoride FC-93, Fluoride FC-95, Fluoride FC-98, Fluoride FC-129 (erhältlich von Sumitomo 3M, Co., Ltd.), Unidyne DS-1010, DS-102 (erhältlich von Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, Megafac F-120, Megafac F-113, Megafac F-191, Megafac F-812, Megafac F-833 (erhältlich von Dainippon Ink and Chemicals Incorporated), Ektop EF-102, EF-103, EF-104, EF-105, EF-112, EF-123A, EF-123B, EF-306A, EF-501, EF-201, EF-204 (erhältlich von Tokhem Products Corporation), FTERGENT F-100, FTERGENT F-150 (erhältlich von NEOS) und dergleichen. Beispiele von kationischen Tensiden sind primäre, sekundäre oder tertiäre Amine mit einer Fluoralkylgruppe, quaternäre Ammoniumsalze von Fettsäuren wie Perfluoralkyl(C6-C10)sulfonamid-Propyltrimethylammoniumsalz oder dergleichen; Benzalkoniumsalze, Benzethoniumchlorid, Pyridiniumchlorid und Imidazoliniumsalze, wobei Beispiele von kommerziellen Produkten Surflon S-121 (erhältlich von Asahi Glass Co., Ltd.), Fluoride FC-135, (erhältlich von Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (erhältlich von Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-150, Megafac F-824 (erhältlich von Dainippon Ink and Chemicals Incorporated), Ektop EF-132 (erhältlich von Tokhem Products Corporation), FTERGENT F-300 (erhältlich von NEOS) und dergleichen sind.
Dispergiermittel, die in Wasser schwer lösliche anorganische Verbindungen sind, wie Tricalciumphosphat, Calciumcarbonat, Titanoxid, kolloidales Siliciumdioxid, Hydroxyapatit oder dergleichen können auch verwendet werden.
Die Dispersionstropfen können auch durch ein Polymer-Schutzkolloid stabilisiert werden. Beispiele sind Säuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, α-Cyanacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid oder dergleichen; (Meth)acrylmonomere, welche Hydroxylgruppen enthalten, wie β-Hydroxyethylacrylsäure, β-Hydroxyethylmethacrylsäure, β-Hydroxypropylacrylsäure, β-Hydroxypropylmethacrylsäure, γ-Hydroxypropylacrylsäure, γ-Hydroxypropylmethacrylsäure, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylsäure, Diethylenglycolmonoacrylsäureester, Diethylenglycolmonomethacrylsäureester, Glycerinmonoacrylsäureester, Glycerinmonomethacrylsäureester, N-Methylolacrylamid, N-methylolmethacrylamid oder dergleichen; Vinylalkohol oder Ether von Vinylalkohol wie Vinylmethylether, Vinylethylether, Vinylpropylether, Ester von Verbindungen, die eine Carboxylgruppe enthalten, mit Vinylalkohol, wie Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat, Acrylamid, Methacrylamid, Diacetonacrylamid, Methylolverbindungen davon oder dergleichen; Säurechloride wie Acrylsäurechlorid und Methacrylsäurechlorid, Homopolymere und Copolymere, enthaltend ein Stickstoffatom oder dessen heterocyclischen Ring, wie Vinylpyridin, Vinylpyrolidon, Vinylimidazol, Ethylenimin, oder dergleichen; Polyoxyethylenverbindungen wie Polyoxyethylen, Polyoxypropylen, Polyoxyethylenalkylamin, Polyoxypropylenalkylanmin, Polyoxyethylenalkylamid, Polyoxypropylenalkylamid, Polyoxyethylennonylphenylether, Polyoxyethylenlaurylphenylether, Polyoxyethylenstearylphenylether, Polyoxyethylennonylphenylester oder dergleichen; Cellulosen wie Methylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose oder dergleichen; und dergleichen.
Wenn eine Substanz wie Calciumphosphat, die in Säure oder Alkali löslich ist, als ein Dispersions-Stabilisiermittel verwendet wird, wird das Calciumphosphat oder die andere Substanz unter Verwendung von Säure, wie Salzsäure oder dergleichen, aufgelöst, und dann wird Calciumphosphat durch Spülen mit Wasser von den Teilchen entfernt. Es kann auch durch enzymatische Zersetzung entfernt werden.
Wenn ein Dispergiermittel verwendet wird, kann das Dispergiermittel auf der Oberfläche des Toners belassen werden. Unter dem Gesichtspunkt, den Toner aufzuladen, ist es bevorzugt, es durch Ausführung von mindestens einer aus einer Verlängerungs- und Vernetzungsreaktion und Waschen zu entfernen.
Um die Viskosität der Tonerzusammensetzung zu erniedrigen, kann ein Lösungsmittel verwendet werden. Das modifizierte Polyesterharz (i) oder das Prepolymer (A) ist in dem Lösungsmittel löslich. Die Verwendung des Lösungsmittels ist unter dem Gesichtspunkt bevorzugt, dass die Teilchengrößenverteilung eng ist.
Dieses Lösungsmittel ist unter dem Gesichtspunkt der leichten Entfernung vorzugsweise flüchtig und hat einen Siedepunkt von weniger als 100°C. Beispiele des Lösungsmittels beinhalten Toluol, Xylol, Benzol, Tetrachlorkohlenwasserstoff, Methylenchlorid, Chloroform, Monochlorbenzol, Dichlorethyliden, Methylacetat, Ethylacetat, Methylethylketon, Methylisobutylketon und dergleichen. Eines von diesen Lösungsmitteln kann allein oder auch in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Insbesondere sind aromatische Lösungsmittel wie Toluol, Xylol oder dergleichen, und halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff oder dergleichen bevorzugt.
Die zu verwendende Menge des Lösungsmittels ist gewöhnlich 0 Gewichtsteile bis 300 Gewichtsteile, ist vorzugsweise 0 Gewichtsteile bis 100 Gewichtsteile und ist bevorzugter 25 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile von dem Prepolymer (A). Wenn das Lösungsmittel verwendet wird, wird mindestens eine aus einer Verlängerungs- und Vernetzungsreaktion durchgeführt, und das Lösungsmittel wird dann durch Erwärmen bei normalem Druck oder unter verringertem Druck entfernt.
Die Reaktionsdauer für die mindestens eine aus einer Verlängerung und Vernetzung wird je nach der Reaktivität der Kombination der Isocyanatgruppe innerhalb des Prepolymers (A) und dem Amin (B) gewählt, und beträgt gewöhnlich 10 Minuten bis 40 Stunden, und vorzugsweise 2 bis 24 Stunden. Die Reaktionstemperatur ist gewöhnlich 0°C bis 150°C, und vorzugsweise 40°C bis 98°C. Ein in dem Fachgebiet bekannter Katalysator kann wenn erforderlich ebenfalls verwendet werden. Spezifische Beispiele sind Dibutylzinnlaurat, Dioctylzinnlaurat und dergleichen.
Um das organische Lösungsmittel aus dem erhaltenen Emulgierungsdispergat zu entfernen, wird die Temperatur des ganzen Systems allmählich erhöht, und das organische Lösungsmittel in den Flüssigkeitstropfen wird durch Verdampfen vollständig entfernt. Alternativ wird das Emulgierungsdispergat in eine trockene Atmosphäre gesprüht, um das organische Lösungsmittel in den Flüssigkeitstropfen vollständig zu entfernen und Toner zu bilden, und das wässrige Dispergiermittel wird gleichzeitig durch Verdampfen entfernt. Die trockene Atmosphäre, in welche das Emulgierungsdispergat gesprüht wird, ist allgemein ein erwärmtes Gas wie Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder Verbrennungsgas, wobei der Gasstrom auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts des höchstsiedenden verwendeten Lösungsmittels erwärmt wird.
Die gewünschte Produktqualität kann in einer kurzen Zeit erhalten werden, indem ein Sprühtrockner, Gürteltrockner, eine Drehdarre oder dergleichen verwendet wird.
Wenn die Teilchengrößenverteilung während der Emulgierungsdispergierung breit ist und Waschen oder Trocknen durchgeführt werden, während diese Teilchengrößenverteilung beibehalten wird, kann die Teilchengrößenverteilung durch Sichten zu einer gewünschten Teilchengrößenverteilung eingestellt werden.
Das Sichten wird durchgeführt, indem Teilchen aus der Flüssigkeit unter Verwendung eines Zyklons, einer Dekantiervorrichtung, Zentrifuge oder dergleichen entfernt werden. Das Sichten kann natürlich nach dem Erhalten des trockenen Pulvers durchgeführt werden. Unter dem Gesichtspunkt des Wirkungsgrades ist es bevorzugt, dies in der Flüssigkeit durchzuführen. Die Toner, die nicht notwendig sind oder grobe Toner, können in den Schritt des Schmelzens und Knetens zurückgeführt werden, um wünschenswerte Toner zu erzeugen. In diesem Fall können die Toner, die nicht notwendig oder grobe Toner sind, im nassen Zustand verbleiben.
Es ist bevorzugt, dass das Dispergiermittel so viel wie möglich aus der erhaltenen Dispersion entfernt wird, und dies wird vorzugsweise zum gleichen Zeitpunkt wie das vorstehend beschriebene Sichten gemacht.
Das nach dem Trocknen erhaltene Pulver aus den Tonern kann mit anderen Teilchen wie Trennmittel, Ladungssteuerungssubstanz, Mittel zur Verbesserung der Fluidität, Feinteilchen des farbgebenden Mittels und dergleichen auf der Oberfläche befestigt werden, indem dem gemischten Pulver eine mechanische Stoßbeanspruchung gegeben wird und geschmolzen wird, um Abtrennung der anderen Teilchen von der Oberfläche der erhaltenen Mischung von Teilchen zu verhindern.
Spezifische Verfahren dafür, der Mischung eine Stoßbeanspruchung zu geben, sind: Verbringen zwischen mit hoher Geschwindigkeit sich drehende Flügel, oder Einführen der Mischung in eine Gasströmung hoher Geschwindigkeit und Beschleunigen so dass die Teilchen miteinander zusammen stoßen oder die komplexen Teilchen auf eine geeignete Prallplatte stoßen. Die für diesen Zweck verwendeten Vorrichtungen können eine Angmill (erhältlich von Hosokawa Micron) oder die modifizierte Mühle vom I-Typ (erhältlich von Nippon Pneumatic) sein, welche so modifiziert sind, dass der Pulverisierungs-Luftdruck verringert ist, ein Hybridisierungs-System (erhältlich von Nara Machine Laboratories), ein Krypton-System (erhältlich von Kawasaki Heavy Industries), ein automatischer Mörser oder dergleichen sein.
(Entwickler)
Wenn der Toner der vorliegenden Erfindung in einem Zweikomponenten-Entwickler verwendet wird, kann er in Kombination mit einem magnetischen Träger verwendet werden, und das Mischungsverhältnis von dem Träger und dem Toner ist in dem Entwickler vorzugsweise 1 Gewichtsteil bis 10 Gewichtsteile von dem Toner auf 100 Gewichtsteile des Trägers.
Der magnetische Träger kann irgendeiner von den in dem Fachgebiet bekannten sein. Beispiele des magnetischen Trägers beinhalten Eisenpulver, Magnetitpulver, einen magnetischen Harzträger oder dergleichen, die jeweils einen Teilchendurchmesser von ungefähr 20 μm bis 200 μm haben.
Der Träger kann mit Beschichtungsmaterial, wie einem Harz, beschichtet sein. Beispiele von solchen Beschichtungsmaterialien sind Aminoharze wie Aminharze wie Harnstoff-Formaldehydharz, Melaminharz, Benzoguanaminharz, Harnstoffharz, Polyamidharz, Epoxyharz und dergleichen. Andere Beispiele sind Polyvinyl- und Polyvinylidenharze wie Acrylharze, Polymethylmethacrylatharze, Polyacrylnitrilharz, Polyvinylacetatharz, Polyvinylalkoholharz, Polyvinylbutyralharz, Polystyrolharze wie Styrol-Acryl-Copolymerharz, halogenierte Olefinharze wie Polyvinylchlorid, Polyesterharze wie Polyethylenterephthalatharz und Polybutylenterephthalatharz, Polycarbonatharze, Polyethylenharze, Polyvinylfluoridharz, Polyvinylidenfluoridharz, Polytrifluorethylenharz, Polyhexafluorpropylenharz, Copolymere von Vinylidenfluorid mit Acrylmonomeren, Copolymere von Vinylidenfluorid mit Vinylfluorid, Fluorterpolymere wie das Terpolymer von Tetrafluorethylen, Vinylidenfluorid und einem Nichtfluorid-Monomer, Siliconharze und dergleichen.
Ein elektrisch leitfähiges Pulver oder dergleichen können wenn nötig auch in dem Beschichtungsmaterial enthalten sein. Beispiele der elektrisch leitfähigen Pulver sind Metallpulver, Ruß, Titanoxid, Zinnoxid, Zinkoxid und dergleichen. Diese elektrisch leitfähigen Pulver haben vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 μm oder weniger. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser mehr als 1 μm beträgt, ist es schwierig, den elektrischen Widerstand zu steuern. Der Toner der vorliegenden Erfindung kann auch als ein magnetischer Einkomponenten-Toner verwendet werden, welcher nicht einen Träger verwendet. Der Toner der vorliegenden Erfindung kann auch als ein nicht-magnetischer Toner verwendet werden.
(Bilderzeugungsverfahren und Entwicklungsvorrichtung (Bildentwickler))
Dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird keine besondere Beschränkung auferlegt, vorausgesetzt dass es den vorstehend genannten Toner verwendet. Insbesondere wenn der Entwickler der vorliegenden Erfindung in einer mit einer magnetischen Walze ausgerüsteten Entwicklungsvorrichtung (Bildentwicklungsvorrichtung) verwendet wird, in welcher die folgenden Vorrichtungen verwendet werden, um die Magnetbürstendichte zu erhöhen, können die meisten der Probleme, die bei der Verwendung eines Verfahrens auftreten, in dem die Magnetbürstendichte erhöht wird, behoben werden, und ein Bild hoher Qualität, welches im Zeitverlauf stabil ist, kann erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, tritt in dem Verfahren, in dem die Magnetbürstendichte erhöht wird, um unnormale Bilder wie solche mit Bildauslassung am hinteren Ende zu verhindern, Bildverschlechterung im Laufe der Zeit im Vergleich zu dem anfänglichen Bild besonders stark auf. Zuerst wird ein relativer Vergleich der auf die magnetische Bürste im Zeitverlauf wirkenden Drehmomentdifferenz für eine ein die Magnetbürstendichte erhöhendes Bilderzeugungsverfahren verwendende Entwicklungsvorrichtung (Bildentwicklungsvorrichtung), welche mit einer in der vorliegenden Erfindung beschriebenen magnetischen Walze ausgerüstet ist, und für eine Entwicklungsvorrichtung (Bildentwicklungsvorrichtung), die eine magnetische Walze verwendet, die nicht die Magnetbürstendichte erhöht, angestellt. 7 zeigt die Messergebnisse für diese Drehmomentdifferenz. Für diese Messung wird eine gewöhnliche Drehmoment-Messvorrichtung mit dem sich drehenden Zahnradteil an einem Ende der magnetischen Walze verbunden und es wird der Wert des Drehmomentes im Zeitverlauf mit einem Data Logger NR2000 (erhältlich von KEYENCE CORPORATION) gemessen. Auf diese Weise wird herausgefunden, dass in dem Fall der Entwicklungsvorrichtung (Bildentwicklungsvorrichtung), welche mit der magnetischen Walze der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, die Auswirkung auf den Drehmomentwert im Zeitverlauf im Vergleich zu dem anfänglichen Zeitraum stärker zunahm, das heißt die den magnetischen Bürsten auferlegte Beanspruchung nahm zu, und deshalb nahm die Bildqualität im Zeitverlauf im Vergleich zu dem anfänglichen Zeitraum ab.
Um diese Verschlechterung im Zeitverlauf zu beheben, ist es wichtig, dass der für den Entwickler verwendete Toner eine spezifische Verteilung des Teilchendurchmessers und der Gestalt hat. Es wurde herausgefunden, dass das Problem durch Verwendung des Toners der vorliegenden Erfindung behoben werden konnte, mit anderen Worten dadurch, dass es so eingerichtet wurde, dass in dem ursprünglichen Toner das Verhältnis (Dv/Dn) und die Rundheit im Mittel des Toners innerhalb der durch die vorliegende Erfindung definierten Bereiche liegen.
Es wird jetzt mit Bezug auf 9 die Struktur der Entwicklungsvorrichtung (des Bildentwicklers), die in einem bevorzugten Bilderzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beschrieben.
Eine Entwicklungswalze 41, die als der Entwickler-Träger dient, ist in der Nähe einer photoleitenden Trommel 1 angeordnet, welche als ein Träger für das latente elektrostatische Bild dient. Ein Entwicklungsgebiet befindet sich in den zueinander benachbarten Teilen der Entwicklungswalze 41 und der photoleitenden Trommel 1. Die vorstehend erwähnte Entwicklungswalze 41 ist mit einer Entwicklungsmanschette 43 versehen, welche aus einem nicht-magnetischen Körper wie Aluminium, Messing, rostfreiem Stahl oder einem elektrisch leitfähigen Harz besteht, der zu einer zylindrischen Form ausgestaltet ist und welche durch einen sich drehenden Antriebsmechanismus (in der Abbildung nicht gezeigt) im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Eine magnetische Walze 44, welche ein magnetisches Feld erzeugt und den Entwickler aufwärts stehen lässt, um magnetische Bürsten auf der Oberfläche der Entwicklungsmanschette 43 zu erzeugen, ist so bereitgestellt, dass sie im Inneren der Entwicklungsmanschette 43 befestigt ist. Der den Entwickler bildende Träger bildet dann entlang den von dem magnetischen Walzenkörper 44 hervorgerufenen magnetischen Kraftlinien auf der Entwicklungsmanschette 43 eine kettenförmige Bürste aus, und geladener Toner haftet an diesem kettenförmigen Träger, um magnetische Bürsten zu bilden. Die auf diese Weise gebildeten magnetischen Bürsten werden dann zusammen mit der Drehbewegung der Entwicklungsmanschette 43 in der gleichen Richtung wie die Entwicklungsmanschette 43 transportiert, das heißt im Uhrzeigersinn. Eine Rakel 45, welche die Höhe der magnetischen Bürste aus der Entwicklerkette steuert, das heißt die Entwicklermenge steuert, ist in der Transportrichtung des Entwicklers, das heißt dem Uhrzeigersinn, aufwärts von dem Entwicklungsgebiet eingebaut. Eine Schraube 47, welche den Entwickler in einem Entwicklergehäuse 46 während des Rührens in die Entwicklungswalze 41 zieht, ist in der Nachbarschaft der Entwicklungswalze 41 eingebaut.
Der magnetische Walzenkörper 44 ist mit mehreren magnetischen Polen versehen. Spezifisch umfassen diese Pole, wie in 10 gezeigt, einen magnetischen Entwicklungs-Hauptpol P1b, welcher den Entwickler in dem Entwicklungsgebiet zu magnetischen Bürsten ausformt, magnetische Hilfspole P1a und P1c, welche eine von der magnetischen Entwicklungs-Hauptkraft verschiedene Polarität haben, einen magnetischen Pol P4 zum Anziehen des Entwicklers auf die Entwicklungsmanschette 43, magnetische Pole P5 und P6, welche den Entwickler, der auf die Entwicklungsmanschette 43 angezogen wurde, zu dem Entwicklungsgebiet transportieren, und magnetische Pole P2 und P3, welche Entwickler in dem Gebiet nach der Entwicklung transportieren. Diese magnetischen Pole P1b, P1a, P1c, P4, P5, P6, P2 und P3 sind in der Radialrichtung in der Entwicklungsmanschette 43 angeordnet. Diese magnetische Walze 41 umfasst einen achtpoligen Magneten, jedoch kann die Anzahl der magnetischen Pole zwischen dem Pol P3 und der Rakel 45 weiter auf 10 oder 12 erhöht werden, um die Anziehungseigenschaften und die Nachführeigenschaften beim schwarzen Volltonbild zu verbessern.
In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, wie in 10 gezeigt, der vorstehende Satz von magnetischen Entwicklungs-Hauptpolen P1 zusammen mit P1a, P1b, P1c Magnete mit einem kleinen Querschnitt in der Querrichtung umfassen. Wenn der Querschnitt in der Querrichtung klein ist, wird die magnetische Kraft allgemein schwach. Wenn die magnetische Kraft der Entwicklungswalzen-Oberfläche zu klein wird, reicht die den Träger haltende Kraft nicht mehr aus, um die Träger auf dem Photoleiter (dem Träger für das latente elektrostatische Bild) anzuordnen. Um diesem entgegen zu wirken, können diese Magneten aus einer Seltenerdlegierung, welche stark magnetisch ist, hergestellt werden. Ein Eisen-Neodym-Bor-Legierungs (FeNdB) Magnetverbund, welcher ein typisches Beispiel von diesen Seltenerdlegierungs-Magneten ist, hat als maximales Energieintegral ausgedrückt eine Stärke von 358 kJ/m³, und ein Eisen-Neodym-Bor-Metalllegierungs-Verbundmagnet hat als maximales Energieintegral ausgedrückt eine Stärke von etwa 80 kJ/m³. Deshalb ist es möglich, eine höhere magnetische Kraft als die gewöhnlich verwendeten Ferritmagnete oder Ferritverbundmagnete aufrecht zu erhalten, welche ein maximales Energieintegral von etwa 36 kJ/m³ oder etwa 20 kJ/m³ haben. Auf diese Weise ist es jetzt möglich, die magnetische Kraft auf der Entwicklungswalze aufrecht zu halten, sogar wenn ein Magnet mit kleinem Querschnitt in Querrichtung verwendet wird. Zusätzlich zu den vorstehenden kann auch ein Magnet aus Samarium-Verbundmetalllegierung verwendet werden, um die magnetische Kraft aufrecht zu erhalten.
Wegen der Struktur der vorstehend genannten Magnete nimmt die Halbwertsbreite des magnetischen Hauptpols P1b ab, und daher kann der Spalt enger gemacht werden. In diesem Fall tritt Tonerdrift nicht so leicht an der Spitze der magnetischen Bürste auf, wenn der Spalt der magnetischen Bürste, welche den Photoleiter (den Träger für das latente elektrostatische Bild) kontaktiert, enger wird, und daher kann „Bildauslassung am hinteren Ende” verringert werden. Auch werden wegen der magnetischen Hilfspole P1a, P1c die magnetischen Kraftlinien des magnetischen Hauptpols P1b konzentrierter, und da der Dämpfungsfaktor der magnetischen Kraftdichte in der Normalenrichtung des Spaltteils zunimmt, wird in dem Spalt eine magnetische Bürste hoher Dichte ausgebildet. Daher sind die magnetischen Bürsten in dem Spalt nicht in der Längsrichtung zerstreut, sondern werden sehr gleichmäßig, und es kann die „Bildauslassung am hinteren Ende” über den ganzen Bereich in der Längsrichtung verringert werden.
Spezifisch ist der Manschettendurchmesser der Entwicklungsmanschette 43 20 mm, wenn der Trommeldurchmesser der Photoleiter-Trommel 1 60 mm beträgt, und die magnetischen Hilfspole P1a, P1c auf beiden Seiten des magnetischen Hauptpols P1b haben einen Winkel von weniger als 30°, spezifisch 25°, wie in 10 gezeigt wird, die Halbwertsbreite des magnetischen Hauptpols P1b ist weniger als 22°, spezifisch 16°. Auch war, während die magnetische Flussdichte des magnetischen Hauptpols auf der Oberfläche der Entwicklungsmanschette 117 mT war, gemessen mit einem Gaussmeter (HGM-8300: erhältlich von der ADS) und einer A1 Axialsonde (erhältlich von der ADS), die magnetische Flussdichte an einer von der Oberfläche der Entwicklungsmanschette 1 mm entfernten Stelle 54,4 mT, was bedeutet, dass der Dämpfungsgrad 53,5% war.
In 9 und 10 wurde ein Beispiel beschrieben, welches magnetische Hilfspole verwendet. Wenn der magnetische Hauptpol allein ohne die magnetischen Hilfspole verwendet wird, wird gemäß von den Erfindern erhaltenen experimentellen Ergebnissen die magnetische Bürste dicht gebildet, wenn die in die magnetischen Transportpole P2 bis P6 eintretenden magnetischen Kraftlinien erhöht werden, und Bildauslassung am hinteren Ende kann in ausreichendem Maß verringert werden, wenn der Dämpfungsgrad der magnetischen Flussdichte in der Normalenrichtung in dem Spaltteil 40% oder mehr beträgt. Auch werden, was die Halbwertbreite des magnetischen Hauptpols angeht, gemäß von den Erfindern erhaltenen experimentellen Ergebnissen die magnetischen Bürsten dicht gebildet und Bildauslassung am hinteren Ende kann in ausreichendem Maß verringert werden, wenn die Halbwertsbreite von diesem magnetischen Hauptpol weniger als 22° ist.

Hierin wurden die magnetischen Flussdichten für die magnetische Walze aus FeNdB-Verbund (Durchmesser 20 mm) gemessen. Die Ergebnisse des Vergleichs mit einer gewöhnlichen magnetischen Walze aus Ferrit oder dergleichen, welche einen schwachen Magnetismus hat, werden in den nachfolgenden (a) und (b) in Tabelle 2 gezeigt. Diese Messungen an magnetischen Walzen wurden unter Verwendung der vorstehenden Sonde TS-10A (erhältlich von der ADS) und einem Gaussmeter (HGM-8900: erhältlich von der ADS) durchgeführt. Die Position der Halleffekt-Sonde zum Messen der magnetischen Flussdichte in der Normalenrichtung und der Tangentialrichtung wurde auf 0,5 mm von der Manschettenoberfläche entfernt eingestellt. In den magnetischen Walzen in Tabelle 2 hat P3 die Hauptfunktionen, der Einheit den Entwickler zurückzugeben. Da seine magnetische Flussdichte äußerst klein ist, wird sie nicht gezeigt. [Tabelle 2] (a) Magnetische Walze aus FeNdB-Verbund

	P1a	P1b	P1c	P2	P4	P5	P6
Magnetische Flussdichte (mT)	87	69,8	77,7	54	30	72,8	62,2
Halbwert Zentrumswinkel	337,7	0	22,6	59,1	147,8	203	287,6
Halbwertsbreite	17,8	13,4	17,1	29,7	84,9	42,2	46,6
Magnetischer Pol	S	N	S	N	N	S	N

(b) Magnetische Walze nach dem Stand der Technik.

	P1a	P2	P4	P5	P6
Magnetische Flussdichte (mT)	89,2	57,5	21,1	63,5	71,9
Halbwert Zentrumswinkel	0	65,8	157,8	211,4	295,5
Halbwertsbreite	47,6	37,2	29,3	38	49,7
Magnetischer Pol	S	N	N	S	N

Wenn die magnetische Walze mit der in (a) von Tabelle 2 gezeigten Struktur tatsächlich in dem Entwicklungsvorrichtungs(Bildentwickler)-Teil der Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird, werden Bildauslassung am hinteren Ende und die Zickzackform des Bildes unterdrückt. Mit anderen Worten kann durch Verengen der Halbwertsbreite des magnetischen Hauptpols das Auftreten und das Verschwinden einer kurzen magnetischen Bürste erhalten werden, so dass der Entwicklungsspalt enger gemacht wird, Abdriften des Toners an der Spitze der magnetischen Bürste zur Basis wird zu sehr geringen Mengen verringert, und das Auftreten und das Verschwinden der magnetischen Bürste ist in der Längsrichtung gleichmäßig, und so treten Zickzackformen und weiße Defektstellen am hinteren Ende des Bildes nicht leicht auf.
11 zeigt ein Beispiel einer Farbbild-Erzeugungsvorrichtung, welche ein Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Eine Aufladungsvorrichtung (Auflader) 2, welche die Oberfläche einer Photoleiter-Trommel 1 (Träger für das latente elektrostatische Bild) mit einer Ladewalze oder dergleichen auflädt, eine Belichtungsvorrichtung (Lichteinstrahler) 3, welche mit einem Laserstrahl oder dergleichen ein latentes Bild auf der gleichmäßig geladenen Oberfläche der Photoleiter-Trommel (Träger für das latente elektrostatische Bild) erzeugt, eine Entwicklungsvorrichtung (Bildentwickler) 4, welche ein Tonerbild erzeugt, indem sie geladenen Toner auf dem latenten Bild auf einer Photoleiter-Trommel (Träger für das latente elektrostatische Bild) 1 angeordnet macht, eine Übertragungsvorrichtung (Überträger) 5, welche das auf der Photoleiter-Trommel 1 gebildete Tonerbild mittels eines Übertragungsgürtels oder einer Übertragungswalze, einem Beschicker oder dergleichen auf ein Aufzeichnungspapier (Aufzeichnungsmedium) 6 überträgt, eine Reinigungsvorrichtung, welche nach der Übertragung auf der Photoleiter-Trommel 1 verbleibenden Toner entfernt, und eine Entladungsvorrichtung 8, welches verbleibendes Potential auf der Photoleiter-Trommel 1 entlädt, sind in dieser Abfolge um die Photoleiter-Trommel 1 herum angeordnet, welche der Latentbildträger ist. Die Entwicklungsvorrichtung (der Bildentwickler) hat eine Revolverstruktur, umfassend einen Bildentwickler für Schwarz, einen Bildentwickler für Cyan, einen Bildentwickler für Magenta und einen Bildentwickler für Gelb. In dieser Struktur bildet die Photoleiter-Trommel 1, deren Oberfläche durch die Ladewalze der Aufladungsvorrichtung 2 gleichmäßig aufgeladen ist, durch die Belichtungsvorrichtung 3 ein latentes elektrostatisches Bild aus, und durch die Entwicklungsvorrichtung (den Bildentwickler) 4 wird ein Tonerbild erzeugt. Dieses Tonerbild wird durch die Übertragungsvorrichtung 5 von der Oberfläche der Photoleiter-Trommel 1 auf ein Aufzeichnungspapier (Aufzeichnungsmedium) übertragen, welches durch einen Papierzufuhrtrog (nicht gezeigt) transportiert wird. Daraufhin wird das Tonerbild auf dem Aufzeichnungspapier mit einer Bildfixiervorrichtung auf dem Aufzeichnungspapier fixiert. Zur gleichen Zeit werden auf der Photoleiter-Trommel verbleibende Toner, die nicht übertragen wurden, durch die Reinigungsvorrichtung 7 zurück gewonnen. Die Photoleiter-Trommel, von welcher der verbliebene Toner entfernt wurde, wird durch die Lampe zur Entladung (die Entladungsvorrichtung) 8 initialisiert und für den nächsten Bilderzeugungsvorgang vorbereitet.
Die Bilderzeugungsvorrichtung mit dieser Struktur verwendet das Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung und kann daher hohe Bildqualität mit hervorragender Wiedergabe feiner Linien und Punkte, ohne unnormale Bilder, wie Bildauslassung am hinteren Ende, über lange Zeiträume hinweg aufrecht erhalten. Ferner kann Verschmutzung innerhalb und außerhalb der Vorrichtung wegen Tonerstreuung, welche die Tonerverschlechterung im Laufe der Zeit begleitet, verhindert werden. In Fall des Verfahrens der Erzeugung eines Farbbildes kann hohe Bildqualität mit hervorragender Wiedergabe feiner Linien und Punkte ohne unnormale Bilder, wie Bildauslassung am hinteren Ende, über lange Zeiträume hinweg aufrecht erhalten werden, und Verschlechterung der Bildqualität wegen Farbmischung, welche die Tonerverschlechterung im Laufe der Zeit begleitet, kann verhindert werden.
(Bilderzeugungs-Prozesskartusche)
Die Bilderzeugungs-Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung umfasst den Entwickler der vorliegenden Erfindung, eine Bildentwicklungsvorrichtung, die konfiguriert ist, einen Entwicklerbehälter zu haben und den Entwickler der vorliegenden Erfindung auf ein latentes elektrostatisches Bild aufzubringen, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu erzeugen, und eines von einem Träger für das latente elektrostatische Bild, einer Aufladungsvorrichtung, die zum gleichmäßigen Aufladen einer Oberfläche des latenten elektrostatischen Bildes konfiguriert ist, und einer Reinigungsvorrichtung, die zum Reinigen der Oberfläche des Trägers für das latente elektrostatische Bild konfiguriert ist. Die Bilderzeugungs-Prozesskartusche ist in einstückiger Konstruktion ausgebildet und ist von einer Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar und an dieser anbringbar. Die Bildentwicklungsvorrichtung in der Bilderzeugungs-Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung enthält den Entwickler der vorliegenden Erfindung. Der Entwickler enthält den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes der vorliegenden Erfindung.
Die Bilderzeugungs-Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung weist zufrieden stellende Aufladungseigenschaften auf, wenn sie in eine Bilderzeugungsvorrichtung eingebracht wird. Die Bilderzeugungs-Prozesskartusche der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch die Erzeugung eines Bildes, auf dem wenige der Toner schwach oder umgekehrt geladen sind und keiner der Toner weggestreut ist, sogar nachdem mehrere Zehntausend Blätter bei hoher Temperatur und bei hoher Feuchtigkeit gedruckt worden sind.
12 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel der Bilderzeugungs-Prozesseinheit (Prozesskartusche) zeigt. Die Bilderzeugungs-Prozesseinheit 106 beinhaltet eine Photoleiter-Trommel 101, die als der Träger für das latente elektrostatische Bild dient, eine als die Aufladungsvorrichtung dienende Ladewalze 103, eine als die Reinigungsvorrichtung dienende Reinigungsvorrichtung 105 und eine als die Bildentwicklungsvorrichtung dienende Bildentwicklungsvorrichtung 102. Diese Komponenten der Bilderzeugungs-Prozesseinheit 106 bilden eine integrale Struktur, die an einem Drucker-Hauptkörper anbringbar und von ihm abnehmbar ist. Die Bildentwicklungsvorrichtung 102 beinhaltet eine Entwicklungsmanschette 104.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die nachfolgenden Beispiele in mehr Einzelheiten beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt ist. In den Beispielen A beziehen sich „Teile” auf Gewichtsteile.
Beispiel A-1
(Synthese von Bindemittelharz)
724 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 276 Teile Isophthalsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in ein Reaktionsgefäß eingeführt, das mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war und wurden bei normalem Druck bei 230°C 8 Stunden lang umgesetzt, wurden wieder bei vermindertem Druck von 10 bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt und auf 160°C abgekühlt, dann wurden 32 Teile Isophthalsäureanhydrid zugesetzt und die Umsetzung wurde 2 Stunden lang fortgesetzt. Als nächstes wurde das Reaktionsgemisch auf 80°C abgekühlt, und 188 Teile Isophorondiisocyanat wurden in Ethylacetat zugesetzt und 2 Stunden lang umgesetzt, um ein Isocyanat enthaltendes Prepolymer (1) zu erhalten. Als nächstes wurden 267 Teile des Prepolymers (1) und 14 Teile Isophorondiamin 2 Stunden lang bei 50°C umgesetzt, um ein Harnstoff-modifiziertes Polyesterharz (i) mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht von 64.000 zu erhalten. In einer mit der vorstehenden identischen Weise wurden 724 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 276 Teile Isophthalsäure 8 Stunden lang bei 230°C Kondensations-polymerisiert, und dann bei vermindertem Druck von 10 bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt, um ein nicht-modifiziertes Polyesterharz (a) mit einem Peak-Molekulargewicht von 5.000 zu erhalten. 200 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) und 800 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK (1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Bindemittelharzes (1) in Ethylacetat/MEK zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Bindemittelharz (1) zu isolieren. Tg war 62°C und die Säurezahl war 10.
(Herstellung von Toner)
20 Teile einer Lösung des vorstehend genannten Bindemittelharzes (1) in Ethylacetat/MEK, 5 Teile Pentaerythrittetrabehenat (Schmelzpunkt: 81°C, Schmelzviskosität: 25 cps)) und 10 Teile Ruß wurden in einen Becher gegeben und bei 60°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. 706 Teile ionenausgetauschtes Wasser, 294 Teile einer 10%igen Suspension von Hydroxyapatit (Supertite 10, Hersteller: Japan Chemical Industries) und 0,2 Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat wurden in den Becher gegeben und gleichmäßig aufgelöst. Als nächstes wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, und die vorstehende Tonermaterial-Lösung wurde während 10 Minuten langem Rühren mit 12.000 Upm mit dem TK-Homomischer eingebracht. Als nächstes wurde diese gemischte Lösung in einen mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüsteten Kolben überführt, die Temperatur wurde auf 98°C erhöht, um einen Teil des Lösungsmittels zu entfernen, dann wurde die Temperatur auf Raumtemperatur zurückgeführt, die Mischung wurde in dem gleichen Homomischer bei 12.000 Upm gerührt, um die Tonerform aus der kugelförmigen heraus zu verändern, und das Lösungsmittel wurde vollständig entfernt. Daraufhin wurde das Produkt gespült und getrocknet und mittels Windkraft gesichtet, um Tonerteilchenbasen zu erhalten. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) war 6,75 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) war 5,57 μm und das Verhältnis Dv/Dn war 1,21. Als nächstes wurden 0,5 Teile hydrophobes Siliciumdioxid 100 Teilen der Toner zugesetzt und in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (1) der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Beispiel A-2
(Synthese von Bindemittelharz)
In einer mit derjenigen von Beispiel A-1 identischen Weise wurden 334 Teile bimolares Eisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 274 Teile Isophthalsäure und 20 Teile wasserfreie Trimellitsäure Kondensations-polymerisiert, und mit 154 Teilen Isophorondiisocyanat umgesetzt, um ein Prepolymer (2) zu erhalten. Als nächstes wurden 213 Teile des Prepolymers (2), 9,5 Teile Isophorondiamin und 0,5 Teile Dibutylamin in der gleichen Weise wie derjenigen von Beispiel A-1 umgesetzt, um ein Harnstoff-modifiziertes Polyesterharz (2) mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht von 79.000 zu erhalten. 200 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (2) und 800 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK(1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung in Ethylacetat des Bindemittelharzes (2) zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Bindemittelharz (2) zu isolieren. Das Peak-Molekulargewicht war 5.000, Tg war 62°C und die Säurezahl war 10.
(Herstellung von Toner)
Es wurde das identische Verfahren wie das von Beispiel 1 befolgt, außer dass das Bindemittelharz (1) durch das Bindemittelharz (2) ersetzt wurde, und die Auflösungstemperatur und die Dispergierungstemperatur auf 50°C verändert wurden, um die Tonerteilchenbasis (2) der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Dann wurde 1,0 Teil des Zinksalzes von einem Salicylsäurederivat als ein Ladungssteuerungssubstanz zugesetzt und es wurde in einer erwärmten Atmosphäre gerührt, um die Ladungssteuerungssubstanz auf der Oberfläche des Toners anwesend zu machen. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 5,5 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 4,88 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,14. Als nächstes wurden 1,0 Teil hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid mit 100 Teilen der Toner in einem Henschelmischer gemischt, um den Toner (2) der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Beispiel A-3
(Synthese von Bindemittelharz)
30 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) und 970 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK(1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Bindemittelharzes (3) in Ethylacetat/MEK zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Bindemittelharz (3) zu isolieren. Das Peak-Molekulargewicht war 5.000, Tg war 62°C und die Säurezahl war 10.
(Herstellung von Toner)
Der Toner (3) der vorliegenden Erfindung wurde in einer mit derjenigen von Beispiel A-2 identischen Weise erhalten, außer dass das Bindemittelharz (2) durch das Bindemittelharz (3) ersetzt wurde und das farbgebende Mittel zu 8 Teilen Ruß verändert wurde. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 6,82 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 6,11 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,12. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Beispiel A-4
(Synthese von Bindemittelharz)
500 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) und 500 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK(1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Bindemittelharzes (4) in Ethylacetat/MEK zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Bindemittelharz (4) zu isolieren. Das Peak-Molekulargewicht war 5.000, Tg war 62°C und die Säurezahl war 10.
(Herstellung von Toner)
Der Toner (4) der vorliegenden Erfindung wurde in einer mit derjenigen von Beispiel A-1 identischen Weise erhalten, außer dass das Bindemittelharz (1) durch das Bindemittelharz (4) ersetzt wurde und das farbgebende Mittel zu 8 Teilen Ruß verändert wurde. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 4,89 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 4,45 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,10. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Beispiel A-5
(Synthese von Bindemittelharz)
750 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) und 250 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK(1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Bindemittelharzes (5) in Ethylacetat/MEK zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Bindemittelharz (5) zu isolieren. Das Peak-Molekulargewicht war 5.000, Tg war 62°C und die Säurezahl war 10.
(Herstellung von Toner)
Der Toner (5) der vorliegenden Erfindung wurde in einer mit derjenigen von Beispiel A-1 identischen Weise erhalten, außer dass das Bindemittelharz (1) durch das Bindemittelharz (5) ersetzt wurde. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 5,95 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 5,21 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,14. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Beispiel A-6
(Synthese von Bindemittelharz)
850 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) und 150 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes (a) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK(1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Bindemittelharzes (6) in Ethylacetat/MEK zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Bindemittelharz (6) zu isolieren. Das Peak-Molekulargewicht war 5.000, Tg war 62°C und die Säurezahl war 10.
(Herstellung von Toner)
Der Toner (6) der vorliegenden Erfindung wurde in einer mit derjenigen von Beispiel A-1 identischen Weise erhalten, außer dass das Bindemittelharz (1) durch das Bindemittelharz (6) ersetzt wurde. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 3,90 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 3,38 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,15. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Beispiel A-7
(Synthese von Bindemittelharz)
724 Teile bimolares Eisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 276 Teile Terephthalsäure wurden unter atmosphärischem Druck bei 230°C 2 Stunden lang Kondensationspolymerisiert, und unter einem verringerten Druck von 10 mm Hg bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt, um ein nicht-modifiziertes Polyesterharz (b) mit einem Peak-Molekulargewicht von 800 zu erhalten. 200 Teile des Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes (1) und 800 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes (b) wurden in 2.000 Teilen Ethylacetat/MEK(1/1)-Mischlösungsmittel aufgelöst und gerührt, um eine Lösung des Bindemittelharzes (7) in Ethylacetat/MEK zu erhalten. Diese wurde unter teilweise vermindertem Druck getrocknet, um das Bindemittelharz (7) zu isolieren. Tg war 45°C.
(Herstellung von Toner)
Das Tonerharz (7) wurde in einer mit derjenigen von Beispiel A-1 identischen Weise erhalten, außer dass das Bindemittelharz (1) durch das Bindemittelharz (7) ersetzt wurde. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 5,22 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 4,50 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,16. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in der Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel A-1
(Synthese von Bindemittelharz)
324 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 166 Teile Isophthalsäure wurden unter Verwendung von 2 Teilen Dibutylzinnoxid als Katalysator Kondensations-polymerisiert, um ein zum Vergleich dienendes Bindemittelharz (1) mit einem Peak-Molekulargewicht von 4.000 zu erhalten. Die Tg des Vergleichs-Bindemittelharzes (1) war 57°C.
100 Teile des vorstehend genannten Vergleichs-Bindemittelharzes (1), 200 Teile Ethylacetatlösung und 10 Teile Ruß wurden in einen Becher gegeben und bei 50°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren. Als nächstes wurden die Inhaltsstoffe in der gleichen Weise wie in Beispiel A-1 in einen Toner umgewandelt, um einen Vergleichstoner des Volumenmittel-Teilchendurchmessers 6 μm zu erhalten. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 7,51 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 6,05 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,24. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel A-2
(Synthese von Bindemittelharz)
343 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 166 Teile Isophthalsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in ein Reaktionsgefäß eingeführt, das mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war und wurden bei normalem Druck bei 230°C 8 Stunden lang umgesetzt, wurden bei vermindertem Druck von 10 bis 15 mm Hg 5 Stunden lang umgesetzt und auf 80°C abgekühlt, dann wurden 14 Teile Toluoldiisocyanat in Toluol zugesetzt und 5 Stunden lang bei 110°C umgesetzt, und das Lösungsmittel wurde entfernt, um ein Harnstoff-modifiziertes Polyesterharz mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht von 98.000 zu erhalten. 363 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 166 Teile Isophthalsäure wurden wie in Beispiel A-1 Kondensations-polymerisiert, um ein nicht-modifiziertes Polyesterharz mit einem Peak-Molekulargewicht von 3.800 und einer Säurezahl von 7 zu erhalten. 350 Teile des vorstehend genannten Harnstoff-modifizierten Polyesterharzes und 650 Teile des nicht-modifizierten Polyesterharzes wurden in Toluol gelöst, und nach Rühren wurde das Lösungsmittel entfernt, um das Vergleichs-Bindemittelharz (2) zu ergeben.
Die Tg des Vergleichs-Bindemittelharzes (2) war 58°C.
(Herstellung von Toner)
100 Teile von dem Vergleichs-Bindemittelharz (2) und 8 Teile Ruß wurden mit dem nachfolgenden Verfahren zu Toner umgewandelt. Zuerst wurde die Mischung nach vorläufiger Mischung unter Verwendung eines Henschelmischers in einem kontinuierlichen Kneter geknetet. Als nächstes wurde das Produkt nach Zerkleinern in einem Düsenzerkleinerer in einer Luftstrom-Sichtungsvorrichtung gesichtet, um Toner zu erhalten. Als nächstes wurden 1,0 Teil hydrophobes Siliciumdioxid und 0,5 Teile hydrophobes Titanoxid unter Verwendung eines Henschelmischers mit 100 Teilen Toner gemischt, um den Vergleichstoner (2) zu erhalten. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 6,50 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 5,50 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,18. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel A-3
(Synthese von Bindemittelharz)
354 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt und 166 Teile Isophthalsäure wurden unter Verwendung von 2 Teilen Dibutylzinnoxid als Katalysator Kondensations-polymerisiert, um ein Vergleichs-Bindemittelharz (3) mit einem Peak-Molekulargewicht von 12.000 zu erhalten. Die Tg war 62°C und die Säurezahl war 10.
(Toner-Herstellungsbeispiel)
100 Teile des vorstehend genannten Vergleichs-Bindemittelharzes (3), 200 Teile Ethylacetatlösung und 4 Teile Kupferphthalocyanin wurden in einen Becher gegeben und bei 50°C mit 12.000 Upm mittels eines TK Homomischers gerührt, um die Inhaltsstoffe gleichmäßig aufzulösen und zu dispergieren und eine zum Vergleich dienende Tonermaterial-Lösung zu erhalten. Als nächstes wurde diese in der gleichen Weise wie in Beispiel A-5 in einen Toner umgewandelt, um einen Vergleichstoner (3) zu erhalten. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von der Tonerteilchenbasis war 6,12 μm, der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) von der Tonerteilchenbasis war 4,64 μm und das Verhältnis (Dv/Dn) war 1,32. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel A-4
(Herstellung von Toner)
Ein Vergleichstoner (4) wurden unter Bedingungen identisch mit denen von Beispiel A-1 hergestellt, außer dass bei dem Vorgang zum Umwandeln der Form der in Beispiel A-1 hergestellten Tonerteilchenbasis nach der Entfernung von einem Teil des Lösungsmittels und der Rückkehr zur Raumtemperatur die Tonergestalt weg von der kugelförmigen verändert wurde, während unter Verwendung des gleichen Homomischers mit 18.000 Upm gerührt wurde. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel A-5
(Herstellung von Toner)
Ein Toner wurde in einer mit derjenigen von Beispiel A-1 vollständig identischen Weise hergestellt, außer dass unter Verwendung eines Henschelmischers 0,2 Teile hydrophobes Siliciumdioxid mit 100 Teilen der in Beispiel A-1 hergestellten Tonerteilchenbasis gemischt wurden, um den Vergleichstoner (5) zu erhalten. Andere detaillierte Bedingungen und Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
[Messung von Eigenschaften]
<Teilchendurchmesser (Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv), Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn)>
Der Teilchendurchmesser (Volumenmittel-Teilchendurchmesser, Zahlenmittel-Teilchendurchmesser) wurde unter Verwendung eines Coulter Counters, Modell TA II von Coulter Electronics, gemessen.
Unter Verwendung der vorstehend genannten Messvorrichtung wurden zum Ausgeben der Zahlenverteilung und der Volumenverteilung eine Schnittstelle (Nikka Machines) und ein Personalcomputer „PC9801”, erhältlich von NEC verbunden, und unter Verwendung von Natriumchlorid ersten Reinheitsgrades wurde eine 1%ige wässrige Lösung von NaCl hergestellt.
Die Messung wurde durchgeführt, indem ein Tensid, vorzugsweise 0,1 bis 5 ml von einem Alkylbenzolsulfonat, in 100 ml bis 150 ml der vorstehend genannten Elektrolytlösung als Dispergiermittel dispergiert wurde, 2 mg bis 20 mg der Messprobe zugesetzt wurden, und ungefähr 1 bis 3 Minuten lang in einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung Dispergierbehandlung durchgeführt wurde.
100 ml bis 200 ml der Elektrolytlösung wurden in einen anderen Becher eingeführt, und die vorstehend genannte Probendispersion wurde in einer vorbestimmten Konzentration zugesetzt, um eine Suspension zu ergeben.
Unter Verwendung von dieser Suspension wurde die Teilchengrößenverteilung der Teilchen im Bereich von 2 bis 40 μm in Bezug auf Anzahlen unter Verwendung einer Apertur von 100 μm als die Apertur mit dem vorstehenden Coulter Counter TA-II gemessen, die Volumenverteilung und die Zahlenverteilung von Teilchen im Bereich von 2 bis 40 μm wurden berechnet, und es wurde der Gewichtsmittel-Teilchendurchmesser (D4: indem der Medianwert von jedem Kanal als der repräsentative Wert für den Kanal genommen wurde), beruhend auf aus der Volumenverteilung berechnetem Gewicht, erhalten.
<Messung der Rundheit>
Das Verfahren der optischen Detektionsbande wurde verwendet, wobei die Teilchen enthaltende Suspension (unter Verwendung der gleichen Suspension, wie der für die vorstehende Teilchengrößenmessung hergestellten) durch eine photographische Detektionsbande auf einem Blech laufen gelassen wurde und die Teilchenbilder mit einer CCD-Kamera optisch detektiert/analysiert wurden.
Dieser Wert kann mit einem Teilchenbild-Analysator vom Durchflusstyp FPIA-2000 (Hersteller: Toa Medical Electronics) als die durchschnittliche Rundheit gemessen werden. Spezifisch wurde die Messung durchgeführt, indem 0,1 ml bis 0,5 ml eines Alkylbenzolsulfonat-Tensides als ein Dispergiermittel 100 ml bis 150 ml Wasser, aus welchem feste Verunreinigungen in dem Behälter vorher entfernt worden waren, zugesetzt wurden und dann ungefähr 0,1 g bis 0,5 g der Prüfprobe zugesetzt wurden. Die Suspension, in welcher die Probe dispergiert war, wurde ungefähr 1 bis 3 Minuten lang der Dispergierbehandlung mit einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung unterworfen, und die Tonergestalt wurde mit der vorstehenden Vorrichtung bei einer Dispersionskonzentration von 3.000 an Zahl/μl bis 10.00 an Zahl/μl gemessen.
<Gehalt an Teilchen mit einem Durchmesser von 0,6 μm bis 2,0 μm>
Unter Verwendung der gleichen Suspension wie der für die vorstehende Teilchengrößenmessung hergestellten wurde die Tonerverteilung unter den gleichen Bedingungen wie den für die Rundheit verwendeten mit dem gleichen Teilchenbild-Analysator vom Durchflusstyp FPIA-2000 (Hersteller: Toa Medical Electronics) wie dem für die Messung der Rundheit verwendeten gemessen, und der Anteil von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,6 μm bis 2,0 μm wurde berechnet.
<SF1>
Tausendfach mit einem Hitachi Laboratories FE-SEM (S-800) vergrößerte Bilder von Tonern von 2 μm oder mehr wurden mit 100 Rahmen gesampelt (100 Bilder wurden unabhängig voneinander aufgenommen), und diese Bildinformation wurde über die Schnittstelle zum Beispiel einer Bildanalysevorrichtung der Thermo Nicolet Inc. eingegeben, wo sie analysiert wurde.
[Testverfahren]
<Bilddichte>
Die Dichte des Bildgebietes wurde mit einem X-RiTe938 gemessen.
<Tonerablagerung auf dem Hintergrund des Bildes>
Die Dichte des Hintergrundgebietes wurde mit einem X-RiTe938 gemessen.
<Filmbildung>
Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Filmbildung des Toners auf der Oberfläche der Entwicklungswalze wurde visuell beobachtet.

O: keine Filmbildung X: Filmbildung.
<Untergrenze der Bildfixiertemperatur>
Papier des Typs 6200 von Ricoh Company Ltd. wurde in ein Kopiergerät IPSIO420 (hergestellt von Ricoh Company Ltd.) mit einem modifizierten Bildfixierteil, der eine Teflonwalze als Bildfixierwalze verwendet, eingesetzt, und es wurde ein Übertragungstest durchgeführt. Die Untergrenze der Bildfixiertemperatur wurde als die Temperatur der Bildfixierwalze definiert, bei der nach Reiben des fixierten Bildes mit einem Tupfer noch 70% oder mehr der Bilddichte übrig geblieben war.
<Temperatur, bei der Wärmeverschmieren auftritt (HOT, hot offset temperature)>
Bildfixieren wurde in der gleichen Weise wie bei der vorstehenden Untergrenze der Bildfixiertemperatur bewertet, und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Wärmeverschmieren an dem Fixierbild wurde visuell bewertet. Die Temperatur, bei der Wärmeverschmieren auftritt, wurde als eine Temperatur der Fixierwalze definiert, bei welcher Wärmeverschmieren auftrat.
Der Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine spezifische Menge von 0,3 Gewichtsteilen bis 5,0 Gewichtsteilen von externen Additiven, gemischt mit 100 Gewichtsteilen der Tonerteilchenbasis, die eine spezifische Teilchengröße, Teilchengrößenverteilung und Form und einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von 3 μm bis 7 μm, das Verhältnis (Dv/Dn) des Volumenmittel-Teilchendurchmessers (Dv) zu dem Zahlenmittel-Teilchen-durchmesser (Dn) von 1,01 bis 1,25, einen Gehalt an Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 0,6 μm bis 2,0 μm von 15% oder weniger und eine Rundheit im Mittel von 0,930 bis 0,990 aufweist, so dass er eine hervorragende Entwicklungsstabilität, Anti-Filmbildungs-Eigenschaften und Niedrigtemperatur-Fixiereigenschaften, zusammen mit hervorragenden Warmverschmiereigenschaften, hervorragender Ladungsstabilität und langer Lebensdauer hat.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Behälter, welcher den Toner enthält, einen Entwickler, welcher den Toner umfasst, ein Bilderzeugungsverfahren, das diesen Entwickler verwendet, eine Bilderzeugungsvorrichtung und eine Bilderzeugungs-Prozesskartusche bereit.
Als nächstes wird ein Beispiel von einem bevorzugten Bilderzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Beispiele B-1 bis B-16 und Vergleichsbeispiele B-1 bis B-6
[Bilderzeugungsvorrichtung]
In diesem Beispiel, das die Entwicklungsvorrichtung (den Bildentwickler) mit der Struktur von 9 verwendet, war die Halbwertsbreite des magnetischen Hauptpols 16° und der Dämpfungsfaktor der magnetische Flussdichte war wie vorstehend beschrieben 53%. Was andere spezifische Bedingungen angeht, so war der Trommeldurchmesser der Photoleiter-Trommel 1 60 mm, die Lineargeschwindigkeit der Trommel war auf 240 mm/sec eingestellt, der Manschettendurchmesser der Entwicklungsmanschette 43 war 20 mm und die Lineargeschwindigkeit der Manschette war auf 600 mm/sec eingestellt. Daher betrug das Verhältnis der Lineargeschwindigkeit der Manschette zu der Lineargeschwindigkeit der Trommel 2,5. Auch betrug der Entwicklungsspalt, welcher der Abstand zwischen der Photoleiter-Trommel 1 und der Entwicklungsmanschette 43 ist, 0,4 mm. Die Rakel, welche die Entwicklermenge auf der Entwicklungsmanschette steuert, war auf 0,4 mm eingestellt. Die magnetische Walze in der Entwicklungsmanschette war eine Walze aus FeNdB-Verbund, wie in Tabelle 2 beschrieben.
[Entwickler]
Als nächstes werden jetzt der in dieser Erfindung verwendete Toner, der Träger und der Zweikomponenten-Entwickler, welcher diese Komponenten umfasst, beschrieben. Die in den Beispielen B verwendeten Toner wurden mittels des vorstehend beschriebenen Polymerisationsverfahrens gefertigt, und der Toner wurde spezifisch mit dem folgenden Verfahren gefertigt.
– Synthese einer Dispersion von organischen Harzteilchen –
683 Teile Wasser, 11 Teile des Natriumsalzes des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt (ELEMINOL RS-30, Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 83 Teile Styrol, 83 Teile Methacrylsäure, 110 Teile Butylacrylat und 1 Teil Ammoniumpersulfat wurden in ein mit einem Rührer und einem Thermometer ausgerüstetes Reaktionsgefäß eingeführt, und 15 Minuten lang bei 400 Upm gerührt, um eine weiße Emulsion zu ergeben. Diese wurde erwärmt, die Temperatur in dem System wurde auf 75°C angehoben und die Umsetzung 5 Stunden lang durchgeführt. Als nächstes wurden 30 Teile einer wässrigen 1%igen Lösung von Ammoniumpersulfat zugegeben und das Reaktionsgemisch 5 Stunden lang bei 75°C gehalten, um eine wässrige Dispersion eines Vinylharzes (Copolymer aus Styrol-Methacrylsäure-Butylacrylat-Natriumsalz des Schwefelsäureesters von Methacrylsäure-Ethylenoxidaddukt) zu erhalten, die „teilchenförmige Emulsion 1”. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser der teilchenförmigen Emulsion 1, gemessen mit dem LA-920, war 105 nm. Nach Trocknen eines Teils der „teilchenförmigen Emulsion 1” und Isolieren des Harzes, war die Tg des Harzes 59°C und das Volumenmittel-Molekulargewicht war 150.000.
– Herstellen der wässrigen Phase –
990 Teile Wasser, 83 Teile „teilchenförmige Emulsion 1”, 37 Teile einer 48,5%igen Lösung von Natriumdodecylphenyletherdisulfonsäure (ELEMINOL MON-7, Sanyo Chemical Industries, Ltd.) und 90 Teile Ethylacetat wurden zusammen gemischt und gerührt, um eine milchige Flüssigkeit zu erhalten. Diese wurde als die „flüssige Phase 1” definiert.
– Synthese eines Niedrigmolekulargewicht-Polyesters –
229 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 529 Teile bimolares Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt, 208 Teile Terephthalsäure, 46 Teile Adipinsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in ein Reaktionsgefäß eingeführt, das mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war, die Reaktion wurde bei normalem Druck bei 230°C 8 Stunden lang und bei vermindertem Druck von 10 bis 15 mm Hg 5 Stunden lang durchgeführt, dann wurden 44 Teile wasserfreie Trimellitsäure in das Reaktionsgefäß eingeführt und die Umsetzung wurde 2 Stunden lang unter normalem Druck bei 180°C durchgeführt, um den „Niedrigmolekulargewicht-Polyester 1” zu erhalten. Der „Niedrigmolekulargewicht-Polyester 1” hatte ein Zahlenmittel-Molekulargewicht von 2.500, ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 6.700, eine Tg von 43°C und eine Säurezahl von 25.
– Synthese von Polyester-Prepolymer (Vorläufer-Polyester) –
628 Teile bimolares Bisphenol A-Ethylenoxid-Addukt, 81 Teile bimolares Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt, 283 Teile Terephthalsäure, 22 Teile wasserfreie Trimellitsäure und 2 Teile Dibutylzinnoxid wurden in ein Reaktionsgefäß eingeführt, das mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war, die Reaktion wurde bei normalem Druck bei 230°C 8 Stunden lang und dann unter vermindertem Druck von 10 bis 15 mm Hg 5 Stunden lang durchgeführt, um den „Vorläufer-Polyester 1” zu erhalten. Der „Vorläufer-Polyester 1” hatte ein Zahlenmittel-Molekulargewicht von 2.100, ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 9.500, eine Tg von 55°C, eine Säurezahl von 0,5 und eine Hydroxylzahl von 51.
Als nächstes wurden 410 Teile von dem „Vorläufer-Polyester 1”, 89 Teile Isophorondiisocyanat und 500 Teile Ethylacetat in ein Reaktionsgefäß verbracht, das mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war und die Reaktion wurde bei 100°C 5 Stunden lang durchgeführt, um das „Prepolymer 1” zu erhalten. Der Gehalt von „Prepolymer 1” an freiem Isocyanat war 1,53% in Gewichtsprozent.
– Synthese von Ketimin –
170 Teile Isophorondiamin und 75 Teile Methylethylketon wurden in ein mit einem Rührstab und einem Thermometer ausgerüstetes Reaktionsgefäß eingeführt, und die Umsetzung wurde 5 Stunden lang bei 50°C durchgeführt, um die „Ketiminverbindung 1” zu erhalten. Die Aminzahl der „Ketiminverbindung 1” war 418.
– Synthese einer Grundmischung –
1200 Teile Wasser, 540 Teile Ruß (Printex 35, Degussa AG) [DBP-Ölabsorptionsmenge = 42 ml/100 mg, pH = 9,5] und 1200 Teile Polyesterharz wurden in einen Henschelmischer (Mitsui Mining) gegeben und gemischt, dann wurde die Mischung 30 Minuten lang bei 150°C unter Verwendung von 2 Walzen geknetet, Extrusions-gekühlt und mit einer Pulverisiervorrichtung zerkleinert, um die „Grundmischung 1” zu erhalten.
– Fertigung der Ölphase –
378 Teile „Niedrigmolekulargewicht-Polyester 1”, 110 Teile Carnaubawachs, 22 Teile CCA (Salicylsäure-Metallkomplex E-84: Orient Chemical Industries) und 947 Teile Ethylacetat wurden in ein Gefäß eingeführt, das mit einem Kondensor, einem Rührer und einem Stickstoff-Einlassrohr ausgerüstet war, die Temperatur wurde unter Rühren auf 80°C angehoben, 5 Stunden lang bei 80°C gehalten und innerhalb einer Stunde auf 30°C abgekühlt. Als nächstes wurden 500 Teile „Grundmischung 1” und 500 Teile Ethylacetat in das Gefäß eingeführt und 1 Stunde lang gemischt, um die „Lösung von Anfangsmaterial 1” zu erhalten.
1324 Teile der „Lösung von Anfangsmaterial 1” wurden in ein Gefäß überführt, und Ruß und Wachs wurden unter Verwendung einer Perlchenmühle (Ultra bead mill, Imex) unter den Bedingungen der Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit von 1 kg/h, Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 6 m/sec, auf 80 Vol.-% gepackte 0,5 mm-Zirkoniumperlchen und 3 Durchgängen dispergiert. Als nächstes wurden 1324 Teile einer 65%igen Lösung von „Niedrigmolekulargewicht-Polyester 1” in Ethylacetat zugesetzt und in einem Durchgang unter den vorstehend genannten Bedingungen in der Perlchenmühle dispergiert, um die „Pigment/Wachs-Dispersion 1” zu erhalten. Die Feststoffkonzentration der „Pigment/Wachs-Dispersion 1” (130°C, 30 Minuten) war 50%.
– Emulgierung und Lösungsmittel-Entfernung –
749 Teile „Pigment/Wachs-Dispersion 1”, 115 Teile „Prepolymer 1” und 2,9 Teile „Ketiminverbindung 1” wurden in ein Gefäß verbracht und 1 Minute lang mit einem TK Homomischer (Special Machinery) bei 5.000 Upm gemischt, dann wurden 1.200 Teile „wässrige Phase 1” dem Gefäß zugesetzt und 20 Minuten lang in dem TK Homomischer bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 13.000 Upm gemischt, um „Emulsionsaufschlämmung 1” zu erhalten.
„Emulsionsaufschlämmung 1” wurde in ein mit einem Rührer und einem Thermometer ausgerüstetes Gefäß verbracht, dann wurde 8 Stunden lang bei 30°C das Lösungsmittel entfernt und das Produkt wurde 4 Stunden lang bei 45°C gereift, um „Dispersionsaufschlämmung 1” zu erhalten. In Beispiel B-1 hatte „Dispersionsaufschlämmung 1” einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser von 5,99 μm und einen Zahlenmittel-Teilchendurchmesser von 5,70 μm (gemessen mit einem Multisizer II).
– Spülen und Trocknen –
Nach Filtrieren von 100 Teilen „Dispersionsaufschlämmung 1” unter vermindertem Druck,

(1): wurden dem Filterkuchen 100 Teile ionenausgetauschtes Wasser zugesetzt, in einem TK Homomischer (Umdrehungsgeschwindigkeit 12.000 Upm, 10 Minuten) gemischt und filtriert.
(2): wurden 100 Teile 10%iges wässriges Natriumhydroxid dem Filterkuchen von (1) zugesetzt, in einem TK Homomischer (Umdrehungsgeschwindigkeit 12.000 Upm und 30 Minuten) gemischt und unter vermindertem Druck filtriert.
(3): wurden 100 Teile 10%ige Salzsäure dem Filterkuchen von (2) zugesetzt, in einem TK Homomischer (Umdrehungsgeschwindigkeit 12.000 Upm, 10 Minuten) gemischt und filtriert.
(4): wurden dem Filterkuchen von (3) 300 Teile ionenausgetauschtes Wasser zugesetzt, in einem TK Homomischer (Umdrehungsgeschwindigkeit 12.000 Upm, 10 Minuten) gemischt und zweimal filtriert, um „Filterkuchen 1” zu erhalten.

„Filterkuchen 1” wurde 48 Stunden lang bei 45°C in einem Umlufttrockner getrocknet und durch ein Sieb von 75 μm mesh gesiebt, um „Toner 1” zu erhalten. Die Toner haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 10 μm oder weniger, wenn aber der Durchmesser zu klein ist, ist es schwierig, die Streuung von Toner zu steuern, und so wurde in der vorliegenden Erfindung, um die Anforderungen von Bildern hoher Qualität zu erfüllen, Toner mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 4,0 μm bis 8,0 μm verwendet.
In dem wie vorstehend beschrieben erhaltenen Toner wurden Dv, Dn und die mittlere Rundheit variiert, und es wurden Bilderzeugungstests durchgeführt. Dv und Dn wurden variiert, indem die Dispersionsmenge der organischen teilchenförmigen Dispersion eingestellt wurde. Mit Bezug auf Tabelle 5 war, wie später beschrieben, in den Beispielen B-1 bis B-8 das Verhältnis (Dv/Dn) 1,05 bis 1,25, und in den Vergleichsbeispielen B-1 bis B-3 erfüllte der Toner nicht den spezifizierten Bereich der vorliegenden Erfindung. Auch wurde die mittlere Rundheit variiert, indem die Umdrehungsgeschwindigkeit des TK Homomischers und die Bedingungen der Lösungsmittelentfernung zur Herstellung der Emulgierungs-Aufschlämmung eingestellt wurden. Mit Bezug auf Tabelle 6 war, wie später beschrieben, in den Beispielen B-9 bis B-16 die Rundheit 0,951 bis 0,990 im Mittel, und in den Vergleichsbeispielen B-4 bis B-6 erfüllte der Toner nicht den spezifizierten Bereich der vorliegenden Erfindung.
Was den in den Beispielen B verwendeten Träger angeht, so wurde eine Beschichtungslösung, umfassend 200 Teile Siliconharzlösung (erhältlich von Shin-Etsu Chemicals) und 3 Teile Ruß (erhältlich von Cabot Corporation), gelöst in Toluol, mittels dem Fluidschicht-Sprühverfahren auf ein Ferritkernmaterial aufgebracht, um die Oberfläche des Kernmaterials zu beschichten und 2 Stunden lang bei 300°C in einem elektrischen Ofen ausgeglüht, um einen Siliconharz-beschichteten Träger zu erhalten. Was den Teilchendurchmesser des Trägers angeht, so ist der mittlere Teilchendurchmesser vorzugsweise 30 μm bis 60 μm, wofür die Teilchendurchmesser-Verteilung des Toners verhältnismäßig eng ist, und in der vorliegenden Erfindung wurde ein Träger mit einem Durchmesser von 40 μm verwendet.
Der vorstehende Toner und Träger wurden zusammen gemischt, um den für die Bilderzeugung verwendeten Entwickler zu erhalten. Bei diesem Vorgang wurde die Tonerkonzentration eingestellt. Die Teilchendurchmesser-Verteilung von dem Toner und dem Träger wurden mit einem Coulter Counter TAII (Coulter Electronics) gemessen. Das Gewichtsverhältnis und die Ladungsmenge des Toners wurden bei normaler Temperatur und Feuchtigkeit mit einer Wegblas-Messvorrichtung gemessen.
[Tests und Auswertungsverfahren]
Bilder wurden bezüglich (1) Bildqualität (Bilddichte, Lieferung hoher Bildqualität) und (2) unnormale Bilder (Bildauslassung am hinteren Ende, Tonerablagerung auf dem Hintergrund des Bildes wegen schlechter Reinigungseigenschaften) bewertet. Dies wurde gemacht, indem der vorstehend beschriebene trockene Zweikomponenten-Entwickler in ein herkömmliches Kopiergerät von Ricoh Company Ltd., das mit der Entwicklungsvorrichtung (Bildentwickler) der vorliegenden Erfindung ausgerüstet war, eingesetzt wurde und Kopien angefertigt wurden. Als die Kopierbedingungen wurde eine 6%-Karte der Größe A4 fortlaufend durch die Maschine laufen gelassen, und zwar zuerst (A) 100 Blätter (welche den anfänglichen Zeitraum anzeigen), und dann (B) 5.000 Blätter (welche die Veränderung im Laufe der Zeit anzeigen). Nach (A) und (B) wurde Kopien, die nach jeweils etwa 10 Blättern mit unterschiedlichen Bildmustern gemacht worden waren, als Proben genommen. Die Testbilder waren (1) Volltonbilder und Vollton-Kreuzbilder zum Bewerten der Bildqualität, und (2) Gittermuster zum Bewerten von unnormalen Bildern (Bildauslassung am hinteren Ende). Darauf beruhend wurden (1) drei Niveaus für die Testkriterien von (2) definiert, das heißt O, Δ und X. O bedeutet zufrieden stellende Ergebnisse ohne Probleme für (1) Bildqualität und auch (2) unnormale Bilder, Δ bedeutet nicht zufrieden stellende Ergebnisse für (1) Bildqualität und auch (2) unnormale Bilder, aber nicht so stark, dass ein Problem verursacht wird, und X bedeutet nicht zufrieden stellende Ergebnisse für (1) Bildqualität und auch (2) unnormale Bilder in dem Ausmaß, dass ein Problem verursacht wird. In diesem Test wurden O und Δ als annehmbar festgelegt und X wurde als nicht annehmbar festgelegt.
Die Tests wurde in der folgenden Weise durchgeführt:
(1) Teilchendurchmesser
Die Teilchengröße wurde unter Verwendung einer Teilchendurchmesser-Messvorrichtung „Coulter Counter TAII” von Coulter Electronics mit einem Aperturdurchmesser von 100 μm gemessen. Der Volumenmittel-Teilchendurchmesser Dv und der Zahlenmittel-Teilchendurchmesser Dn wurde mittels der vorstehenden Teilchendurchmesser-Messvorrichtung herausgefunden.
(2) Rundheit im Mittel
Diese wurde als eine Rundheit im Mittel mit einem Teilchenbild-Analysator vom Durchflusstyp FPIA-2000 (Toa Medical Electronics) gemessen. Spezifisch wurde die Messung durchgeführt, indem 0,1 ml bis 0,5 ml eines Alkylbenzolsulfonat-Tensides als ein Dispergiermittel 100 ml bis 150 ml Wasser, aus welchem feste Verunreinigungen in dem Behälter vorher entfernt worden waren, zugesetzt wurden und dann ungefähr 0,1 g bis 0,5 g der Messprobe zugesetzt wurden. Die Suspension, in welcher die Prüfprobe dispergiert war, wurde ungefähr 1 bis 3 Minuten lang der Dispergierbehandlung mit einer Ultraschall-Dispergiervorrichtung unterworfen, und die Tonergestalt wurde mit der vorstehenden Vorrichtung bei einer Dispersionskonzentration von 3.000 an Zahl/μl bis 10.000 an Zahl/μl gemessen.
(3) Bildqualität
Es wurden Bilddichte und hohe Bildqualität bewertet. Für die Bildqualität wurde die Bilddichte eines Volltonbildes mit einem X-Rite (X-Rite) gemessen. Es wurden für jede Farbe an 5 Punkten Messungen gemacht und der Durchschnitt für jede Farbe berechnet. Für hohe Bildqualität wurde das Stabilitätsniveau für die Entwicklung der „feinen horizontalen Linie” und die Punktwiedergabe für ein Vollton-Kreuzbild auf Papier, das die Vorrichtung durchlaufen hatte, visuell bewertet.
(4) Unnormale Bilder (Bildauslassung am hinteren Ende, Hintergrund-Ablagerung)
Bildauslassung am hinteren Ende und das Niveau der Bildverschlechterung wegen Tonerablagerung auf dem Hintergrund des Bildes wurden für ein Gitterbild auf Papier, das die Vorrichtung durchlaufen hatte, visuell bewertet.

Die Auswirkung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Verwendung der tatsächlichen, in Tabelle 5 und Tabelle 6 gezeigten Testergebnisse beschrieben. Als erstes zeigt Tabelle 5 die Beziehung zwischen dem Verhältnis (Dv/Dn) des anfänglichen Toners, der Bilddichte und unnormalen Bildern. Es sollte angemerkt werden, dass in Bezug auf (A) die anfängliche Bewertung, und zwar Bildqualität und auch unnormale Bilder, auf einem zufrieden stellenden Niveau ist, und da sie nicht direkt die Auswirkung der vorliegenden Erfindung zeigt, welche die Behebung der Verschlechterung des im Laufe der Zeit erhaltenen Bildes ist, werden nur die Testergebnisse (B), die Bewertung bezüglich des Zeitverlaufs (nach Durchlauf von 5.000 Blatt Papier), gezeigt. Aus den in Tabelle 5 gezeigten Ergebnissen geht hervor, dass Bildqualität und auch Unterdrückung von unnormalen Bildern annehmbar (O, Δ) sind, wenn das Verhältnis (Dv/Dn) 1,05 bis 1,25 beträgt. [Tabelle 5]

	Verhältnis (Dv/Dn)	Rundheit im Mittel	Bildqualität	Unnormale Bilder
Vergl.-Bsp. B-1	1,04	0,991	O	X
Beispiel B-1	1,05	0,976	O	Δ
Beispiel B-2	1,07	0,982	O	O
Beispiel B-3	1,09	0,986	O	O
Beispiel B-4	1,14	0,973	O	O
Beispiel B-5	1,19	0,968	O	O
Beispiel B-6	1,21	0,959	O	O
Beispiel B-7	1.24	0,950	O	O
Beispiel B-8	1,25	0,956	Δ	O
Vergl.-Bsp. B-2	1,26	0,948	X	Δ
Vergl.-Bsp. B-3	1,29	0,936	X	Δ

Als nächstes zeigt Tabelle 6 die Beziehung zwischen der Rundheit im Mittel des anfänglichen Toners und der Bilddichte und von unnormalen Bildern. Auch hier werden nur die Testergebnisse für den Test (B) (Zeitverlauf, nach Durchlauf von 5.000 Blättern) gezeigt. Aus den in Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen geht hervor, dass Bildqualität und auch Unterdrückung von unnormalen Bildern annehmbar (O, Δ) sind, wenn die Rundheit im Mittel 0,930 bis 0,990 ist. [Tabelle 6]

	Verhältnis (Dv/Dn)	Rundheit im Mittel	Bildqualität	Unnormale Bilder
Vergl.-Bsp. B-4	1,17	0,929	X	X
Beispiel B-9	1,23	0,931	D	Δ
Beispiel B-10	1,18	0,954	O	Δ
Beispiel B-11	1,21	0,959	O	O
Beispiel B-12	1,19	0,968	O	O
Beispiel B-13	1,14	0,973	O	O
Beispiel B-14	1,09	0,986	O	O
Beispiel B-15	1.06	0,989	O	Δ
Beispiel B-16	1,11	0,990	O	Δ
Vergl.-Bsp. B-5	1,08	0,994	O	X
Vergl.-Bsp. B-6	1,13	0,995	O	X

Aus Tabelle 5 und 6 ist zu ersehen, dass die Bedingungen, dass das Verhältnis (Dv/Dn) 1,05 bis 1,25 beträgt und die Rundheit im Mittel 0,930 bis 0,990 ist, beide gleichzeitig erfüllt werden müssen, um eine hohe Bildqualität mit hervorragender Wiedergabe von feinen Linien und Punkten ohne Bildauslassung am hinteren Ende und Tonerablagerung auf dem Hintergrund des Bildes sogar nach Zeitablauf zu erhalten.
In dem Bilderzeugungsverfahren gemäß den vorstehend erwähnten bevorzugten Aspekten der vorliegenden Erfindung wird durch Entwickeln mit einer Entwicklungsvorrichtung (Bildentwickler), in welcher ein Entwickler auf die Entwicklungsmanschette angezogen wird, eine magnetische Bürste auf der Entwicklungsmanschette erzeugt, und der Entwickler wird kontaktiert oder auf einen Latentbild-Träger kontaktiert, um ein latentes Bild sichtbar zu machen, die magnetische Bürste bildet in der Längsrichtung der Entwicklungsmanschette eine gleichmäßige Bürste aus, welche in Kontakt mit dem Latentbild-Träger kommt. Daher kann eine gleichmäßige, enge Teilchengrößenverteilung über einen langen Zeitraum hinweg aufrecht erhalten werden, sogar wenn im Laufe der Zeit dem Entwickler eine hohe Beanspruch auferlegt wird, und als ein Ergebnis werden die Aufladungseigenschaften stabilisiert, und eine hohe Bildqualität mit hervorragender Wiedergabe von feinen Linien und Punkten ohne irgendwelche unnormale Bilder, wie Bildauslassung am hinteren Ende, wird fortlaufend über lange Zeiträume hinweg erhalten.
Ferner werden in einer Bilderzeugungsvorrichtung und einer Farbbild-Erzeugungsvorrichtung, welche dieses Bilderzeugungsverfahren verwendet, mit den vorstehenden identische Ergebnisse erhalten, und so kann Verschmutzung wegen Streuung von Toner innerhalb und außerhalb der Vorrichtung, welche Tonerverschlechterung im Laufe der Zeit begleitet, verhindert werden, und Verschlechterung der Bildqualität wegen Farbmischung kann verhindert werden.

Claims

Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes, umfassend: eine Tonerteilchenbasis, welche ein Bindemittelharz und ein farbgebendes Mittel umfasst; und ein externes Additiv, wobei eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis einen Volumenmittel-Teilchendurchmesser (Dv) von 3 μm bis 7 μm hat, das Verhältnis (Dv/Dn) des Volumenmittel-Teilchendurchmessers (Dv) zu dem Zahlenmittel-Teilchendurchmesser (Dn) 1,01 bis 1,25 beträgt, eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis zahlenmäßig 15% oder weniger der Tonerteilchenbasis mit einem Teilchendurchmesser von 0,6 μm bis 2,0 μm umfasst, eine Mehrzahl der Tonerteilchenbasis eine Rundheit im Mittel von 0,930 bis 0,990 aufweist, das Bindemittelharz ein modifiziertes Polyesterharz umfasst und der Toner 0,3 Gewichtsteile bis 5,0 Gewichtsteile von dem externen Additiv umfasst, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Tonerteilchenbasis, wobei die Tonerteilchenbasis ferner Wachs umfasst, das Wachs in der Tonerteilchenbasis dispergiert ist und in der Nähe der Oberfläche der Tonerteilchenbasis mehr Wachs vorhanden ist als im Zentrum der Tonerteilchenbasis.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach Anspruch 1, wobei der Toner in der folgenden Gleichung einen Gestaltkoeffizienten (SF-1) von 105 bis 140 hat; SF-1 = {(MISCHUNG)²/FLÄCHE} × (π/4) × 100 wobei ”MISCHUNG” die absolute Maximallänge des Toners ausdrückt und ”FLÄCHE” die projizierte Oberfläche des Toners ausdrückt.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das modifizierte Polyesterharz mindestens eine Harnstoffgruppe aufweist.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das externe Additiv hydrophobes Siliciumdioxid umfasst.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das externe Additiv mindestens zwei Arten von anorganischen Feinteilchen umfasst.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach Anspruch 5, wobei die zwei Arten von anorganischen Feinteilchen jeweils Siliciumdioxid und Titanoxid sind.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Toner durch mindestens eines aus Auflösen und Dispergieren einer Tonerzusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel und ferner Auflösen der Tonerzusammensetzung in einem wässrigen Medium erhalten wird, und das modifizierte Polyesterharz aus einem Prepolymer in dem wässrigen Medium erzeugt wird.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bindemittelharz ferner ein nicht-modifiziertes Polyesterharz umfasst und das Gewichtsverhältnis (modifiziertes Polyesterharz/nicht-modifiziertes Polyesterharz) des modifizierten Polyesterharzes zu dem nicht-modifizierten Polyesterharz 5/95 bis 80/20 beträgt.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach Anspruch 8, wobei das Peak-Molekulargewicht des nicht-modifizierten Polyesterharzes 1.000 bis 20.000 ist.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei die Säurezahl des nicht-modifizierten Polyesterharzes 10 mg KOH bis 30 mg KOH ist.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Glasübergangstemperatur (Tg) des nicht-modifizierten Polyesterharzes 35°C bis 55°C beträgt.
Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in die Tonerteilchenbasis auf ihrer Oberfläche ein Ladungssteuerungsmittel eingebettet ist.
Behälter, umfassend einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12.
Entwickler, umfassend einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12.
Entwickler nach Anspruch 14, ferner umfassend einen Träger.
Entwicklungsverfahren umfassend den Schritt des Aufbringens eines Entwicklers auf ein latentes elektrostatisches Bild, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen, wobei der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt ausgeführt wird, indem der Entwickler, welcher einen Träger und den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes umfasst, auf einen Entwickler-Träger aufgebracht wird, um magnetische Bürsten zu bilden, indem die magnetischen Bürsten, welche den Entwickler umfassen und durch eine magnetische Kraft von mindestens einem Hauptpol in dem Entwickler-Träger ausgebildet werden, einem latenten elektrostatischen Bild genähert oder damit kontaktiert werden, wobei das Entwicklungsverfahren ferner den Schritt umfasst, den Toner in dem Entwickler auf dem latenten elektrostatischen Bild anzuordnen, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen, und der Dämpfungsfaktor der magnetischen Flussdichte des Hauptpols 40% oder mehr beträgt.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 17, wobei der Hauptpol eine Halbwertsbreite von 22° oder weniger bildet.
Entwicklungsverfahren nach einem der Ansprüche 17 und 18, wobei der Entwickler-Träger ferner einen Pol zum Anziehen des Entwicklers, einen Pol zum Transportieren des Entwicklers und einen Pol zur Unterstützung der Ausbildung des Hauptpols umfasst.
Bilderzeugungsverfahren umfassend die Schritte: bildmäßiges Aufladen eines Trägers für ein latentes elektrostatisches Bild; Einstrahlen von Licht auf den Träger für ein latentes elektrostatisches Bild, um ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen; Aufbringen eines Entwicklers auf das latente elektrostatische Bild, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu erzeugen; und Übertragen des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmedium, wobei der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt des Aufbringens des Entwicklers ausgeführt wird, indem der Entwickler, welcher einen Träger und den Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes umfasst, auf einen Entwickler-Träger aufgebracht wird, indem magnetische Bürsten, welche den Entwickler umfassen und durch eine magnetische Kraft von mindestens einem Hauptpol in dem Entwickler-Träger ausgebildet werden, einem latenten elektrostatischen Bild genähert oder damit kontaktiert werden, und indem der Toner in dem Entwickler auf dem latenten elektrostatischen Bild angeordnet wird, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen, und der Dämpfungsfaktor der magnetischen Flussdichte des Hauptpols 40% oder mehr beträgt.
Bilderzeugungsvorrichtung umfassend: einen Träger für ein latentes elektrostatisches Bild, eine Aufladungsvorrichtung, die zum Aufladen des Trägers für ein latentes elektrostatisches Bild konfiguriert ist, um ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen; eine Belichtungsvorrichtung, die konfiguriert ist, ein Licht zu dem latenten elektrostatischen Bild einzustrahlen; eine Bildentwicklungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, um einen Entwickler auf das latente elektrostatische Bild aufzubringen, um ein Tonerbild zu erzeugen; und eine Übertragungsvorrichtung, die zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsmedium konfiguriert ist, wobei der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Bildentwicklungsvorrichtung einen Entwickler-Träger umfasst, welcher dem Träger für ein latentes elektrostatisches Bild gegenüber steht, der Entwickler-Träger mindestens einen Hauptpol hat und der Dämpfungsfaktor der magnetischen Flussdichte des Hauptpols 40% oder mehr beträgt.
Bilderzeugungs-Prozesskartusche umfassend: einen Entwickler; eine Bildentwicklungsvorrichtung, die konfiguriert ist, einen Entwicklerbehälter zu haben und den Entwickler auf ein latentes elektrostatisches Bild aufzutragen, um das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu erzeugen; und eines von einem Träger für ein latentes elektrostatisches Bild; einer Aufladungsvorrichtung, die zum gleichmäßigen Aufladen einer Oberfläche des latenten elektrostatischen Bildes konfiguriert ist; und einer Reinigungsvorrichtung, die zum Reinigen der Oberfläche des Trägers für das latente elektrostatische Bild konfiguriert ist, wobei die Bilderzeugungs-Prozesskartusche einstückig ausgebildet ist und von einer Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar und an dieser anbringbar ist, und der Entwickler einen Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
Bilderzeugungs-Prozesskartusche nach Anspruch 24, wobei die Bildentwicklungsvorrichtung einen Entwickler-Träger umfasst, welcher dem Träger für ein latentes elektrostatisches Bild zugewandt ist, der Entwickler-Träger mindestens einen Hauptpol hat und der Dämpfungsfaktor der magnetischen Flussdichte des Hauptpols 40% oder mehr beträgt.