DE69532023T2

DE69532023T2 - Positiv geladener Einkomponententoner und Entwicklungsverfahren unter seiner Verwendung

Info

Publication number: DE69532023T2
Application number: DE1995632023
Authority: DE
Inventors: Koichi Minato-ku Tsunemi; Yasushi Minato-ku Shinjo; Mitsunaga Minato-ku Saito; Yukihiro 1-1 Osugi
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Tec Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Tec Corp
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2015-07-22
Also published as: DE69532023D1; CN1119706C; EP0703502A1; EP0703502B1; CN1129816A

Description

Die Erfindung betrifft einen positiv aufladbaren Einkomponententoner und ein Entwicklungsverfahren unter Verwendung dieses positiv aufladbaren Einkomponententoners, und insbesondere einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner, der sich zur Entwicklung eines Bildes von hoher Qualität eignet, sowie ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes.
Ein Verfahren zur Ausbildung eines Bildes durch Entwickeln oder Sichtbarmachen eines elektrostatischen latenten Bildes, das auf der Oberfläche eines Speicherelements für elektrostatische latente Bilder ausgebildet und gespeichert wird, z. B. auf einer lichtempfindlichen Trommel, mit einem sogenannten Entwicklerpulver (Toner), wird auf verschiedenen Gebieten in großem Umfang praktisch angewandt. Für diese Art von Entwicklungsverfahren erregt ein nichtmagnetischer Toner Aufmerksamkeit, da sich die Bildqualität bei fortlaufender Bilderzeugung oder -entwicklung kaum durch die Änderungen der Tonerzusammensetzung verschlechtert.
1 zeigt eine Schnittansicht, welche die wesentliche Struktur einer Entwicklungsvorrichtung darstellt, die für das obige Entwicklungsverfahren eingesetzt wird. In der Zeichnung bezeichnet 1 ein Speicherelement für ein elektrostatisches latentes Bild, 2 bezeichnet eine Entwicklungsvorrichtung, die mit einer elastischen Entwicklungswalze 3 und anderen Komponenten ausgestattet ist und einen Einkomponententoner vom Kontakttyp verwendet, 4 bezeichnet ein Umdruckgerät (Umdruckeinrichtung), 5 eine Verteilereinrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des nach dem Umdruck zurückbleibenden Toners, 6 eine Ladevorrichtung zum Aufladen des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder auf eine gewünschte positive Polarität, und 7 eine Belichtungseinrichtung (z. B. einen Laserstrahl) zur Ausbildung eines elektrostatischen latenten Bildes durch Belichtung.
In der Konfiguration der Entwicklungsvorrichtung ist das Speicherelement 1 für elektrostatische latente Bilder eine positiv aufladbare lichtempfindliche Trommel, die z. B. mit einem organischen lichtempfindlichen Element, einem lichtempfindlichen Element aus amorphem Selen oder einem lichtempfindlichen Element aus amorphem Silicium ausgestattet ist. Die Entwicklungsvorrichtung 2 ist mit der elastischen Entwicklungswalze 3 ausgestattet und verwendet den Einkomponententoner vom Kontakttyp. Die Entwicklungswalze 3 (Tonerträger) weist eine leitfähige Elastomerschicht, die aus einem fluorhaltigen Elastomer oder einem Elastomer auf Polyurethanbasis besteht, einen leitfähigen Kautschuk oder eine flexible leitfähige Röhre auf, die zum Beispiel auf der Oberfläche eines elastischen Körpers ausgebildet sind. Außerdem ist die Entwicklungsvorrichtung 2 mit einem Tonerzuführungselement (Entwicklerpulverzuführwalze) 8, einem Tonerrührelement 10 zum Rühren eines Toners 9 und einem Tonerschichtdickenregulierelement 11 zum Regulieren der Tonerschichtdicke ausgestattet. Das Tonerzuführungselement 8 weist einen Schaumstoff auf, wie z. B. einen fluorhaltigen Kautschuk oder Polyurethankautschuk. Das Tonerschichtdickenregulierelement 11 ist in Schaufel- bzw. Blattform ausgebildet, wobei zum Beispiel Siliconkautschuk, fluorhaltiger Kautschuk oder Polyurethankautschuk verwendet wird. Das Tonerschichtdickenregulierelement 11 drückt auf die Entwicklungswalze 3, die unter Anlegen einer Gs-Vorspannung, Ws-Vorspannung oder Ws-Gs-Faltungsvorspannung von 20–1000 V in Drehung versetzt wird, beispielsweise mittels einer Feder 11a, um eine im wesentlichen gleichmäßige Tonerschichtdicke auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 3 auszubilden, und bringt die Tonerschicht in Kontakt oder nicht in Kontakt mit einem latenten Bild auf dem Speicherelement 1 für elektrostatische latente Bilder, wodurch das Bild entwickelt wird. In diesem Entwicklungsprozeß werden die Teilchen des Toners 2 im voraus positiv aufgeladen, während sie mit der Tonerzuführungswalze 8, der Entwicklungswalze 3 und dem Tonerschichtdickenregulierelement 11 in Kontakt kommen.
Die Umdruckvorrichtung 4 ist eine leitfähige Walze oder leitfähige Bürste von negativer Polarität, die das entwickelte Bild von der Oberfläche des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder auf ein Aufzeichnungsmedium (Umdruckträger/Aufzeichnungspapier) überträgt bzw. umdruckt, das z. B. von einem Umdruckband 12 transportiert wird. Wenn die Umdruckvorrichtung 4 das Bild umdruckt, wird das Aufzeichnungsmedium durch eine nicht dargestellte Adsorptionseinrichtung, wie z. B. eine leitfähige Bürste oder eine leitfähige Walze, an dem Umdruckband 12 adsorbiert und von diesem getragen. Die leitfähige Umdruckwalze oder Umdruckbürste, die als Umdruckvorrichtung 4 verwendet wird, hat die Vorteile, daß die erzeugte Ozonmenge auf ein Zehntel oder weniger verringert werden kann, eine Umdruckeigenschaft durch eine Temperaturänderung nicht stark verändert wird und im Vergleich zu einer Korona-Aufladevorrichtung mit negativer Polarität ein niedriger Absolutwert der Umdruckspannung festgelegt werden kann. Es versteht sich, daß die Korona-Aufladevorrichtung für den Umdruck verwendet werden kann.
Die Reinigungseinheit 5 zum Entfernen eines nach dem Umdruck zurückbleibenden Toners 9' fangt den Toner auf, indem sie ihn durch die Gleit- und Reibewirkungen eines elastischen Blatts von der Oberfläche des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder abtrennt. Zum Beispiel kann ein (reinigungsmittelfreies) Verfahren angewandt werden, bei dem der nach dem Umdruck zurückbleibende Toner 9' gleichmäßig auf der Oberfläche des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder verteilt wird, während über eine stationäre leitfähige Bürste oder eine rotierende leitfähige Bürste eine Spannung angelegt wird. Zum Aufladen mittels der Aufladevorrichtung 6 bewirkt das Anlegen einer positiven Spannung von etwa 5 kV an den Korona-Leiter der Aufladevorrichtung 6 eine Koronaentladung, und die Oberfläche des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder wird auf etwa 400 bis 800 V aufgeladen. Beim nächsten Belichtungsvorgang wird die aufgeladene Oberfläche des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder mit einer gewünschten Lichtstärke belichtet, und der Toner 9' auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 3 wird durch das elektrische Feld auf die Oberfläche mit dem latenten Bild des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder übertragen, wodurch die erforderliche Entwicklung ausgeführt wird.
Der Toner für das nichtmagnetische Einkomponenten-Entwicklungsverfahren wird im allgemeinen aus einem Harzbindemittel, einem Färbemittel, einem Ladungssteuerungsmittel und Wachs hergestellt. Das Harzbindemittel für den nichtmagnetischen Einkomponententoner ist gewöhnlich ein Styrol-Acrylat-Copolymer oder ein Polyesterharz.
Es ist bekannt, daß bei Verwendung des Styrol-Acrylat-Copolymers als Harzbindemittel der Toner auf eine positive oder negative Polarität aufgeladen wird, und daß bei Verwendung des Polyesterharzes als Harzbindemittel der Toner eine negative Ladung aufweist. Das Styrol-Acrylat-Copolymer hat jedoch im allgemeinen einen hohen Schmelzpunkt und eignet sich nicht zum Schmelzen bei niedriger Temperatur. Wenn der Toner auf einem Harz mit niedrigem Schmelzpunkt und niedrigem Molekulargewicht basiert, haftet er an einem Aufladeelement des Entwicklungssystems und wird untauglich für die Erzielung eines hochwertigen Bildes.
Die Verwendung des Polyesterharzes als Harzbindemittel hat Vorteile, da es sich ziemlich leicht negativ auflädt und wegen des schnellen Schmelzens im geschmolzenen Zustand durchsichtig und glänzend wird. Daher wird es zweckmäßig für einen negativ aufladbaren farbigen Toner verwendet. Wenn aber das negativ aufladbare Polyesterharz als Bindemittel verwendet wird, dann wird bei langer scheinbarer Aufladezeit leicht eine Ladungssättigung erreicht, wie bei einem Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren, das in einem Mischsystem mit einem Träger (Magnetpulver) angewandt wird, und das Harz wird stark negativ aufgeladen. Folglich wurde das Harz kaum für einen positiv aufladbaren Toner verwendet.
Genauer gesagt, beim nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsverfahren ist im Unterschied zur Anwendung des Zweikomponenten-Entwicklungsverfahrens die Wahrscheinlichkeit einer Aufladung geringer. Es besteht die Ansicht, daß der nichtmagnetische Einkomponententoner aufgeladen wird, wenn er beim Transportvorgang durch einen Tonerträger und eine Entwicklungswalze in der Entwicklungsvorrichtung mit diesen in reibenden Kontakt kommt oder wenn die Tonerteilchen miteinander in Kontakt kommen und aneinander reiben. Da der Toner nicht bis zur Sättigung aufgeladen wird, führt die Verwendung eines gewöhnlichen Polyesterharzes nicht in so hohem Maße zu einer negativen Aufladungscharakteristik. Ein Polyesterharz mit hohem Säurewert, das sehr leicht negativ aufgeladen wird, könnte jedoch nicht als Bindemittel für einen positiv aufladbaren Toner verwendet werden.
Das obige Polyesterharz enthält einen nicht in Reaktion getretenen Carbonsäurerest, da es ein bekanntes Kondensationspolymerisationsprodukt einer mehrwertigen Säure und eines mehrwertigen Alkohols ist. Mit zunehmendem Säurewert verstärkt sich die negative Aufladbarkeit, die auf den Gehalt an nicht umgesetzten Carbonsäureresten schließen läßt, aber für das Polyesterharz erweist sich bei Ladungssättigung die Polarität auch bei niedrigem Säurewert als negativ. Bei Mischung mit einem Träger, wie z. B. Magnetpulver, funktioniert daher das Zweikomponententonersystem mit langer scheinbarer Aufladezeit nicht als positiv aufladbarer Toner, da der Toner leicht bis zur Sättigung aufgeladen wird.
Angesichts der obigen Darlegungen versucht man, eine funktionelle Gruppe, wie z. B. eine Aminogruppe, in Moleküle einzubauen, um ein Harzbindemittel für den positiv aufladbaren Toner zu erzeugen. Wenn aber ein erforderliches elektrostatisches latentes Bild mit einem nichtmagnetischen Einkomponententoner entwickelt wird, der unter Verwendung eines (modifizierten) Polyesterharzes mit eingebauter funktioneller Gruppe hergestellt wird, das zu positiver Aufladung neigt, lassen sich die folgenden Nachteile erkennen. Eine modifizierende Restkomponente (Komponente mit eingebauter funktioneller Gruppe) des Polyesterharzes beeinträchtigt die Bildqualität, und in heißen und feuchten Umgebungen zeigt sich eine Tendenz zur Zunahme der Untergrundschwärzung. Mit anderen Worten, der positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner, der unter Verwendung des Polyesterharzes mit eingebauter (modifizierter) funktioneller Gruppe hergestellt wird, das eine Neigung zur positiven Aufladung zeigt, kann keine Bilddrucke mit hoher Bildqualität liefern, die eine scharfe (deutliche) Linien- und eine niedrige Untergrundschwärzung aufweisen. Daher kann Polyester praktisch nicht für ein positiv aufladbares Tonersystem eingesetzt werden.
Die veröffentlichte britische Patentbeschreibung Nr. 2 207 438 offenbart Harzbindemittel zur Verwendung in Tonerzusammensetzungen. Die Harze weisen als Hauptbestandteil einen terminal blockierten bzw. inaktivierten Polyester auf, in dem die endständigen Hydroxylgruppen von Polyesterpolyolmolekülen durch eine Kolophoniumverbindung blockiert sind.
Die veröffentlichte europäische Patentbeschreibung EP-A-0 463 822 offenbart einen Toner, der ein Gemisch aus zwei oder mehreren Harzbindemittelarten aufweist, wobei das Harzbindemittelgemisch eine Oberflächenspannung von weniger als 30 dyn/cm und eine Schmelzviskosität von 100 Poise oder mehr, beide bei einer Temperatur von 200°C, aufweist.
Im Hinblick auf die obigen Nachteile ist die vorliegende Erfindung entwickelt worden und hat zum Ziel, ein positiv aufladbares nichtmagnetisches Einkomponententonersystem, das ein Polyesterharz als Harzbindemittel enthält, gleichmäßig aufgeladen werden kann und einen hochwertigen Bilddruck mit hoher Bildschwärzung und außergewöhnlichem Glanz ohne Schleierbildung auf dem Speicherelement für elektrostatische latente Bilder, Anhaften an einem Aufladeelement oder Filmbildung liefern kann; und ein Verfahren zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein positiv aufladbarer nichtmagnetischer Einkomponententoner bereitgestellt, der zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes eingesetzt wird, wobei der nichtmagnetische Einkomponententoner gleichmäßig auf einer Entwicklungswalze verteilt wird, ein aus einem Polyesterharz bestehendes Harzbindemittel und ein Färbemittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner eine Oberflächenenergie γs von 30 bis 40 mN/m aufweist. Das Polyester-Harzbindemittel weist vorzugsweise einen Säurewert von 5 mg KOH/g oder weniger auf.
Die vorliegende Erfindung bietet ferner ein nichtmagnetisches Einkomponentenentwicklungsverfahren zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes unter Verwendung eines positiv aufladbaren Einkomponententoners, der ein Polyesterharz als Harzbindemittelkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Schritt zur Herstellung eines positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners mit einer Oberflächenenergie γs von 30 bis 40 mN/m und den Schritt zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes auf einer Entwicklungswalze mit dem Toner aufweist, so daß der Toner eine Gesamtladung von mindestens 2 μC/g aufweist, wobei die Gesamtladung durch Ansaugen eines Toners während einer Umdrehung der Entwicklungswalze und Bezugnahme auf eine Restladung und die angesaugte Tonermenge gemessen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes ist ein Entwicklungsverfahren mit Verwendung eines positiv aufladbaren Einkomponententoners, der ein Polyesterharz als Bindemittel enthält, wobei der positiv aufladbare Einkomponententoner eine Oberflächenenergie γs im Bereich von 30 bis 40 mN/m aufweist, wobei der Entwicklungsschritt ferner den Teilschritt zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes mit dem Toner auf der Entwicklungswalze aufweist, so daß der Absolutwert einer Gesamtladung mit negativer Polarität 20% oder weniger des Absolutwerts einer Gesamtladung mit positiver Polarität beträgt, wobei man die Gesamtladung mit negativer Polarität und die Gesamtladung mit positiver Polarität durch Messen einer Ladungsverteilung des Toners auf der Entwicklungswalze unter Verwendung eines E-SPART-Analysators erhält.
Der positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner und das Verfahren zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Ein erster positiv aufladbarer nichtmagnetischer Einkomponententoner, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wurde auf der Basis der folgenden Kenntnisse entwickelt. Präzise gesagt, der Toner wurde unter Beachtung der folgenden Merkmale des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners entwickelt: (A) beim Aufladen eines Speicherelements (lichtempfindlichen Elements) für elektrostatische latente Bilder wird Ozon in sehr geringer Menge erzeugt, da das Speicherelement in einem Entwickler, wie z. B. einem Drucker, unter Anwendung einer Umkehrentwicklung positiv aufgeladen wird; (B) wegen der geeigneten Aufladung wird eine hohe Bildqualität erzielt; (C) das Oberflächenmaterial für das Tonernägerelement (Entwicklungswalze) kann unter einem fluorhaltigen Elastomer, einer Kombination aus einem fluorhaltigem Elastomer und einem anderen Elastomer und einem Polyurethanelastomer ausgewählt werden (der spezifische Widerstand wurde auf 10⁺⁹ Ω·cm oder weniger eingestellt); und (D) Beimischung von Papierpulver zum Toner hat keine Auswirkung auf ein Bild.
Die Erfinder haben eine gründliche Untersuchung der Eigenschaften eines Polyesterharzes durchgeführt, um es als Harzbindemittel für den positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner zu verwenden, und haben festgestellt, daß dieser als positiv aufladbarer Toner dient und durch Erzeugen einer gleichmäßigen und stabilen Ladung mühelos ein scharfes Druckbild von hoher Bildschwärzung, außergewöhnlichem Glanz und hoher Durchlässigkeit bei niedriger Untergrundschwärzung liefert, wenn als Bindemittel ein Polyesterharz mit einem Säurewert von 5 (mg KOH/g) oder weniger ausgewählt wird, und daß der hergestellte Toner eine maximale Ladung von 30 μC/g oder weniger, vorzugsweise von 3 bis 30 μC/g aufweist.
Ferner ist in Betracht gezogen worden, daß ein Toner, der das Polyesterharz als Bindemittel enthält, nicht als positiv aufladbarer Toner geeignet ist, da er sich leicht negativ auflädt. Wenn Polyester jedoch als nichtmagnetischer Einkomponententoner mit kurzer Ladezeit eingesetzt wird, ist der Toner selbst positiv aufladbar, da der Toner nicht voll aufgeladen wird.
Ferner ist eine Untersuchung ausgeführt worden, um festzustellen, daß, wenn als nichtmagnetischer Einkomponententoner das zur Aufladung beitragende Polyesterharz mit einem Säurewert von mehr als 5 (mg KOH/g) verwendet wird, die negative Aufladbarkeit markant wird; selbst bei Einstellung mit einem positiven Ladungssteuerungsmittel erweist es sich immer noch als negativ aufladbar, und der mit dem Säurewert verbundene Carbonsäurerest ist stark hydrophil und führt zu einer Verschlechterung der Bildqualität. Daher wird der Säurewert des Polyesterharzes auf 5 oder weniger begrenzt.
Für einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit Verwendung des Polyesterharzes mit einem Säurewert von höchstens 5 (mg KOH/g) als Harzbindemittel wird die Auswahl so getroffen, daß der Toner eine maximale Ladung von 30 μC/g oder weniger aufweist.
Die Ladung des Toners wird wie folgt gemessen.
Ein Ferrit-Träger mit stabilem Oberflächenzustand (z. B. ein Träger mit der Handelsbezeichnung F–10C, hergestellt von Powder Tech Co., Ltd.) wird mit einem Toner in einem Gewichtsverhältnis von 97 zu 3 vermischt um, ein Gemisch von insgesamt 50 g herzustellen. Das hergestellte Tonerträgersystem wird in eine 100 ml-Polyethylenflasche eingebracht und mit einer auf 70 U/min eingestellten Kugelmühle 10, 30, 60 bzw. 120 Minuten gerührt. Für jedes gerührte System wird die Ladung pro Masseneinheit nach einem Abblasverfahren gemessen, und die höchste positive Ladung unter den Meßwerten wird als maximale Ladung ermittelt.
Die Erfinder haben festgestellt, daß für einen Toner mit großer Ladungsmenge der nichtmagnetische Einkomponententoner entweder positiv oder negativ aufladbar ist, da er nicht bis zu seinem Sättigungswert aufgeladen wird, und brachten leicht negativ aufladbares Polyesterharz in einen positiv aufladbaren Toner ein, tun die Sättigungsladung und ungleichmäßige Aufladung zu unterdrücken. Wenn die maximale Ladung 30 μC/g übersteigt, verbreitert sich die Verteilung des Toners, und die Funktion des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners, der innerhalb kurzer Zeit aufgeladen werden muß, ein gleichmäßiges und stabiles Bild auszubilden, wird beeinträchtigt. Daher liegt die Ladung vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 30 μC/g.
Außerdem wurde bei der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß Wachs, das zur Verbesserung der Abfärbebeständigkeit beim Schmelzen zugesetzt und vermischt werden soll, so ausgewählt wird, daß es einen Säurewert von 20 (mg KOH/g) oder darunter aufweist, und daß der Wachsgehalt vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 10 Gew.-% festgesetzt wird.
Wenn der Säurewert 20 (mg KOH/g) übersteigt, wird der Toner stärker hygroskopisch, wodurch die Erzeugung eines Bildes in heißen und feuchten Umgebungen beeinträchtigt wird. Wenn der Wachsgehalt weniger als 0,2 Gew.-% beträgt, ergibt sich keine Auswirkung auf die Ablösbarkeit oder Abfärbebeständigkeit, und wenn er 10 Gew.-% übersteigt, ballen sich die Tonerteilchen zusammen, wodurch sich die Fließfähigkeit verschlechtert.
Beispiele für das Wachs sind oxidiertes oder nichtoxidiertes Polyalkylen, Styrolderivate, mit ungesättigten Alkylsäurederivaten gepfropftes Polyalkylen und andere natürliche Wachse. Es kann in Einzelproben oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Elementen verwendet werden.
Auf die gleiche Weise wie bei dem ersten positiv aufladbaren Einkomponententoner wurde festgestellt, daß ein zweiter erfindungsgemäßer positiv aufladbarer Einkomponententoner wirksam ist, wenn seine Oberflächenenergie γs 40 mN/m oder weniger beträgt, indem seine Verbindung mit der Oberflächeneigenschaft des Polyesters gründlich untersucht wurde, der als Bindemittel des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners zu verwenden ist.
Außerdem ist das Polymerharz im wesentlichen nicht für den positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner geeignet. Wenn es für den Toner verwendet wird, ist die negative Aufladung schwierig, wenn seine Oberflächenenergie γs weniger als 30 mN/m beträgt. Wenn die Oberflächenenergie γs durch Einbau von Aminogruppen größer als 40 mN/m ist, nimmt die Untergrundschwärzung des Drucks zu.
Die Erfinder haben festgestellt, daß die Untergrundschwärzung des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners mit einer Oberflächenenergie γs im Bereich von 30 bis 40 mN/m selbst in heißer und feuchter Umgebung vermindert und ein Bilddruck von hoher Qualität erzielt werden kann. Die Oberflächenenergie liegt vorzugsweise im Bereich von 31 bis 34 mN/m.
Zur Herstellung eines positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners mit einer Oberflächenenergie γs von 30 bis 40 mN/m kann irgendein Polyesterharz für den erfindungsgemäßen Toner eingesetzt werden, wie z. B. im allgemeinen lineare Harze mit einem Verhältnis des zahlengemittelten Molekulargewichts zum massegemittelten Molekulargewicht von etwa 1, verzweigte oder teilvernetzte Harze, und ist in einem Lösungsmittel unlöslich.
Die Oberflächenenergie γs des obigen Toners wird unter Verwendung einer Probe, die durch Schmelzen des Toner und Formen zu einer Platte mit einer Dicke von 0,5 mm und einer Oberflächenrauhigkeit von 0,3 s oder weniger hergestellt wird, auf die folgende Weise gemessen: γs = γL(1 + cos θ) wobei γL die Oberflächenspannung einer aufzutragenden Flüssigkeit und θ ein Kontaktwinkel ist.
Im übrigen lautet eine erweiterte Fowkessche Gleichung wie folgt: γL(1 + cos θ) = 2(γLaγsa)½+ 2(γLbγbs)½ + 2(γLcycs)½ wobei γL^a, γL^b bzw. γL^c eine nichtpolare Komponente, eine polare Komponente bzw. eine Wasserstoffbindungskomponente in der Oberflächenspannung der Flüssigkeit bezeichnen und wie folgt ausgedrückt werden: γL = γLa + γLb + γLc wobei γs^a, γs^b und γs^c ihre Komponenten der Energie der Feststoffoberfläche sind.
Wenn daher eine Flüssigkeit, die nur γL^a aufweist, wie z. B. Benzol, Toluol und irgendein flüssiger Kohlenwasserstoff, für die Messung eines Kontaktwinkels θ verwendet wird, kann γs^a leicht gemessen werden, da für diese Flüssigkeiten γL = γL^a, γL^b = γL^c = 0 gilt. Als nächstes kann γs^b aus einem Kontaktwinkel θ mit einer Flüssigkeit bestimmt werden, die γL^a und γL^b aufweist, und γs^c kann aus einem Kontaktwinkel θ mit einer Flüssigkeit bestimmt werden, die γL^a, γL^b und γL^c aufweist.
Die Energie der Feststoffoberfläche γs ist die Summe daraus und läßt sich wie folgt ausdrücken: γs = γsa + γsb + γsc
Details zur Messung der Oberflächenenergie sind angegeben in Bulletin of the Adhesion Society of Japan, Bd. 18, Nr. 3 (1972), S. 131–141 (auf japanisch).
Das obige Polyesterharz weist im allgemeinen in seinen Molekülen Carbonsäuregruppen, Hydroxylgruppen und andere Restgruppen mit einem Säurewert oder Hydroxylwert auf. Die Anzahl dieser Restgruppen ist mit einer Ladungspolarität verbunden. Ein hoher Säurewert führt zu einer negativen Ladung, ein hoher Hydroxylwert zu einer positiven Ladung. Für den zweiten erfindungsgemäßen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner wird der Säurewert des Polyesterharzes auf die gleiche Weise wie für den ersten positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner so weit wie möglich vermindert, vorzugsweise auf 5 oder weniger.
Die Komponenten des Toners wechselwirken mit den Restgruppen des Polyesterharzes und dienen außerdem zur Änderung der kritischen Oberflächenspannung des herzustellenden positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners, so daß die Auswahl eines Ladungssteuerungsmittels vorzuziehen ist, das die Wechselwirkung steuern kann. Ein externer Zusatzstoff, wie z. B. Siliciumdioxidpulver, hat eine geringere Auswirkung auf ihre Oberflächeneigenschaften.
Die ersten und zweiten positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner werden durch Kneten, Pulverisieren und Klassieren des ausgewählten Färbemittels, Harzbindemittels, Ladungssteuerungsmittels und Wachses hergestellt. Konkret werden die obigen Komponenten geschmolzen und geknetet, dann pulverisiert und zu feinkörnigem Pulver klassiert, und dann wird ein Fließmittel zugesetzt, wie z. B. Siliciumdioxidpulver.
Bei einem anderen Herstellungsverfahren wird ein Polyesterharz in geeigneter Konzentration in einem guten Lösungsmittel aufgelöst. Diese Harzlösung wird tropfenweise in ein schlechtes Lösungsmittel gegeben, das sich nicht mit dem obigen Lösungsmittel vermischt, um sie darin zu suspendieren oder zu emulgieren. Zum stabilen Suspendieren oder Emulgieren kann ein Tensid zugesetzt werden. Dann werden das erforderliche Färbemittel, Ladungssteuerungsmittel und Wachs in der Suspension oder Emulsion aufgelöst oder dispergiert, um an den Tropfen anzuhaften oder eine Koazervation der Polyesterharzlösung zu bewirken, und dann getrocknet, um einen Toner zu erhalten. Wenn in dem obigen Prozeß suspendiert oder emulgiert wird, kann eine Trocknung ausgeführt werden, um feinkörnige Teilchen als Feststoffe zu isolieren, und die Suspension oder Emulsion kann getrennt hergestellt werden; das Färbemittel, Ladungssteuerungsmittel und Wachs können darin aufgelöst oder dispergiert werden, um an den Tropfen der Polyesterlösung anzuhaften; und dann getrocknet werden, um den Toner zu erhalten.
Die Teilchengrößenverteilung und der mittlere Teilchendurchmesser der ersten und zweiten positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner können mit einem Coulter Counter^®, Modell TA-II (Nikkaki) gemessen werden. Mit abnehmendem volumengemitteltem Teilchendurchmesser (D₅₀) verbessert sich die Auflösung, was für eine hohe Qualität vorteilhaft ist. Wenn jedoch der volumengemittelte Teilchendurchmesser zu klein ist, vergrößert sich die spezifische Oberfläche des Toners, und die Oberflächenspannung ist gewöhnlich größer als der Wert der kritischen Oberflächenspannung, der durch Messung der Oberflächenenergie und des Kontaktwinkels bestimmt wird. Die Erfinder haben festgestellt, daß die Differenz der Oberflächenenergie bei kleinerem Tonerteilchendurchmesser signifikant ist. Daher ist wünschenswert, daß der positive aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner einen Teilchendurchmesser im Bereich von 3 bis 14 μm, vorzugsweise von 6 bis 11 μm aufweist.
Bei der Herstellung des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners wird im allgemeinen Ruß als Färbemittel verwendet, das allgemein zur Herstellung eines schwarzen Toners eingesetzt wird; aber ein schwarzer Farbstoff oder ein andersfarbiger Farbstoff können zusammen eingesetzt werden, oder es kann nur ein schwarzer Farbstoff verwendet werden.
Für einen Farbtoner ist wesentlich, welches Pigment oder welcher Farbstoff gewählt wird. Ein Färbemittel ist nämlich ebenso wie ein Oberflächenbehandlungsverfahren sorgfältig auszuwählen, da ein zu entwickelndes Bild Farben aufweisen muß, die den idealen Farben nahekommen, und da auch die Oberflächenenergie- und Aufladungseigenschaften beeinflußt werden können.
Für einen gelben Toner können Pigmente auf Benzidin-, Azo- und Benzimidzoron-Basis ausgewählt werden, und die Oberfläche kann mit Harzseife bzw. Resinat behandelt werden. Gelb mit dem Farbindex (CI) PY (Pigmentgelb) Nr. 17 oder ähnlich wird bevorzugt, und den obigen Pigmenten kann ein Farbstoff der Gelb-Familie zugesetzt werden. Nötigenfalls kann mit einem gelben Farbstoff abgetönt werden.
Für einen purpurroten bzw. Magenta-Toner können Pigmente auf Chinacridon-, Azo-, Naphthol-, Perylen- und Carmin-Basis ausgewählt werden. Rot mit dem Farbindex (CI) PR (Pigmentrot) Nr. 122 oder ähnlich wird bevorzugt, und den obigen Pigmenten kann ein Farbstoff der Magenta-Familie zugesetzt werden. Außerdem kann mit einem Magenta-Farbstoff allein abgetönt werden.
Für einen cyanblauen Toner werden Pigmente auf der Basis von Phthalocyanin und Kupferphthalocyaninblau-/Kupferphthalocyaningrün-Gemischen eingesetzt. Bevorzugt wird die Verwendung von PB15-3 oder 15-4 für Blau und PG-7 oder ähnlich für Grün. Außerdem kann den obigen Pigmenten ein blauer, grüner oder cyanblauer Farbstoff zugesetzt werden. Das Abtönen kann mit einem Gemisch aus blauen und grünen Farbstoffen oder mit einem cyanblauen Farbstoff allein ausgeführt werden.
Für Vollfarben sind die obigen gelben, magentaroten und cyanblauen Toner erforderlich (zusätzlich wird Schwarz verwendet, da Farben durch die obigen drei Farben kaum ideal entwickelt werden). Wenn kein Vollfarbenbild erforderlich ist, können rote, blaue und grüne Farben kombiniert werden, um rot- und grünbasierte Toner herzustellen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann ein farbloses oder hellfarbiges Ladungssteuerungsmittel, das den Farbton des Toners nicht beeinflußt, zugesetzt werden, um die Aufladefähigkeit des Toners zu stabilisieren.
Als Fließfähigkeitsmodifikator können Al₂O₃, TiO₂, GeO₂, ZrO₂, Sc₂O₃ und andere Metalloxidpulver und/oder SiO₂-Pulver ohne Behandlung oder nach Behandlung der Oberfläche eingesetzt werden. Insbesondere wird mit Aminosilan behandeltes und positiv aufgeladenes SiO₂-Pulver vorzugsweise in einem Anteil von 0,1 bis 2 Gew.-% zugesetzt. Außerdem trägt die Zugabe eines Gemischs aus SiO₂-Pulver mit unterschiedlichen Hydrophobierungsraten in einem Anteil von etwa 0,1 bis 2 Gew.-% erheblich zur Verbesserung der Feuchtebeständigkeit, Aufladbarkeit und Fließfähigkeit bei.
Wie oben beschrieben, ist das erste Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes gemäß der vorliegenden Erfindung ein Entwicklungsverfahren mit Verwendung eines positiv aufladbaren Einkomponententoners, der einen Polyester als Bindemittel enthält, wobei der positiv aufladbare Einkomponententoner eine Oberflächenenergie γs im Bereich von 30 bis 40 mN/m aufweist, und wobei die Gesamtladung bei der Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes 2 μC/g oder mehr beträgt.
Das Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes ist ein Entwicklungsverfahren mit Verwendung eines positiv aufladbaren Einkomponententoners, der einen Polyester als Bindemittel enthält, wobei der positiv aufladbare Einkomponententoner eine Oberflächenenergie γs im Bereich von 30 bis 40 mN/m aufweist, und wobei eine Gesamtladung von entgegengesetzter Polarität bei der Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes 20% oder weniger des Absolutwerts einer Gesamtladung von normaler Polarität auf der Entwicklungswalze beträgt.
Die Oberflächenenergie bei dem ersten und dem zweiten Entwicklungsverfahren ist die gleiche, wie in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen zweiten positiv aufladbaren Einkomponententoner beschrieben.
Die Gesamtladung bei der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes und die Gesamtladung (Gesamtladung in Coulomb (C), nicht pro Gewichtseinheit) des mit entgegengesetzter Polarität aufgeladenen Toners werden wie folgt gemessen.
Die Gesamtladung des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners wird durch Ansaugen eines Toners für eine Umdrehung der Entwicklungswalze, welche die Entwicklungsvorrichtung bildet, und Bezugnahme auf eine Restladung und die angesaugte Tonermenge gemessen. In diesem Fall wird der Toner in einer nichtmagnetischen Entwicklungsvorrichtung aufgeladen, wie in 1 dargestellt, und der Toner für eine Umdrehung der Entwicklungswalze wird so angesaugt, daß keine Vorspannung an die Entwicklungswalze oder die Zuführwalze angelegt wird. Der erhaltene Wert steht in enger Beziehung zur Qualität eines entwickelten Bildes. Wenn keine ausreichende Aufladung aufrechterhalten werden kann, läßt sich kein Bilddruck von hoher Qualität erzielen. Ein praktischer Wert für den Einsatz des positiv aufladbaren Toners in dem nichtmagnetischen Entwicklungsverfahren beträgt 2 μC/g oder mehr.
Wie oben beschrieben, kann die Gesamtladung des Toners auf der Entwicklungswalze durch das Ansaugverfahren gemessen werden, aber der Anteil des entgegengesetzt aufgeladenen Toners ist nicht erkennbar. Um den Gehalt des entgegengesetzt aufgeladenen Toners zu bestimmen, muß die Ladung jedes Tonerteilchens gemessen werden. Für diesen Zweck eignet sich ein E-SPART-Analyzer^® (Hosokowa Micron), ein System, das sich zur Messung der Ladungsverteilung eignet.
Die Erfinder haben experimentell festgestellt, daß man mit dem positiv aufladbaren Toner ein Bild von sehr hoher Qualität erhalten kann, wobei die elektrische Gesamtladung dieses Toners mit entgegengesetzter Polarität 20% oder weniger der Ladung mit normaler Polarität beträgt. Der E-SPART-Analyzer^® kann die Ladungsverteilung des mit normaler Polarität aufgeladenen Toners und diejenige des mit entgegengesetzter Polarität aufgeladenen Toners messen. Außerdem kann durch Division des Absolutwerts der Ladung mit entgegengesetzter Polarität durch den Absolutwert der elektrischen Ladung des Toners mit normaler Polarität ein Anteil der Ladung mit entgegengesetzter Polarität bestimmt werden.
Bei dem nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsverfahren mit positiver Aufladung hängt die Qualität eines entwickelten Bildes wesentlich vom Anteil des mit entgegengesetzter Polarität aufgeladenen Toners ab; wenn dieser Anteil 20% übersteigt, wird die Untergrundschwärzung stark erhöht, und die letztere Hälfte eines Volltonbildes wird offensichtlich unscharf. Daher muß die Gesamtladung des entgegengesetzt aufgeladenen Toners 20% oder weniger der Gesamtladung des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners betragen.
Die Ladungsverteilung ist von den Meßbedingungen abhängig, und insbesondere erhöht sich der Anteil des Toners von entgegengesetzter Polarität in heißen und feuchten Umgebungen (Temperatur bzw. Luftfeuchte betragen 30°C bzw. 75% relative Feuchte oder mehr). Der erfindungsgemäße positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner kann jedoch in jeder Umgebung eine hohe Qualität aufrechterhalten, ohne das obige Verhältnis zu übersteigen.
Die Definition der Oberflächenenergie des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners, die Gesamtladung bei der Entwicklung und die Auswahl der Gesamtladung des aufladbaren Toners bei dem erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahren sind weiter oben beschrieben worden.
In Verbindung mit der Definition der Oberflächenenergie wird nachstehend die kritische Oberflächenspannung des Toners beschrieben.
Die kritische Oberflächenspannung des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners wird wie folgt gemessen. Zunächst wird der Toner, der ein Harzbindemittel, ein Färbemittel, ein Ladungssteuerungsmittel und Wachs enthält, geschmolzen und zu einer Platte geformt, die eine Oberflächenrauhigkeit von 0,3 s oder weniger aufweist. Dem positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner werden etwa 0,2 bis 5 Gew.-% Siliciumdioxid als äußerer Zusatzstoff zugesetzt, und manchmal werden auch andere äußere Zusatzstoffe zugegeben. Diese beeinflussen jedoch nicht die kritische Oberflächenspannung oder die Oberflächenenergie. Der obige Toner weist auf seiner Oberfläche insgesamt eine polare Komponente, eine nichtpolare Komponente und eine Wasserstoffbindungskomponente auf, so daß die Oberflächenspannung mit einem Lösungsmittel gemessen wird, das diese Komponenten enthält. Beispiele eines solchen Lösungsmittels sind unter anderen Wasser, Glycerin und Polyethylenglycol (Molekulargewicht: 200, bei Raumtemperatur flüssig, im folgenden als PEG 200 bezeichnet). Sofern die nichtpolare Komponente und die Wasserstoffbindungskomponente enthalten sind, kann das Lösungsmittel auf die gleiche Weise wie das obenerwähnte Lösungsmittel eingesetzt werden, auch wenn die drei Komponenten nicht enthalten sind, so daß es benutzt wird, um ein Zisman-Diagramm zu erhalten.
Beispiele des Lösungsmittels mit der nichtpolaren Komponente und der Wasserstoffbindungskomponente sind unter anderen Ethylenglycol, Diethylenglycol und Dipropylenglycol. Wenn mit Hilfe eines Kontaktwinkelmeßgeräts, Modell CA-DTA, von Kyowa Kaimen Kagaku Co., Ltd. ein Kontaktwinkel θ gemessen wird und die Oberflächenspannung jedes Lösungsmittels und cos θ aufgetragen werden (Zisman-Diagramm), um eine gerade Linie zu erhalten, erhält man die kritische Oberflächenspannung des Toners als Wert auf der Horizontalachse durch Extrapolation nach cos θ = 1. Im Falle einer Flüssigkeit mit hoher Oberflächenspannung, wie z. B. Wasser und Glycerin, ist infolge der Wasserstoffbindung eine Abweichung von der Geraden wahrscheinlich. Dann kann das Diagramm weggelassen werden.
Der erfindungsgemäße positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner besteht aus 1 bis 5 Gew.-% eines Färbemittels, 1 bis 8 Gew.-% eines Ladungssteuerungsmittels, nach Bedarf je etwa 1 Gew.-% Wachs und eines äußeren Zusatzstoffes, und im übrigen aus einem Harzbindemittel, ebenso wie ein gewöhnlicher Toner. Dabei ist die Oberflächenenergie des Toners wesentlich von der Oberflächenenergie des Harzbindemittels abhängig. Außerdem beträgt die Oberflächenenergie des Polyesters, der als Bindemittel für den negativ aufladbaren Toner eingesetzt wird, etwa 20 mN/m.
Es besteht die Ansicht, daß die Oberflächenenergie (γL^b, γL^c, oben beschrieben) sich in Abhängigkeit von der Anzahl der funktionellen Gruppen und von den Typen des Polyesterharzes ändert und außerdem durch die Wechselwirkung zwischen der funktionellen Gruppe und dem Ladungssteuerungsmittel im Toner verändert wird. Um daher die Oberflächenenergie des Toners auf 30 bis 40 mN/m einzustellen, wird Polyesterharz mit einem relativ niedrigen Säurewert und einer kleinen Anzahl an funktionellen Gruppen verwendet, und Typ und Menge des Ladungssteuerungsmittels müssen nach Bedarf ausgewählt werden.
Die Oberflächenenergie hat manchmal einen Wert, welcher der kritischen Oberflächenspannung nahekommt; wenn aber die Wasserstoffbindung erzeugt wird, ist die Oberflächenenergie auch dann hoch, wenn die kritische Oberflächenspannung niedrig ist. Der erfindungsgemäße zweite positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner ist auf der Basis der Entdeckung realisiert worden, daß die Oberflächenenergie eng mit der Bildqualität korreliert ist.
Wie oben beschrieben, ist der erste Toner ein positiv aufladbarer nichtmagnetischer Einkomponententoner mit Verwendung eines Polyesters als Bindemittel, wobei ein Polyester mit einem Säurewert von 5 oder weniger als Bindemittel ausgewählt wird und die maximale Ladung des Toners mit 30 μC/g oder weniger ausgewählt wird, wodurch stabile positive Aufladungseigenschaften sichergestellt werden. Daher können für die Entwicklungsvorrichtung die Merkmale des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners, oder stabile Aufladeeigenschaften bei einer geringeren, durch die Koronaentladung erzeugten Ozonmenge eingesetzt werden. Außerdem kann dieser Toner leicht ein hochwertiges, glänzendes Bild liefern, ohne an der Entwicklungswalze anzuhaften oder eine Filmbildung zu verursachen, und ist frei von Untergrundschwärzung.
Bei der Herstellung des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners unter Verwendung eines Polyesters als Bindemittel wird der Polyester im Hinblick auf die Wechselwirkung mit anderen Tonerkomponenten als Bindemittel so ausgewählt, daß die Oberflächenenergie bei der Verwendung als Toner in einem gegebenen Bereich liegt. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße zweite Toner mühelos ein hochwertiges Bild mit niedriger Untergrundschwärzung liefern.
Die ersten und zweiten Entwicklungsverfahren verwenden den erfindungsgemäßen zweiten positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner zur Entwicklung eines Bildes aus einem elektrostatischen latenten Bild (Entwicklungsbehandlung) und regeln die Beziehung zwischen der Gesamtladung, oder der Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität, und der Gesamtladung mit normaler Polarität auf ein festes Niveau, um die Merkmale des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners zu verstärken und zu verbessern und dadurch die Erzeugung eines Bildes von hoher Qualität zu ermöglichen.
1 zeigt eine Schnittansicht, welche die wesentliche Struktur einer Entwicklungsvorrichtung darstellt.
Nachstehend werden Beispiele der Erfindung ausführlich beschrieben, beginnend mit Beispiel 4. Die folgenden Referenzbeispiele 1–3 dienen nur zum Vergleich.
REFERENZBEISPIEL 1
Ausgedrückt als Gewichtsanteil (Masseanteil), wurden 94 Teilen eines Polyesterharzes mit einem Säurewert von 3 mg KOH/g 2 Teile niedermolekulares Polypropylen als Wachskomponente, 1 Teil Tetraalkylammoniumsalz als Ladungssteuerungsmittel und 3 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und vermischt. Das hergestellte Gemisch wurde geschmolzen und geknetet, mit Hilfe eines luftgetragenen Zerkleinerungsmittels feinzerkleinert und durch einen Windsichter klassiert, um ein Pulver mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser von 7,6 μm herzustellen. Dem Pulver wurde 0,5 Masseteil mit Aminosilan behandeltes hydrophobes Siliciumdioxidpulver zugesetzt und trocken vermischt, um einen cyanblauen Toner herzustellen.
Die maximale Ladung dieses Toners wurde gemessen. Sie betrug 15 μC/g.
Zur Messung der maximalen Ladung wurde ein Fenitträger mit stabiler Oberfläche (z. B. mit der Handelsbezeichnung F–10C, hergestellt von Powder Tech Co., Ltd.) mit dem Toner in einem Masseverhältnis von 97 zu 3 vermischt, um ein Gemisch von insgesamt 50 g herzustellen. Das hergestellte Toner-Träger-System wurde in eine 100 ml-Polyethylenflasche eingebracht und mit einer Kugelmühle, die auf eine Drehzahl von 70 U/min eingestellt war, 10, 30, 60 bzw. 120 Minuten lang gerührt. Für jedes gerührte System wurde nach einem Abblasverfahren die Ladung pro Masseneinheit gemessen, und die höchste positive Ladung unter den Meßwerten wurde als maximale Ladung ermittelt.
Durch eine Entwicklungsvorrichtung, die den hergestellten cyanblauen Toner enthielt, wurde ein Bild ausgegeben (entwickelt).
Als Entwicklungsvorrichtung wurde eine Vorrichtung verwendet, deren wesentlicher Teil in 1 im Schnitt dargestellt ist. In der Zeichnung bezeichnet 1 ein Speicherelement für ein elektrostatisches latentes Bild, 2 eine Entwicklungsvorrichtung, die mit einer elastischen Entwicklungswalze 3 ausgestattet ist und einen nichtmagnetischen Einkomponententoner vom Kontakttyp verwendet, 4 eine Umdruckvorrichtung, 5 eine Verteilereinrichtung zur gleichmäßigen Verteilung eines nach dem Umdruck zurückbleibenden Toners, 6 eine Aufladevorrichtung zum Aufladen des Speicherelements 1 für das elektrostatische latente Bild auf eine erforderliche positive Polarität, und 7 eine Belichtungseinrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bildes durch Belichtung. Als Speicherelement 1 für das elektrostatische latente Bild wurde eine lichtempfindliche organische Trommel mit einem Durchmesser von 30 mm verwendet, und als Entwicklungswalze 3 wurde eine leitfähige Polyurethanwalze mit einem Durchmesser von 18 mm eingesetzt. Bezüglich der lichtempfindlichen organischen Trommel 1 wurde die leitfähige Polyurethanwalze 3 auf eine Klemmspaltbreite von 1,5 mm eingestellt, die lichtempfmdliche organische Trommel 1 wurde auf eine positive Polarität aufgeladen, mit dem Toner von gleicher Polarität wurde durch ein Umkehrentwicklungsverfahren ein Bild entwickelt, und das entwickelte Bild wurde beurteilt.
Es wurde festgestellt, daß das Bild scharfe Linien und Glanz bei niedriger Untergrundschwärzung und gleichmäßiger hoher Bildschwärzung aufwies (die mit einem Macbeth^®-Schwärzungsmesser gemessene Bildschwärzung beträgt 1,35). Übrigens war sogar nach der Ausgabe von 10000 Testbildausdrucken mit einem Bildflächenanteil von 5% das Bild scharf und wies keinen Unterschied zur anfänglichen Ausgabe auf, und das in Umgebungen mit einer Temperatur von 30°C und einer relativen Luftfeuchte von 85% ausgegebene Bild hatte keine schlechtere Qualität.
Ferner wies ein weiterer cyanblauer Toner, der auf die gleiche Weise wie der obige cyanblaue Toner hergestellt wurde, mit der Ausnahme, daß die 2 Teile niedermolekulares Polypropylen als Wachskomponente nicht verwendet wurden, die maximale Ladung von 13 μC/g auf. Die Entwicklung eines Volltonbildes lieferte die gleichen Ergebnisse wie oben.
REFERENZBEISPIEL 2
Ausgedrückt als Gewichtsanteil (Masseanteil), wurden 92 Teilen eines Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1 mg KOH/g 2 Teile niedermolekulares und teilweise oxidiertes Polyethylen mit einem Säurewert von 10 mg KOH/g, 3 Teile Tetraalkylammoniumsalz und 3 Teile Pigmentgelb, Farbindex 17 (gelbes Pigment) zugesetzt und vermischt. Das hergestellte Gemisch wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 behandelt, um ein Pulver mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser von 7,6 μm herzustellen. Dem Pulver wurde 0,5 Masseteil mit Aminosilan behandeltes hydrophobes Siliciumdioxidpulver zugesetzt und trocken zu einem gelben Toner vermischt.
Dieser gelbe Toner hatte eine maximale Ladung von 15 μC/g.
Dieser gelbe Toner wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 zur Ausgabe eines Bildes (Entwicklung) verwendet. Das entwickelte Bild hatte scharfe Linien und Glanz bei niedriger Untergrundschwärzung und gleichmäßiger hoher Bildschwärzung (die mit einem Macbeth^®- Schwärzungsmesser gemessene Bildschwärzung beträgt 1,25). Übrigens war auch nach der Ausgabe von 10000 Testbildausdrucken mit einem Bildflächenanteil von 5% das Bild scharf und wies keinen Unterschied zur anfänglichen Ausgabe auf, und die Qualität des Bildes, das in Umgebungen mit einer Temperatur von 30°C und einer relativen Luftfeuchte von 85% ausgegeben wurde, war nicht schlechter.
Ferner wies ein weiterer gelber Toner, der auf die gleiche Weise wie der obige gelbe Toner hergestellt wurde, mit der Ausnahme, daß die 2 Teile niedrigmolekulares und teilweise oxidiertes Polyethylen (Säurewert von 10 mg KOH/g) als Wachskomponente nicht verwendet wurden, die maximale Ladung von 26 μC/g auf. Außerdem lieferte die Entwicklung eines Volltonbildes die gleichen Ergebnisse wie oben.
REFERENZBEISPIEL 3
Ausgedrückt als Gewichtsanteil (Masseanteil), wurden 94 Teilen eines Polyesterharzes mit einem Säurewert von 5 mg KOH/g 2 Teile niedermolekulares Oxidations-Polyethylen mit einem Säurewert von 10 mg KOH/g, 1 Teil Tetraalkylammoniumsalz und 3 Teile Pigmentrot, Farbindex 122 (Magenta-Pigment) zugesetzt und vermischt. Das hergestellte Gemisch wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 behandelt, um einen magentaroten Toner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser von 7,6 μm herzustellen.
Dieser magentarote Toner hatte die maximale Ladung von 11 μC/g.
Dieser magentarote Toner wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 zur Ausgabe eines Bildes (Entwicklung) eingesetzt. Das entwickelte Bild wies scharfe Linien und Glanz bei niedriger Untergrundschwärzung und gleichmäßiger hoher Bildschwärzung auf (die mit einem Macbeth^®- Schwärzungsmesser gemessene Bildschwärzung beträgt 1,25). Übrigens war auch nach der Ausgabe von 10000 Testbilddrucken mit einem Bildflächenanteil von 5% das Bild scharf und wies keinen Unterschied zu der anfänglichen Ausgabe auf und ein Bild, das in Umgebungen mit einer Temperatur von 30°C und einer relativen Luftfeuchte von 85% ausgegeben wurde, zeigte keine Verschlechterung der Bildqualität.
Ferner wies ein weiterer magentaroter Toner, der auf die gleiche Weise wie der obige magentarote Toner hergestellt wurde, mit der Ausnahme, daß die 2 Teile niedrigmolekulares Oxidations-Polyethylen als Wachskomponente nicht verwendet wurden, die maximale Ladung von 11 μC/g auf. Außerdem lieferte die Entwicklung eines Volltonbildes die gleichen Ergebnisse wie oben.
BEISPIEL 4
Ausgedrückt als Gewichtsanteil (Masseanteil), wurden 92,25 Teilen eines Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1 mg KOH/g 1 Teil styrolgepfropftes Polyethylen (kein Säurewert), 3 Teile Styrolacrylat/Säuremethacrylat-Copolymer (teilweise substituiertes Alkylammoniumsulfonat) und 3,75 Teile Pigmentrot, Farbindex 122 (magentarotes Pigment) zugesetzt und vermischt. Das hergestellte Gemisch wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 behandelt, um einen magentaroten Toner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser von 7,6 μm herzustellen.
Dieser magentarote Toner wies eine maximale Ladung von 10 μC/g auf und hatte bei der Messung eine Oberflächenenergie von 33 mN/m.
Dieser magentarote Toner wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 zur Ausgabe eines Bildes (Entwicklung) verwendet. Das entwickelte Bild wies scharfe Linien und Glanz bei niedriger Untergrundschwärzung und gleichmäßiger hoher Bildschwärzung auf (die mit einem Macbeth^®-Schwärzungsmesser gemessene Bildschwärzung beträgt 1,40). Übrigens war auch nach der Ausgabe von 10000 Testbildausdrucken mit einem Bildflächenanteil von 5% das Bild scharf und wies keinen Unterschied zu der anfänglichen Ausgabe auf, und das Bild, das in Umgebungen mit einer Temperatur von 30°C und einer relativen Luftfeuchte von 85% ausgegeben wurde, wies keine Qualitätsminderung auf.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Nach dem Verfahren von Referenzbeispiel 1 wurde ein cyanblauer Toner hergestellt, wobei aber anstelle des Polyesterharzes mit dem Säurewert von 3 mg KOH/g ein Styrol-Acrylat-Copolymer verwendet wurde.
Dieser cyanblaue Toner wies eine maximale Ladung von 46 μC/g auf.
Dieser cyanblaue Toner wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 zur Ausgabe eines Bildes (Entwicklung) verwendet. Das entwickelte Bild wies scharfe Linien ohne Glanz auf, aber sein Klischeebild wies leichte Unbeständigkeiten der Schwärzung auf. Übrigens war auch nach der Ausgabe von 10000 Testbildausdrucken mit einem Bildflächenanteil von 5% die Bildqualität viel schlechter, und der Toner haftete an der Entwicklungswalze an.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Ein cyanblauer Toner wurde nach dem Verfahren von Referenzbeispiel 1 hergestellt, wobei aber anstelle des Polyesterharzes mit dem Säurewert von 3 mg KOH/g ein Polyesterharz mit einem Säurewert von 20 mg KOH/g verwendet wurde.
Dieser cyanblaue Toner hatte eine maximale Ladung von 2 μC/g.
Dieser cyanblaue Toner wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 zur Ausgabe eines Bildes (Entwicklung) verwendet. Das entwickelte Bild wies scharfe Linien auf, aber sein Klischeebild hatte eine ungleichmäßige niedrige Bildschwärzung (die mit einem Macbeth^®-Schwärzungsmesser gemessene Bildschwärzung beträgt 0,7) und einen starken Schleier. Außerdem verstärkte sich der Schleier auf dem Bild, das in Umgebungen mit einer Temperatur von 30°C und einer Luftfeuchte von 85% ausgegeben wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Ein gelber Toner wurde nach dem Verfahren von Referenzbeispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des niedermolekularen Oxidations-Polyethylens (Wachs) mit dem Säurewert von 10 mg KOH/g ein niedermolekulares und teilweise oxidiertes Polyethylen mit einem Säurewert von 30 mg KOH/g eingesetzt wurde.
Dieser gelbe Toner wies eine maximale Ladung von 18 μC/g auf.
Dieser gelbe Toner wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 zur Ausgabe eines Bildes (Entwicklung) verwendet.
Das entwickelte Bild wies scharfe Linien und Glanz bei niedriger Untergrundschwärzung und gleichmäßiger hoher Bildschwärzung auf, (die mit einem Macbeth^®-Schwärzungsmesser gemessene Bildschwärzung beträgt 1,30). Übrigens war auch nach der Ausgabe von 10000 Testbilddrucken mit einem Bildflächenanteil von 5% das Bild scharf und wies keinen Unterschied zu der anfänglichen Ausgabe auf, aber das in Umgebungen mit einer Temperatur von 30°C und einer Luftfeuchte von 85% ausgegebene Bild wies eine viel schlechtere Qualität und einen stärkeren Schleier auf.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Ausgedrückt als Gewichtsanteil (Masseanteil), wurden 85 Teilen Styrol-Acrylat-Harz (kein Säurewert) 2 Teile niedermolekulares Polypropylen (kein Säurewert), 10 Teile Tetraalkylammoniumsalz und 3 Teile Kupferphthalocyaninblau zugesetzt und vermischt. Dann wurde nach dem Verfahren von Referenzbeispiel 1 Pulver mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser von 7,6 μm hergestellt. Diesem Pulver wurde 0,5 Masseteil mit Aminosilan behandeltes hydrophobes Siliciumdioxidpulver zugesetzt und trocken vermischt, um einen cyanblauen Toner herzustellen.
Dieser cyanblaue Toner hatte eine maximale Ladung von 61 μC/g.
Dieser cyanblaue Toner wurde auf die gleiche Weise wie in Referenzbeispiel 1 zur Ausgabe eines Bildes (Entwicklung) verwendet. Das entwickelte Bild wies einen geringeren Schleier und scharfe Linien ohne Glanz auf. Sein Klischeebild wies offensichtliche Unbeständigkeiten in der Schwärzung auf, und das Bild als Ganzes hatte eine geringe Bildschwärzung (die mit einem Macbeth^®-Schwärzungsmesser gemessene Bildschwärzung beträgt 0,8). Übrigens war nach der Ausgabe von 10000 Testbilddrucken mit einem Bildflächenverhältnis von 5% die Qualität des Bildes viel schlechter, und der Toner haftete an der Entwicklungswalze an.
BEISPIEL 5
Ausgedrückt als Masseanteil, wurden 100 Teile eines verzweigten Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1,0 mg KOH/g und einer Oberflächenenergie von 31,6 mN/m 3 Teile Ruß, 3 Teile eines Copolymers, hergestellt durch Copolymerisation eines Styrol-Butylacrylat-Copolymers mit Sulfonat von Trialkylaminoethylmethacrylat als Ladungssteuerungsmittel, und 1 Teil Wachs auf Polypropylen-Basis geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt und pulverisiert, um einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 7,0 μm herzustellen. Das obige verzweigte Polyesterharz war nicht aminmodifiziert und hatte eine Aminzahl von 0.
Der obige positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf einer Glasplatte in Plattenform geschmolzen und zum Erstarren abgekühlt. Seine Kontaktwinkel wurden bezüglich Wasser, Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, PEG 200 und Dipropylenglycol gemessen, und seine Oberflächenenergie γs wurde mit 33 mN/m gemessen.
Dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde einer gewöhnlichen nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung mit positiver Aufladung ausgesetzt. Das entwickelte Bild war von hoher Qualität, sein Klischeebild wies eine hohe Schwärzung ohne Schleier auf und wurde beispielsweise durch eine Gebrauchsumgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit (10°C, 40% bis 32°C, 80%) kaum beeinflußt.
Die normale Entwicklung wurde unter Verwendung eines Laserdruckers, modifiziertes Modell 1305 von Tokyo Electric Co., Ltd., ausgeführt. Außerdem wurden eine positive Aufladungspolarität, eine negative Umdruckpolarität, eine positive Ablösepolarität, die Vorspannung des lichtempfindlichen Elements auf +600 V, die Vorspannung der Entwicklungswalze auf +400 V und die Vorspannung der Tonerzuführungswalze auf +500 V festgelegt. Dann wurden sechs A4-Blätter pro Minute ausgegeben.
Die in 1 dargestellte Entwicklungsvorrichtung wird nachstehend ausführlicher beschrieben. Das Speicherelement 1 für das elektrostatische latente Bild ist eine lichtempfindliche organische Trommel mit positiver Aufladung, die mit einem einschichtigen lichtempfindlichen Element mit einer Dicke von etwa 25 μm ausgestattet ist, das hergestellt wird, indem photoleitfähiges Pulver beispielsweise in einem Bindemittel mit einem Elektronentransportmaterial dispergiert wird. Die lichtempfindliche organische Trommel 1 mit positiver Aufladung kann z. B. durch ein amorphes lichtempfindliches Selen-Element oder ein amorphes lichtempfindliches Silicium-Element ausgetauscht werden.
Die Entwicklungsvorrichtung 2 ist mit einer elastischen Entwicklungswalze 3 ausgestattet und verwendet einen nichtmagnetischen Einkomponententoner vom Kontakttyp. Die Entwicklungswalze (Tonerträger) 3 weist eine leitfähige Elastomerschicht, die aus einem fluorhaltigen Elastomer oder Polyurethan-Elastomer besteht, einen leitfähigen Kautschuk oder eine flexible leitfähige Röhre auf, die z. B. auf der Oberfläche eines elastischen Körpers ausgebildet sind. Ferner kann positiv aufladbares hydrophobes Siliciumdioxidpulver an derartige Oberflächen angeklebt werden. Das hydrophobe Siliciumdioxidpulver läßt sich leicht ankleben, indem gegenüber der Entwicklungswalze eine zusätzliche Walze angeordnet wird, beide Walzen in Drehung versetzt werden, wobei ihre Außenflächen mit dem dazwischen befindlichen hydrophoben Siliciumdioxidpulver in Kontakt miteinander gehalten werden und die Walzenflächen zusätzlich erwärmt werden.
Außerdem weist die Entwicklungsvorrichtung 2 das Tonerzuführungselement (die Tonerzuführungswalze) 8, das Tonerrührelement 10 zum Rühren des Toners 9 und das Tonerschichtdickenregulierelement 11 zum Regulieren der Tonerschicht auf der Oberfläche des Tonerträgers 3 auf. Das Tonerzuführungselement (die Tonerzuführungswalze) 8 weist ein negativ aufladbares Material auf, wie z. B. fluorhaltigen Kautschuk oder Polyurethankautschuk, oder eine Materialschicht mit beigemengtem Ladungssteuerungsmittel von negativer Polarität oder Metall.
Das Tonerschichtdickenregulierelement 11 hat die Form eines Blatts, wobei ein negativ aufladbares Material verwendet wird, wie z. B. fluorhaltiger Kautschuk oder Polyurethankautschuk, oder mit darin vermischtem Metall, oder die Form einer Metallplatte. Es kann auch Silikonkautschuk verwendet werden, obwohl dieser nicht negativ aufladbar ist.
Das Tonerschichtdickenregulierelement 11 drückt auf die Oberfläche des Tonerträgers 3, der unter Anlegen einer Gs-Vorspannung, einer Ws-Vorspannung oder einer Ws-Gs-Faltungsvorspannung von 20-400 V von einer Stromquelle in Rotation versetzt wird, um eine Tonerschicht mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Dicke auf dem Tonerträger 3 auszubilden, und bringt die Tonerschicht in Kontakt oder nicht in Kontakt mit einem latenten Bild auf dem Speicherelement 1 für elektrostatische latente Bilder, wodurch eine Umkehrentwicklung ausgeführt wird. In diesem Entwicklungsprozeß wird der Toner vorher durch Kontakt zwischen der Entwicklungswalze 3 und dem Tonerschichtdickenregulierelement 11 positiv aufgeladen.
Die Umdruckvorrichtung 4 ist zum Beispiel eine leitfähige Walze oder leitfähige Bürste von negativer Polarität, die das auf der Oberfläche des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder entwickelte Bild auf ein Aufzeichnungsmedium überträgt (Umdruckträger/Aufzeichnungspapier), das z. B. durch ein Umdruckband transportiert wird. Wenn die Umdruckvorrichtung 4 das auf einem Photoleiter entwickelte Bild überträgt, wird das Aufzeichnungsmedium mit Hilfe einer nicht dargestellten leitfähigen Walze oder leitfähigen Bürste an dem Umdruckband adsorbiert und von diesem unterstützt. Die leitfähige Walze oder Bürste, die als Umdruckvorrichtung 4 verwendet wird, hat die Vorteile, daß die erzeugte Ozonmenge auf ein Zehntel oder weniger verringert werden kann, daß eine Umdruckeigenschaft durch Temperaturänderung nicht stark verändert wird und im Vergleich zur Verwendung einer Koronaentladungs-Aufladevorrichtung mit negativer Polarität ein niedriger Absolutwert der Umdruckspannung festgelegt werden kann. Es versteht sich, daß zum Aufladen auch die Koronaentladungs-Aufladevorrichtung verwendet werden kann.
Das Resttoner-Verteilerelement 5 zum gleichmäßigen Verteilen des nach dem Umdruck zurückbleibenden Toners 9' ist beispielsweise eine feststehende leitfähige Bürste oder eine rotierende leitfähige Bürste. Durch Anlegen einer Spannung, die eine Wechselspannung oder Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung aufweist, wird der restliche Toner 9' gleichmäßig verteilt, wodurch er zusammen mit dem Speicherelement 1 für elektrostatische latente Bilder durch die Aufladevorrichtung 6 positiv aufgeladen wird.
Die an das Resttoner-Verteilerelement 5 anzulegende Spannung ist vorzugsweise eine Gleichspannung von –100 bis –800 Volt, eine negative Wechselspannung von 500 bis 2000 V_{Spitze-Spitze} mit einer Frequenz von 300 Hz bis 10 kHz oder eine damit überlagerte Spannung. Außerdem können mehrere Resttoner-Verteilerelemente 5 vorgesehen werden. Wenn der Absolutwert der an das Resttoner-Verteilerelement 5 angelegten Spannung unterhalb des obigen Bereichs liegt, ist die gleichmäßige Verteilung ungenügend, da die an dem Resttoner angreifende elektrostatische Kraft geschwächt wird. Wenn der Absolutwert der an dem Resttoner-Verteilerelement 5 anliegenden Spannung den obigen Bereich überschreitet, wird jedoch die elektrische Feldstärke zu hoch, und das Speicherelement 1 für elektrostatische latente Bilder (das lichtempfindliche Element) kann zerstört werden. Obwohl es sich hier nicht um eine reinigerfreie Struktur handelt, kann ein herkömmliches, bekanntes elastisches Blatt als Reiniger eingesetzt werden.
Beim Aufladen durch die Aufladevorrichtung 6 wird durch Anlegen einer positiven Spannung von etwa 5 kV an den Koronaentladungsleiter der Aufladevorrichtung 6 eine Koronaentladung erzeugt, wodurch die Oberfläche des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder auf etwa 400 bis 800 V aufgeladen wird. Der restliche Toner 9', der im anschließenden Belichtungsschritt unbelichtet durchgelaufen ist, haftet an einer Fläche, die dem Hintergrund des latenten Bildes entspricht, und wird durch die Wirkung eines elektrischen Feldes auf die Oberfläche der Entwicklungswalze 3 übertragen und im Entwicklungsschritt von der Entwicklungsvorrichtung 2 aufgefangen. Gleichzeitig wird der Toner 9 auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 3 auf das latente Bild des Speicherelements 1 für elektrostatische latente Bilder übertragen, wodurch die erforderliche Entwicklung ausgeführt wird.
In dem obigen Entwicklungsverfahren wurde für die Ladung des Toners auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren ein Wert +3,2 μC/g gemessen.
BEISPIEL 6
Ausgedrückt als Masseanteil, wurden 100 Teile eines verzweigten Polyesterharzes mit einem Säurewert von 2,0 mg KOH/g und einer Oberflächenenergie von 33,0 mN/m, 3 Teile Ruß, 3 Teile eines Copolymers, hergestellt durch Copolymerisation eines Styrol-Butylacrylat-Copolymers mit Sulfonat von Trialkylaminoethylmethacrylat als Ladungssteuerungsmittel, und 1 Teil Wachs auf Polypropylen-Basis geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt und pulverisiert, um einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 7,0 μm herzustellen. Das obige verzweigte Polyesterharz war nicht aminmodifiziert und hatte eine Aminzahl von 0.
Der obige positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf einer Glasplatte in Plattenform geschmolzen und zum Erstarren abgekühlt. Seine Kontaktwinkel wurden bezüglich Wasser, Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, PEG 200 und Dipropylenglycol gemessen, und seine Oberflächenenergie wurde mit 31,5 mN/m gemessen.
Dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 einer nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung vom Kontakttyp mit positiver Aufladung ausgesetzt. Das entwickelte Bild hatte eine hohe Qualität, wobei sein Klischeebild eine hohe Schwärzung ohne Schleier aufwies und beispielsweise durch eine Gebrauchsumgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit (10°C, 40% bis 32°C, 80%) kaum beeinflußt wurde.
In dem obigen Entwicklungsverfahren wurde für die Ladung auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren ein Wert von +4,2 μC/g gemessen. Außerdem betrug bei der Messung der Ladungsverteilung die Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität 13% der Gesamtladung mit normaler Polarität.
BEISPIEL 7
Ausgedrückt als Masseanteil, wurden 100 Teile eines verzweigten Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1,0 mg KOH/g und einer Oberflächenenergie von 31,5 mN/m, 3 Teile eines gelben Pigments (Pigment auf Benzimidzoron-Basis), 3 Teile eines Ladungssteuerungsmittels (eines Copolymers, hergestellt durch Copolymerisation eines Styrol-Butylacrylat-Copolymers mit Sulfonat von Trialkylaminoethylmethacrylat), und 1 Teil Wachs auf Polypropylen-Basis geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt und pulverisiert, um einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 6,5 μm herzustellen. Das obige verzweigte Polyesterharz war nicht aminmodifiziert und hatte eine Säurezahl von 0.
Der obige positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf einer Glasplatte in Plattenform geschmolzen und zum Erstarren abgekühlt. Seine Kontaktwinkel wurden bezüglich Wasser, Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, PEG 200 und Dipropylenglycol gemessen, und seine Oberflächenenergie wurde mit 30,4 mN/m gemessen.
Dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 einer nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung vom Kontakttyp mit positiver Aufladung ausgesetzt. Das entwickelte Bild hatte eine hohe Qualität, wobei sein Klischeebild eine hohe Bildschwärzung ohne Schleier aufwies und durch eine Gebrauchsumgebung, wie z. B. Luftfeuchte (10°C, 40% bis 32°C, 80%) kaum beeinflußt wurde.
In dem obigen Entwicklungsverfahren wurde für die Ladung des Toners auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren ein Wert von +4,0 μC/g gemessen. Außerdem betrug bei der Messung der Ladungsverteilung die Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität 11% der Gesamtladung mit normaler Polarität.
BEISPIEL 8
Ausgedrückt als Masseanteil, wurden 100 Teile eines verzweigten Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1,0 mg KOH/g und einer Oberflächenenergie von 32,5 mN/m, 3 Teile eines magentaroten Pigments (Pigment auf Chinacridon-Basis), 1 Teil eines Ladungssteuerungsmittels (Tetraalkylammoniumperchlorat) und 1 Teil Wachs auf Polypropylen-Basis geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt und pulverisiert, um einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 7,5 μm herzustellen. Das obige verzweigte Polyesterharz war nicht aminmodifiziert und hatte eine Aminzahl von 0. Vier Alkylketten von Tetraalkylammoniumperchlorat als Ladungssteuerungsmittel weisen gesättigte oder teilweise mit Doppelbindungen versehene 1 bis 18 Kohlenstoffatome, Aralkylgruppen, Naphthylgruppen, Allylgruppen oder Substituentengruppen auf.
Der obige positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf einer Glasplatte in Plattenform geschmolzen und zum Erstarren abgekühlt. Seine Kontaktwinkel wurden bezüglich Wasser, Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, PEG 200 und Dipropylenglycol gemessen, und seine Oberflächenenergie wurde mit 31,0 mN/m gemessen.
Dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 einer nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung vom Kontakttyp mit positiver Aufladung ausgesetzt. Das entwickelte Bild hatte eine hohe Qualität, wobei sein Klischeebild eine hohe Bildschwärzung ohne Schleier aufwies, und wurde durch eine Gebrauchsumgebung, wie z. B. Luftfeuchte (10°C, 40% bis 32°C, 80%) kaum beeinflußt.
In dem obigen Entwicklungsverfahren wurde für die Ladung des Toners auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren ein Wert von +4,2 μC/g gemessen. Außerdem betrug bei der Messung der Ladungsverteilung die Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität 14% der Gesamtladung mit normaler Polarität.
BEISPIEL 9
Ausgedrückt als Masseanteil, wurden 100 Teile eines verzweigten Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1,0 mg KOH/g und einer Oberflächenenergie von 31,5 mN/m, 3 Teile eines cyanblauen Pigments (Gemisch aus Kupferphthalocyaninblau und Kupferphthalocyaningrün), und 1 Teil Wachs auf Polypropylen-Basis geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt und pulverisiert, um einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 6,2 μm herzustellen. Das obige verzweigte Polyesterharz war nicht aminmodifiziert und hatte eine Aminzahl von 0. Vier Alkylketten von Tetraalkylammoniumperchlorat als Ladungssteuerungsmittel weisen gesättigte oder teilweise mit Doppelbindungen versehene 1 bis 18 Kohlenstoffatome, Aralkylgruppen, Naphthylgruppen, Allylgruppen oder Substituentengruppen auf.
Der obige positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf einer Glasplatte in Plattenform geschmolzen und zum Erstarren abgekühlt. Seine Kontaktwinkel wurden bezüglich Wasser, Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, PEG 200 und Dipropylenglycol gemessen, und seine Oberflächenenergie wurde mit 34,6 mN/m gemessen.
Dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 einer nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung vom Kontakttyp mit positiver Aufladung ausgesetzt. Das entwickelte Bild hatte eine hohe Qualität, wobei sein Klischeebild eine hohe Bildschwärzung ohne Schleier aufwies, und wurde durch eine Einsatzumgebung, wie z. B. Luftfeuchte (10°C, 40% bis 32°C, 80%) kaum beeinflußt.
In dem obigen Entwicklungsverfahren wurde für die Ladung auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren ein Wert von +3,2 μC/g gemessen. Außerdem betrug bei der Messung der Ladungsverteilung die Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität 12% der Gesamtladung mit normaler Polarität.
BEISPIEL 10
Unter Verwendung des verzweigten Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1,0 mg KOH/g, das in Beispiel 5 als Harzbindemittelkomponente eingesetzt wurde, wurden neun positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner mit einer Oberflächenenergie γs im Bereich von 30,0 bis 40,0 mN/m hergestellt, wie in Tabelle 1 dargestellt. Diese positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 einer nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung vom Kontakttyp mit positiver Aufladung ausgesetzt. Die entwickelten Bilder hatten eine hohe Qualität, wobei das Klischeebild eine hohe Schwärzung ohne Schleier aufwies.
In den obigen Entwicklungsverfahren wurden die Größen der Aufladung auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren gemessen. Die Meßergebnisse sowie diejenigen der Ladungsverteilungswerte zu diesem Zeitpunkt (Verhältnis der Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität zur Gesamtladung mit normaler Polarität) sind in Tabelle 1 angegeben.
Aus Tabelle 1 ist erkennbar, daß die Gesamtladung und die Ladungspolarität gewöhnlich zufriedenstellend sind, wenn die Toner eine Oberflächenenergie von 31 bis 34 mN/m aufweisen.
TABELLE 1
VERGLEICHSBEISPIEL 5
Ausgedrückt als Masseanteil, wurden 100 Teile eines verzweigten Polyesterharzes mit einem Säurewert von 1,0 mg KOH/g und einer Oberflächenenergie von 39,6 mN/m, 3 Teile eines cyanblauen Pigments (Gemisch aus Kupferphthalocyaninblau und Kupferphthalocyaningrün), 1 Teil eines Ladungssteuerungsmittels (Tetraalkylammoniumperchlorat) und 1 Teil Wachs auf Polypropylen-Basis geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt und pulverisiert, um einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 6,2 μm herzustellen. Das obige verzweigte Polyesterharz war nicht aminmodifiziert und hatte eine Aminzahl von 0. Vier Alkylketten von Tetraalkylammoniumperchlorat als Ladungssteuerungsmittel weisen gesättigte oder teilweise mit Doppelbindungen versehene 1 bis 18 Kohlenstoffatome, Aralkylgruppen, Naphthylgruppen, Allylgruppen oder Substituentengruppen auf.
Der obige positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf einer Glasplatte in Plattenform geschmolzen und zum Erstarren abgekühlt. Seine Kontaktwinkel wurden bezüglich Wasser, Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, PEG 200 und Dipropylenglycol gemessen, und seine Oberflächenenergie wurde mit 43,8 mN/m gemessen.
Dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 einer nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung vom Kontakttyp mit positiver Aufladung ausgesetzt. Das entwickelte Bild hatte eine hohe Untergrundschwärzung, und sein Klischeebild wies Unbeständigkeiten in der Schwärzung auf.
In dem obigen Entwicklungsverfahren wurde für die Ladung des Toners auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren ein Wert von +1,2 μC/g gemessen. Außerdem betrug bei der Messung der Ladungsverteilung die Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität 25% der Gesamtladung mit normaler Polarität.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
Ausgedrückt als Masseanteil, wurden 100 Teile eines linearen Polyesterharzes mit einem Säurewert von 6,3 mg KOH/g und einer Oberflächenenergie von 42,5 mN/m, 3 Teile eines magentaroten Pigments (Pigment auf Chinacridon-Basis), 3 Teile eines Ladungssteuerungsmittels (Tetraalkylammoniumperchlorat) und 1 Teil Wachs auf Polypropylen-Basis geschmolzen und geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt und pulverisiert, um einen positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoner mit einem volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 6,2 μm herzustellen. Vier Alkylketten von Tetraalkylammoniumperchlorat als Ladungssteuerungsmittel weisen gesättigte oder teilweise mit Doppelbindungen versehene 1 bis 18 Kohlenstoffatome, Aralkylgruppen, Naphthylgruppen, Allylgruppen oder Substituentengruppen auf.
Der obige positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf einer Glasplatte in Plattenform geschmolzen und zum Erstarren abgekühlt. Seine Kontaktwinkel wurden bezüglich Wasser, Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, PEG 200 und Dipropylenglycol gemessen, und seine Oberflächenenergie wurde mit 44,1 mN/m gemessen.
Dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 einer nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklung vom Kontakttyp mit positiver Aufladung ausgesetzt. Das entwickelte Bild wies einen starken Schleier auf, und sein Klischeebild wies Unbeständigkeiten in der Schwärzung auf.
In dem obigen Entwicklungsverfahren wurde für die Ladung des Toners auf der Entwicklungswalze 3 durch ein Ansaugverfahren ein Wert von +0,8 μC/g gemessen. Außerdem betrug bei der Messung der Ladungsverteilung die Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität 27% der Gesamtladung mit normaler Polarität.
Andere Kombinationen als die in den obigen Beispielen dargestellten Kombinationen können auf geeignete Weise, wie z. B. nach dem Verhältnis der Bindemittelkomponenten, dem Typ und dem Komponentenverhältnis von Wachs, dem Typ und dem Komponentenverhältnis eines Ladungssteuerungsmittels und der Tonerherstellungseinrichtung, entsprechend der Anwendung und den Funktionen der einzusetzenden Entwicklungsvorrichtung ausgewählt werden.
Wie aus der obigen Beschreibung und den Beispielen ersichtlich, ist der positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner ein positiv aufladbarer nichtmagnetischer Einkomponententoner, von dem erwartet wird, daß er weniger Ozon erzeugt und durch Einsatz eines Polyesters als Bindemittel eine stabile Aufladbarkeit aufweist und auf stabile Weise ein Bild von hoher Qualität mit hervorragender Schärfe, hoher Schwärzung, Glanz und Durchlässigkeit liefern kann, wenn die Oberflächenenergie eines zweiten Toners auf einem gegebenen Bereich beschränkt ist. Das heißt, der erfindungsgemäße positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner läßt sich bei Verwendung für ein Einkomponenten-Entwicklungsverfahren leicht und sicher gleichmäßig aufladen und erzeugt ein Bild von hoher Schwärzung und Glanz ohne Untergrundschwärzung auf der Oberfläche eines Speicherelements für elektrostatische latente Bilder. Außerdem koaguliert dieser positiv aufladbare nichtmagnetische Einkomponententoner kaum, haftet nicht an der Entwicklungswalze oder dem Tonerschichtdickenregulierelement und verursacht keine Filmbildung, wodurch er zur Ausbildung eines Bildes von hoher Qualität mit befriedigender Wiedergabe in Verbindung mit einer gleichmäßigen Aufladung beiträgt.
Das erfindungsgemäße Entwicklungsverfahren bei der Entwicklung eines Bildes aus einem elektrostatischen latenten Bild unter Verwendung eines Toners, dessen Oberflächenenergie auf einen gegebenen Bereich begrenzt ist, steuert die Gesamtladung oder die Beziehung zwischen der Gesamtladung mit entgegengesetzter Polarität und der Gesamtladung mit normaler Polarität, wodurch die Merkmale des positiv aufladbaren nichtmagnetischen Einkomponententoners weiter verstärkt und verbessert werden, um die Ausbildung hochwertiger Bilddrucke zu ermöglichen.

Claims

Positiv geladener nichtmagnetischer Einkomponententoner zur Verwendung beim Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes mit dem nichtmagnetischen Einkomponententoner in einer Schicht von gleichmäßiger Dicke auf einer Entwicklungswalze, wobei der Toner einen Harzbinder, der aus einem Polyesterharz besteht, und ein Färbemittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner eine Oberflächenenergie γs von 30 bis 40 mN/m aufweist.
Positiv geladener nichtmagnetischer Einkomponententoner nach Anspruch 1, wobei der Toner eine Oberflächenenergie γs von 31 bis 34 mN/m aufweist.
Positiv geladener nichtmagnetischer Einkomponententoner nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Toner einen volumengemittelten Teilchendurchmesser (D₅₀) von 3 bis 14 μm aufweist.
Positiv geladener nichtmagnetischer Einkomponententoner nach Anspruch 1, wobei der Harzbinder ein Polyesterharz mit Esterbindungen in der Hauptkette ist, wobei das Polyesterharz einen Säurewert von 5 mg KOH/g oder darunter aufweist.
Nichtmagnetisches Einkomponentenentwicklungsverfahren zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes unter Verwendung eines positiv geladenen nichtmagnetischen Einkomponententoners, der ein Polyesterharz als Harzbinderkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Schritt zur Herstellung eines positiv geladenen nichtmagnetischen Einkomponententoners mit einer Oberflächenenergie γs von 30 bis 40 mN/m und den Schritt zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes auf einer Entwicklungswalze mit dem Toner aufweist, so daß der Toner eine Gesamtladung von mindestens 2 μC/g aufweist, wobei die Gesamtladung durch Ansaugen eines Toners während einer Umdrehung der Entwicklungswalze und Bezugnahme auf eine Restladung und die angesaugte Tonermenge gemessen wird.
Nichtmagnetisches Einkomponentenentwicklungsverfahren nach Anspruch 5, wobei der Entwicklungsschritt ferner den Teilschritt zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes auf der Entwicklungswalze mit dem Toner aufweist, derart daß der Absolutwert einer Gesamtladung mit negativer Polarität 20% oder unter dem Absolutwert einer Gesamtladung mit positiver Polarität liegt, wobei die Gesamtladung mit negativer Polarität und die Gesamtladung mit positiver Polarität durch Messung einer Ladungsverteilung des Toners auf der Entwicklungswalze ermittelt werden.