DE60030355T2

DE60030355T2 - Toner und Bildherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60030355T2
Application number: DE60030355T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon Kabushiki Kaisha Masanori Ohta-ku Ito; c/o Canon Kabushiki Kaisha Tsutomu Ohta-ku Kukimoto; c/o Canon Kabushiki Kaisha Tsuyoshi Ohta-ku Takiguchi; c/o Canon Kabushiki Kaisha Tatsuhiko Ohta-ku Chiba; c/o Canon Kabushiki Kaisha Michihisa Ohta-ku Magome; c/o Canon Kabushiki Kaisha Akira Hashimoto; c/o Canon Kabushiki Keiji Ohta-ku Komoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: CN1276542A; US6447969B1; EP1058157A1; DE60030355D1; KR20010039631A; EP1058157B1; KR100338202B1; CN1231818C; TW554262B

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Toner und ein in einem Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung der Elektrophotographie, des elektrostatischen Aufzeichnens, des magnetischen Aufzeichnens, des Tonerstrahlaufzeichnens, usw. eingesetztes Bilderzeugungsverfahren. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Toner, der in einem Bilderzeugungsverfahren für ein Bilderzeugungsgerät wie etwa einem Kopiergerät eingesetzt wird, in dem ein Tonerbild einmal auf einem elektrostatischen bildtragenden Element erzeugt wird und dann auf ein übertragungsaufnehmendes Material zur Erzeugung eines Bildes darauf übertragen wird. Und die Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung des Toners.
Bisher sind eine große Anzahl von elektrophotographischen Prozessen bekannt. Im Allgemeinen wird in diesen Prozessen ein elektrostatisches latentes Bild auf einem elektrostatischen blidtragenden Element (hierin nachstehend durch ein „lichtempfindliches Element" bezeichnet) unter Verwendung eines gewöhnlicherweise lichtleitenden Materials erzeugt, das latente Bild wird dann mittels eines Toners zur Erzeugung eines sichtbaren Tonerbildes entwickelt und das Tonerbild wird nachdem es wie gewünscht auf ein übertragungsaufnehmendes Material wie etwa Papier übertragen worden ist, auf dem übertragungsaufnehmenden Material mittels Anwendung von Druck, Wärme, usw. fixiert, um eine Produktkopie oder einen Druck zu liefern. Als ein Verfahren zur Visualisierung des elektrostatischen latenten Bildes sind das Kaskadenentwicklungsverfahren, das Entwicklungsverfahren mit magnetischer Bürste, das Sprungentwicklungsverfahren, das Druckentwicklungsverfahren usw. bekannt.
In dem US Patent Nr. 3,909,258 wurde ein Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines magnetischen Toners mit elektrischer Leitfähigkeit vorgeschlagen. Genauer gesagt wird in dem Entwicklungsverfahren ein elektrisch leitfähiger magnetischer Toner, der auf einer elektrisch leitfähigen Hülse aus einem Hohlzylinder mit einem darin installierten Magnet geträgert ist, mit einem elektrostatischen Bild kontaktiert, um das Bild zu entwickeln. In diesem Falle wird an der Entwicklungsregion aus den Tonerteilchen ein elektrisch leitfähiger Weg zwischen dem elektrostatischen bildtragenden Element und der Hülsenoberfläche ausgebildet und die Tonerteilchen werden über den elektrisch leitfähigen Weg mit einer Ladung beaufschlagt, wodurch die Tonerteilchen an das elektrostatische Bild basierend auf einer zwischen der Ladung und dem elektrostatischen Bild wirkenden Coulombkraft anhaften. Das Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen magnetischen Toner ist ein ausgezeichnetes Verfahren, um die mit dem herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren verbundenen Probleme zu verhindern, aber da der Toner elektrisch leitfähig ist, ist das Verfahren mit der Schwierigkeit der elektrostatischen Übertragung des entwickelnden Tonerbildes von dem elektrostatischen bildtragenden Element auf ein übertragungsaufnehmendes Material (oder ein Aufzeichnungsmaterial) wie etwa einem Normalpapier verbunden.
Als ein Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines magnetischen Toners mit hohem spezifischen Widerstand, welcher eine elektrostatische Übertragung erlaubt, ist ein Verfahren bekannt, in dem eine dielektrische Polarisierung von Tonerteilchen eingesetzt wird. Ein solches Entwicklungsverfahren unterliegt jedoch im Wesentlichen Problemen wie etwa einer langsamen Entwicklungsgeschwindigkeit und einer ungenügenden Dichte des entwickelten Bildes, so dass die Kommerzialisierung schwierig ist.
Als ein weiteres Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines isolierenden magnetischen Toners mit einem hohem spezifischen Widerstand ist ein Verfahren bekannt, in dem Tonerteilchen triboelektrisch durch Reibung zwischen einzelnen Tonerteilchen und zwischen Tonerteilchen und einem Reibungselement wie etwa einer Hülse aufgeladen werden, und die so aufgeladenen Tonerteilchen mit einem elektrostatischen bildtragenden Element kontaktiert werden, um eine Entwicklung zu bewirken. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Problem verbunden, dass die triboelektrische Ladung leicht aufgrund zu weniger Gelegenheiten des Kontakts zwischen den Tonerteilchen und dem Reibungselement und bei viel magnetisches Material an den Oberflächen der magnetischen Tonerteilchen ausgesetzt ist, um genügend, was zur minderwertigen Bilden aufgrund der ungenügenden Aufladung führt.
Als ein weiteres Entwicklungsverfahren offenbaren zum Beispiel die offengelegten japanischen Patentanmeldungen (JP-A) 54-43027 und JP-A 55-18656 ein sogenanntes Sprungentwicklungsverfahren, in dem ein magnetischer Entwickler (Toner) in einer Dünnschicht auf einem Entwicklertragenden Element aufgetragen ist, um darauf triboelektrisch aufgeladen zu werden, und die aufgeladene Schicht des magnetischen Toners wird unter der Wirkung eines magnetischen Felds bewegt, um in nächster Nähe gegenüber einem elektrostatischen latenten Bild angeordnet zu sein, aber ohne es zu kontaktieren bzw. zu berühren, um eine Entwicklung zu bewirken. Gemäß diesem Verfahren kann der magnetische Entwickler hinreichend durch Auftragung in einer Dünnschicht auf dem Entwickler tragenden Element triboelektrisch aufgeladen werden, und der unter einer magnetischen Kraft geträgerte Entwickler wird für die Entwicklung in einem mit dem elektrostatischen latenten Bild kontaktlosen Zustand eingesetzt, so dass ein hochgenaues Bild mit Unterdrückung des sogenannten „Schleiers", welcher durch Übertragung des Entwicklers auf nicht Bildbereiche verursacht wird, erhalten wird.
Ein solchen Einkomponenten-Entwicklungsverfahren erfordert keine Trägerteilchen, wie etwa Glaskügelchen oder Eisenpulver, so dass eine Entwicklungsvorrichtung dafür klein und leicht sein kann. Während die Vorrichtungen für ein Zweikomponenten-Entwicklungsschema zur Detektierung einer Tonerkonzentration in dem Entwickler und zur Regenerierung einer notwendigen Menge an Toner basierend auf dem detektierten Ergebnis erfordern, um eine konstante Tonerkonzentration in dem Entwickler aufrecht zu erhalten, erfordert das Einkomponentenentwicklungsschema keine solchen Vorrichtungen, wodurch eine kleine und leichte Entwicklunsvorrichtung ebenso aus diesen Gesichtspunkten ermöglicht wird.
Jedoch umfasst das Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines isolierenden magnetischen Toners einen dem Einsatz des isolierenden magnetischen Toners zuzuschreibenden instabilen Faktor. Dies kommt durch das Merkmal, dass eine wesentliche Menge an feinpulverigem magnetischen Material in Dispersion innerhalb der isolierenden magnetischen Tonerteilchen enthalten ist und ein Teil des magnetischen Materials an den Tonerteilchenoberflächen frei liegt, um die Fliesfähigkeit und die triboelektrische Aufladbarkeit des magnetischen Toners zu beeinflussen, um dadurch eine Änderung oder Verschlechterung der für den magnetischen Toner erforderlichen Eigenschaften, wie etwa der Entwicklungsleistung und der kontinuierlichen Bilderzeugungsleistung zu führen.
Die mit dem Einsatz eines herkömmlichen magnetischen Toners mit einem magnetischen Material verbundenen Probleme rühren vermutlich prinzipiell von der Freisetzung eines magnetischen Materials an die Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen her. Genauer gesagt kommt es als Folge der Freisetzung von Feinteilchen des magnetischen Materials mit einem geringeren spezifischen Widerstand als der im Wesentlichen den Toner aufbauenden Tonerbindemittel an die Tonerteilchenoberflächen zu verschiedenen Schwierigkeiten, wie etwa eine Verringerung der Toneraufladbarkeit, einer Verringerung der Tonerfließfähigkeit und zur Entwicklerzersetzungen während eines Langzeiteinsatzes, wie etwa dem Ablösen der magnetischen Teilchen aufgrund der Reibung zwischen individuellen Tonerteilchen und dem Regulierelement, was zu einer Verringerung der Bilddichte und zu dem Auftreten von Dichteunregelmäßigkeiten, sogenannten „Hülsengeistern" führt.
Bisher wurden verschiedene Vorschläge bezüglich des magnetischen Eisenoxids, das in den magnetischen Toner enthalten ist, gemacht, aber es bleibt Raum für Verbesserungen.
Zum Beispiel wurde in der JP-A 62-279352 ein magnetischer Toner mit siliziumhaltigem magnetischen Eisenoxid vorgeschlagen. Das magnetische Eisenoxid enthält in dessen Innerem absichtlich Silizium, aber der magnetische Toner mit dem magnetischen Eisenoxid lässt Raum für Verbesserungen hinsichtlich der Fließfähigkeit.
In der offengelegten japanischen Patentschrift (JP-B) 3-9045 wurde vorgeschlagen, magnetische Eisenoxidteilchen mit einer eingestellten kugelförmigen Gestalt durch Zugabe eines Silikatsalzes zu versehen. Die gemäß diesem Vorschlag erhaltene magnetischen Eisenoxidteilchen enthalten viel Silizium in ihrem inneren Teil und wenig Silizium an der Oberfläche aufgrund des Einsatzes eines Silikatsalzes für eine Teilchengestaltsteuerung und besitzen eine hohe Oberflächenglattheit. Als Folge ist der resultierende magnetische Toner mit einer in einigem Maße verbesserten Fließfähigkeit versehen, aber die Haftung zwischen dem Tonerbindemittelharz und dem magnetischen Eisenoxidteilchen kann leicht ungenügend sein.
In der JP-A-61-34070 wurde ein Prozess zur Erzeugung von Trieisentetraoxid durch Zugabe einer Hydroxysilikatsalzlösung während der Oxidation zu Trieisentetraoxid vorgeschlagen. Die durch den Prozess erzeugten Trieisentetraoxidteilchen enthalten Si in der Nähe der Oberflächen, aber besitzen ebenso eine Si-Schicht in der Nähe derer Oberflächen, so dass deren Oberfläche gegen mechanische Einflüsse zum Beispiel durch Abrieb schwach ist.
Andererseits wurde Herkömmlicherweise ein Toner durch ein (Pulverisierungs)prozess erzeugt, in dem ein Bindemittelharz, ein Färbemittel (einschließlich eines magnetischen Materials im Falle eines magnetischen Toners), usw. zur gleichförmigen Dispergierung schmelzvermischt wurden und dann die Mischung mittels eines Pulverisiergeräts pulverisiert wurde, und in Tonerteilchen mit einer vorbeschriebenen Teilchengröße klassifiziert wurden. Dieser Prozess besitzt jedoch eine Einschränkung hinsichtlich der Materialauswahl, um mit dem momentanen Trend zur Forderung nach Tonern mit kleineren Teilchengröße zu entsprechen. Zum Beispiel muss die Mischung der Harz-Färbemittel-Dispersion hinreichend brüchig sein, um eine Pulverisierung mittels eines kommerziellen durchführbaren Geräts zu ermöglichen. Wenn die Mischung der Harz-Färbemittel-Dispersion hinreichend brüchig ist, um dieser Anforderung zu genügen, kann eine praktische Hochgeschwindigkeitspulverisierung der Mischung der Harz-Färbemittel-Dispersion leicht zu Tonerteilchen mit einem breiten Teilchengrößenbereich führen, welche insbesondere einen relativ großen Anteil an Feinteilchenfraktion (überpulverisierte Teilchen) umfasst. Ferner unterliegt ein Toner der aus einem solch hochbrüchigen Material aufgebaut ist, einer weiteren Pulverisierung oder Pulverbildung im Kopiergerät, usw.
Ferner ist es gemäß dem Pulverisierungsprozess schwierig, feste Feinteilchen eines magnetischen Materials oder eines Färbemittels in einem Harz vollständig gleichförmig zu dispergieren, wobei die ungenügende Dispersion zu einem Anstieg der Schleierbildung oder einer geringeren Bilddichte führen kann, während sie vom Grad der Ungenügenheit abhängt. Ferner führt der Pulverisierungsprozess im Wesentlichen zu einer Freisetzung der magnetischen Eisenoxidteilchen an den Tonerteilchenoberflächen, was unvermeidbar zu Problemen bezüglich der Tonerfließfähigkeit oder Ladungsstabilität in einer strengen Umgebung führt.
Somit besitzt der Pulverisierungsprozess eine Grenze bezüglich der Erzeugung von feineren Tonerteilchen, als für eine höhere Auflösung und eine höhere Bildqualität erforderlich, und die Herstellung von feineren Tonerteilchen führt leicht zu einer merklichen Verschlechterung der gleichförmigen Aufladbarkeit und der Fließfähigkeit des Toners.
Um die vorstehend erwähnten Probleme des Pulverisierungsprozesses zu lösen, wurde die Tonererzeugung mittels eines Suspensionspolymerisationsprozess vorgeschlagen.
Ein durch Suspensionspolymerisation erzeugter Toner (hierin nachstehend manchmal als „Polymerisationstoner" bezeichnet) kann leicht mit einer kleinen Teilchengröße bereitgestellt werden und ist hinsichtlich der Fließfähigkeit aufgrund seiner kugelförmigen Tonerteilchengestalt ausgezeichnet, und genügt hervorragend den Anforderungen für eine höhere Bildqualität.
Jedoch kann ein solcher Polymerisationstoner leicht zu einer merklich verringerten Fließfähigkeit und Aufladbarkeit führen, wenn er ein magnetisches Material enthält. Dies liegt darin begründet, dass im Allgemeinen hydrophile magnetische Teilchen leicht auf den Tonerteilchenoberflächen freiliegen. Zur Lösung des Problems ist es wichtig, die Oberflächeneigenschaften des magnetischen Materials zu modifizieren.
Bezüglich der Oberflächenmodifikation eines magnetischen Materials zur Verbesserung der Dispersion von diesem in einem Polymerisationstoner wurden viele Vorschläge gemacht. Zum Beispiel offenbaren die JP-A 59-200254, JP-A 59-200256, JP-A 59-200257 und JP-A 59-224102 die Behandlung der magnetischen Materialien mit verschiedenen Silankopplungsmitteln. Die JP-A 63-250660 offenbarte die Behandlung von siliziumhaltigen magnetischen Teilchen mit einem Silankopplungsmittel. Die JP-A 7-72654 offenbarte die Behandlung von magnetischem Eisenoxid mit Alkyltrialkoxysilan.
Durch eine solche Behandlung ist die Dispergierfähigkeit eines magnetischen Materials innerhalb eines Toners etwas verbessert, aber eine gleichförmige Oberflächenhydrophobierung eines magnetischen Materials ist wirklich schwer. Als Folge ist das Auftreten einer Koaleszenz von magnetischen Teilchen und nicht hydrophobisierten magnetischen Teilchen unvermeidbar, so dass die Oberflächenmodifizierung (Hydrophobisieren) leicht für das Erzielen eines guten Niveaus an Dispergierfähigkeit in dem Toner ungenügend werden kann.
Ein spezieller Toner mit magnetischen Teilchen nur an einem speziellen inneren Bereich der Teilchen von diesem wurde durch die JP-A 7-209904 offenbart, in welcher jedoch bezüglich der Kugelförmigkeit der Tonerteilchen kein Bezug genommen wurde.
Um den Toneraufbau, der in der JP-A 7-209904 offenbart ist, zusammenzufassen, besitzt jedes Tonerteilchen eine Struktur, einschließlich einer Schicht von wenigstens einer bestimmten Dicke, in welcher keine magnetischen Teilchen vorhanden sind. Dies bedeutet, dass das Tonerteilchen einen wesentlichen Oberflächenschichtbereich ohne magnetische Teilchen mit einschließt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass ein solches Tonerteilchen, wenn es in einer kleinen durchschnittlichen Teilchengröße von 10 μm vorliegt, zum Beispiel nur ein kleines Kernvolumen umfasst, in welchem magnetische Teilchen vorhanden sind, so dass es schwierig wird, eine hinreichende Menge an magnetischen Teilchen einzubauen. Im Falle dass die Tonerteilchen eine solche Teilchengrößenverteilung aufweisen, haben ferner ein großes Tonerteilchen und ein kleines Tonerteilchen unterschiedliche Verhältnisse von Oberflächenschichten, die frei von magnetischen Teilchen sind, und somit unterschiedliche Anteile von magnetischen Teilchen aufweisen, so dass die Entwicklungsleistung und die Übertragbarkeit der Tonerteilchen in Abhängigkeit der Tonerteilchengrößen unterschiedlich sind, und somit kommt es leicht zu einem selektiven Entwicklungsphänomen in Abhängigkeit der Teilchengrößen (d.h., bevorzugter Verbrauch einer Fraktion mit bestimmter Tonerteilchengröße). Als Folge können, wenn der Toner mit einer bestimmten Teilchengrößenverteilung für einen langen Zeitraum der kontinuierlichen Bilderzeugung eingesetzt wird, Tonerteilchen mit einem größeren Anteil an magnetischen Teilchen und mit einer geringeren Entwicklungsfähigkeit, d.h., größere Tonerteilchen, leicht zurückbleiben, ohne für die Entwicklung verbraucht zu werden, was zu einer Verringerung der Bilddichte und Bildqualität und zu einer schlechteren Fixierbarkeit führt.
Bezüglich der Druckgeräte sind vorwiegend Laserstrahldrucker und LED-Drucker in den letzten Jahren marktbeherrschend und entsprechend sind höhere Auflösungen, zum Beispiel von einem herkömmlichen Niveau von 240 und 300 dpi auf 400, 600 und 800 dpi, erwünscht. Aus diesen Gründen muss das Entwicklungsschema für eine höhere Auflösung angepasst werden. Ferner müssen die Kopiergeräte ebenso einem Kopierer mit höherer Funktionalität genügen und Kopiergerät mit einem digitalen Modus werden vorherrschen. Mit diesem Trend wird die Erzeugung eines latenten Bildes unter Verwendung eines Laserstrahls zusammen mit der Anforderung an eine höhere Auflösung überwiegen. Demgemäss werden ähnlich wie bei den Druckern eine höhere Auflösung und ein Entwicklungsschema mit höherer Genauigkeit erforderlich. Um diesen Anforderungen zu genügen wurden Toner mit einer kleineren Teilchengröße, welche eine spezielle Teilchengrößeverteilung aufweisen, zum Beispiel in den folgenden Anmeldungen vorgeschlagen: JP-A 1-112253, JP-A 1-191156, JP-A 2-214156, JP-A 2-284158, JP-A 3-181952, und JP-A 4-162048.
Andererseits wurde in den letzten Jahren, bei starker Berücksichtigung des Umweltschutzes, ein herkömmlicher Primärladungs- und Übertragungsprozess unter Verwendung der Coronaentladung graduell zu einem Primärladungs- und Übertragungsprozess unter Verwendung eines Ladeelements, das gegen ein elektrostatisches bildtragendes Element anliegt, verändert.
Genauer gesagt wird in dem herkömmlichen Primärladungs- und Übertragungsprozess unter Verwendung der Coronaaufladung eine wesentliche Menge an Ozon zum Zeitpunkt der Coronaaufladung, insbesondere zur Erzeugung der negativen Corona, erzeugt, so dass ein Bilderzeugungsgerät mit einem Filter zum Ozonauffangen ausgestattet werden muss, welcher eine größere Gerätegröße erforderlich macht und einen Anstieg der laufenden Kosten verursacht. Ein solches Coronaaufladungsschema führt ebenso zu Bilddefekten, wie dem sogenannten Bildfluss, der durch eine Verringerung des spezifischen Widerstands der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements aufgrund der Anhaftung von Ozonaddukten, wie etwa Stickstoffoxid verursacht wird, und dem Speichern des lichtempfindlichen Elements, verursacht durch verbleibende Ionen innerhalb der Ladevorrichtung aufgrund des Unterbrechens des Bilderzeugungsgeräts.
Zur Lösung der vorstehend erwähnten Probleme, die mit dem Coronaaufladungssystem verbunden sind, wurde ein Kontaktladungssystem oder ein Kontaktübertragungssystem entwickelt, wobei ein Ladelement oder ein Übertragungselement in der Form zum Beispiel einer Walze oder einer Klinge mit der Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements in Kontakt gebracht wird, um einen engen Raum in der Nähe des Kontaktbereichs zu erzeugen und eine Aufladung, vermutliche gemäß dem Paschen-Gesetz, zu verursachen, um dadurch das Auftreten des Ozons auf ein Minimum zu unterdrücken, wie zum Beispiel in folgenden japanischen Anmeldungen offenbart ist: JP-A 57-178257, JP-A 56-104351, JP-A 58-40566, JP-A 58-139156 und JP-A 58-150975. Insbesondere wurde hinsichtlich der Stabilität bevorzugt ein Ladungsschema und ein Übertragungsschema unter Verwendung einer elektrisch leitfähigen elastischen Walze eingesetzt, wie es in der JP-A 63-149669 und JP-A 2-123385 offenbart worden ist.
Jedoch wurde ebenso herausgefunden, dass das Kontaktladungssystem oder das Kontaktübertragungssystem mit einem Problem verbunden ist, das angeblich nicht mit dem Coronaaufladungssystem auftritt.
Genauer gesagt wird in dem Kontaktübertragungssystem, in dem ein Übertragungselement gegen ein lichtempfindliches Element über ein Übertragungspapier (d.h., Übertragungsaufnahmematerial) zum Zeitpunkt der Übertragung eines Tonerbildes auf dem lichtempfindlichen Element auf das Übertragungspapier gepresst wird, das Tonerbild zusammengedrückt, um dadurch zu einem teilweisen Übertragungsfehler, einem sogenannten „Hohlbild" oder „Übertragungsaussetzer" zu führen. Da ferner die Tonerteilchengröße für das Genügen mit der momentanen Anforderungen nach einer höheren Auflösung und einem Entwicklungsschema mit höherer Genauigkeit, reduziert ist, werden die Kräfte des Anhaften der Tonerteilchen auf dem lichtempfindlichen Element (wie etwa die Bildkraft und die Van-der-Waals-Kraft) verglichen mit der Coulomb-Kraft, die auf die Tonerteilchen für die Übertragung einwirkt, vorherrschend, wodurch der Übertragungsresttoner leicht ansteigen kann oder der Übertragungsfehler leicht ernster wird.
Andererseits wird in dem Kontaktladungssystem, in dem ein Ladelement gegen die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements mit einem bestimmten Druck gepresst wird, der Übertragungsresttoner gegen die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements gepresst, so dass die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements leicht abgerieben werden kann und die Tonerschmelzanhaftung leicht an dem Abriebteil als ein Kern verursacht werden kann. Diese Tendenz wird insbesondere merklich, wenn die Menge des Übertragungsresttoners ansteigt.
Das Auftreten des Abriebs von dem lichtempfindlichen Element und der Tonerschmelzanhaftung auf das lichtempfindliche Element führt zu ernsthaften Defekten bei der elektrostatischen Bilderzeugung auf dem lichtempfindlichen Element. Genauer gesagt verursacht der Abrieb des lichtempfindlichen Elements einen Fehler der Primäraufladung, so dass der Teil des Abriebs zu einer schwarzen Spur in einem Halbtonbild führt. Die Tonerschmelzanhaftung führt zu einem Fehler der Erzeugung des latenten Bildes durch Belichtung, wobei der Teil des schmelzanhaftenden Toners zu einer weißen Spur in einem Halbtonbild führt. Ferner verschlechtern diese Defekte ebenso die Tonerübertragbarkeit. Demgemäss können in Kombination mit dem vorstehend erwähnten Übertragungsfehler, verursacht durch das Kontaktübertragungssystem, merkliche Bilddefekte leicht auftreten, und die Verschlechterung der Bildqualität kann in einigen Fällen synergistisch beschleunigt sein.
Die Probleme des Abriebs des lichtempfindlichen Elements und des Übertragungsfehlers können leicht insbesondere in dem Falle auftreten, in dem ein Toner eingesetzt wird, welcher undefiniert ausgestaltete oder nicht kugelförmige Tonerteilchen umfasst. Dies liegt vermutlich darin begründet, dass eine geringere Übertragbarkeit der nicht kugelförmigen Tonerteilchen und das Auftreten von Tonerteilchen konnten leicht zu einem Zerkratzen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements führen können. Ferner wird das Abriebsproblem in dem Falle ernster, in dem magnetische Tonerteilchen mit einem magnetischen Material, das auf deren Oberfläche freiliegt, eingesetzt werden. Dies ist hinsichtlich des Zustands, dass freiliegende magnetische Teilchen direkt gegen das lichtempfindliche Element gepresst werden, leicht verständlich.
Wenn ferner die Menge des Übertragungsresttoners ansteigt, wird es schwierig, einen hinreichenden Kontakt zwischen dem Kontaktladeelement und dem lichtempfindlichen Element aufrechtzuerhalten, so dass die Ladungsleistung verringert ist, was somit leicht zu einer Übertragung des Toners auf nicht Bildbereiche führt, d.h., eine Schleierbildung im Falle der Umkehrentwicklung. Diese Schwierigkeit ist leicht der Umgebung mit geringer Feuchtigkeit zuzuschreiben, in der der spezifische Widerstand des Ladeelements ansteigt.
Wie vorstehend beschrieben, ist es in dem Bilderzeugungssystem, welches das Kontaktladesystem und das Kontaktübertragungssystem umfasst, welche aus ökonomischen Gesichtspunkten sehr bevorzugt sind, wünschenswert, einen magnetischen Toner mit einer hohen Übertragbarkeit und einem geringen Verursachen eines Abriebs des lichtempfindlichen Elements und eines Schmelzanhaftens des Toners einzusetzen.
Wenn andererseits etwas Übertragungsresttoner nach einem Übertragungsschritt der Übertragung eines auf einen lichtempfindlichen Element in dem Entwicklungsschritt erzeugten Tonerbildes auf ein Übertragungsaufnahmematerial verbleibt, muss der Übertragungsresttoner in einem Reinigungsschritt gereinigt werden und in einen Abfalltonerkessel gelangen. In dem Reinigungsschritt wurden Herkömmlicherweise eine Reinigungsklinge, eine Reinigungsbürste (Fur Brush) oder eine Reinigungswalze eingesetzt. Jede Reinigungseinrichtung beruht auf einem mechanischen Abkratzen oder Abspanen (Damming) des Übertragungsresttoners zur Abscheidung in dem Abfalltonerkessel. Jedoch führt der Einsatz einer solchen mechanischen Reinigungseinrichtung zu einer Abnutzung und zu einer Verkürzung der Lebenszeit des lichtempfindlichen Elements. Aus dem Gesichtspunkt des Geräts ist das Vorhandensein einer Reinigungsvorrichtung eine Hemmung der Vorsehung eines kompakten Geräts. Ferner ist aus Gesichtspunkten der Ökologie und der effektiven Tonerverwendung ein System wünschenswert, das von einer Erzeugung von Abfalltoner frei ist, d.h., ein reinigerloses System.
Solche reinigerlosen Bilderzeugungssysteme wurden wie in den folgenden japanischen Patentanmeldungen diskutiert: JP-A 59-133573, JP-A 62-203182, JP-A 63-133179, JP-A 64-20587, JP-A 2-302772, JP-A 5-2289, JP-A 5-53482 und JP-A 5-61383. Außerdem wurde einem wünschenswerten Toneraufbau für den Einsatz in solchen reinigerlosen Bilderzeugungssystemen keine ernstere Beachtung geschenkt.
In der JP-A 61-279864 wurde ein Toner mit speziellen Gestaltfaktoren SF-1 und SF-2 vorgeschlagen, wobei kein Bezug auf den Übertragungsschritt unter Verwendung des Toners gemacht wurde. Ferner zeigt ein Versuchsexperiment von uns, dass der Toner eine geringe Tonereffizienz hatte, und deshalb bleibt Raum für Verbesserungen.
In der JP-A 63-235953 wurde ein magnetischer Toner offenbart, der durch mechanische Kraft kugelförmig ausgestaltet worden war, aber die Transfereffizienz von diesem ist immer noch gering und es bleibt Raum für weitere Verbesserungen.
Übrigens wird in einem reinigerlosen Bilderzeugungssystem, das ein gleichzeitiges Entwicklungs- und Reinigungsschema umfasst, eine Oberfläche des lichtempfindlichen Elements mit einem Toner und einem tonertragenden Element für die Wiedergewinnung eines Toners auf einem Nichtbildbereich und Zuführen eines Toners zu einem Bildbereich auf dem lichtempfindlichen Element mittels dem tonertragenden Element gerieben. Zum Zeitpunkt des Reibens können solche Toner potentiell leicht wiedergewonnen werden, wenn reversibel aufladbare Toner, einschließlich eines Übertragungsresttaners und eines Schleierbildenden Toners, auf eine normale Polarität entgegengesetzt geladen werden können.
Als ein Ergebnis unserer Studie gilt für den Fall, in dem ein herkömmlicher Toner mit einem magnetischen Material in einem solchen Bilderzeugungssystem, einschließlich einem Simultanentwicklungs- und Reinigungsschema, eingesetzt wird, dass eine teilweise elektrische Kontinuität zum Zeitpunkt der Entwicklung zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem tonertragenden Element über den Toner aufgrund des magnetischen Materials, das an den Oberflächen der Tonerteilchen freiliegt, verursacht wird, so dass das elektrostatische latente Bild auf dem lichtempfindlichen Element dadurch durcheinanderkommt und es schwierig wird, ein Bild mit hoher Genauigkeit zu erhalten. Ferner verursacht ein solcher magnetischer Toner mit einem magnetischen Material, das an den Oberflächen der Tonerteilchen freiliegt, eine ungenügende Aufladung des Übertragungsresttoners, so dass die glatte Rückgewinnung von diesem von dem lichtempfindlichen Element aufgrund des Entwicklungsschrittes verhindert wird. Ferner kann zum Zeitpunkt des Reibens des lichtempfindlichen Elements mit dem Toner und dem tonertragenden Element das lichtempfindliche Element leicht aufgrund des magnetischen Materials, das an der Oberfläche des Tonerteilchens freiliegt, stark abgerieben werden, was somit die Lebenszeit des lichtempfindlichen Elements verkürzt. Als Folge kommt es zu sogenannten Geisterbildern, d.h., Schmutztonerbilder, die auf einem Nichtbildbereich anhaften.
Demgemäss ist es in einem Bilderzeugungssytem, in dem ein simultanes Entwicklungs- und Reinigungsschema umfasst ist, für den ein magnetisches Material enthaltenden Toner erwünscht, dass kein magnetisches Material auf der Oberfläche des Tonerteilchens freiliegt.
Ferner kann in einen Bilderzeugungssystem, in dem ein Reinigungselement beibehalten wird, während es ein simultanes Entwicklungs- und Reinigungsschema umfasst, eine gesteigerte Menge des Übertragungsresttoners durch das Reinigungselement hindurchrutschen, um in den Entwicklungsschritt zu gelangen, und zwar wenn der Anpressdruck des Reinigungselements gegen das lichtempfindliche Element verringert wird, um eine längere Lebenszeit des lichtempfindlichen Elements zu erhalten. In einem solchen System ist es ebenso sehr wichtig, die Menge des Übertragungsresttoners, der durch das Reinigungselement selbst unter einem reduzierten Anpressdruck des Reinigungselements hindurchrutscht, zu minimieren.
Die im Falle des Einsatzes eines herkömmlichen magnetischen Toners, der ein magnetisches Material enthält, auftretenden vorstehenden Probleme werden hauptsächlich durch das Freiliegen des magnetischen Materials an der Oberfläche des Tonerteilchens verursacht. Als ein weiterer Faktor gilt für den Fall eines magnetischen Toners mit einem auf der Oberfläche des Tonerteilchens freiliegenden magnetischen Material, das der magnetische Toner leicht eine unstabile Aufladbarkeit in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit aufweist, und zwar aufgrund eines verringerten spezifischen Widerstands des magnetischen Materials als des Tonerbindemittelharzes, was somit zu Schwierigkeiten, wie etwa einer gesteigerten Schleierbildung, einer geringeren Übertragbarkeit und einer geringeren Wiedergewinnungsrate des Übertragungsresttoners führt, was zu dem Auftreten von Geistbildern führt, und zwar zusätzlich zu der Leistungsverschlechterung des lichtempfindlichen Elements aufgrund des Abriebs des lichtempfindlichen Elements durch das Reiben mit dem freigesetzten magnetischen Material.
Hinsichtlich der vorstehenden Faktoren wurde bis jetzt noch kein magnetischer Toner erhalten, der gute Anfangsleistungen und eine Stabilität der Leistungen in einem Bilderzeugungssystem aufweist, welches ein simultanes Entwicklungs- und Reinigungsschema umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Toner und ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, mit welchem die vorstehend erwähnten Probleme des Standes der Technik gelöst werden.
Eine speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen magnetischen Toner bereitzustellen, welcher eine stabile Aufladbarkeit und eine geringe Anfälligkeit gegenüber Umgebungsänderungen aufweist und welcher Bilder mit einer hohen Bilddichte und mit unterdrückter Schleierbildung bei einer guten Reproduzierbarkeit selbst nach einem langandauerdenden, kontinuierlichen Einsatz liefern kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, mit welchem die vorstehend erwähnten Probleme in dem Bilderzeugungsverfahren, das auf dem Kontaktentwicklungsschema basiert, gelöst werden können, wobei ein Reinigersystem weggelassen werden kann und Bilder ohne Schleierbildung und Geister, mit einer ausgezeichneten Auflösung, Übertragbarkeit und ausgezeichneter Beständigkeit liefern kann, und ohne von den Umgebungsbedingungen beeinflusst zu sein.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, welches einen Kontaktladeschritt mit geringer Ozonerzeugung und ein kontaktloses Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines magnetischen Toners (Einkomponentenentwickler), welches Bilder mit wenig Schleierbildung liefert, umfasst, wobei ein magnetischer Toner mit einer guten Übertragbarkeit für einen geringen Übertragungsaussetzer und wenig Übertragungsresttoner und wenig Abrieb des lichtempfindlichen Elements eingesetzt wird, was somit weniger leicht zu Bilddefekten selbst nach einem lang anhaltenden, kontinuierlichen Einsatz führen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, mit welchem eine stabile Erzeugung von elektrostatischen latenten Bildern selbst in einer Umgebung mit geringer Feuchtigkeit möglich ist und welches zu wenig Bilddefekten, wie etwa einer Schleierbildung führt, und zwar aufgrund einer Verringerung der Aufladbarkeit in der kontinuierlichen Bilderzeugung.
Erfindungsgemäß wird ein Toner bereitgestellt, welcher das Folgende umfasst: Tonerteilchen, die jeweils wenigstens ein Bindemittelharz und Eisenoxidteilchen mit hydrophobierter Oberfläche umfassen, wobei

(i) die Tonerteilchen einen Kohlenstoffgehalt (A) und einen Eisengehalt (B) in einem Verhältnis B/A < 0,001 an den Oberflächen der Tonerteilchen aufweisen, gemessen mittels Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie,
(ii) die Tonerteilchen eine durchschnittliche Zirkularität von wenigstens 0,970 aufweisen, und
(iii) die Tonerteilchen wenigstens 50%, bezogen auf die Anzahl, an Tonerteilchen enthalten, welche D/C ≤ 0,02 genügen, worin C für eine einem äquivalenten Kreisdurchmesser entsprechende Projektionsfläche eines Tonerteilchens steht und D für einen minimalen Abstand der Eisenoxidteilchen von einer Oberfläche des Tonerteilchens steht, basierend auf einer Schnittansicht des Tonerteilchens, wenn es mittels eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) beobachtet wird.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Bilderzeugungsverfahren bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfasst:
einen Ladeschritt zur Aufladung eines elektrostatischen bildtragenden Elements mit einem Ladeelement, das eine Spannung aus einer externen Spannungsquelle empfängt,
einen Belichtungsschritt zur Belichtung des elektrostatischen bildtragenden Elements zur Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes darauf,
einen Entwicklungsschritt zur Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes mit einem Toner, der auf einem tonertragenden Element geträgert ist, um ein Tonerbild auf dem elektrostatischen bildtragenden Element auszubilden, und
einen Übertragungsschritt zur Übertragung des Tonerbildes auf ein übertragungsaufnehmendes Material,
wobei der Toner Tonerteilchen umfasst, die jeweils wenigstens ein Bindemittelharz und Eisenoxidteilchen mit hydrophobierter Oberfläche umfassen, wobei

Dies und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Berücksichtigung der folgenden Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen in der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Bilderzeugungsgeräts, in dem ein kontaktloses Entwicklungsschema angewendet wird.
2 ist eine vergrößerte Ansicht rund um die Entwicklungsvorrichtung, die in dem Bilderzeugungsgerät der 1 umfasst ist.
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines Bilderzeugungsgeräts, in dem ein Kontaktentwicklungsschema angewendet wird.
4 ist eine vergrößerte Ansicht rund um die Entwicklungsvorrichtung, die in dem Bilderzeugungsgerät der 3 umfasst ist.
5 ist eine schematische Veranschaulichung eines Kontaktübertragungselements.
6 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel einer Entwicklungsvorspannungs-Wellenform zeigt.
7 ist ein Schachbrettmuster zur Auswertung einer Tonerentwicklungsleistung.
8 ist eine schematische Schnittteilansicht eines lichtempfindlichen Elements, in dem seine Schichtenstruktur gezeigt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Als ein Ergebnis unserer Studie bezüglich der Gleichförmigkeit und der Stabilität der Aufladbarkeit eines magnetischen Toners wurde herausgefunden, dass das Bereitstellen eines magnetischen Toners, der den folgenden Eigenschaften (i) und (ii) in Kombination genügt, zur Realisierung einer gleichförmigen und stabilen Aufladbarkeit sehr effektiv ist.

(i) die Tonerteilchen haben einen Kohlenstoffgehalt (A) und ein Eisengehalt (B), der an den Oberflächen der Tonerteilchen ein Verhältnis B/A < 0,001 aufweist, und zwar gemessen mittels Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie,
(ii) die Tonerteilchen haben eine durchschnittliche Zirkularität von wenigstens 0,970, basierend auf der folgenden Definition von Zirkularität ⌀ für jedes Tonerteilchen: Zirkularität ⌀ = L0/L,worin L₀ für eine Umfangslänge eines Kreises mit einer Fläche steht, die zur Projektionsfläche des Teilchens gleich ist, und L für eine Umfangslänge des Projektionsbildes des Teilchens steht.

Außerdem wurde herausgefunden, dass es durch Verwendung des magnetischen Toners möglich ist, den Abrieb eines lichtempfindlichen Elements, eine ungenügende Aufladung und einen Übertragungsfehler merklich zu unterdrücken und Bilder mit einer hohen Genauigkeit stabil zu liefern, welche frei von Defekten, wie etwa einer Schleierbildung in einem langanhaltenden Einsatz selbst in einem Bilderzeugungsverfahren ohne Reiniger, aber unter Anwendung eines Kontaktladungsschemas, in dem Geistbilder leicht aufgrund eines Tonerrückgewinnungsfehlers auftreten, oder in einem Bilderzeugungsverfahren mit einen Kontaktladungsschritt, einem kontaktlosen Einkomponenten-Entwicklungsschritt und einen Kontaktübertragungsschritt eingesetzt werden, merklich zu unterdrücken.
Die vorstehenden Eigenschaften (i) und (ii) wurden durch herkömmliche magnetische Toner mit magnetischem Eisenoxid noch nicht hinreichend erzielt. Als ein Ergebnis unserer detaillierten Studie wurde herausgefunden, dass die Nichterfüllung der Eigenschaften durch ein Fehlen in einer hinreichenden und gleichförmigen Hydrophobisierung des magnetischen Eisenoxids vor dem Einschluss in einen magnetischen Toner herrührt.
Bei der Herstellung eines magnetischen Toners kann die Dispergierfähigkeit der magnetischen Eisenoxidteilchen in einem Tonerbindemittelharz durch Verwendung der magnetischen Eisenoxidteilchen nach einer Oberflächenhydrophobisierung verbessert werden. Selbst wenn eine wesentliche Menge des magnetischen Eisenoxids an den Oberflächen der Tonerteilchen freiliegt, wird die Aufladbarkeit des Toners in irgendeiner Umgebung weniger verschlechtert, wenn die Oberfläche des freiliegenden magnetischen Eisenoxids gleichförmig hydrophobisiert worden war. Dies an sich war wohl bekannt.
Demgemäss wurden vor der vorliegenden Erfindung verschiedene Verfahren zur Oberflächenhydrophobisierung von magnetischen Eisenoxidteilchen vorgeschlagen. Gemäß diesen bisher vorgeschlagenen Verfahren war es jedoch nicht einfach, magnetische Eisenoxidteilchen zu erhalten, welche hinreichend und gleichförmig hydrophobisiert waren. Eine höhere Hydrophobisierung kann erreicht werden, wenn eine größere Menge an Hydrophobisierungsmittel oder ein Hydrophobisierungsmittel mit einer höheren Viskosität eingesetzt wird. In diesem Fall jedoch tritt die Koaleszenz der magnetischen Eisenoxidfeinteilchen leicht auf, so dass eine bessere Hydrophobisierung und eine bessere Dispersion nicht notwendigerweise in Kombination erzielt werden.
Es ist weiterhin zu sagen, dass eine unbehandelte magnetische Eisenoxidoberfläche im Allgemeinen hydrophil ist, so dass es notwendig ist, ein solches hydrophiles Eisenoxid zu hydrophobisieren, um ein hydrophobes Eisenoxid zu erhalten. Gemäß den bisher vorgeschlagenen Oberflächenbehandlungsverfahren war die Gleichförmigkeit der resultierenden Hydrophobizität ungenügend, so dass ein herkömmlicher magnetischer Toner unter Verwendung eines solchen hydrophobisierten magnetischen Eisenoxids eine Aufladbarkeit aufweist, welche in Abhängigkeit der Feuchtigkeit usw. schwankt und nicht hinreichend stabil ist.
Im Gegensatz dazu wurde das als ein magnetisches Material in dem erfindungsgemäßen Toner eingesetzte Eisenoxid mit einem sehr hohen Niveau an gleichförmiger Hydrophobisierung versehen. Dies wird zum Beispiel durch Bewirken einer Hydrophobisierungs-Oberflächenbehandlung während der Hydrolyse eines Kopplungsmittels (d.h., Hydrophobisierungsmittel) in einem wässrigen Medium erzielt, in dem die magnetischen Eisenoxidteilchen in Primärteilchen dispergiert vorliegen. Verglichen mit einer Gasphasenbehandlung führt eine solche Hydrophobisierungsbehandlung in einem wässrigen Medium weniger leicht zu einer Koaleszenz von magnetischen Eisenoxidteilchen, so dass das Eisenoxid in einem im Wesentlichen Primärteilchenzustand oberflächenbehandelt werden kann, wodurch die Hydrophobisierung mit einem hohen Niveau an Gleichförmigkeit erzielt werden kann.
Außerdem benötigt das Verfahren der Oberflächenbehandlung des Eisenoxids während der Hydrolyse eines Kopplungsmittels nicht notwendigerweise den Einsatz eines Gas erzeugenden Kopplungsmittels, wie etwa Chlorsilane und Silazane, aber ermöglicht den Einsatz eines hochviskosen Kopplungsmittels, welches in einer Gasphasenbehandlung schwierig einsetzbar ist, weil es leicht zu einer Koaleszenz von magnetischen Eisenoxidteilchen führt.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Kopplungsmittel schließen zum Beispiel Silankopplungsmittel und Titanatkopplungsmittel mit ein. Silankopplungsmittel sind bevorzugt, und zwar solche durch die allgemeine Formel R_mSiY_n dargestellte, wobei R für eine Alkoxygruppe steht; m für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht; Y für eine Kohlenwasserstoffgruppe, wie etwa Alkyl, Vinyl, Glycidoxy oder Methacryl steht; und n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht. Spezielle Beispiele davon schließen die folgenden mit ein: Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethylmethoxysilan, Hydroxypropyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, n-Hexadecyltrimethoxysilan, und n-Octadecyltrimethoxysilan.
Es ist besonders bevorzugt ein Alkyltrialkoxysilankopplungsmittel, das durch die folgende Formel dargestellt ist, für die Hydrophobisierung des Eisenoxids in einem wässrigen Medium einzusetzen. C_pH_2p+1-Si(OC_qH_2q+1)₃,worin p für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht, und q für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht.
In der vorstehenden Formel gilt, dass die Hydrophobisierungsbehandlung leichter wird, wenn p kleiner als 2 ist, aber es schwieriger wird, eine hinreichende Hydrophobisierung zu versehen. Wenn andererseits p größer als 20 ist, kann eine hinreichende Hydrophobizität verliehen werden, aber die Koaleszierung der Eisenoxidteilchen tritt leichter auf, so dass es schwierig wird, die behandelten Eisenoxidteilchen in dem Toner zu dispergieren.
Wenn ferner q größer als 3 ist, kann das Silankopplungsmittel eine geringere Reaktivität aufweisen, so dass eine hinreichende Hydrophobisierung schwierig wird.
Es ist besonders bevorzugt, ein Alkyltrailkoxysilan einzusetzen, das durch die vorstehende Formel dargestellt ist, worin p für eine ganze Zahl von 1 bis 20 und weiter bevorzugt von 3 bis 15 steht und q für eine ganze Zahl von 1 bis 3 und weiter bevorzugt von 1 oder 2 steht.
Das Kopplungsmittel kann bevorzugt zur Behandlung in einer Menge von 0,05 bis 20 Gewichtsteile und weiter bevorzugt von 0,1 bis 10 Gewichteilen, pro 100 Gewichtsteilen Eisenoxid, eingesetzt werden.
Das für die Hydrophobisierungsbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte wässrige Medium bezieht sich auf ein Dispersionsmedium, das hauptsächlich Wasser umfasst. Spezielle Beispiele des wässrigen Mediums können die folgenden mit einschließen: Wasser an sich, eine Mischung aus Wasser mit einer kleinen Menge eines oberflächenaktiven Mittels, Wasser mit einem pH-Einstellmittel und eine Mischung aus Wasser mit einem organischen Lösungsmittel. Das oberflächenaktive Mittel kann ein nicht ionisches oberflächenaktiven Mittel, wie etwa Polyvinylalkohol sein. Das oberflächenaktive Mittel kann in Wasser mit 0,1 bis 5 Gew.-% hinzugegeben werden. Das pH-Einstellmittel kann zum Beispiel eine anorganische Säure, wie etwa Salzsäure sein.
Die Hydrophobisierungsbehandlung kann bevorzugt unter hinreichendem Rühren durchgeführt werden, um so die Eisenoxidteilchen in Teilchen innerhalb des wässrigen Mediums zu dispergieren, z.B. mittels eines Mischers mit Rührblättern, bevorzugt mittels eines Mischers mit einer hohen Scherkraft, wie etwa einem Attritor und TK-Homomixer.
Die so behandelten Eisenoxidteilchen wurden gleichförmig an den Oberflächen hydrophobiert und können deshalb sehr gut in den Tonerbindemittelharz dispergiert werden, und somit Tonerteilchen liefern, deren Oberfläche frei von freiliegenden Eisenoxidteilchen ist. Als ein Ergebnis des Einsatzes eines solch behandelten Eisenoxids wird es möglich, den erfindungsgemäßen Toner zu erhalten, der durch das Merkmal (i) gekennzeichnet ist, nämlich, dass die Tonerteilchen einen Kohlenstoffgehalt (A) und ein Eisengehalt (B) in Verhältnis B/A < 0,001 an den Oberflächen der Tonerteilchen aufweisen, und zwar gemessen mittels Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie, wodurch der Toner mit einer gleichförmigen und stabilen Aufladbarkeit zur Erzielung hoch qualitativer Bilderzeugungsleistungen und hochstabilen kontinuierlichen Bilderzeugungsleistungen versehen ist. Wenn das Verhältnis B/A unter 0,005 liegt, ist die gleichförmige und stabile Aufladbarkeit weiter verbessert.
Genauer gesagt kann das erfindungsgemäß eingesetzte Eisenoxid zum Beispiel durch ein nachstehend beschriebenes Verfahren erzeugt werden.
Zu einer wässrigen Eisen(II)salzlösung wird eine Base, wie etwa Natriumhydroxid in einer zu dem Eisen in dem Eisen(II)salzäquivalenten oder größeren Menge hinzugegeben, um eine wässrige Lösung mit Eisen(II)hydroxid herzustellen. Während des Haltens des pH der so hergestellten wässrigen Lösung auf pH 7, bevorzugt pH 8 bis 10 und Erwärmen der wässrigen Lösung bei einer Temperatur von 70°C oder höher, wird Luft in die wässrige Lösung zur Oxidation des Eisen(II)hydroxids eingeblasen, um dadurch als erstes Kristallkeime zu erzeugen, die als Kerne der herzustellenden magnetischen Eisenoxidteilchen fungieren.
Dann wird zu der Flüssigkeit in Aufschlämmungsform mit den enthaltenen Kristallkeimen eine wässrige Lösung mit Eisen(II)salz in einer Menge von ca. einem Äquivalent, basierend auf der Menge der vorstehend hinzugegebenen Base, hinzugegeben. Während die Flüssigkeit bei einem pH von 6 bis 10 gehalten wird, wird Luft darin eingeblasen, um die Reaktion des Eisen(II)hydroxids fortzuführen, um dadurch die magnetische Eisenoxidteilchen um die Kristallkeime als Kerne (Nuklei) wachsen zu lassen. Zusammen mit dem Fortschreiten der Oxidationsreaktion wird der pH der Flüssigkeit auf die Säureseite verändert, aber es ist bevorzugt, den pH der Flüssigkeit nicht unter 6 gehen zu lassen. Am Endzustand der Oxidation wird der pH der Flüssigkeit eingestellt und die Aufschlämmungsflüssigkeit wird hinreichend gerührt, um das magnetische Eisenoxid in Primärteilchen zu dispergieren. In diesem Zustand wird ein Kopplungsmittel für die Hydrophobisierung zu der Flüssigkeit hinzugegeben, um unter Rühren hinreichend vermischt zu werden. Danach wird die Aufschlämmung herausfiltriert und getrocknet, und das getrocknete Produkt wird leicht zerkleinert, um Hydrophobiesierungsbehandelte magnetische Eisenoxidteilchen zu liefern. Alternativ können die Eisenoxidteilchen nach der Oxidationsreaktion gewaschen, herausgefiltert und dann, ohne getrocknet zu werden, in einem weiteren wässrigen Medium rückdispergiert werden. Dann wird der pH der rückdispergierten Flüssigkeit eingestellt und einer Hydrophobisierung durch Zugabe eines Kopplungsmittels unter hinreichendem Rühren unterzogen.
Auf alle Fälle ist es wichtig, dass unbehandelte Eisenoxidteilchen, die in dem Oxidationsreaktionssystem erzeugt worden sind, einer Hydrophobisierung in ihrem Nassaufschlämmungszustand unterzogen werden und zwar ohne vor der Hydrophobisierung getrocknet zu werden. Dies ist darin begründet, dass wenn die unbehandelten Eisenoxidteilchen so sie wie sind getrocknet werden, die Primärteilchen davon unvermeidlich in einigem Ausmaß koalesziert oder agglomeriert vorliegen. Es ist schwierig oder nahezu unmöglich, eine gleichförmige Hydrophobisierung von magnetischen Eisenoxidteilchen zu bewirken, wenn solche teilweise koaleszierte oder agglomerierte magnetische Eisenoxidteilchen einer Hydrophobisierungsbehandlung unterzogen werden, und zwar selbst in einem Nasssystem, und es misslingt somit, gleichförmig hydrophobisierte magnetische Eisenoxidteilchen bereitzustellen, welche Tonerteilchen ergeben, die B/A < 0,001 genügen, als eine Charakteristik des erfindungsgemäßen Toners.
Es ist im Allgemeinen möglich, Eisen(II)sulfat, das durch den Schwefelsäureprozess für die Titanherstellung als Nebenprodukt anfällt, oder Eisen(II)sulfat, das während des Oberflächenwaschens von Stahlblechen als Nebenprodukt anfällt, als das Eisen(II)salz in dem vorstehend erwähnten Herstellungsprozess einzusetzen. Es ist ebenso möglich, Eisen(II)chlorid einzusetzen.
In dem vorstehend erwähnten Prozess zur Erzeugung von magnetischen Eisenoxid aus einer wässrigen Lösung eines Eisen(II)salzes wird im Allgemeinen eine Eisen(II)salzkonzentration von 0,5 bis 2 Mol/Liter eingesetzt, um so einen übermäßigen Viskositätsanstieg, der mit der Reaktion einhergeht, zu verhindern und hinsichtlich der Löslichkeit eines Eisen(II)salzes, insbesondere von Eisen(II)sulfat. Eine geringere Eisen(II)salzkonzentration neigt im Allgemeinen dazu, feinere magnetische Eisenoxidteilchen zu liefern. Ferner neigt bezüglich der Reaktionsbedingungen eine höhere Rate der Luftzufuhr und eine geringere Reaktionstemperatur zu dem Liefern feinere Produktteilchen.
Durch den Einsatz der so erzeugten hydrophoben magnetischen Eisenoxidteilchen für die Tonerherstellung wird erst möglich, den erfindungsgemäßen Toner zu erhalten, welcher eine ausgezeichnete Bilderzeugungsleistung und Stabilität aufweist.
Übrigens wird in der JP-B-60-3181 ein Prozess zur Erzeugung eines magnetischen Polymerisationstoner mit magnetischen Teilchen offenbart, welche durch eine Oberflächenbehandlung mit einem Silankopplungsmittel in einem Nasssystem hydrophobisiert worden waren.
Jedoch wird die Nassoberflächenbehandlung an trockenen pulverigen unbehandelten magnetischen Teilchen ausgeführt. Solche trockenen magnetischen Feinteilchen verursachen zwangsweise eine Koaleszenz der Teilchen durch Agglomeration während des Trocknungsschrittes, so dass eine gleichförmige Hydrophobisierung der einzelnen magnetischen Teilchen schwierig ist, und zwar selbst in einer Oberflächenbehandlung mit einem Nasssystem. Selbst wenn ein Polymerisationstoner durch Verwendung solcher oberflächenbehandelten magnetischen Teilchen hergestellt wird, ist es schwierig, ein Verhältnis B/A < 0,001 zu erhalten, welche eine Charakteristik des erfindungsgemäßen Toners ist.
Es ist ein weiteres wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Toners, dass (iii) die Tonerteilchen wenigstens 50%, bezogen auf die Anzahl, Tonerteilchen enthalten, welche D/C ≤ 0,02 genügen, worin C für einen der Projektionsfläche äquivalenten Kreisdurchmesser eines jeden Tonerteilchen steht und D für einen minimalen Abstand der Eisenoxidteilchen von einer Oberfläche der Tonerteilchen steht, basierend auf einer Schnittansicht des Tonerteilchens, wenn es durch Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet wird. Es ist ferner bevorzugt, dass die Tonerteilchen 65% oder mehr, bezogen auf die Anzahl, und weiter bevorzugt 75% oder mehr, bezogen auf die Anzahl, Tonerteilchen enthalten, welche der Beziehung D/C ≤ 0,02 genügen.
Unter 50%, bezogen auf die Anzahl, Tonerteilchen, welche der Beziehung D/C ≤ 0,02 genügen, bedeutet, dass ein Hauptanteil der Tonerteilchen keine Eisenoxidteilchen in einer Oberflächenregion außerhalb der Grenzlinie, die durch D/C = 0,02 definiert ist, enthalten. Wenn solch ein Tonerteilchen als eine wahre kugelförmige Region angesehen wird, besitzt die eisenoxidfreie Oberflächenregion wenigstens 11,5 Vol.-% des Tonerteilchens. In einem momentanen Tonerteilchen erzeugen die Eisenoxidteilchen innerhalb der Oberflächenregion keine Kernregion, die gleichförmig mit den Eisenoxidteilchen bepackt ist, so dass die eisenoxidfreie Oberflächenregion für solch ein Tonerteilchen klar mehr als 12 Vol.-% einnimmt. Ein aus einem Hauptteil von solchen Tonerteilchen aufgebauter Toner mit einem wesentlichen Volumen einer eisenoxidfreien Oberflächenregion ist deshalb mit mehreren Schwierigkeit wie vorstehend erwähnt verbunden, wie etwa der Unfähigkeit des Einbaus einer hinreichenden Menge an Eisenoxidteilchen und einer großen Differenz bei dem Entwicklungs- und Übertragungsleistungen in Abhängigkeit der Tonerteilchengröße.
Die D/C-Werte, die hierin erläutert werden, basieren auf in der folgenden Art und Weise gemessenen Werten. Proben von Tonerteilchen werden hinreichend in einem kalt aushärtenden Epoxidharz dispergiert, welches dann bei 40°C über 2 Tage ausgehärtet wird. Das ausgehärtete Produkt wird so wie es ist oder in einem gefrorenem Zustand in dünne Flocken mittels eines Mikrotoms mit einer Diamantschneide geschnitten.
Die so erhaltenen dünnen Flocken werden mit einer Vergrößerung von 1 × 10⁴ durch ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) (Model „H-600", erhältlich von Hitachi K. K.) unter einer Beschleunigungspannung von 100 kV photographiert. Von den so erhaltenen Photographien werden Tonerteilchen mit Schnittansichten (Flächen), die einen kreisförmigen Äquivalentdurchmesser (C) ergeben, der innerhalb eines Bereichs von ±10% der Zahlengemittelten Teilchengröße (bestimmt nach dem Coulter-Zählverfahren, das hierin nachstehend beschrieben wird) der Proben der Tonerteilchen fallen, zur Bestimmung eines minimalen Abstands (D) der Eisenoxidteilchen (mit einer Teilchengröße von wenigstens 0,03 μm) in einem Tonerteilchen von der Oberfläche des Tonerteilchens genommen, um ein ein D/C-Wert des Tonerteilchens zu berechnen. Von den gemessenen Werten D/C für eine statistisch ausreichende Anzahl von Tonerteilchen-Schnittansichten, wird der Prozentsatz, bezogen auf die Anzahl, der Tonerteilchen, welche ein D/C ≤ 0,02 ergeben, für die Probe der Tonerteilchen bestimmt.
Ein Toner, der (i) B/A < 0,001 genügt und (iii) wenigstens 50%, bezogen auf die Anzahl, an Tonerteilchen, welche D/C ≥ 0,02 genügen, steht für einen Toner, welcher frei von Lokalisationen des Eisenoxids an der Tonerteilchenoberfläche ist und ebenso frei von extremen Lokalisationen des Eisenoxids im Kern ist, d.h., einen Toner, der Tonerteilchen umfasst, in denen das Eisenoxid im Wesentlichen gleichförmig dispergiert ist, aber die Oberflächenfreisetzung davon effektiv unterdrückt ist. Diese Anforderungen (i) und (iii) gemäß der vorliegenden Erfindung können durch eine nicht gleichförmige Verteilung des Eisenoxids in den Tonerteilchen nicht erfüllt werden.
Wenn der erfindungsgemäße Toner, der Tonerteilchen umfasst, die im Wesentlichen frei von der Oberflächenfreisetzung der Eisenoxidteilchen ist (d.h., der (i) B/A < 0,001 genügt), kann der Oberflächenabrieb eines lichtempfindlichen Elements im Wesentlichen verhindert werden und der Oberflächenabrieb und die Toneranhaftung auf das lichtempfindliche Element können merklich über einen langen Zeitraum des Betriebs reduziert werden, selbst in einem Bilderzeugungssystem, in dem der Toner gegen ein lichtempfindliches Element durch ein Ladeelement, ein Übertragungselement, usw. gepresst wird.
Das vorstehend erwähnte hydrophobisierte Eisenoxid kann bevorzugt in eine Menge von 10 bis 200 Gewichtsteilen und weiter bevorzugt von 20 bis 180 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes in dem erfindungsgemäßen Toner eingesetzt werden. Wenn das Eisenoxid unter 10 Gewichtsteilen liegt, kann die Färbekraft des Toners leicht ungenügend sein und die Unterdrückung der Schleierbildung wird schwierig. Wenn andererseits über 200 Gewichtsteile vorliegen, wird der Toner auf dem tonertragenden Element unter einer übermäßig großen magnetischen Haltekraft gehalten, so dass er eine geringere Entwicklungsleistung aufweist. Außerdem wird die gleichförmige Dispergierung der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen schwierig und die Fixierbarkeit wird leicht verringert sein.
Der erfindungsgemäße Toner ist ebenso durch eine spezielle hohe Zirkularität gekennzeichnet. Um die Toneranhaftung auf einem Nichtbildbereich und um die Anhaftung des Übertragungsresttoners auf dem lichtempfindlichen Element zu reduzieren, ist es notwendig, dass die Tonerteilchen hinreichend und gleichförmig geladen sind. Im Falle der Verwendung eines Toners mit kleiner Teilchengröße, weist dieser ferner eine große Haftkraft der Tonerteilchen auf, und zwar aus dem Gesichtspunkt einer höheren Bildqualität. Die Tonerteilchengestalt beeinflusst ebenso stark die Tonerhaftkraft auf dem Nichtbildbereich. Genauer gesagt gilt, wenn Tonerteilchen Gestalten aufweisen, die näher an einer Kugel liegen und die gleichförmiger sind haben die Tonerteilchen kleinere Haftflächen, und reduzieren somit die Menge an Toner, die nicht an den Nichtbildbereichen anhaftet, sowie des Übertragungsresttoners auf dem lichtempfindlichen Element, und somit wird eine höhere Bildqualität und eine stabilere kontinuierliche Bilderzeugungsleistung erzielt.
Hinsichtlich dieser Faktoren muss der erfindungsgemäße Toner eine durchschnittliche Zirkularität von wenigstens 0,97 aufweisen, um eine hohe Bildqualität und eine hohe Stabilität zu erzielen.
Als Folge zeigt der erfindungsgemäße Toner eine reduzierte Tonerhaftkraft. Aufgrund der reduzierten Haftkraft und der vorstehend erwähnten stabilen Aufladbarkeit zeigt der erfindungsgemäße Toner eine merklich verbesserte Effizienz der Übertragung von dem lichtempfindlichen Element auf ein Übertragungsaufnahmematerial wie etwa Papier. Dies ist eine wichtige Tonerleistung zur Erzielung einer hohen Auflösung zusätzlich zu einer Bildreproduzierbarkeit in kleinen Punkten.
Demgemäss wird durch Verwendung eines kugelförmigen Toners gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge an Übertragungsresttoner merklich reduziert. Als ein Ergebnis wird die Menge des an einem anliegenden Teil zwischen dem Ladeelement und dem nicht empfindlichen Element vorhandene Tonermenge reduziert, und zwar selbst in einem Bilderzeugungsmaterial, welches ein Kontaktladeschritt mit einschließt, so dass der Abrieb eines lichtempfindlichen Elements und die Tonerschmelzanhaftung auf das lichtempfindliche Element verhindert werden kann, um merklich die dazu entsprechenden Bilddefekte zu reduzieren. Ferner sind Tonerteilchen, welche eine durchschnittliche Zirkularität von 0,970 oder höher aufweisen, gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen frei von Oberflächenkantenteilen, so dass sie nicht wesentlich die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements verkratzen, selbst wenn sie an den anliegenden Positionen zwischen dem Ladelement und dem lichtempfindlichen Element vorhanden sind, um dadurch den Abrieb der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements zu unterdrücken. Diese Effekte können merklich in einem Bilderzeugungsverfahren vorkommen, in dem ein Kontaktübertragungsschritt mit eingeschlossen ist, wobei eine Übertragungsaussetzung bzw. Auslassung leicht auftritt.
Der erfindungsgemäße Toner kann bevorzugt eine gewichtsgemittelte Teilchengröße (D4) von 2 bis 10 μm aufweisen. Über 10 μm ist die Reproduzierbarkeit von kleinen Punktbildern physikalisch verringert, so dass die Toneraufladungsstabilität in einer ernsten Umgebung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht vollständig verwendet werden kann. Andererseits wird unter 2 μm die Tonerfließfähigkeit eher verringert, selbst wenn die anderen Merkmale des erfindungsgemäßen Toners wie etwa die Kugelförmigkeit und das nicht Freiliegen des Eisenoxids an der Oberfläche, erfüllt sind, so dass Schwierigkeiten, wie etwa eine Schleierbildung und eine geringere Dichte leicht aufgrund des Ladungsfehlers auftreten.
Somit kann der erfindungsgemäße Toner merkliche Verbesserungen hinsichtlich der Ladestabilitäten der Fließfähigkeit über die herkömmlichen Toner aufweisen, wenn er eine gewichtsgemittelte Teilchengröße (D4) von 2 bis 10 μm, bevorzugt von 3 bis 10 μm und weiter bevorzugt von 3,5 bis 8,0 μm für eine weitere hohe Bildqualität aufweist.
Beispiele der polymerisierbaren Monomere, die eine polymerisierbare Monomermischung aufbauen, können die folgenden mit einschließen:
Styrolmonomere, wie etwa Styrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Ethylstyrol; Acrylatester, wie etwa Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Propylacrylat, n-Octylacrylat, Dodecylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chlorethylacrylat und Phenylacrylat; Methacrylatester, wie etwa Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, und Diethylaminoethylmethacrylat; Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamid. Diese Monomere können allein oder in Mischung eingesetzt werden. Unter diesen können Styrol oder Styrolderivate bevorzugt alleine oder in Mischung mit einem weiteren Monomer eingesetzt werden, um so einen Toner mit guter Entwicklungsleistungen und kontinuierlichen Bilderzeugungsleistungen zu liefern.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Toner 0,5 bis 50 Gew.-% eines Freisetzungsmittels enthalten. Gewöhnlicherweise wird ein auf einem lichtempfindlichen Element ausgebildetes Tonerbild auf ein Übertragungsaufnahmematerial in einem Übertragungsschritt übertragen und das Tonerbild wird dann auf das Übertragungsaufnahmematerial unter Anwendung von Energie, wie etwa Wärme, Druck u.s.w. fixiert, um ein semipermanentes Bild zu liefern. Für diese Fixierung wird häufig ein Heißwalzenfixierschema eingesetzt. Wie vorstehend erwähnt, kann ein Toner mit einer gewichtsgemittelten Teilchengröße von höchstens 10 μm ein sehr hochgenaues Bild liefern, aber solche feinen Tonerteilchen können leicht in die Lücken zwischen den Papierfasern bei der Übertragung auf das Papier als ein Übertragungsaufnahmematerial eindringen, wodurch eine ungenügende Wärmeenergie von den Wärmefixierwalze aufgenommen wird, so dass ein Niedertemperaturoffset verursacht wird. Durch Einbau einer geeigneten Menge Wachs als ein Freisetzungsmittel in den erfindungsgemäßen Toner wird es möglich, effektiv den Abrieb des lichtempfindlichen Elements zu verhindern, während eine hohe Auflösung und eine Antioffseteigenschaft in Kombination erfüllt werden.
Beispiele des in den erfindungsgemäßen Toner einsetzbaren Wachses können die folgenden mit einschließen: Petroleumwachse, wie etwa Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs und Petroleum und Derivate davon; Montanwachs und Derivate davon, Kohlenwasserstoffwachs, erhältlich durch den Fischer-Tropsch-Prozess und deren Derivate, Polyolefinwachse, wie sie zum Beispiel durch Polyethylenwachs und dessen Derivate dargestellt werden, und natürliche Wachse, wie etwa Carnauba-Wachs und Candellila-Wachs und deren Derivate. Die Derivate können hierin die folgenden mit einschließen: Oxide, Blockcopolymere und Pfropf-modifizierte Produkte mit Vinylmonomeren. Es ist ebenso möglich, höhere aliphatische Alkohole, aliphatische Säuren, wie etwa Stearinsäure und Palmitinsäure und deren Derivate, Säureamidwachs, Esterwachs, Keton, gehärtetes Rizinusöl und dessen Derivate, negative Wachse und tierische Wachse einzusetzen.
Unter diesen Wachsen sind solche bevorzugt, die in einer DSC-Kurve beim Temperaturanstieg (gemessen durch Verwendung eines Differentialabtastkalorimeters) einen maximalen Wärmeabsorptionspeakbereich von 40 bis 110°C und insbesondere von 45 bis 90°C zeigen. Ein dem vorstehenden Merkmal genügende Wachs kann effektiv die Freisetzbarkeit entwickeln, während merklich die Niedertemperaturfixierbarkeit verbessert wird. Wenn der maximale Wärmeabsorptionspeak bei unter 40°C auftritt, zeigt das Wachs nur schlechte Selbstkohäsion, was somit in einer verringerten Anti-Hochtemperaturoffseteigenschaft führt. Wenn andererseits der Wärmeabsorptionspeak bei unter 110°C auftritt, wird die Fixiertemperatur hoch und der Niedertemperaturoffset kann leicht auftreten. Im Falle der Polymerisationstonererzeugung in einem wässrigen Medium wird, wenn die maximale Wärmeabsorptionstemperatur hoch ist, das Wachs leicht während der Dispergierung der polymerisierbaren Monomermischung mit dem Wachs in dem wässrigen Medium präzipitiert.
Die DSC-Messung zur Bestimmung der maximalen Wärmeabsorptionspeaktemperatur einer Wachskomponente kann gemäß der ASTM D3418-8 durch Verwendung von zum Beispiel eines „DSC-7", erhältlich von Perkin-Elmer Corp., durchgeführt werden. Die Temperaturkompensation der Detektoreinheit kann, basierend auf den Schmelzpunkten von Indium und Zink durchgeführt werden, und die kalorimetrische Kalibrierung kann basierend auf der Schmelzwärme von Indium durchgeführt werden. Für die Messung wird eine Probe auf einen Aluminiumtiegel platziert und mit einer Rate von 10°C/min. zusammen mit einem leeren Tiegel als einer Kontrolle aufgeheizt.
Die Wachskomponente kann bevorzugt in 0,5 bis 50 Gewichtsprozent des Bindemittelharzes enthalten sein. Unter 0,5 Gewichtsprozent ist der Effekt der Unterdrückung des Niedertemperaturoffsets schwach. Über 50 Gewichtsprozent ist die langfristige Speicherfähigkeit des Toners verringert und die Dispergierfähigkeit der anderen Tonerinhaltsstoffe ist verringert, um zu einer verminderten Tonerfließfähigkeit und zu einer niedrigeren Erzeugungsleistung zu führen.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Toners mittels Polymerisation ist es möglich, ein Harz in der Monomermischung einzubauen. Zum Beispiel kann zum Einbau eines Polymers mit einer hydrophilen funktionellen Gruppe wie etwa Amino, Carboxyl, Hydroxyl, Sulfonsäure, Glycidyl oder Nitril, von welchem das Monomer in einem wässrigen Suspensionssystem aufgrund seiner Wasserlöslichkeit unzweckmäßig für den Einsatz ist, was zu einer Emulsionspolymerisation führt, wie etwa eine Polymereinheit in die Monomermischung in der Form eines Copolymers (statistisches, Block- oder Pfropfcopolymer) des Monomers mit einem weiteren Vinylmonomer, wie etwa Styrol oder Ethylen; oder einem Polykondensat, wie etwa Polyester oder Polyamid; oder ein Polyadditionspolymer, wie etwa Polyesher oder Polyimin eingebaut werden. Wenn ein Polymer mit einer solchen polaren funktionellen Gruppe in der Monomermischung mit umfasst ist, um in die Produkttonerteilchen eingebaut zu werden, wird die Phasentrennung des Wachses gefördert, um die Einkapselung des Wachses zu steigern, und um somit einen Toner mit einer besseren Antioffseteigenschaft, Antiblockiereigenschaft und Niedrigtemperaturfixierbarkeit zu liefern. Ein solches polares Polymer kann bevorzugt in 1 bis 20 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen des polymerisierbaren Monomers, eingesetzt werden. Unter einem Gewichtsteil ist der Additionseffekt schwach und über 20 Gewichtsteilen wird die physikalische Eigenschaft, welche den resultierenden Polymerisationstoner bestimmt, schwierig. Das Polymer mit einer solchen polaren funktionellen Gruppe kann bevorzugt ein durchschnittliches Molekulargewicht von wenigstens 3000 aufweisen. Unter 3000 und insbesondere unter 2000 ist das Polymer übermäßig an der Oberfläche der Produkttonerteilchen konzentriert, um nachteilig die Entwicklungsleistung und die Antiblockiereigenschaft des Toners zu beeinflussen. Wenn andererseits ein Polymer mit einem Molekulargewicht, unterschiedlich von dem Molekulargewichtsbereich des von der Polymerisation des Monomers/der Monomere resultierenden Polymers, in die Monomermischung eingebaut wird, kann der resultierende Toner mit einer breiteren Molekulargewichtsverteilung versehen sein, was eine höhere Antioffseteigenschaft begünstigt.
Der erfindungsgemäße Toner kann ein Ladungssteuermittel für das Erzielen einer stabilen Aufladbarkeit enthalten. Das Ladungssteuerungsmittel kann ein bekanntes sein, kann aber bevorzugt eines sein, welches eine hohe Aufladungsgeschwindigkeit leistet und eine konstante Ladungsstabilität vorsieht.
Im Falle der Tonerherstellung durch den Polymerisationsprozess ist es ferner besonders bevorzugt, ein Ladungssteuerungsmittel einzusetzen, welches einen geringen Polymerisationshemmeffekt zeigt und im Wesentlichen keine in den wässrigen Dispersionsmedium lösliche Fraktion enthält. Spezielle Beispiele von solchen negativen Steuerungsmittel können die folgenden mit einschließen: Metallverbindungen von aromatischen Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren oder Dicarbonsäuren, wie etwa Salicylsäure, Alkylsalicylsäure, Dialkylsalicylsäure, und Naphtoesäure; Metallsalze oder Metallkomplexe von Azofarbstoffen oder Azopigmenten; polymere Verbindungen mit Sulfonsäure- oder Carbonsäuregruppen in ihren Seitenketten, Borverbindungen, Harnstoffverbindungen, Siliziumverbindungen und Calixarene. Beispiele von positiven Ladungssteuerungsmitteln können die folgenden mit einschließen: quartäre Amoniumsalze, polymere Verbindungen mit solch einer quartären Amoniumsalzgruppe in ihren Seitenketten, Guanidinverbindungen, Nigrosinverbindungen und Imidazolverbindungen. Ein solches Ladungssteuerungsmittel kann bevorzugt in 0,5 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes enthalten sein. Jedoch ist der Einbau eines Ladungssteuerungsmittel für den erfindungsgemäßen Toner nicht wesentlich. Zum Beispiel kann der Einbau eines Ladungssteuerungsmittels weggelassen werden, wenn der Toner in einem Bilderzeugungsverfahren eingesetzt wird, in dem Triboelektrifizierung mittels Reibung mit einem Tonerschichtregulierelement oder einem tonertragenden Element positiv eingesetzt wird.
Das als ein magnetisches Material in dem erfindungsgemäßen Toner eingesetzte Eisenoxid kann hauptsächlich Trieisentetraoxid oder γ-Eisenoxid umfassen, die optional ein oder mehrere Elemente, wie Phosphor, Kobalt, Nickel, Kupfer, Magnesium, Mangan, Aluminium oder Silizium enthalten. Die Eisenoxidteilchen können bevorzugt eine spezifische BET-Oberfläche von 2 bis 30 m²/g und weiter bevorzugt von 3 bis 28 m²/g, sowie eine Mohs-Härte von 5 bis 7 aufweisen.
Die Eisenoxidteilchen können oktaedrisch, hexaedrisch, sphärisch oder nadelförmig sein oder sie können eine Flockengestalt aufweisen, aber Eisenoxidteilchen mit geringen anisotropischen Gestalten, wie etwa einer oktaedrischen, hexaedrischen, kugelförmigen bzw. sphärischen oder undefinierten Gestalt sind bevorzugt, um eine hohe Bilddichte zu liefern. Eine solche Teilchengestalt kann durch Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM, Scanning Electron Microscope) bestätigt werden. Es ist bevorzugt, dass die Eisenoxidteilchen eine Volumengemittelte Teilchengröße von 0,1 bis 0,3 μm aufweisen und höchstens 40%, bezogen auf die Anzahl an Teilchen mit 0,003 bis 0,1 μm, basierend auf einer Messung von Teilchen mit Teilchengrößen von wenigstens 0,03 μm, enthalten.
Eisenoxidteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von unter 0,1 μm sind im Allgemeinen bevorzugt, da sie leicht einen magnetischen Toner liefern, welcher Bilder ergibt, die etwas ins rötliche eingetönt sind und eine ungenügende Schwarzfärbung mit einen gesteigerten rötlichen Ton in den Halbtonbildern liefern können. Da ferner die Eisenoxidteilchen leicht eine gesteigerte Oberfläche aufweisen können, ist die Dispergierbarkeit davon verringert und eine ineffizient größere Energie wird für die Produktion verbraucht. Ferner kann die Färbekraft der Eisenoxidteilchen verringert sein, um zu einer ungenügenden Bilddichte in einigen Fällen zu führen.
Wenn andererseits die Eisenoxidteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße über 0,3 μm aufweisen, steigt das Gewicht für ein Teilchen an, um die Möglichkeit dessen Freisetzung an die Tonerteilchenoberfläche aufgrund einer spezifischen Schwerkraftunterschieds mit dem Bindemittel während der Produktion zu steigern. Ferner kann der Verschleiß des Produktionsgeräts gefördert werden und die Dispersion davon wird leicht unstabil.
Wenn ferner Teilchen mit 0,1 μm oder kleiner 4%, bezogen auf die Anzahl der gesamten Teilchen, (mit Teilchengröße von 0,03 μm oder größer) übersteigt, können die Eisenoxidteilchen leicht eine geringere Dispergierbarkeit aufgrund einer gesteigerten Oberfläche aufweisen, können leicht Agglomerate in dem Toner unter Verschlechterung der Toneraufladbarkeit erzeugen und können leicht die Färbekraft verringern. Wenn der Prozentsatz auf höchstens 30%, bezogen auf die Anzahl, verringert wird, werden die Schwierigkeiten bevorzugt vermindert.
Nebenbei nehmen Eisenoxidteilchen mit Teilchengrößen von unter 0,03 μm wenig Stress während der Tonerherstellung auf, so dass die Möglichkeit der Freisetzung an den Tonerteilchenoberfläche gering ist. Selbst wenn solche kleinen Teilchen an der Tonerteilchenoberfläche freigelegt werden, fungieren sie ferner nicht wesentlich als Leckagestellen, welche die Aufladbarkeit der Tonerteilchen verringern. Demgemäss werden die Teilchen von 0,03 bis 0,1 μm hierin angegeben und der Prozentsatz, bezogen auf deren Anzahl, wird unter eine bestimmte Grenze gedrückt.
Wenn andererseits Teilchen von 0,3 μm oder größer 10%, bezogen auf die Anzahl, überschreiten, führt es zu einer geringeren Färbekraft der Eisenoxidteilchen, und somit führt es leicht zu einer Verringerung der Bilddichte. Da ferner die Anzahl der Eisenoxidteilchen mit einem identischen Gewichtsprozentsatz abgesenkt ist, wird es statistisch schwierig, die Eisenoxidteilchen an die Nähe der Tonerteilchenoberfläche zu bringen und gleiche Anzahl von Eisenoxidteilchen auf die entsprechenden Tonerteilchen zu verteilen. Dies ist unerwünscht. Es ist ferner bevorzugt, dass der Prozentsatz auf höchstens 5%, bezogen auf die Anzahl, gedrückt wird.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Eisenoxidproduktionsbedingungen derart eingestellt werden, dass sie den vorstehend erwähnten Bedingungen für die Teilchengrößeverteilung genügen, oder die produzierten Eisenoxidteilchen werden für die Tonerherstellung nach Einstellung der Teilchengrößenverteilung mittels Pulverisierung und/oder Klassifizierung eingesetzt. Die Klassifizierung kann zweckmäßigerweise durch Verwendung einer Sedimentation mittels einer Zentrifuge oder eines Eindickers oder durch Nassklassifizierung unter Verwendung von zum Beispiel einem Zyklon durchgeführt werden.
Die Volumengemittelte Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung der Eisenoxidteilchen, die hierin beschrieben werden, basieren auf den auf die folgende Art und Weise gemessenen Werten.
Probeteilchen in einem hinreichend dispergierten Zustand werden mit einer Vergrößerung von 3 × 10⁴ durch ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) photographiert und 100 Teilchen von jeweils einer Teilchengröße von wenigstens 0,03 μm werden nach der statistischen Auswahl im visuellen Feld der genommenen Photographien einer Messung der Projektionsflächen unterzogen. Die Teilchengröße (der der Projektionsfläche äquivalente Kreisdurchmesser) eines jeden Teilchens wird als ein Durchmesser eines Kreises mit einer Fläche bestimmt, die zu der gemessenen Projektionsfläche des Teilchens gleich ist. Basierend auf den gemessenen Teilchengrößen der 100 Teilchen werden eine Volumengemittelte Teilchengröße, der Prozentsatz, bezogen auf die Anzahl der Teilchen von 0,03 μm bis 0,1 μm, und der Prozentsatz, bezogen auf die Teilchen von 0,3 μm oder größer, bestimmt. Eine identische Bestimmung kann ebenso automatisch durch Verwendung eines Bildanalysators durchgeführt werden.
Die Volumengemittelte Teilchengröße und die Teilchengrößeverteilung der innerhalb der Tonerteilchen dispergierten Eisenoxidteilchen kann auf die folgende Art und Weise gemessen werden.
Die Tonerteilchen der Probe werden hinreichend in einem kalt aushärtenden Epoxidharz dispergiert, welches dann über zwei Tage bei 40°C ausgehärtet wird. Das ausgehärtete Produkt wird dann in dünne Flocken mittels eines Mikrotoms geschnitten. Die dünnen Flocken werden durch ein TEM beobachtet und bei einer Vergrößerung von 1 × 10⁴ bis 4 × 10⁴ photographiert. 100 Eisenoxidteilchen mit wenigstens 0,03 μm Teilchengröße, die statistisch im sichtbaren Feld der genommenen Photographien ausgewählt werden, werden einer Messung der Projektionsflächen unterworfen. Von den Projektionsflächen der 100 Eisenoxidteilchen wird eine Volumengemittelte Teilchengröße (der der Projektionsfläche äquivalente Kreisdurchmesser), der Prozentsatz, bezogen auf die Anzahl, der Teilchen von 0,03 μm bis 0,1 μm und der Prozentsatz, bezogen auf die Anzahl, von Teilchen, von 0,03 μm oder größer ähnlich wie vorstehend bestimmt.
Der erfindungsgemäße Toner kann ebenso ein weiteres Färbemittel zusätzlich zu dem magnetischen Eisenoxid enthalten. Beispiele eines solchen weiteren Färbemittels können die folgenden mit einschließen: magnetische oder nichtmagnetische anorganische Verbindungen und bekannte Farbstoffe und Pigmente. Spezielle Beispiele davon können die folgenden mit einschließen: Teilchen von ferromagnetischen Metallen wie etwa Kobalt und Nickel, Legierung von diesen Metallen mit Chrom, Mangan, Kupfer, Zink, Aluminium und Seltenerdelementen, Hämatit, Titanschwarz, Nigrosinfarbstoff/Pigment, Ruß (Carbon black) und Phthalocyanin. Solche weiteren Färbemittel können ebenso oberflächenbehandelt sein.
Für die Herstellung eines Polymerisationstoners kann ein Polymerisationsstarter in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-% des polymerisierbaren Monomers hinzugegeben werden, welcher eine Halbwertszeit von 0,5 bis 30 Stunden bei der Polymerisationstemperatur aufweist, um so ein Polymer mit einem Maximum in einem Molekulargewichtsbereich von 1 × 10⁴ bis 1 × 10⁵ zu erhalten, und um dadurch den Toner mit der gewünschten Festigkeit und geeigneten Schmelzeigenschaften zu versehen. Beispiele des Polymerisationsstarters können die folgenden mit einschließen: Azo- oder Bisazopolymerisationsstarter wie etwa 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril, 1,1'-Azobis(cyclohexan-2-carbonitril), 2,2'-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril, Azobisisobutyronitril und Polymerisationsstarter vom Peroxid-Typ wie etwa Benzoylperoxid, Methylethylketonperoxid, Diisopropylperoxycarbonat, Cumolhydroperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid und Lauroylperoxid.
Die polymerisierbare Monomermischung kann ferner ein Vernetzungsmittel in einem Verhältnis von bevorzugt 0,001 bis 15 Gew.-% des polymerisierbaren Monomers enthalten.
In der Tonererzeugung durch Suspensionspolymerisation wird eine polymerisierbare Monomermischung durch Mischen des polymerisierbaren Monomers und des Eisenoxids mit anderen Tonerinhaltsstoffen, falls gewünscht, wie etwa einem Färbemittel, einem Freisetzungsmittel, einem Weichmacher, einem weiteren Polymer und einem Vernetzungsmittel, und ferner durch Zugabe von anderen Additiven dazu wie etwa einem organischen Lösungsmittel zur Verringerung der Viskosität des in der Polymerisation erzeugten Polymers, einem Dispergiermittel, usw., erzeugt. Die so erhaltene polymerisierbare Monomermischung wird weiter einer gleichförmigen Auflösung oder Dispergierung mittels einer Dispergiereinrichtung wie etwa einem Homogenisator, einer Kugelmühle, einer Kolloidmühle, oder einem Ultraschalldispergator unterworfen und dann in ein wässriges Medium mit einem Dispersionsstabilisator hinzugegeben und darin suspendiert. In diesem Fall, wenn das Suspensionssystem einer Dispersion in eine gewünschte Tonergröße ohne einem Bruch mittels des Einsatzes eines Hochgeschwindigkeitsdispergiergeräts, wie etwa einem Hochgeschwindigkeitsrührer oder einem Ultraschallrührer, unterworfen wird, werden die resultierenden Tonerteilchen mit einer schärferen Teilchengrößenverteilung geliefert. Der Polymerisationsstarter kann zu dem polymerisierbaren Monomer zusammen mit anderen Inhaltsstoffen, wie vorstehend beschrieben, oder unmittelbar vor der Suspension in dem wässrigen Medium hinzugegeben werden. Alternativ ist es möglich, den Polymerisationsstarter als eine Lösung davon in dem polymerisierbaren Monomer oder einem Lösungsmittel zu dem Suspensionssystem unmittelbar vor dem Starten der Polymerisation hinzuzugeben.
Nach der Ausbildung der Teilchen oder Tröpfchen mittels Suspension in der vorstehend beschriebenen Art und Weise unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Dispersionseinrichtung, wird das System mittels einer gewöhnlichen Rührvorrichtung gerührt, umso den dispergierten Teilchenzustand beizubehalten und das Flotieren oder das Absetzen der Teilchen zu verhindern.
In dem Suspensionspolymerisationsprozess kann ein bekanntes oberflächenaktives Mittel oder ein organisches oder anorganisches Dispergiermittel als der Dispersionsstabilisator eingesetzt werden. Unter diesen kann ein anorganisches Dispergiermittel bevorzugt eingesetzt werden, weil es weniger leicht zu einem nachteiligen ultrafeinen Pulver führt, weil die resultierende Dispersionsstabilität weniger leicht gebrochen wird, selbst bei einer Reaktionstemperaturschwankung, da der Dispersionsstabilisierungseffekt durch seine sterische Hinderung erzielt wird, und weil es leicht gewaschen werden kann, womit nachteilige Effekte für den Toner verhindert werden können. Beispiele des anorganischen Dispergiermittels können die folgenden mit einschließen: mehrwertige Metallphosphate wie etwa Kalziumphosphat, Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphat und Zinkphosphat; Carbonate wie etwa Kalziumcarbonat und Magnesiumcarbonat; anorganische Salze wie etwa Kalziummetasilikat, Kalziumsulfat und Bariumsulfat; und anorganische Oxide wie etwa Kalziumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Siliziumoxid, Bentonit und Aluminiumoxid.
Diese anorganischen Dispergiermittel können alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren Spezies in 0,2 bis 20 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen des polymerisierbaren Monomers, eingesetzt werden. Um Tonerteilchen mit einer weiteren kleinen durchschnittlichen Teilchengröße von z.B. höchstens 5 μm zu erhalten, ist es ebenso möglich, 0,001 bis 0,1 Gewichtsteile eines oberflächenaktiven Mittels in Kombination einzusetzen.
Beispiele des oberflächenaktiven Mittels können die folgenden mit einschließen: Natriumdodecylbenzolsulfat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecysulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Natriumstearat und Kaliumstearat.
Ein solches anorganisches Dispergiermittel, wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann in einem kommerziell erhältlichen Grad wie es ist eingesetzt werden, aber um Feinteilchen davon zu erhalten, kann ein solches anorganisches Dispergiermittel in einem wässrigen Medium vor dem Dispergieren der polymerisierbaren Monomermischung in dem wässrigen System erzeugt werden. Z.B. kann im Falle des Kalziumphosphats eine wässrige Natriumphosphatlösung und eine wässrige Kalziumchloridlösung unter Hochgeschwindigkeitsrühren vermischt werden, um wasserunlösliches Kalziumphosphat zu erzeugen, wobei eine gleichförmigere und feinere Dispersion ermöglicht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird wasserlösliches Natriumchlorid als Nebenprodukt erzeugt, aber die Gegenwart eines wasserlöslichen Salzes ist zum Unterdrücken der Auflösung eines polymerisierbaren Monomers in dem wässrigen Medium effektiv, wobei dadurch die Erzeugung von ultrafeinen Tonerteilchen aufgrund der Emulsionspolymerisation unterdrückt wird, und somit geeigneter ist. Die Anwesenheit eines wasserlöslichen Salzes jedoch kann die Entfernung des restlichen polymerisierbaren Monomers im letzten Schritt der Polymerisation behindern, so dass es ratsam ist, das wässrige Medium auszutauschen oder eine Entsalzung mit einem Ionenaustauschharz zu bewirken. Das anorganische Dispergiermittel kann im Wesentlichen vollständig durch Auflösen mittels einer Säure oder einer Lauge nach der Polymerisation entfernt werden.
In dem Polymerisationsschritt kann die Polymerisationstemperatur auf wenigstens 40°C, im Allgemeinen in einem Bereich von 50 bis 90°C eingestellt werden. Durch die Polymerisation in diesem Temperaturbereich kann das Freisetzungsmittel oder das Wachs, die in das Innere der Tonerteilchen eingeschlossen werden, durch Phasentrennung präzipitiert werden, um einen vollständigeren Einschluss zu ermöglichen. Um einen restlichen Anteil des polymerisierbaren Monomers zu verbrauchen, kann die Reaktionstemperatur möglicherweise auf 90 bis 150°C im letzten Schritt der Polymerisation gesteigert werden.
Die erfindungsgemäßen Tonerteilchen können bevorzugt mit anorganischem Feinpulver oder hydrophobisiertem anorganischen Feinpulver als einem fließfähigkeitsverbessernden Mittel vermischt werden, um den erfindungsgemäßen Toner zu liefern. Beispiele davon können die folgenden mit einschließen: Titanoxidfeinpulver, Siliziumoxidfeinpulver und Kalziumfeinpulver. Siliziumoxidfeinpulver ist besonders bevorzugt.
Ein solches anorganisches Feinpulver kann bevorzugt eine spezifische Oberfläche von wenigstens 30 m²/g, insbesondere 50 bis 400 m²/g, gemessen mittels dem BET-Verfahren gemäß der Stickstoffadsorption aufweisen, so dass es gute Ergebnisse liefert.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Siliziumoxidfeinpulver kann entweder das Trockenprozesssiliziumoxid oder geräuchertes Siliziumoxid (fumed silica), welches durch Dampfphasenoxidation von Siliziumhalogeniden erzeugt worden ist, oder durch Nassprozesssiliziumoxid, wie es aus Wasserglas erzeugt worden ist, umfassen. Es ist jedoch bevorzugt, das Trockenprozesssiliziumoxid einzusetzen, welches mit einer kleinen Oberfläche oder integrierten Silanolgruppen und mit einem geringen Produktionsrückstand verbunden ist.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Siliziumoxidfeinpulver sollte bevorzugt ein hydrophobiertes sein. Die Hydrophobisierung kann durch chemische Behandlung von Siliziumoxidfeinpulver mit einer organischen Siliziumverbindung, usw. durch Reaktion mit dem Siliziumoxidfeinpulver oder durch Adsorption daran durchgeführt werden. Als ein bevorzugtes Verfahren kann ein Trockenprozesssiliziumoxidfeinpulver, erzeugt durch Dampfphasenoxidation eines Siliziumhalogenids, mit einem Silankopplungsmittel behandelt werden, und dann oder gleichzeitig damit mit einer Organosilikonverbindung wie etwa einem Silikonöl behandelt werden.
Beispiele des Silankopplungsmittels schließen die folgenden mit ein: Hexamethyldisilazan, Trimethylsilan, Trimethylchlorsilan, Trimthylethoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan, Allyldimethylchlorsilan, Allylphenyldichlorsilan, Benzyldimethylchlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan, α-Chlorethyltrichlorsilan, Triorganosilanmercaptan, Trimethylsilylmercaptan, Triorganosilylacrylat, Vinyldimethylacetoxysilan, Dimethylethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Diphenyldiethoxysilan, Hexamethyldisiloxan, 1,3-Divinyltetramthyldisiloxan und 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan.
Als die Organosilikonverbindung kann ein Silikonöl eingesetzt werden. Ein bevorzugt eingesetztes Silikonöl kann eine Viskosität von ca. 30 bis 1000 mm²/s (cSt) aufweisen. Bevorzugte Beispiele davon schließen die folgenden mit ein: Dimethylsilikonöl, Methylphenylsilikonöl, α-Ethylstyrol-modifziertes Silikonöl, Chlorphenylsilikonöl und fluorhaltiges Silikonöl.
Die Behandlung mit einem Silikonöl kann durch Vermischen von basischem Siliziumoxidfeinpulver (schon mit einem Silankopplungsmittel behandelt oder gleichzeitig damit zu behandeln) mit dem Silikonöl direkt in einem Mischer wie etwa einem Henschel-Mischer oder durch Aufsprühen des Silikonöls auf das basische Siliziumoxidfeinpulver durchgeführt werden. Alternativ ist es ebenso möglich, ein Verfahren anzuwenden, in dem Silikonöl in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert ist und das basische Siliziumoxidfeinpulver darin vermischt wird, gefolgt von einer Entfernung des Lösungsmittels.
Der erfindungsgemäße Toner kann ferner externe Additive enthalten, die andere als der Fließfähigkeitsverbesserer sind, falls dies gewünscht ist.
Zum Beispiel kann zur Verbesserung der Reinigungsfähigkeit ferner Feinteilchen mit einer primären Teilchengröße über 30 nm (und bevorzugt ebenso einer spezifischen Oberfläche von unter 50 m²/g), weiter bevorzugt nahezu kugelförmige anorganische oder organische Feinteilchen mit einer primären Teilchengröße von wenigstens 50 nm (und bevorzugt ebenso einer spezifischen Oberfläche von unter 30 m²/g) als eine bevorzugte Ausführungsform hinzugegeben werden. Z.B. ist es möglich, kugelförmige Siliziumoxidteilchen, kugelförmige Polymethylsilsesquioxanteilchen oder kugelförmige Harzteilchen einzusetzen.
Beispiele von anderen externen Additiven können die folgenden mit einschließen: Gleitmittelpulver wie etwa Polytetrafluorethylenpulver, Zinkstearatpulver und Polyvinylidenfluoridpulver; Schleifmittel wie etwa Ceroxidpulver, Siliziumcarbidpulver und Strontiumtitanatpulver; Anti-Backmittel; und Mittel welche eine elektrische Leitfähigkeit verleihen wie etwa Rußpulver, Zinkoxidpulver und Zinnoxidpulver. Es ist ebenso möglich, eine kleine Menge an organischen Feinteilchen oder anorganischen Feinteilchen mit entgegengesetzter Polarität als einem Entwicklungsverbesserer hinzuzugeben. Es ist ebenso möglich, dass diese Additive oberflächenhydrophobiert sind.
Das vorstehend erwähnte externe Additiv kann in einem Anteil von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen und bevorzugt 0,1 bis 3 Gewichtsteilen, pro 10 Gewichtsteilen des Toners hinzugegeben werden.
Im Falle der Erzeugung des erfindungsgemäßen Toners mittels eines Pulverisationsprozesses kann ein bekannter Prozess angewendet werden. Z.B. können wesentliche Inhaltsstoffe des Toners, einschließlich des Bindemittelharzes, des Eisenoxids, eines Freisetzungsmittel, eines Ladungssteuerungsmittels und optional eines Färbemittels und anderer Additive, hinreichend in einer Mischeinrichtung wie etwa einem Henschel-Mischer oder einer Kugelmühle vermischt werden und dann mittels einer Heißschmelzeinrichtung wie etwa einer Heißwalze, einem Kneter oder einem Extruder schmelzgeknetet werden, um eine Schmelzmischung der Harze und eine Dispergierung oder Lösung der anderen Inhaltsstoffe, einschließlich des Eisenoxids in dem Harz zu bewirken. Nach dem Abkühlen wird das schmelzgeknetete Produkt pulverisiert, klassifiziert und optional oberflächenbehandelt, um Tonerteilchen zu erhalten, welche dann mit externen Additiven wie etwa einem Fließfähigkeitsverbesserer vermischt werden, um den erfindungsgemäßen Toner zu erhalten. Die Klassifizierung und die Oberflächenbehandlung können in dieser Reihenfolge oder in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Die Klassifizierung kann bevorzugt unter Verwendung eines mehrstufigen Klassifizierers durchgeführt werden, und zwar hinsichtlich der Produktionseffizienz.
Die Pulverisierung kann durch Verwendung eines bekannten Pulverisiergeräts vom mechanischen Stoßtyp oder dem Strahltyp durchgeführt werden. Um eine spezielle Zirkularität des Toners gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, ist es bevorzugt, die Pulverisierung unter Erwärmen oder Anwenden eines zusätzlichen mechanischen Stoßes zu bewirken. Es ist ebenso möglich, die Tonerteilchen nach der Pulverisierung (und optional einer weiteren Klassifizierung) in einem heißen Wasserbad zu dispergieren oder sie durch einen heißen Gasstrom hindurchwandern zu lassen.
Die Anwendung eines mechanischen Stoßes kann durch Verwendung von z.B. einem „Kryptron"-System (erhältlich von Kawasaki Jukogyo K. K.) oder einer „Turbo Mill" (erhältlich von Turbo Kogyo K. K.) bewirkt werden. Es ist ebenso möglich, ein System einzusetzen, in dem Tonerteilchen direkt gegen eine innere Wand eines Gehäuses durch mit hoher Geschwindigkeit rotierender Klingen gelenkt werden, um einen mechanischen Stoß durch Kompression und Reibung auf die Tonerteilchen auszuüben, wie etwa in einem „Mechano-Fusion"-System (erhältlich von Hosokawa Micron K. K.) oder einem „Hybridization"-System (erhältlich von Nara Kikai Seisakusho K. K.).
Im Falle der Ausübung eines mechanischen Stoß als einer Oberflächenbehandlung kann die Umgebungstemperatur für die Behandlung bevorzugt nahe des Glasübergangspunktes Tg des Toners (d.h., in einem Bereich von Tg ±30°C) eingestellt werden, und zwar hinsichtlich der Verhinderung der Agglomeration und hinsichtlich der Produktivität. Die Behandlung in dem Temperaturbereich von Tg ±20°C ist ferner bevorzugt, um so besonders effektiv die Übertragungseffizienz zu steigern.
Es ist ebenso möglich, den erfindungsgemäßen Toner nach einem Verfahren zu erzeugen, in dem eine Scheibe oder eine Mehrflüssigkeitsdüse für das Sprühen der Schmelzmischung in Luft zur Erzeugung von sphärischen Tonerteilchen wie es in der JP-B 56-13945 offenbart ist einzusetzen; oder ein Verfahren zu verwenden, in dem direkt Tonerteilchen mittels Polymerisation in einem wässrigen organischen Lösungsmittel, in dem das Monomer löslich ist, aber das resultierende Polymer unlöslich ist, einzusetzen; oder ein Emulsionspolymerisationsverfahren wie es durch eine seifenfreie Polymerisation dargestellt wird, in dem Tonerteilchen direkt mittels Polymerisation in Gegenwart eines wasserlöslichen Polymerisationsstarters erzeugt werden, einzusetzen.
Beispiele des Bindemittelharzes zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Toners durch den Pulverisationsprozess können die Folgenden mit einschließen: Homopolymere des Styrols und dessen Substitutionsderivate, wie etwa Polystyrol und Polyvinyltoluol; Styrol-Copolymere, wie etwa Styrol/Propylen-Copolymer, Styrol/Vinyltoluol-Copolymer, Styrol/Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol/Methylacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylacrylat-Copolymer, Styrol/Butylacrylat-Copolymer, Styrol/Octylacrylat-Copolymer, Styrol/Dimethylaminoethylacrylat-Copolymer, Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Vinylmethylether-Copolymer, Styrol/Vinylethylether-Copolymer, Styrol/Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol/Butadien-Copolymer, Styrol/Isopren-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer und Styrol/Maleinsäureester-Copolymer; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylbutyral, Siliconharz, Polyesterharz, Polyamidharz, Epoxidharz, Polyacrylsäureharz, Rosin, modifizierter Rosin, Terpenharz, Phenolharz, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatisches Petroleumharz, Paraffinwachs, und Carnaubaharz. Diese Harze können alleine oder in Mischungen von zwei oder mehreren Spezies eingesetzt werden. Styrol-Copolymere und Polyesterharze sind hinsichtlich der Entwicklungsleistung und der Fixierbarkeit besonders bevorzugt.
Als nächstes wird ein Entwicklungsverfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Toners erläutert, und zwar zuerst hinsichtlich eines Systems, in dem ein lichtempfindliches Element (ein elektrostatisches bildtragendes Element) und ein tonertragendes Element nicht miteinander in Kontakt stehen (wie es in den 1 und 2 veranschaulicht ist).
In einem solchen kontaktlosen Entwicklungssystem wird ein magnetischer Toner auf ein tonertragendes Element in einer Schichtdicke kleiner als der engsten Lücke zwischen dem tonertragenden Element und einem lichtempfindlichen Element aufgetragen, um eine Entwicklung unter Anlegung eines elektrischen Felds mit einer Wechselvorspannung zu bewirken. Eine solche dünne Tonerschicht kann durch Verwendung eines Tonerschichtdicken-Regulierelements erzeugt werden, welches über dem tonertragenden Element angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform stößt eine elastische Tonerschichtdicken-Reguliereinrichtung gegen das tonertragende Element, so dass der magnetische Toner gleichförmig aufgeladen wird.
Das tonertragende Element kann bevorzugt gegenüber dem lichtempfindlichen Element mit einem Abstand von 100–500 μm und weiter bevorzugt von 120–500 μm angeordnet sein. Unter 100 μm kann die Tonerentwicklungsleistung merklich aufgrund einer Schwankung des Abstands variieren, so dass es schwierig wird, ein Bilderzeugungsgerät zu erzeugen, welches stabile Bilderzeugungsleistungen in einem großen Maßstab aufweist. Über 500 μm ist die Fließfähigkeit des Toners auf ein latentes Bild auf dem lichtempfindlichen Element verringert, wodurch es zu verringerten Bildqualitäten wie etwa einer verringerten Auflösung und einer verringerten Bilddichte kommt. Außerdem ist im Falle eines Systems der gleichzeitigen Entwicklung und Reinigung die Effizienz der Rückgewinnung des Übertragungsresttoners verringert, wodurch es zu Bildern mit Schleier aufgrund des Tonerrückgewinnungsfehlers kommt.
Die Tonerschicht kann bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 5–30 g/m² auf dem tonertragenden Element erzeugt werden. Unter 5 g/m² wird es schwierig eine hinreichende Bilddichte zu erzielen. Und aufgrund der übermäßigen Toneraufladung können in der Tonerschicht leicht Beschichtungsunregelmäßigkeiten auftreten. Über 30 g/m² kann leicht eine Tonerstreuung verursacht werden.
Das tonertragende Element kann bevorzugt eine Oberflächenrauheit Ra (JIS Mittenrauheit an der Mittellinie) im Bereich von 0,2–3,5 μm aufweisen. Wenn Ra unter 0,2 μm liegt, kann der Toner auf dem tonertragenden Element leicht übermäßig aufgeladen sein, wodurch somit ungenügende Entwicklungsleistungen gezeigt werden. Über 3,5 μm kann es in der Tonerschicht leicht zu Beschichtungsunregelmäßigkeiten kommen, was zu Dichteunregelmäßigkeiten in den resultierenden Bildern führt. Die Oberflächenrauheit kann ferner bevorzugt im Bereich von 0,5–3,0 μm liegen.
Die Oberflächenrauheit Ra des tonertragenden Elements bezieht sich auf eine Mittenrauheit an der Mittellinie, gemessen mittels eines Oberflächenrauheits-Testgeräts („Surfcoder SE-30H", erhätlich von K. K. Kosaka Kenkyusho), und zwar gemäß der JIS B0601. Genauer gesagt kann die Oberflächenrauheit Ra durch eine Messlänge a von 2,5 mm entlang einer Mittellinie (genommen als x-Achse) und der Rauheit in Richtung der y-Achse bestimmt werden, um die Rauheitskurve durch eine Funktion y = f(x) zur Berechnung einer Oberflächenrauheit Ra (μm) aus der folgenden Gleichung darzustellen:
Der erfindungsgemäße magnetische Toner besitzt eine hohe Aufladbarkeit, so dass die Gesamtladung von diesem bevorzugt zum Zeitpunkt der Entwicklung eingestellt werden sollte. Demgemäß kann das tonertragende Element bevorzugt mit einer Schicht aus einem Harz oberflächenbeschichtet sein, in welchem elektrisch leitfähige Feinteilchen und/oder ein Gleitmittel dispergiert vorliegen.
Die elektrisch leitfähigen Feinteilchen, die in der Schicht des Beschichtungsharzes auf dem tonertragenden Element enthalten sind, können bevorzugt eine Spezies oder eine Kombination aus zwei oder mehreren Spezies umfassen, welche aus Ruß (carbon black), Graphit und elektrisch leitfähigen Metalloxiden oder Metallkomplexoxiden wie etwa elektrisch leitfähigem Zinkoxid ausgewählt sind. Das Beschichtungsharz für die Dispersion der elektrisch leitfähigen Feinteilchen und/oder des Gleitmittels können ein bekanntes Harz wie etwa Phenolharz, Epoxidharz, Polyamidharz, Polyesterharz, Polycarbonatharz, Polyolefinharz, Siliconharz, fluorhaltiges Harz, Styrolharz oder Acrylharz umfassen. Ein wärmeaushärtendes Harz oder ein lichtaushärtendes Harz sind besonders bevorzugt.
In dem kontaktlosen Entwicklungsverfahren können die Bewegungsgeschwindigkeit (Oberflächengeschwindigkeit) des tonertragenden Elements, welches den Toner darauf trägt und befördert, bevorzugt von der des lichtempfindlichen Elements in dem Entwicklungsbereich unterschiedlich sein. Durch Vorsehen eines solchen Unterschieds in der Bewegungsgeschwindigkeit können die Tonerteilchen hinreichend von dem tonertragenden Element auf das lichtempfindliche Element zugeführt werden, und somit können gute Bilder geliefert werden.
Die Oberfläche des tonertragenden Elements kann in identischer Richtung oder in umgekehrter Richtung bezüglich der Bewegungsrichtung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements sein, und zwar bevorzugt mit einer relativen Geschwindigkeit des 1,02–3,0-fachen.
Die Entwicklung wird durch Übertragen des magnetischen Toners unter Anlegen eines elektrischen Felds mit Wechselvorspannung auf ein elektrostatisches latentes Bild durchgeführt. Das elektrische Feld mit Wechselvorspannung kann bevorzugt eine elektrische Feldstärke von Peak zu Peak von 3 × 10⁶–1 × 10⁷ V/m und eine Frequenz von 100–500 Hz umfassen. Es ist ebenso bevorzugt, ein elektrisches Feld mit gleichgerichteter Vorspannung darauf zu überlagern.
Als nächstes wird ein System, in dem ein tonertragendes Element und ein lichtempfindliches Element (elektrostatisches bildtragendes Element) für die Entwicklung miteinander in Kontakt stehen (wie in den 3 und 4 veranschaulicht ist) erläutert.
In einem solchen Kontaktentwicklungssystem ist ein Umkehrentwicklungsmodus bevorzugt. Es ist ebenso bevorzugt, ein gleichzeitiges Entwicklungs- und Reinigungsschema anzuwenden, um so eine wesentliche Reduktion der Größe des gesamten Geräts zu ermöglichen. In diesem Fall kann ein elektrisches Feld mit einer gleichgerichteten Vorspannung oder einer Wechselvorspannung zum Zeitpunkt der Entwicklung in einem Dunkelzeitraum vor oder nach der Entwicklung derart angelegt werden, um ein gesteuertes Potential vorzusehen, welches die Entwicklung und die Rückgewinnung des Resttoners auf dem lichtempfindlichen Element ermöglicht. Die Gleichspannungskomponente wird zwischen dem Potential des Helligkeitsteils und dem Potential des Dunkelteils eingestellt.
Das tonertragende Element kann bevorzugt eine elastische Walze umfassen, auf welcher der Toner zum Kontaktieren der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements aufgebracht ist. In diesem Fall ist es notwendig, dass ein Potential an der Oberfläche oder in der Nähe der Oberfläche der elastischen Walze vorhanden ist, da die Entwicklung durch ein elektrisches Feld zwischen dem lichtempfindlichen Element und der elastischen Walze über den Toner bewirkt wird, und es ist notwendig, dass ein elektrisches Feld über eine enge Lücke zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements und der Oberfläche der elastischen Walze erzeugt wird. Für diesen Zweck ist es möglich, eine elastische Walze mit einer Elastomerschicht im mittleren Bereich des eingestellten spezifischen Widerstands eingesetzt wird, um ein elektrisches Feld aufrecht zu erhalten, während die Kontinuität mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements verhindert wird, oder eine elektrisch leitfähige Walze eingesetzt wird, welche mit einer Oberflächenisolierungsdünnschicht beschichtet ist. Alternativ ist es ebenso möglich, eine elektrisch leitfähige Harzhülse mit einer Schicht aus einer isolierenden Substanz auf ihrer Oberfläche, welche das lichtempfindliche Element bedeckt, oder eine Isolierhülse mit einer elektrisch leitfähigen Schicht auf ihrer Oberfläche einzusetzen, welche nicht das lichtempfindliche Element bedeckt. Es ist ebenso möglich, ein tonertragendes Element in der Form einer steifen Walze in Kombination mit einem lichtempfindlichen Element in der Form eines flexiblen Bandes einzusetzen. Die elastische Walze als ein tonertragendes Element kann bevorzugt einen spezifischen Widerstand im Bereich von 10²–10⁹ Ohm·cm aufweisen.
Das tonertragende Element kann bevorzugt eine Oberflächenrauheit Ra im Bereich von 0,2–3,0 μm besitzen, um so einer hohen Bildqualität und einer hohen Beständigkeit zu genügen. Wenn Ra 3,0 μm übersteigt, wird es schwierig, die dünne Tonerschicht auf dem tonertragenden Element zu erzeugen, und die Toneraufladungsleistung ist nicht verbessert, so dass eine verbesserte Bildqualität nicht erwartet werden kann. Wenn Ra auf 3,0 μm oder niedriger eingestellt ist, wird die Tonerbeförderungsleistung auf der Oberfläche des tonertragenden Elements unterdrückt, und da eine dünne Tonerschicht darauf ausgebildet wird, steigt die Frequenz des Kontakts zwischen dem Toner und dem tonertragenden Element an, um die Toneraufladungsleistung zu verbessern. Aufgrund dieser synergetischen Effekte wird die Bildqualität verbessert. Wenn andererseits Ra unter 0,2 μm liegt, wird es schwierig, die Tonerbeschichtungsmenge einzustellen.
In dem Kontaktentwicklungsverfahren kann die Oberfläche des tonertragenden Elements entweder in identischer Richtung oder in einer umgekehrten Richtung hinsichtlich des lichtempfindlichen Elements bewegt werden. Im Falle einer Bewegung in identischer Richtung kann das tonertragende Element bevorzugt mit einer Umfangsgeschwindigkeit bewegt (oder rotiert) werden, welche das 1,05–3,0-fache der des lichtempfindlichen Elements ist.
Wenn die Umfangsgeschwindigkeit des tonertragenden Elements unter dem 1,05-fachen der des lichtempfindlichen Elements liegt, empfängt der Toner auf dem lichtempfindlichen Element einen ungenügenden Rühreffekt, so dass eine gute Bildqualität nicht erwartet werden kann. Im Falle der Entwicklung eines Bildes, welches eine große Menge an Toner über eine große Fläche erfordert, wie etwa einem vollflächigem schwarzen Bild, kann ferner die Tonerzuführung auf das elektrostatische latente Bild leicht ungenügend werden, was zu einer Verringerung der Bilddichte führt. Bei einem höheren Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten ist die Menge der Tonerzuführung zu der Entwicklungsstelle gesteigert und die Frequenz der Toneranhaftung auf das latente Bild und der Abtrennung von dem latenten Bild ist gesteigert, um die Wiederholung der Rückgewinnung von einem ungenügenden Teil und der Anhaftung auf einem notwendigen Teil zu steigern, was somit zu einer originalgetreuen Bildwiedergabe des latenten Bildes führt. Wenn jedoch das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit 3,0 übersteigt kommt es zu verschiedenen Problemen (wie etwa einer Verringerung der Bilddichte aufgrund einer übermäßigen Aufladung des Toners) durch die übermäßige Aufladung des Toners, und eine Tonerverschlechterung sowie eine Tonerverklebung auf dem tonertragenden Element aufgrund der mechanischen Beanspruchung werden hervorgerufen und gefördert.
Als nächstes wird ein Schritt der Aufladung des lichtempfindlichen Elements erläutert.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, während ein kontaktloser Ladungsschritt wie bei der Verwendung einer Corona-Aufladungsvorrichtung eingesetzt werden kann, ein Kontaktladungsschema anzuwenden, in dem ein Ladungselement an das lichtempfindliche Element zur Aufladung des lichtempfindlichen Elements anstößt. In diesem Fall kann eine Ladewalze bevorzugt als ein Kontaktladeelement eingesetzt werden.
Die Ladewalze kann bevorzugt bei einem Walzenanpressdruck von 4,9–490 N/m (5–500 g/cm) unter Anlegung einer Gleichspannung oder einer mit einer Wechselspannung überlagerten Gleichspannung betrieben werden. Im Falle einer Gleichspannungs/Wechselspannungs-Überlagerungsspannung ist es bevorzugt, dass die Wechselspannung 0,5–5 kVpp, die AC-Frequenz = 50 Hz bis 5 kHz und die Gleichspannung = ±0,2–±5 kV beträgt.
Als eine weitere Kontaktladeeinrichtung kann eine Ladeklinge oder eine Ladebürste eingesetzt werden. Durch Verwendung einer Kontaktladeeinrichtung kann die Ladespannung im Wesentlichen verringert werden und die Ozonerzeugung kann unterdrückt werden.
Die Ladewalze und die Ladeklinge als die Kontaktladeeinrichtungen können bevorzugt elektrisch leitfähigen Kautschuk umfassen und können mit einem freisetzbaren Film oberflächenbeschichtet sein. Der freisetzbare Film kann z.B. ein Nylon-basiertes Harz, PVdF (Polyvinylidenfluorid), PVdC (Polyvinylidenchlorid) oder ein fluorhaltiges Acrylharz umfassen.
Als nächstes wird der Übertragungsschritt erläutert.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, während ein kontaktloser Übertragungsschritt durch Einsatz einer Coronaladevorrichtung angewendet wird, ein Kontaktübertragungsschema anzuwenden, in dem eine Übertragungseinrichtung auf das lichtempfindliche Element über das Übertragungsaufnahmematerial angepresst wird.
Die Übertragungseinrichtung wird mit einem linearen Druck von wenigstens 2,9 N/m (3 g/cm) und weiter bevorzugt von wenigstens 19,6 N/m (20 g/cm) angedrückt. Unter 2,9 N/m treten leichter Schwierigkeiten wie etwa eine Übertragungsmaterialabweichung und ein Übertragungsfehler auf.
Als die Kontaktübertragungseinrichtung kann eine Übertragungswalze oder ein Übertragungsband eingesetzt werden. Die 5 veranschaulicht ein Übertragungssystem unter Verwendung einer Übertragungswalze. Unter Bezugnahme auf 5 schließt das System eine Übertragungswalze 34 ein, welche wenigstens ein Kernmetall 34a und eine elektrisch leitfähige elastische Schicht 34b umfasst. Die elektrisch leitfähige elastische Schicht 34b kann ein elastisches Material wie etwa einen Urethankautschuk oder EPDM umfassen, von welchem der Durchgangswiderstand auf ca. 10⁶–10¹⁰ Ohm·cm durch Dispergieren eines leitfähigkeitsverleihenden Materials wie etwa Kohlenstoff darin eingestellt ist. Die Übertragungswalze 34 wird mit einer Übertragungsvorspannung aus einer Übertragungsvorspannungszuführvorrichtung 35 versorgt.
Als nächstes wird ein erfindungsgemäß einsetzbares lichtempfindliches Element erläutert.
Das lichtempfindliche Element kann zweckmäßigerweise eine lichtempfindliche Trommel oder eine lichtempfindliche Trommel mit einer Schicht aus einem lichtleitenden isolierenden Material wie etwa a-Si, CdS, ZnO₂, OPC (organic photoconducter, organischer Lichtleiter) oder a-Si (amorphes Silizium) umfassen.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, ein lichtempfindliches Element mit einer Oberflächenschicht einzusetzen, das im Wesentlichen ein polymeres Bindemittel umfasst. Beispiele davon schließen die folgenden mit ein: einen anorganischen Lichtleiter wie etwa Selen oder a-Si, beschichtet mit einem Schutzfilm (Schutzschicht), welche prinzipiell ein Harz umfasst; und einen funktionsgetrennten organischen Lichtleiter mit einer Ladungstransportschicht, umfassend ein Ladungstransportmaterial, und mit einem Harz aus einer Oberflächenschicht, welche optional ferner mit einer Harzschutzschicht beschichtet ist. In diesem Fall kann die Oberflächenschicht (oder Schutzschicht) bevorzugt mit einer Freisetzbarkeit versehen sein, welche z.B. durch das Folgende verliehen wird:

(i) durch Verwendung eines schichtbildenden Harzes mit einer geringen Oberflächenenergie,
(ii) durch Zugabe eines Wasserabstoßungsfähigkeits- oder Lipophilie-verleihenden Additivs, oder
(iii) durch Dispergieren eines Pulvers eines Materials mit einer hohen Zuverlässigkeit.

Für (i) kann eine funktionelle Gruppe wie etwa eine fluorhaltige Gruppe oder eine silikonhaltige Gruppe in die das Harz aufbauende Einheit eingeführt werden.
Für (ii) kann z.B. ein oberflächenaktives Mittel als ein solches Additiv, welches Wasserabstoßungsfähigkeit oder Lipophilie verleiht, hinzugegeben werden. Für (iii) kann das eine höhere Freisetzbarkeit zeigende Material folgendes mit einschließen: fluorhaltige Verbindungen wie etwa Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid und fluorierten Kohlenstoff.
Durch Anwendung eines vorstehend beschriebenen Mittels kann das lichtempfindliche Element mit einer Oberfläche versehen werden, die einen Kontaktwinkel mit Wasser von wenigstens 85° zeigt, um dadurch weiter seine Beständigkeit und Tonerübertragungsfähigkeit zu verbessern. Es ist ferner bevorzugt, dass die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements einen Kontaktwinkel mit Wasser von 90° oder höher zeigt. Erfindungsgemäß ist unter den vorstehenden Mitteln (i)–(iii) das Mittel (iii) der Dispergierung eines freisetzbaren Pulvers eines fluorhaltigen Harzes die Oberflächenschicht am meisten bevorzugt und es ist besonders bevorzugt, Freisetzungspulver aus Polytetrafluorethylen einzusetzen.
Der Einschluss eines solchen Freisetzungspulvers in die Oberflächenschicht kann durch Erzeugen einer Schicht eines Bindemittelharzes mit einem darin dispergierten Freisetzungspulver als eine äußerste Schicht oder durch Einbau eines solchen Freisetzungspulvers in eine schon bestehende Oberflächenschicht im Falle eines organischen lichtempfindlichen Elements, welches mit einer Harzoberflächenschicht versehen ist, erzielt werden. Das Freisetzungspulver kann bevorzugt in einer solchen Menge hinzugefügt werden, dass es 1–60 Gew.-%, und weiter bevorzugt 2–50 Gew.-% der resultierenden Oberflächenschicht einnimmt. Unter 1 Gew.-% werden die Effekte der Verbesserung der Tonerübertragbarkeit und Beständigkeit ungenügend. Über 60 Gew.-% kann die Oberfläche der Schutzschicht eine geringere Festigkeit aufweisen oder es kann zu einer merklichen Verringerung des effektiven Lichtmengeneinfalls in das lichtempfindliche Element kommen.
Wie vorstehend erwähnt ist es bevorzugt, ein Kontaktladungsschema anzuwenden, in dem ein Ladeelement gegen das lichtempfindliche Element gedrückt wird, aber dies ist mit einer größeren Last auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements als mit dem Coronaentladungsladeverfahren verbunden. Demgemäß kann die Vorsehung einer Oberflächenschutzschicht auf dem lichtempfindlichen Element eine merkliche Verbesserung der Beständigkeit zeigen und ist ein bevorzugter Modus der Anwendung.
Die Vorsehung einer Oberflächenschutzschicht ist besonders effektiv ebenso für eine bevorzugte Ausführungsform des Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung anwendbar, in dem ein Kontaktladeschema und ein Kontaktübertragungsschema an ein lichtempfindliches Element mit einem kleinen Durchmesser von höchstens 50 mm angewendet werden.
Genauer gesagt kann im Falle des Einsatzes eines solchen lichtempfindlichen Elements mit einem kleineren Durchmesser ein gleicher Anpressdruck hinsichtlich des linearen Drucks einen größeren lokalen Druck ausüben, der durch Beanspruchungskonzentration aufgrund eines größeren Krümmungsgrades (d.h., einem kleineren Krümmungsradius) verursacht wird. Das gleiche Phänomen tritt in bandförmigen lichtempfindlichen Elementen mit einem Krümmungsradius mit höchstens 25 mm auf, bei denen ein Kontaktlade- oder Übertragungselement angedrückt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das lichtempfindliche Element ein OPC-lichtempfindliches Element vom funktionsgetrennten Typ mit einer Schichtenstruktur wie in 8 gezeigt sein.
Unter Bezugnahme auf 8 kann ein elektrisch leitfähiger Träger 10a im Allgemeinen ein Metall wie etwa Aluminium oder Edelstahl, ein mit einer Schicht aus einer Aluminiumlegierung oder einer Legierung aus Indiumoxid und Zinnoxid beschichteten Kunststoff, Papier oder ein mit elektrisch leitfähigen Teilchen imprägniertes Kunststoffblatt oder ein elektrisch leitfähiges Polymer umfassender Kunststoff in Gestalt eines Zylinders, eines Blattes oder einer Schicht, oder ein Endlosband, optional weiter mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtungsschicht 10b beschichtet, umfassen.
Zwischen dem elektrisch leitfähigen Träger 10a und einer lichtempfindlichen Schicht (10d und 10e) ist es möglich, eine Unterschicht 10c zum Zwecke der Vorsehung einer verbesserten Haftung und der Anwendbarkeit einer lichtempfindlichen Schicht zum Schutz des Trägers, zur Abdeckung von Defekten auf dem Träger, für eine verbesserte Ladungsinjektion von dem Träger und dem Schutz der lichtempfindlichen Schicht vor elektrischen Kurzschlüssen anzuordnen. Die Unterschicht kann Polyvinylalkohol, Poly-N-vinylimidazol, Polyethylenoxid, Ethylcellulose, Methylcellulose, Nitrocellulose, ein Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Polyvinylbutyral, Phenolharz, Casein, Polyamid, Copolymernylon, Leim (glue), Gelatine, Polyurethan oder Aluminiumoxid umfassen. Die Stärke kann bevorzugt ca. 0,1–10 μm und insbesondere ca. 0,1–3 μm sein.
Die lichtempfindliche Schicht kann eine Einzelschicht (nicht gezeigt), welche sowohl eine Ladungserzeugungssubstanz und eine Ladungstransportsubstanz enthält, oder eine Schichtenstruktur (wie gezeigt), welche eine Ladungserzeugungsschicht 10d mit einer Ladungserzeugungssubstanz und eine Ladungstransportschicht 10e mit einer Ladungstransportsubstanz in Schichtbauweise mit einschließt, umfassen.
Die Ladungserzeugungsschicht 10d kann eine Ladungserzeugungssubstanz umfassen, wobei Beispiele davon die folgenden mit einschließen können: organische Substanzen wie etwa Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Indigopigmente, Perylenpigmente, polycyclische Chinonpigmente, Pyryliumsalze, Thiopyryliumsalze und Thiophenylmethanfarbstoffe; und anorganische Substanzen wie etwa Selen und amorphes Silizium, und zwar in der Form einer Dispersion in einem Film eines geeigneten Bindemittelharzes oder eines Dampfabscheidungsfilms davon. Das Bindemittel kann aus einer breiten Variation von Harzen ausgewählt sein, wobei Beispiele davon Polycarbonatharz, Polyesterharz, Polyvinylbutyralharz, Polystyrolharz, Acrylharz, Methacrylharz, Phenolharz, Silikonharz, Epoxidharz und Vinylacetatharz mit einschließen. Das Bindemittelharz kann in einer Menge von höchstens 80 Gew.-% und bevorzugt 0–60 Gew.-% der Ladungserzeugungsschicht enthalten sein. Die Ladungserzeugungsschicht kann bevorzugt eine Stärke von höchstens 5 μm und bevorzugt von 0,05–2 μm aufweisen.
Die Ladungstransportschicht 10e hat die Funktion zur Aufnahme von Ladungsträgern von der Ladungserzeugungsschicht und zum Transportieren der Träger und einem elektrischen Feld. Die Ladungstransportschicht kann durch Auflösen einer Ladungstransportsubstanz, optional zusammen mit einem Bindemittelharz, in einem geeigneten Lösungsmittel und der Erzeugung einer Beschichtungsflüssigkeit und der Auftragung der Beschichtungsflüssigkeit erzeugt werden. Die Stärke kann bevorzugt bei 5–40 μm liegen. Beispiele der Ladungstransportsubstanz können die folgenden mit einschließen: polycyclische aromatische Verbindungen, die in ihrer Hauptkette oder der Seitenkette eine Struktur wie etwa Biphenylen, Anthracen, Pyren oder Phenanthren aufweisen; stickstoffhaltige cyclische Verbindungen wie etwa Indol, Carbazol, Oxadiazol und Pyrazolin, Hydrazone, Styrylverbindungen, Selen, Selen-Tellur, armphores Silizium und Cadmiumsulfid. Beispiele des Bindemittelharzes zur Auflösung oder Dispergierung der Ladungstransportsubstanz können die folgenden mit einschließen: Harze wie etwa Polycarbonatharz, Polyesterharz, Polystyrolharz, Acrylharze und Polyamidharze; und organische lichtempfindliche Polymere wie etwa Poly-N-vinylcarbazol und Polyvinylanthrazen.
Die lichtempfindliche Schicht (10d und 10e) kann ferner mit einer Schutzschicht beschichtet sein, die eine oder mehrere Spezies eines Harzes wie etwa Polyester, Polycarbonat, Acrylharz, Epoxidharz oder Phenolharz, zusammen mit ihren Härtemitteln, falls gewünscht, umfassen.
Eine solche Schutzschicht kann ferner elektrisch leitfähige Feinteilchen eines Metalls oder eines Metalloxids umfassen, wobei bevorzugte Beispiele davon ultrafeine Teilchen von Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Indiumoxid, Bismuthoxid, Zinnoxid-beschichtetes Titanoxid, Zinn-beschichtetes Indiumoxid, Antimon-beschichtetes Zinnoxid und Zirkoniumoxid mit einschließen. Diese können alleine oder in Mischungen von zwei oder mehreren Spezies eingesetzt werden. Die elektrisch leitfähigen Teilchen, die in der Schutzschicht dispergiert vorliegen, können bevorzugt eine Teilchengröße von kleiner als der Wellenlänge des darin einfallenden Lichts aufweisen, um so eine Streuung des einfallenden Lichts aufgrund der dispergierten Teilchen zu verhindern. Genauer gesagt können die in der vorliegenden Erfindung dispergierten elektrisch leitfähigen Teilchen eine Teilchengröße von höchsten 0,5 μm aufweisen. Der Gehalt davon kann bevorzugt bei 2–90 Gew.-%, ferner bevorzugt bei 5–80 Gew.-%, des gesamten Feststoffanteils in der Schutzschicht liegen. Die Schutzschicht kann bevorzugt eine Stärke von 0,1–10 μm und weiter bevorzugt von 1–7 μm aufweisen.
Die vorstehend erwähnten Schichten können z.B. durch Sprühbeschichtung, Strahlbeschichtung oder Eintauchbeschichtung erzeugt werden.
Als nächstes wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bilderzeugungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert, in denen ein kontaktloses Entwicklungsschema mit eingeschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf 1 schließt ein Bilderzeugungsgerät wie es gezeigt ist eine lichtempfindliche Trommel (lichtempfindliches Element) 100, um welches eine Primärladungswalze 117, eine Entwicklungsvorrichtung 140, eine Übertragungsladungswalze 114, ein Reiniger 116, Registrierwalzen 124, usw. angeordnet sind, mit ein. Das lichtempfindliche Element 100 wird z.B. auf –700 Volt durch die Primärladewalze 117, die eine Wechselspannung von 2,0 kVpp, die mit einer Gleichspannung von –700 Volt überlagert ist, empfängt, aufgeladen und dann mit Laserlicht 123, das aus einem Laserbelichtungssystem 121 ausgesendet wird, belichtet, um ein elektrostatisches Bild darauf zu erzeugen. Das elektrostatische latente Bild auf dem lichtempfindlichen Element 100 wird mit einem magnetischen Toner vom Einkomponententyp zur Erzeugung eines Tonerbildes entwickelt, welches dann auf ein Übertragungs-(-Aufnahme)material P durch die Wirkung einer Übertragungswalze 114, die gegen das lichtempfindliche Element 100 über das Übertragungsmaterial P angedrückt wird, übertragen. Das das Tonerbild tragende Überragungsmaterial wird durch ein Förderband 125, usw. befördert, um eine Fixiervorrichtung 126 zu erreichen, in der das Tonerbild auf einem Übertragungsblatt P unter Anwendung von Wärme und Druck fixiert wird. Ein Anteil des auf dem lichtempfindlichen Elements 100 verbleibenden Toners wird durch eine Reinigungseinrichtung 116 gereinigt bzw. entfernt und in dieser zurückgewonnen, und das gereinigte lichtempfindliche Element 100 wird dann einem weiteren anschließenden Bilderzeugungscyclus unterworfen, der mit der Primäraufladung durch die Primärladewalze 117 beginnt.
Wie in 2 gezeigt ist schließt die Entwicklungsvorrichtung 140 ein zylindrisches tonertragendes Element 102 (hierin nachstehend manchmal auf „Entwicklungshülse" bezeichnet), das aus einem nichtmagnetischen Metall wie etwa Aluminium oder Edelstahl ausgebildet ist und in einer Position gegenüber und nahe zu dem lichtempfindlichen Element 100 gelegen ist, mit ein, so dass eine Lücke von z.B. ca. 300 μm zwischen dem lichtempfindlichen Element 100 und der Entwicklungshülse 102 durch ein Lückenaufrechterhaltungselement für das Hülsen bzw. lichtempfindliche Element (nicht gezeigt), usw. gelassen wird. Innerhalb der Entwicklungshülse 102 ist eine Magnetwalze 104 starr und konzentrisch mit der Entwicklungshülse 102 angeordnet, während die Rotation der Entwicklungshülse 102 ermöglicht ist. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Magnetwalze 104 mit mehreren magnetischen Polen versehen, einschließlich S1 für die Entwicklung, N1 für die Regulierung der Tonerbeschichtungsmenge, S2 für das Heranholen und Befördern des Toners und N2 für das Verhindern des Wegblasens des Toners. Der Toner in dem Tonerkessel der Entwicklungsvorrichtung 140 wird durch eine Tonerauftragungswalze 141 auf die Entwicklungshülse 102 aufgetragen und zu einer dem lichtempfindlichen Element 100 gegenüberliegenden Entwicklungsregion unter einer gesteuerten Zuführrate durch eine elastische Tonerbeschichtungsregulierklinge 103, die mit einem bestimmten Druck gegen die Entwicklungshülse 102 andrückt, zugeführt. Bei dieser Entwicklungsregion wird eine Vorspannung aus überlagerter Gleichspannung und Wechselspannung zwischen dem lichtempfindlichen Element 100 und der Entwicklungshülse 102 von einer Vorspannungszuführvorrichtung 15 angelegt, wodurch der magnetische Toner auf der Entwicklungshülse 102 auf das lichtempfindliche Element 104 in Abhängigkeit des latenten Bildes darauf überspringt, um ein sichtbares Tonerbild darauf zu erzeugen.
Dann wird eine weitere Ausführungsform des Bilderzeugungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erläutert, in denen ein Kontaktentwicklungsschema und ein reinigerloses Schema mit umfasst ist.
Unter Bezugnahme auf die 3 schließt ein Bilderzeugungsgerät, wie es dort gezeigt ist, ein lichtempfindliches Element 1, eine Entwicklungsvorrichtung 40, ein Überragungs-(Aufnahme)-Material 27 wie etwa Papier, ein Übertragungselement 14, eine Fixiervorrichtung, einschließlich einer Druckwalze 26 und einer Heizwalze 28, und ein Primärladeelement 17, das direkt mit dem lichtempfindlichen Element 1 zur Aufladung des lichtempfindlichen Elements 1 in Kontakt steht, mit ein. Das Primärladeelement 17 ist mit einer Spannungszuführung 31 für die Anlegung einer Spannung daran verbunden, um gleichförmig das lichtempfindliche Element 1 aufzuladen. Die Entwicklungsvorrichtung 40 enthält einen Toner 42 und schließt ein tonertragendes Element 4, das in der angegeben Pfeilrichtung in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element 1 rotiert, ein. Die Entwicklungsvorrichtung 40 schließt ferner eine Entwicklungsklinge 43 für das Regulieren einer zuzuführenden Tonermenge und zur Aufladung des Toners, sowie eine Auftragungswalze 41, die in der angegebenen Pfeilrichtung rotiert, für die Auftragung des Toners 42 auf das tonertragende Element 4 und zur triboelektrischen Aufladung des Toners 42 durch die Reibung mit dem tonertragenden Element 4, mit ein. Das tonertragende Element 4 ist mit einer Entwicklungsvorspannungszuführung 33 verbunden, um eine Entwicklungsvorspannung aufzunehmen. Die Auftragungswalze 41 ist ebenso mit einer Spannungszuführung 32 verbunden, um so eine Spannung zu empfangen, welche relativ negativ im Falle eines negativ aufladbaren Toners oder relativ positiv im Falle eines positiv aufladbaren Toners, jeweils bezogen auf die zu dem tonertragenden Element 4 zugeführten Entwicklungsvorspannung, verbunden.
Das Übertragungselement 14 ist mit einer Übertragungsspannungszuführung 34 zur Zuführung einer Übertragungsvorspannung verbunden, welche eine gegenüber der Ladungspolarität auf dem lichtempfindlichen Element 1 entgegengesetzte Polarität aufweist.
Hierin sind das lichtempfindliche Element 1 und das tonertragende Element 4 bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie in Richtung der Breite (Längs zur rotativen Bewegungsrichtung, so genannte Entwicklungsklemmstellenbreite) von 0,2–8,0 mm. Unter 0,2 mm ist die Entwicklungstonerzuführung leicht ungenügend, und somit kann eine hinreichende Bilddichte nicht erzielt werden, und ebenso wird die Rückgewinnung des Übertragungsresttoners ungenügend. Über 8,0 mm ist die Tonerzuführung leicht übermäßig, was zu einer ernsthaften Schleierbildung führt, und die Abnutzung des lichtempfindlichen Elements ist nachteilig beeinflusst.
Das tonertragende Element 4 kann bevorzugt eine elastische Walze mit einer elastischen Oberflächenschicht sein. Die elastische Schicht kann zweckmäßigerweise eine Härte (nach JIS A) von 20–65° haben.
Das tonertragende Element 4 kann bevorzugt einen Durchgangswiderstand im Bereich von 10²–10⁹ Ohm·cm aufweisen. Unter 10² Ohm·cm tritt leicht ein Eddy-Strom (eddy current) auf, wenn ein Loch auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 vorhanden ist. Andererseits wird über 10⁹ Ohm·cm der Toner leicht übermäßig triboelektrisch aufgeladen, und somit führt es leicht zu einer Verringerung der Bilddichte.
Der Toner 42 kann bevorzugt mit einer Rate von 0,1–2,0 mg/cm² auf das tonertragende Element 4 aufgetragen werden. Unter 0,1 mg/cm² ist es schwierig, eine hinreichende Bilddichte zu erzielen. Über 2,0 mg/cm² wird es schwierig, eine gleichförmige Aufladung von allen Tonerteilchen mittels triboelektrischer Aufladung zu erzielen, und somit führt es zu einer unerwünschten Schleierbildung. Ein Bereich von 0,2–1,2 mg/cm² ist weiter bevorzugt.
Die Beschichtungsmenge des Toners wird durch die Entwicklungsklinge 43 reguliert und die Entwicklungsklinge 43 kontaktiert das tonertragende Element 4 über eine Tonerschicht darauf. Der Kontaktdruck kann bevorzugt im Bereich von 5–50 g/cm liegen. Unter 5 g/cm wird die Steuerung der Beschichtungsmenge des Toners sowie die gleichförmige triboelektrische Aufladung schwierig, und führt somit zu einer Schleierbildung. Über 50 g/cm empfangen die Tonerteilchen eine übermäßige Last, so dass die Teilchen leicht deformiert werden, und eine Tonerverklebung auf der Entwicklungsklinge 43 und dem tonertragende Element 4 leicht auftritt.
Für die Steuerung der Beschichtungsmenge des Toners kann eine Metallklinge oder eine Walze ebenso anstelle einer solchen elastischen Klinge für das Auftragen des Toners unter Druck eingesetzt werden.
Das elastische Material kann bevorzugt ein Material mit einer geeigneten Position der Aufladbarkeit in einer Serie von triboelektrischen Aufladbarkeiten in einer solchen Art und Weise aufweisen, dass der Toner mit einer geeigneten Polarität aufgeladen wird und es kann z.B. das Folgende umfassen: ein Elastomer wie etwa Silikonkautschuk, Urethankautschuk oder NBR; ein elastisches synthetisches Harz wie etwa Polyethylenterephthalat; ein elastisches Metall wie etwa Edelstahl, Stahl und Phosphorbronze; oder ein Kompositmaterial von diesen.
Im Falle der Vorsehung eines beständigen elastischen Elements ist es bevorzugt, ein Laminat aus einem elastischen Metall und einem Harz oder Kautschuk oder ein beschichtetes Element einzusetzen.
Ferner kann das elastische Material ein organisches Material oder ein anorganisches Material, das dazu z.B. durch Schmelzenmischen oder Dispergieren hinzugeben wurde, enthalten. Z.B. kann die Toneraufladbarkeit durch Zugabe eines Metalloxids, eines Metallpulvers, einer Keramik, eines Kohlenstoffallotrop, eines Whiskers, einer anorganischen Faser, eines Farbstoffs, eines Pigments oder eines oberflächenaktiven Mittels eingestellt werden. Wenn ein elastisches Element, erzeugt aus einem Kautschuk oder einem Harz, eingesetzt wird, ist es besonders bevorzugt, Feinpulver eines Metalloxids wie etwa Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Zirkoniumoxid oder Zinkoxid; Ruß; oder ein in Tonern allgemein eingesetztes Ladungssteuerungsmittel hinzuzugeben.
Ferner wird durch Anlegen eines elektrischen Felds mit Gleichspannung und/oder Wechselspannung an das Klingenregulierelement oder an die Zuführwalze oder das Bürstenelement eine Zerteilwirkung auf die Tonerschicht ermöglicht, insbesondere die Leistung zur Auftragung einer gleichförmigen Dünnschicht und eine gleichförmige Aufladbarkeit an der Regulierposition, und die Tonerzufuhr/Ablöseposition an der Zuführposition zu verbessern, wodurch eine gesteigerte Bilddichte und eine bessere Bildqualität geliefert werden.
Unter Bezugnahme auf wiederum die 3 wird das in der angegebenen Pfeilrichtung rotierende lichtempfindliche Element 1 gleichförmig durch das Primärladungselement 17 aufgeladen, welches ebenso in der angegebenen Pfeilrichtung rotiert und in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element 1 steht.
Das Primärladeelement 17, wie es hierin eingesetzt wird, ist eine Ladewalze, die im Grunde genommen ein Kernmetall 17b und eine elektrisch leitfähige elastische Schicht 17a, welche den Umfang des Kernmetalls 17b umgibt, umfasst. Die Ladewalze 17 wird gegen das lichtempfindliche Element 1 mit einer Druckkraft gepresst und in Übereinstimmung mit der Rotation des lichtempfindlichen Elements 1 rotiert.
Der Ladeschritt, in welchem die Ladewalze 17 eingesetzt wird, kann bevorzugt durchgeführt werden, während die Walze 17 mit einem Druck von 5–500 g/cm angedrückt wird. Die an die Walze 17 angelegte Spannung kann nur eine Gleichspannung oder eine überlagerte Spannung aus Gleichspannung und Wechselspannung sein, und zwar ohne irgendeine Beschränkung. Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, eine Gleichspannung alleine an die Ladungswalze anzulegen. In diesem Fall wird in einem Bereich von ±0,2–±5 kV zweckmäßig gearbeitet.
Andere Ladeeinrichtungen können solche mit einschließen, in denen eine Ladeklinge oder eine elektrisch leitfähige Bürste verwendet werden. Diese Kontaktladeeinrichtungen sind zur Vermeidung einer Hochspannung oder der Verschlechterung der Ozonfreisetzung effektiv. Die Ladewalze und die Ladeklinge, welche jeweils als eine Kontaktladeeinrichtung eingesetzt werden, können bevorzugt einen elektrisch leitfähigen Kautschuk umfassen und können optional einen Freisetzungsfilm auf deren Oberfläche umfassen. Der Freisetzungsfilm kann z.B. ein Nylon-basierter Film, Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polyvinylidenchlorid (PVDC) umfassen.
Auf den Primärladeschritt folgend wird das gleichförmig aufgeladene lichtempfindliche Element 1 einem bilddatentragenden Licht 23 aus einer Lichtemissionseinrichtung 20 belichtet, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem lichtempfindlichen Element 1 zu erzeugen, welches dann mit dem auf dem tonertragenden Element 4 geträgerten Toner bei einer Position entwickelt wird, in der das tonertragende Element 4 angedrückt wird, um ein sichtbares Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Element 1 zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungsform wir das elektrostatische latente Bild als ein digitales latentes Bild erzeugt, welches Punktbilder auf dem lichtempfindlichen Element 1 mit einschließt. Durch Anwendung des Entwicklungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung können die Punktbilder sorgfältig ohne durcheinander zu kommen entwickelt werden. Dann wird das auf dem lichtempfindliche Element 1 vorhandene Tonerbild auf ein Übertragungs-(Aufnahme)-Material 27 mittels eines Übertragungselements 14, das im Grunde genommen ein Kernmetall 14a und eine elektrisch leitfähige elastische Schicht 14b, welche das Kernmetall 14a umgibt, umfasst, übertragen und das Übertragungsmaterial 27, welches das Tonerbild 29 trägert wird dann mittels eines Beförderungsbandes 25 zu einer Fixiervorrichtung, umfassend eine Druckwalze 26 und eine Heizwalze 28, befördert, wobei das Tonerbild 29 auf das Probetragungsmaterial 27 fixiert wird, um ein permanentes Bild zu liefern. Übrigens ist zusätzlich zu einer solchen Heißwalzenfixiervorrichtung, wie sie in 3 gezeigt ist und welche eine Wärmewalze 28, welche darin ein Wärmeerzeugungselement wie etwa einen Halogenstrahler und eine elastische Druckwalze 26, die gegen die Heizwalze 28 angedrückt wird, umfasst, der Einsatz eines Wärmefixierschema ebenso möglich, in dem ein tonerbildtragendes Übertragungsmaterial zur Fixierung über einen Film erwärmt wird.
Andererseits wird ein Teil des Toners (Übertragungsresttoner) der auf dem lichtempfindlichen Element nach dem Übertragungsschritt verbleibt, durch das Primärladeelement 17 hindurch bewegt, um wiederum die Entwicklungsanpressstelle zu erreichen, bei der der Übertragungsresttoner in der Entwicklungsvorrichtung 40 durch das tonertragende Element 4 wiedergewonnen wird.
Verschiedene Daten der sphärischen Eigenschaft, welche die vorliegende Erfindung kennzeichnen, basierend auf den nach den folgenden Verfahren gemessenen Werten.
(1) ein Verhältnis (B/A) zwischen einem Eisengehalt (B) und einem Kohlenstoffgehalt (A) an den Oberflächen der Tonerteilchen.

Wenn eine Probe des Toners externe Additive enthält wird die Probe des Toners gewaschen, um die externen Additive mit einem Lösungsmittel wie etwa Isopropanol, welches nicht den Toner auflöst, zu entfernen, und die verbleibenden Tonerteilchen werden einer Analyse der Oberflächenzusammensetzung mittels ESCA (Röntgenstrahl-Photoelektronentspektroskopie) unter Verwendung eines Geräts und der folgenden Bedingungen unterworfen:

Gerät:	X-ray Photoelectron Spectroscope Model 160S, erhältlich von Physical Electronics Industrie, Inc.(„PHI").
Bedingungen:	Röntgenquelle: MgKα (400 W) Spektralbereich: eine Fläche des Belichtungsspots von 800 μm Durchmesser.

Von den gemessenen Peakintensitäten für die entsprechenden Elemente werden die Konzentrationen (Atom%) von Fe (B) und C (A) basierend auf den relativ Empfindlichkeitsfaktoren, geliefert durch PHI Inc., bestimmt und ein Verhältnis (B/A) zwischen diesen wird ermitteltet.
(2) Durchschnittliche Zirkularität (⌀_av) der Tonerteilchen.
Eine Probe des Toner mit externen Additiven kann direkt einer Messung mittels eines Teilchenbildanalysators vom Durchflusstyp („FPIA-1000", erhältlich von Toa Iyou Denshi K. K.) unterworfen werden, da die Bestimmung auf Teilchen mit einem kreisäquivalenten Durchmesser von wenigstens 3 μm basiert.
Für die Messung werden ca. 5 mg einer Probe des Toners in 10 ml Wasser dispergiert, in welchem ca. 0,1 mg eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels aufgelöst worden waren. Die resultierende Mischung wird einer Dispersion mit Ultraschallwellen (20 KHz, 50 W) über 5 Minuten ausgesetzt, um eine Dispersionsflüssigkeit mit 5000–20000 Teilchen/μl zu erhalten, und die Dispersionsflüssigkeit wird einer Messung der Zirkularitätsverteilung hinsichtlich der Teilchen mit einem einem Kreis äquivalenten Durchmesser (C. E. D., circle-equivalent diameter) von wenigstens 3 μm mittels des vorstehenden erwähnten Teilchenbildanalysators vom Durchflusstyp unterworfen.
Die Details der Messung sind in einer technischen Broschüre und der beiliegenden Bedienungsanleitung des „FPIA-1000", veröffentlicht von Toa Iyou Denshi K. K. (25. Juni 1995) und der JP-A 8-136439 erläutert. Ein kurzer Überblick der Messung wird im Folgendem gegeben.
Eine Dispersionsflüssigkeit für die Probe wird durch eine flache, dünne und transparente Durchflusszelle (Dicke = ca. 200 μm) mit einem divergenten Durchflussweg fließen gelassen. Ein Stroboskop und eine CCD Kamera sind an gegenüberliegenden Positionen hinsichtlich der Durchflusszelle derart angeordnet, dass sie einen optischen Weg ausbilden, der durch die Dicke Durchflusszelle hindurchfließt. Während des Durchfließens der Dispersionsflüssigkeit der Probe wird das Stroboskop in Intervallen von 1/30 Sekunden angeschaltet, um jeweils Bilder von durch die Durchflusszelle hindurch passierenden Teilchen aufzunehmen, so dass jedes Teilchen ein zweidimensionales Bild mit einer zur Durchflusszelle parallelen Fläche ergibt. Aus der Fläche des zweidimensionalen Bildes eines jeden Teilchens wird ein Durchmesser eines Kreises mit einer identischen Fläche (ein Äquivalentkreis) als ein einem Kreis äquivalenten Durchmesser ermittelt. Ferner wird für jedes Teilchen eine Umfangslänge (L₀) des äquivalenten Kreises ermittelt und durch eine Umfangslänge (L₁) geteilt, die durch das zweidimensionale Bild des Teilchens gemessen wird, um die Zirkularität des Teilchens zu bestimmen, d.h. ⌀ = L0/L
Von der Verteilung der Zirkularitäten (⌀_i) der einzelnen Teilchen wird eine mittlere Zirkularität (⌀_av) folgendermaßen bestimmt:
Zur einfachen Berechnung kann eine tatsächliche Berechnung automatisch gemäß dem folgendem Schema durchgeführt werden: Zirkularitäten (⌀_i) der einzelnen Teilchen werden in 61 Teileinheiten durch ein Inkrement von 0,010 innerhalb eines Zirkularitätsbereichs von 0,400–1,000 eingeteilt, d.h. 0,400 bis unter 0,410, 0,410 bis unter 0,420, ... 0,990 bis unter 1,000 und 1,000. Dann wird eine mittlere Zirkularität (⌀_av) basierend auf den zentralen Werten und Frequenzen der entsprechenden Untereinheiten bestimmt.
Wie aus der vorstehenden Definitionsformel (⌀ = L₀/L) ersichtlich ist, ist eine Zirkularität ⌀ ein Index, welcher der den Grad der Ungleichmäßigkeit eines Teilchens zeigt und ein perfekt kugelförmiges Teilchen ergibt einen Wert von 1,000 und ein Teilchen mit einer komplizierteren Gestalt ergibt einen kleineren Wert der Zirkularität.
(3) Teilchengrößenverteilung des Toners
Ein Coulter Counter TA-II (erhältlich von Coulter Electronics, Inc.) wird als ein Messgerät zusammen mit einem Interface für die Ausgabe einer zahlenbasierten Verteilung und einer volumenbasierten Verteilung (erhältlich von Nikkaki K. K.) und einem PC („CX-1", erhältlich von Canon K. K.), der damit verbunden ist, eingesetzt und eine Elektrolytlösung, die eine 1% wässrige NaCl-Lösung umfasst, welche durch Auflösen eins Natriumchlorids vom Reagenzgrad oder eines als „ISOTON-II" (von Coulter Scientific Japan) erhältlichen Natriumchlorids hergestellt werden kann. Zur Messung werden in 100–150 ml der Elektrolytlösung 0,1–5 ml eines oberflächenaktiven Mittels (bevorzugt eines Alkylbenzolsulfonsäuresalzes) als ein Dispergiermittel hinzugegeben und 2 bis 20 mg einer Messprobe werden hinzugegeben. Die resultierende Dispersion der Probe in der Elektrolytlösung wird einer Dispersionsbehandlung mittels eines Ultraschalldispergators über ca. 1–3 min unterworfen und dann einer Messung der Teilchengrößenverteilung unter Verwendung des vorstehenden Coulter Counter TA-II, ausgestattet mit einer 100 μm Öffnung, unterworfen, um eine zahlenbasierte und volumenbasierte Teilchengrößenverteilung der Teilchen von 2–40 μm zu erhalten. Aus der Volumenverteilung kann eine gewichtsgemittelte Teilchengröße (D4) und eine zahlengemittelte Teilchengröße (D1) unter Verwendung eines zentralen Werts und einer Frequenz eines jeden Kanals berechnet werden.
Im Wesentlichen identisch gemessene Werte werden erhalten, wenn Tonerteilchen alleine der Messung unterworfen werden und wenn ein Toner mit einem externen Additiv zusätzlich zu den Tonerteilchen der Messung unterworfen wird, da das Gewicht und die Anzahl des externen Additivs mit Teilchengrößen von 2 μm oder größer sehr viel kleiner verglichen mit denen der Tonerteilchen ist.
[Beispiele]
Hierin nachstehend wird die vorliegende Erfindung genauer basierend auf Beispielen erläutert. Übrigens werden „Teil(e)" und „%", die hierin nachstehend zur Beschreibung der Zusammensetzungen oder Formulierungen verwendet werden, alle auf Basis des Gewichts angegeben, außer es ist anderweitig angegeben.
(Herstellungsbeispiel 1 für hydrophobes Eisenoxid)
In eine wässrige Lösung aus Eisensulfat wurde eine wässrige kaustische Lösung in einer Menge von 1,0–1,1 Äquivalenten bezüglich der Eisenionen in der Eisensulfatlösung zur Erzeugung einer wässrigen Lösung mit Eisenhydroxid hinzugegeben.
Während die wässrige Lösung bei einem pH von 9 gehalten wurde, wurde Luft darin eingeblasen, um die Oxidationsreaktion bei 80–90°C zu bewirken, und um dadurch eine Aufschlämmungsflüssigkeit mit Impfkristallen zu erzeugen.
Dann wurde zu der Aufschlämmungsflüssigkeit eine wässrige Eisensulfatlösung in einer Menge von 0,9–1,2 Äquivalenten bezüglich der anfänglichen Alkalimenge (Natriumkomponente in der kaustischen Soda) hinzugegeben, und danach wurde Luft darin eingeblasen, während die Aufschlämmung bei einem pH von 8 gehalten wurde, um mit der Oxidation fortzufahren. Nach Beendigung der Oxidation wurde der pH-Wert der Flüssigkeit auf ca. 6 eingestellt und 0,5% (basierend auf dem resultierenden magnetischen Eisenoxid) eines Silankopplungsmittel (n-C₄H₉Si(OHC₃)₃) wurden zu dem Aufschlämmungsflüssigkeitsprodukt hinzugegeben, gefolgt von einem hinreichenden Rühren. Die resultierenden hydrophoben Eisenoxidteilchen wurden gewaschen, herausgefiltert, getrocknet und leicht zerkleinert, um ein hydrophobes Eisenoxid 1 zu erhalten, von welchem die Eigenschaften in Tabelle 1 zusammen mit denen der in den folgenden Herstellungsbeispielen erzeugten Eisenoxidteilchen gezeigt sind.
(Herstellungsbeispiel 2 für ein hydrophobes Eisenoxid)
Die Oxidation wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Nach der Oxidation wurden die Eisenoxidteilchenprodukte aus dem Reaktionssystem durch Filtration herausgenommen und wurden mit Wasser gewaschen, um danach in Wasser ohne ein dazwischenliegendes Trocknen erneut dispergiert zu werden. Dann wurde der pH-Wert der Flüssigkeit der Dispersionsflüssigkeit auf ca. 6 eingestellt und unter hinreichendem Rühren wurden 0,5% eines Silankopplungsmittels (n-C₆H₁₃Si(OH₃)₃) hinzugegeben, um eine Kopplungsbehandlung zu bewirken. Die resultierenden hydrophoben Eisenoxidteilchen wurden gewaschen, herausgefiltert, getrocknet und leicht zerkleinert, um ein hydrophobes Eisenoxid 2 zu erhalten.
(Herstellungsbeispiel 3 für ein hydrophobes Eisenoxid)
Das hydrophobe Eisenoxid 3 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 hergestellt, außer dass n-C₁₀H₂₁Si(OCH₃)₃ als Silankopplungsmittel eingesetzt wurde.
(Herstellungsbeispiel 4 für ein hydrophobes Eisenoxid)
Das hydrophobe Eisenoxid 4 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 hergestellt, außer dass γ-Glycidyltrimethoxysilan als ein Silankopplungsmittel eingesetzt wurde.
(Herstellungsbeispiel 5 für ein hydrophobes Eisenoxid)
In eine wässrige Lösung aus Eisensulfat wurde eine wässrige kaustische Lösung in einer Menge von 1,0–1,1 Äquivalenten bezüglich der Eisenionen in der Eisensulfatlösung zur Erzeugung einer wässrigen Lösung mit Eisenhydroxid hinzugegeben.
Während die wässrige Lösung bei einem pH von 9 gehalten wurde, wurde Luft darin eingeblasen, um die Oxidationsreaktion bei 80–90°C zu bewirken, und um dadurch eine Aufschlämmungsflüssigkeit mit Impfkristallen zu erzeugen.
Dann wurde zu der Aufschlämmungsflüssigkeit eine wässrige Eisensulfatlösung in einer Menge von 0,9–1,2 Äquivalenten bezüglich der anfänglichen Alkalimenge (Natriumkomponente in der kaustischen Soda) hinzugegeben, und danach wurde Luft darin eingeblasen, während die Aufschlämmung bei einem pH von 8 gehalten wurde, um die Oxidation durchzuführen. Dann wurden die resultierenden Eisenoxidteilchen gewaschen, herausgefiltert, getrocknet und letztendlich wurden die agglomerierten Teilchen zerkleinert, um Eisenoxidteilchen a zu erhalten. Die so erhaltenden Eisenoxidteilchen a wurden dann einer Hydrophobisierung mit 0,5% eines Silankopplungsmittels (n-C₆H₁₃Si(OCH₃)₃), verdünnt mit dem 5-fachen des Gewichts des Methanols, in Gasphase unterworfen, um ein hydrophobes Eisenoxid 5 zu erhalten.
(Herstellungsbeispiel 6 für ein hydrophobes Eisenoxid)
Die im Herstellungsbeispiel 5 erhaltenen Teilchen a wurden in Wasser dispergiert, und nachdem der pH-Wert der Flüssigkeit auf ca. 6 eingestellt worden war, wurden 0,5% eines Silankopplungsmittels (n-C₆H₁₃Si(OCH₃)₃) unter hinreichendem Rühren hinzugegeben. Die resultierenden hydrophobisierten Eisenoxidteilchen wurden gewaschen, herausgefiltert, getrocknet und leicht zerkleinert, um ein hydrophobes Eisenoxid 6 zu erhalten.
Die Daten der Teilchengröße für die vorstehend hergestellten hydrophoben Eisenoxide 1 bis 6 sind zusammen in der nachstehenden Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1

*Dv: = volumengemittelte Teilchengröße.

Die so erhaltenen hydrophoben Eisenoxide wurden in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen eingesetzt und ausgewertet.
Beispiel 1
In 709 Teilen deionisiertem Wasser wurden 451 Teile einer wässrigen 0,1 mol/l Na₃PO₄-Lösung hinzugeben und die Mischung wurde auf 60°C erwärmt, gefolgt von einer graduellen Zugabe von 67,7 Teilen einer wässrigen 1,0 mol/l CaCl₂-Lösung, um ein wässriges Medium mit Ca₃(PO₄)₂ zu erzeugen.
Getrennt wurden die folgenden Inhaltsstoffe gleichförmig dispergiert und mittels eines Rührers („Attritor", erhältlich von Mitsui Miike Kakoki K. K.) unter Erzeugung einer Monomerzusammensetzung vermischt:

Styrol 82 Teile

n-Butylacrylat 18 Teile

Polyesterharz 5 Teile

Negatives Ladungssteuerungsmittel (Eisenverbindung eines Monoazofarbstoffs) 2 Teile

Hydrophobes Eisenoxid 1 100 Teile
In die vorstehende Monomerzusammensetzung, die auf 60°C erwärmt worden war, wurden 20 Teile eines Esterwachses (SP. (Schmelzpunkt) = 70°C) gemischt und aufgelöst, und Polymerisationsstarter, einschließlich 8 Teilen von 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (t_1/2 (Halbwertszeit) bei 60°C = 140 Minuten) und 2 Teilen Dimethyl-2,2'-azoisobutyrat (t_1/2 (bei 60°C) = 270 Minuten, t_1/2 (bei 80°C) = 80 Minuten), wurden zur Erzeugung einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung hinzugegeben.
In das vorstehend hergestellte wässrige Medium wurde die polymerisierbare Monomerzusammensetzung hinzugegeben und das System wurde bei 10000 U/min bei 15 Minuten mittels eines Homogenisators („TK-Homomixer", erhältlich von Tokushu Kika Kogyo K. K.) bei 60°C in einer N₂-Umgebung unter Erzeugung von Teilchen (oder Tropfen) der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung gerührt. Danach wurde das System mittels Paddelrührblättern gerührt und über l Stunde einer Reaktion bei 60°C unterworfen, gefolgt von einem weiteren Rühren für 10 Stunden bei 80°C. Nach der Reaktion wurde die Suspensionsflüssigkeit abgekühlt und Salzsäure wurde dazu hinzugegeben, um Ca₃(PO₄)₂ aufzulösen. Dann wurde das Polymerisat herausgefiltert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, um Tonerteilchen zu erhalten.
Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen mit 1,4 Teilen eines hydrophoben kolloidalen Siliziumoxids (mit einer S_BET (spezifische BET-Oberfläche) = 120 m²/g nach der Hydrophobisierung), erzeugt durch eine sukzessive Hydrophobisierungsbehandlung mit Hexamethyldisilizan, und dann mit Silikonöl mittels eines Henschel-Mischers (erhältlich von Mitsui Miike Kakoki K. K.) vermischt, um einen Toner A mit einer gewichtsgemittelten Teilchengröße (D4) von 6,2 μm zu erhalten.
Der Toner A wurde bei einer Beobachtung des Dispersionszustands des hydrophoben Eisenoxids 1 an den Tonerteilchen mittels einer Fotographie von Flocken der Tonerteilchen durch ein vorstehend beschriebenes TEM zur Bestimmung des D/C-Verhältnisses unterzogen. Genauer gesagt wurden auf den TEM-Fotografien der Tonerteilchen Tonerteilchen mit Schnittansichten, die einen einem Kreis äquivalenten Durchmesser innerhalb eines Bereichs von ±10% der zahlengemittelten Teilchengröße (D1) der Tonerteilchenprobe ergeben für die weitere Analyse ausgewählt. An einem Querschnitt des Tonerteilchens wird eine konzentrische ähnliche Figur mit einem halben Durchmesser (Fläche ein Viertel) herausgegriffen. Ferner wurde die Anzahl der Eisenoxidteilchen mit wenigstens 0,03 μm in den Tonerteilchenquerschnitten (einschließlich derer mit einer ähnlichen Figur) und derer mit einer ähnlichen Figur (von einem Viertel der Fläche) gezählt und als n_t bzw. n_c benannt. Ein Verhältnis von n_c/n_t von nahezu 1/4 stellt eine gleichförmigere Verteilung der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen dar und ein n_c/n_t-Verhältnis in einem Bereich von 3/8–1/5 kann als ein Anzeichen eines guten Dispersionszustands angesehen werden. Als ein Ergebnis der Beobachtung lieferte der Toner A einen Wert n_c/n_t, der so erhältlich war, im Wesentlichen 1/4, und zeigte somit eine sehr gleichförmige Verteilung der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen.
Beispiel 2
Magnetische Tonerteilchen wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 100 Teile hydrophobes Eisenoxid 2 anstelle des hydrophoben Eisenoxids 1 und eine unterschiedliche Rührgeschwindigkeit für die Teilchenerzeugung eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen mit 1,7 Teilen von hydrophoben kollidalen Siliziumoxid auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hinzugemischt, um einen Toner B (D4 = 4,9 μm) zu erhalten.
Beispiel 3
Magnetische Tonerteilchen wurden in einer ähnlichen Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 150 Teile des hydrophoben Eisenoxids 3 anstelle des hydrophoben Eisenoxids 1 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen mit 0,7 Teilen eines hydrophoben kollidalen Siliziumoxids auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 vermischt, um den Toner C (D4 = 9,7 μm) zu erhalten.
Beispiel 4
Magnetische Tonerteilchen wurden auf eine ähnliche Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 190 Teile des hydrophoben Eisenoxids 4 anstelle des hydrophoben Eisenoxids 1 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen mit 2,0 Teilen eines hydrophoben kolloidalen Siliziumoxids auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 vermischt, um einen Toner D (D4 = 3,5 μm) zu erhalten.
Beispiele 5 und 6
Zwei Typen an Tonerteilchen wurden auf eine ähnliche Art und Wweise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Mengen des hydrophoben Eisenoxids 3 auf 5 bzw. 200 Teile verändert wurden und die Mengen der wässrigen Na₃PO₄-Lösung und der wässrigen CaCl₂-Lösung variiert wurden. Dann wurden 100 Teile der entsprechenden Tonerteilchen mit 1,0 Teilen bzw. 3,0 Teilen eines hydrophoben kolloidalen Siliziumoxids vermischt, um einen Toner E (D4 = 10,5 μm) bzw. einen Toner F (D4 = 1,9 μm) zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 1
In 709 Teilen deionisiertem Wasser wurden 451 Teile einer wässrigem 0,1 mol/l-Na₃PO₄-Lösung hinzugeben und die Mischung wurde auf 60°C erwärmt, gefolgt von einer graduellen Zugabe von 67,7 Teilen einer wässrigen 1,0 mol/l CaCl₂-Lösung, um ein wässriges Medium mit Ca₃(PO₄)₂ zu erzeugen.
Getrennt wurden die folgenden Inhaltsstoffe gleichförmig dispergiert und mittels eines Rührers („Attritor", erhältlich von Mitsui Miike Kakoki K. K.) unter Erzeugung einer Monomerzusammensetzung vermischt:

Styrol 82 Teile

n-Butylacrylat 18 Teile

Polyesterharz 5 Teile

Hydrophobes Eisenoxid 1 100 Teile
In die vorstehende Monomerzusammensetzung, die auf 60°C erwärmt worden war, wurden Polymerisationsstarter, einschließlich 8 Teilen von 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (t_1/2 (Halbwertszeit) bei 60°C = 140 Minuten) und 2 Teilen Dimethyl-2,2'-azoisobutyrat (t_1/2 (bei 60°C) = 270 Minuten, t_1/2 (bei 80°C) = 80 Minuten), zur Erzeugung einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung hinzugegeben.
In das vorstehend hergestellte wässrige Medium wurde die polymerisierbare Monomerzusammensetzung hinzugegeben und das System wurde bei 10000 U/min bei 15 Minuten mittels eines Homogenisators („TK-Homomixer", erhältlich von Tokushu Kika Kogyo K. K.) bei 60°C in einer N₂-Umgebung unter Erzeugung von Teilchen (oder Tropfen) der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung gerührt. Danach wurde das System mittels Paddelrührblättern gerührt und über 1 Stunde einer Reaktion bei 60°C unterworfen, gefolgt von einem weiteren Rühren für 10 Stunden bei 80°C. Nach der Reaktion wurde die Suspensionsflüssigkeit abgekühlt und Salzsäure wurde dazu hinzugegeben, um Ca₃(PO₄)₂ aufzulösen. Dann wurde das Polymerisat herausgefiltert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, um ein Eisenoxid-haltiges Harzpulver (D4 = 10,0 μm) zu erhalten.
Dann wurden 205 Teile des Eisenoxid-haltigen Harzpulvers mit 0,8 Teilen eines negativen Ladungssteuerungsmittels (Fe-Verbindung eines Monoazofarbstoffes) und 3 Teilen Ethylen/Propylen-Copolymer (Mw (gewichtsgemitteltes Molekulargewicht) = 6000) vermischt und die Mischung wurde mittels eines Doppelschraubenextruders geknetet. Nach dem Abkühlen wurde das schmelzgeknetete Produkt mittels einer Hammermühle grob zerkleinert und mittels einer Strahlmühle fein pulverisiert, um Tonerteilchen a zu erhalten. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen a mit 1,2 Teilen des gleichen hydrophoben kolloidalen Siliziumoxids in einem Henschel-Mischer vermischt, um den Toner G (D4 = 7,4 μm) zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 2
Die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Tonerteilchen a wurden durch Anwendung eines mechanischen Stoßes oberflächenbehandelt, um Tonerteilchen b zu erhalten, wobei 100 Teile von diesem mit 1,2 Teilen des gleichen hydrophoben kolloidalen Siliziumoxids, wie es in Beispiel 1 eingesetzt wurde, in einem Henschel-Mischer vermischt wurden, um den Toner H zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 3
Tonerteilchen wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 100 Teile des hydrophoben Eisenoxids 5 anstelle des hydrophoben Eisenoxids 1 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen mit 1,2 Teilen eines hydrophoben kolloidalen Siliziumoxids ähnlich wie in Beispiel 1 vermischt, um einen Toner I (D4 = 6,9 μm) zu erhalten.
Dieser Toner I wurde einer Auswertung des Dispersionszustands der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen mittels einer Beobachtung mit TEM auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei der Toner 1 ein Verhältnis n_c/n_t von ca. 1/6 lieferte, und somit eine ungleichförmige Verteilung der Eisenoxidteilchen innerhalb der Tonerteilchen und insbesondere überwiegendes Vorhandensein an den Oberflächenbereichen anzeigte. Dies liegt darin begründet, dass die Eisenoxidteilchen ungleichförmig hydrophobisiert worden sind und die Eisenoxidteilchen mit geringer Hydrophobizität eher an den Tonerteilchenoberflächen lokalisiert wurden.
Vergleichsbeispiel 4
Tonerteilchen wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 150 Teile hydrophobes Eisenoxid 6 anstelle des hydrophoben Eisenoxids 1 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen mit 1,7 Teilen des hydrophoben kolloidalen Siliziumoxids ähnlich wie in Beispiel 1 vermischt, um den Toner J (D4 = 4,8 μm) zu erhalten.
Die Eigenschaften der in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Toner A–J sind in der hier nachstehenden Tabelle 2 angegeben.
Jeder Toner wurde bezüglich der Bilderzeugung unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Laserstrahldruckers („LBP-SX", hergestellt von Canon K. K.) unter Anwendung einer kontaktlosen Entwicklungsschema nach dem Umbau unter Verwendung einer aus Urethankautschuk hergestellten elastischen Kautschukklinge und durch Weglassens eines innerhalb des tonertragenden Elements (der Entwicklungshülse) installierten Magnets in der Verfahrenskartuscheneinheit ausgewertet.
Für die Bilderzeugung wurde ein elektrisches Feld mit Wechselvorspannung mit einer Wellenform wie sie in 6 gezeigt ist zwischen der Entwicklungshülse und der lichtempfindlichen Trommel angelegt. Genauer gesagt wurde die lichtempfindliche Trommel zuerst mit einem Dunkelbereichspotential Vd von –600 V aufgeladen und belichtet, um ein Lichtbereichpotential von V_L von –150 V zu liefern. Ferner wurde eine Wechselvorspannung, welche eine Gleichspannung von 1800 Vpp bei einer Frequenz f von 3200 Hz überlagert mit der Wechselvorspannung Vdc von –400 V umfasste, über eine Lücke von 300 μm zwischen der lichtempfindlichen Trommel und der Entwicklungshülse angelegt, welche mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 200% der lichtempfindlichen Trommel rotieren gelassen wurde.
Eine kontinuierliche Bilderzeugung auf 5000 Blättern wurde in einer Umgebung mit normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit (NT/NF = 23°C/65% RF) durchgeführt. Als ein Ergebnis lieferte der Toner A (Beispiel 1) gute Bilder, die von einer Streuung selbst nach einem Drucken von 5000 Blättern frei waren. Nach der kontinuierlichen Bilderzeugung wurde der Toner auf der Entwicklungshülse durch Luft entfernt, wodurch überhaupt keine Tonerverklebung als Ergebnis der Betrachtung mit den Augen beobachtet wurde.
Identische kontinuierliche Bilderzeugungstests wurden ebenso in einer Umgebung mit hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit (HT/HF = 32,5°C/85% RF) und einer Umgebung mit geringer Temperatur/geringer Feuchtigkeit (LT/LF = 10°C/15% RF) durchgeführt.
Die Bilderzeugungsleistungen wurden bezüglich der Bilddichte (I. D.), der Schleierbildung, der Punktreduzierbarkeit (Dot) und der Übertragungseffizienz (Teff) gemäß dem folgenden Verfahren ausgewertet und die Ergebnisse sind alle zusammen in der hierin nachstehenden Tabelle 3 angegeben.
(a) Bilddichte (I. D.)
Gemessen mittels eines Macbeth-Dichtemessgeräts („RD918", erhältlich von Macbeth Co.) am Anfang (auf dem 100. Blatt) und am Schluss gemessen.
(b) Schleierbildung
Die Schleierbildung wurde am Anfang (auf dem 100. Blatt) und am Schluss durch Verwendung eines Reflexionsdichtemessgeräts („REFLECTOMETER MODEL TC-6DS", erhältlich von Tokyo Denshoko K. K.) unter Verwendung eines Grünfilters gemessen und der Wert der Schleierbildung wurde gemäß der folgenden Formel errechnet: Fox (%) = (Reflexion des weißen Papiers vor dem Einsatz (%)) – Reflexion des Nicht-Bildbereichs des weißen Papiers nach dem Drucken (%)).
Ein Wert der Schleibildung von 2,0% oder niedriger kann als ein gutes Bild angesehen werden.
(c) Punktereduzierbarkeit (Dot)
Die Bilderzeugung wurde zur Reproduktion eines Testmusters mit einer Einheitsgröße von 80 μm × 50 μm wie es in 7 gezeigt ist, durchgeführt und die Zahl der nicht erscheinenden schwarzen Punkte unter 100 Punkten wurde durch Beobachtung mittels eines Mikroskops gezählt und gemäß dem folgenden Standard ausgewertet.

A: Höchstens 2 Punkte
B: Höchstens 3–5 Punkte
C: 6–10 Punkte
D: 11 Punkte oder mehr.

(d) Übertragungseffizienz (T. E.)
Am Anfangszustand (zum Zeitpunkt der Erzeugung von Bildern auf 100 Blättern) wurde der Übertragungsresttoner auf dem lichtempfindlichen Element nach der Übertragung eines vollflächigen schwarzen Bildes mittels eines Polyesterklebestreifens (durch Auflegen und Ablösen davon) genommen und der Klebestreifen, welcher den Übertragungsresttoner trägt, wird dann auf ein weißes Papier zur Messung einer Macbeth-(Reflexions-)Dichte C aufgebracht. Einen identischen Polyesterklebestreifen in einem ursprünglichen Zustand wird auf das weiße Papier zur Messung einer Macbeth-Dichte D aufgebracht und das übertragene vollflächige schwarze Tonerbild auf dem weißen Papier wurde mit einem identischen Polyesterklebestreifen abgedeckt, um eine Macbeth-Dichte E zu messen. Eine Übertragungseffizienz (T. E.) wird gemäß der folgenden Formel berechnet: Übertragungseffizienz (T. E.) (%) = ((E – C)/(E – D)) × 100
Eine Übertragungseffizienz von 90% oder höher kann als problemlos angesehen werden.
Beispiele 7 bis 12 und Vergleichsbeispiele 5 bis 8
Die in den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellten Toner A–J wurden durch Bilderzeugung unter Verwendung eines Laserstrahldruckers mit 600 dpi („LBP-860", hergestellt von Canon K. K.) nach einem Umbau in der Weise, dass er den in den 3 und 4 gezeigten Aufbau hatte, hergestellt.
Als erstes wurde die Prozessgeschwindigkeit auf 60 mm/sek verändert.
Die Reinigungsklinge in der Prozesskartusche wurde entfernt und eine Kontaktladevorrichtung, einschließlich einer elektrisch leitfähigen Kautschukwalze 17, wurde so eingebaut, dass sie eine Gleichspannung von –1200 V aufnahm.
Die Entwicklungsvorrichtung in der Prozesskartusche wurde durch Ersetzen der Edelstahlhülse (als einem tonertragenden Element) durch eine Kautschukwalze aus Silikonkautschuk mit darin dispergiertem Ruß, welche einen mittleren spezifischen Widerstand aufwies und einen Durchmesser von 16 mm hatte, (ASKER C-Härte von 45°, spezifischer Widerstand = 10⁵ Ohm/cm) umgebaut, und zwar so dass diese gegen das lichtempfindliche Element 1 an einer Entwicklungsklemmstelle von ca. 3 mm anlag. Das tonertragende Element (Kautschukwalze 4) wurde derart rotiert, dass in identischer Richtung wie das lichtempfindliche Element 1 an dem Kontaktbereich sich bewegte und eine Umfangsgeschwindigkeit von 140% von der des lichtempfindlichen Elements 1 hatte.
Das eingesetzte lichtempfindliche Element 1 hatte einen wie in der 8 veranschaulichten und nachstehend erläuterten Aufbau. Das heißt, ein Aluminiumzylinder (Al) 10a wurde als ein Substrat mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Länge von 254 mm nacheinander durch Eintauchen mit den folgenden Schichten beschichtet:

(1) eine elektrisch leitfähige Beschichtungsschicht 10b: eine 15 μm dicke Schicht, die im Wesentlichen ein Phenolharz mit darin dispergiertem Zinnoxid- und Titanoxidpulver umfasste;
(2) eine Unterschicht 10c: eine 0,6 μm dicke Schicht, die im Wesentlichen modifiziertes Nylon und ein Copolymer aus Nylon umfasste;
(3) eine Ladungserzeugungsschicht 10d: eine 0,6 μm dicke Schicht, die im Wesentlichen ein Butyralharz mit einem Titanylphthalocyaninpigment, welches in einem langen Wellenlängenbereich Absorption zeigt, umfasste; und
(4) eine Ladungstransportschicht 10e: eine 20 μm dicke Schicht, die eine 8:10-Mischung (bezüglich des Gewichts) aus einer Triphenylaminverbindung (für den Lochtransport) und einem Polycarbonatharz (mit einem Molekulargewicht von 2 × 10⁴ gemäß einem Ostwald-Viskosimeter) umfasste.

Wie in 5 gezeigt ist, war eine Auftragungswalze 41, die eine geschäumte Urethankautschukschicht 41b auf einem Kernmetall umfasste, in einem Entwicklungsbehälter 40 als eine Einrichtung zur Auftragung eines Toners 42 auf dem tonertragenden Element 4 angeordnet. Die Auftragungswalze 41 wurde mit einer Spannung von ca. –550 V von einer Vorspannungs-Auftragungseinrichtung 32 beliefert. Eine harzbeschichtete Edelstahlklinge 43 wurde derart angebracht, dass sie einen linearen Kontaktdruck von ca. 20 g/cm auf das tonertragende Element 4 aufbrachte, und zwar zur Regulierung einer Tonerschicht auf dem tonertragenden Element. Das tonertragende Element 4 wurde mit einer Entwicklungsvorspannung, die nur eine Gleichspannungskomponente (–450 V) hatte, von einer Vorspannungsversorgungseinrichtung 33 versorgt.
Entsprechend dem vorstehenden Umbau der Verfahrenskartusche wurden die folgenden Modifikationen ausgeführt.
Das lichtempfindliche Element 1 wurde gleichförmig mittels einer Walzenladevorrichtung 17 geladen, welche nur mit einer Gleichspannung versorgt wurde. Nach dem Aufladen und der Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes durch Belichtung mit einem Laserlicht wurde das elektrostatische Bild mit einem Tonerbild entwickelt, um ein Tonerbild zu erzeugen, welches dann von dem lichtempfindlichen Element 1 zu einem Übertragungsmaterial 27 mittels einer Übertragungswalze 14 übertragen wurde, welche mit einer Vorspannung von +700 V versorgt wurde.
Das lichtempfindliche Element 1 wurde auf ein Dunkelbereichpotential von –580 V aufgeladen und auf ein Lichtbereichpotential von –150 V belichtet. Das Übertragungsmaterial 27 war Normalpapier von 75 g/m².
Durch Verwendung des vorstehend umgebauten Bilderzeugungsgeräts wurde jeder der Toner A–J einer kontinuierlichen Bilderzeugung auf 5000 Blättern in einer Umgebung mit normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit (23°C/65% RF) unterworfen und die Auswertung wurde bezüglich der folgenden Punkte durchgeführt.
a) Verklebung auf der Ladevorrichtung
Die Verklebung auf der Ladewalze 17 wurde bezüglich einer Anzahl von Blättern in der kontinuierlichen Bilderzeugung ausgewertet, wenn eine ein Verkleben auf der Ladewalze zuzuschreibende Bildirregularität bei einer Halbtonbildreproduzierung und einem vollflächigen weißen Bild, auf welchem Bilddefekte aufgrund einer fehlerhaften Aufladung leicht auftreten, auftraten. Eine große Anzahl zeigte eine Verklebungseigenschaft des Toners an.
b) Übertragungseffizienz
Bewertet wurde auf die gleiche Art und Weise an einem Anfangszustand (auf dem 100. Blatt) wie in den Beispielen 1 bis 6.
c) Tonerrückgewinnung
Die Tonerrückgewinnung in dem Entwicklungsschritt wurde durch das Auftreten oder das Nichtauftreten von Geisterbildern (d.h. Spuren eines Bildes in einem Nichtbildbereich) in den resultierten Bildproben bewertet. Dies liegt darin begründet, weil keine Geisterbilder in einem Nichtbildbereich auftreten, wenn der auf dem lichtempfindlichen Element verbleibende Übertragungsresttoner in dem Entwicklungsschritt rückgewonnen wird, wohingegen wenn er nicht rückgewonnen wird, der nicht zurückgewonnene Toner weiter zu dem Übertragungsschritt hinbewegt wird, und auf ein Übertragungspapier übertragen werden kann, um dort ein Geisterbild zu hinterlassen. Die Auswertung wurde gemäß dem folgenden Standard durchgeführt.

A: Überhaupt kein Auftreten von Geisterbildern.
B: Geisterbilder treten in einem Niveau auf, das nur durch Hinstarren bemerkt werden kann.
C: Geisterbilder treten auf, aber in einem praktisch akzeptablen Niveau.

d) Auflösung
Die Reproduzierbarkeit von diskreten Punkten von 60 μm Durchmesser (welche im Allgemeinen schwer zu reproduzieren sind, und zwar aufgrund eines geschlossenen elektrischen Felds für das latente Bild). Die Auswertung wurde basierend auf einer Anzahl von fehlenden Punktbildern unter 100 Punktbildern gemäß dem folgenden Standard ausgewertet.

A: Höchstens 5 fehlende Punkte.
B: 6–10 fehlende Punkte.
C: 11–20 fehlende Punkte.
D: 21 oder mehr fehlende Punkte.

e) Schleierbildung
Die Auswertung wurde am Anfangszustand (auf dem 100. Blatt) in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 6 durchgeführt.
Die Auswertung für die Schleierbildung wurde in einer Umgebung mit hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit (32,5°C/85% RF) und in einer Umgebung mit geringer Temperatur/geringer Feuchtigkeit (10°C/15% RF) durchgeführt.
Die Ergebnisse sind alle in der folgenden Tabelle 4 gezeigt.
(Herstellungsbeispiel 7 für ein hydrophobes Eisenoxid)
In eine wässrige Lösung aus Eisensulfat wurde eine wässrige kaustische Lösung in einer Menge von 1,0 bis 1,1 Äquivalenten bezüglich der Eisenionen in der Eisensulfatlösung zur Erzeugung einer wässrigen Lösung mit Eisenhydroxid hinzugegeben.
Während die wässrige Lösung auf einem pH von 9 gehalten wurde, wurde Luft darin eingeblasen, um die Oxidationsreaktion bei 80 bis 90°C zu bewirken, und um dadurch eine Aufschlämmungsflüssigkeit mit Impfkristallen zu erzeugen.
Dann wurde zu der Aufschlämmungsflüssigkeit eine wässrige Eisensulfatlösung in einer Menge von 0,9 bis 1,2 Äquivalenten bezüglich der anfänglichen Alkalimenge (Natriumkomponente in dem kaustischen Soda) hinzugegeben, und dann wurde, während die Aufschlämmung bei pH 8 gehalten wurde, Luft darin eingeblasen, um eine Oxidation zu liefern. Nach der Oxidation wurden die resultierenden Eisenoxidteilchen gewaschen und durch Filtration zurückgewonnen, um ein Nassprodukt zu erhalten. Eine Portion des Nassprodukts wurde bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts gemessen. Dann wurde das Nassprodukt (ohne getrocknet zu werden) in einem wässrigen Medium erneut dispergiert, und die Dispersionsflüssigkeit wurde auf einen pH von ca. 6 eingestellt. In die Dispersionsflüssigkeit wurde unter hinreichendem Rühren 0,5 Gew.-% (basierend auf den Eisenoxidteilchen auf einer Trockenbasis in dem Nassprodukt) eines Silankopplungsmittels (n-C₁₀H₂₁OSi(CH₃)₃) hinzugegeben, um eine Kopplungsbehandlung (Hydrophobisierung) zu bewirken. Die so hydrophobisierten Eisenoxidteilchen wurden gewaschen, herausgefiltert, getrocknet und leicht zerkleinert, um hydrophobes Eisenoxid 7 zu erhalten.
(Herstellungsbeispiel 8 für nichthydrophobisiertes Eisenoxid)
Die Oxidation wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Herstellungsbeispiel 7 durchgeführt. Die magnetischen Eisenoxidteilchen wurden nach der Oxidation gewaschen, herausgefiltert, getrocknet und zerkleinert, um nichthydrophobes Eisenoxid a zu erhalten.
(Herstellungsbeispiel 9 für hydrophobisiertes Eisenoxid)
Nichthydrophobisiertes Eisenoxid a, das in dem Herstellungsbeispiel 8 erhalten wurde, wurde in einer wässrige Lösung dispergiert und, nachdem der pH der Flüssigkeit auf ca. 6 eingestellt worden war, wurden 0,5% eines Silankopplungsmittels (n-C₁₀H₂₁Si(OCH₃)₃) unter hinreichendem Rühren hinzugegeben. Die resultierenden hydrophobisierten Eisenoxidteilchen wurden gewaschen, herausgefiltert, getrocknet und leicht zerkleinert, um hydrophobes Eisenoxid 8 zu erhalten.
(Herstellungsbeispiel 10 für ein hydrophobes Eisenoxid)
Das hydrophobe Eisenoxid 9 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Herstellungsbeispiel 7 hergestellt, außer dass die Menge der wässrigen Eisensulfatlösung reduziert wurde und die Einblasrate von Luft für die Synthese von magnetischen Eisenoxidteilchen gesteigert wurde.
(Herstellungsbeispiel 11 für ein hydrophobes Eisenoxid)
Das hydrophobe Eisenoxid 10 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Herstellungsbeispiel 7 hergestellt, außer dass die Menge der wässrigen Eisensulfatlösung gesteigert wurde und die Einblasrate von Luft für die Synthese von magnetischen Eisenoxidteilchen reduziert wurde.
(Herstellungsbeispiel 12 für ein hydrophobes Eisenoxid)
Das hydrophobe Eisenoxid 11 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Herstellungsbeispiel 7 hergestellt, außer dass die Einblasrate von Luft für die Synthese von magnetischen Eisenoxidteilchen gesteigert wurde.
Die Teilchengrößendaten der vorstehend hergestellten Eisenoxidteilchen sind in der folgenden Tabelle 5 angeführt.
Tabelle 5
Beispiel 13
In 709 Teile deionisiertem Wasser wurden 451 Teile einer wässrigen Na₃PO₄-Lösung mit 0,1 mol/l hinzugegeben und die Mischung wurde auf 60°C erwärmt, gefolgt von einer graduellen Zugabe von 67,7 Teilen einer wässrigen CaCl₂-Lösung mit 1,0 mol/l, um ein wässriges Medium mit Ca₃(PO₄)₂ zu erzeugen.

Getrennt davon wurden die folgenden Inhaltsstoffe gleichförmig dispergiert und mittels eines Rührers („Attritor", erhältlich von Mitsui Mike Kakoki) vermischt, um eine Monomerzusammensetzung zu erzeugen.

Styrol	80 Teile
n-Butylacrylat	20 Teile
ungesättigtes Polyesterharz (Kondensationsprodukt aus Polypropylenoxid-Additionsprodukt und Ethylenoxid-Additionsprodukt mit Fumarsäure)	2 Teile
negatives Ladungssteuerungsmittel (Fe-Verbindung eines Monoazo-Farbstoffs mit der nachstehenden Formel)	4 Teile
Hydrophobes Eisenoxid	780 Teile

Fe-Verbindung eines Monoazo-Farbstoffs
In der vorstehenden auf 60°C aufgewärmten Monomerzusammensetzung wurden 10 Teile eines Esterwachses (mit einem Wärmeabsorptionspeak in der DSC bei 75°C) gemischt und darin gelöst, und Polymerisationsstarter, einschließlich 8 Teilen 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (t_1/2 (Halbwertszeit) bei 60°C = 140 min) und 2 Teile Dimethyl-2,2'-azobisisobutyrat (t_1/2 (bei 60°C) = 270 min, t_1/2 (bei 80°C) = 80 min), wurden zur Erzeugung einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung hinzugegeben.
In das vorstehend hergestellte wässrige Medium wurde die polymerisierbare Monomerzusammensetzung eingeleitet und das System wurde bei 10000 U/min über 15 min mittels eines Homogenisators („TK-Homomixer", erhältlich von Tokushu Kika Kogyo K. K.) bei 60°C in einer N₂-Umgebung gerührt, um Teilchen (oder Tropfen) der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu erzeugen. Danach wurde das System mittels Paddelrührblättern gerührt und über 1 Stunde bei 60°C zur Reaktion gebracht, gefolgt von einem Weiterrühren über 10 Stunden bei 80°C. Nach der Reaktion wurde die Suspensionsflüssigkeit abgekühlt und Salzsäure wurde dazu hinzugegeben, um das Ca₃(PO₄)₂ zu lösen. Dann wurde das Polymerisat herausfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, um Tonerteilchen (D4 = 7,0 μm) zu erhalten.
Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen mit 1,2 Teilen hydrophobem Siliziumoxidfeinpulver (S_BET = 200 m²/g nach der Hydrophobisierung), erzeugt durch Hydrophobisierungsbehandlung mit Hexamethyldisilazan, mittels eines Henschel-Mischers (erhältlich von Mitsui Miike Kakoki K. K.) vermischt, um einen Toner U mit einer gewichtsgemittelten Teilchengröße (D4) von 7,0 μm zu erhalten.
Der Toner U wurde einer Beobachtung des Dispersionszustands der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen mittels TEM ähnlich wie in Beispiel 1 unterworfen. Als Ergebnis der Beobachtung lieferte der Toner U ein Verhältnis n_c/n_t von annähernd 1/4, und zeigte somit eine sehr gleichförmige Verteilung der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen.
Beispiel 14
100 Teile der magnetischen Tonerteilchen (D4 = 6,9 μm), die auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt worden sind, wurden mit 1,2 Teilen eines hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers (S_BEE = 180 m²/g nach der Hydrophobisierung), erzeugt durch nacheinanderfolgende Behandlung mit Hexamethyldisilazan und dann mit Silikonöl, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner V zu erhalten.
Beispiel 15
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 3,8 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass die Mengen an der wässrigen Na₃PO₄-Lösung und der wässrigen CaCl₂-Lösung variiert wurden und weiter Natriumdodecylbenzolsulfonat in das Dispergiermedium hinzugegeben wurde. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 2,5 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt wurde, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner W zu erhalten.
Beispiel 16
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 10,4 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass die Mengen an wässriger Na₃PO₄-Lösung und wässriger CaCl₂-Lösung variiert wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 0,8 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt wurde, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner X zu erhalten.
Beispiel 17
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 8,2 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass die Mengen des Esterwachses auf 51 Teile variiert wurde. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,1 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner Y zu erhalten.
Beispiel 18
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 6,8 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass die Mengen des Esterwachses auf 0,8 Teile verändert wurde. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,2 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner Z zu erhalten.
Beispiel 19
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 8,4 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass 10 Teile niedermolekulargewichtiges Polyethylenwachses (welches einen Wärmeabsorptionspeak in der DSC bei 115°C zeigte) anstelle des Esterwachses eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,1 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt wurde, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner AA zu erhalten.
Beispiel 20
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 6,9 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass die Menge an hydrophobem Eisenoxid 7 auf 30 Teile variiert wurde. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,2 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner BB zu erhalten.
Beispiel 21
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 7,9 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass die Menge an hydrophobem Eisenoxid 7 auf 205 Teile variiert wurde. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,1 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner CC zu erhalten.
Beispiele 22 bis 24
Drei Typen an magnetischen Tonerteilchen wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass die hydrophoben Eisenoxide 9 bis 11 anstelle des hydrophoben Eisenoxids 7 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile eines jeden Typs an Tonerteilchen und 1,2 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um die Toner DD–FF zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 9
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 8,8 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass 80 Teile nichthydrophobisiertes Eisenoxid a anstelle des hydrophoben Eisenoxids 7 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,0 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner GG zu erhalten.
Der Toner GG wurde einer Beobachtung des Dispersionszustandes der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen mittels einer TEM in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, wobei der Toner GG ein Verhältnis n_c/n_t von ca. 1/8 lieferte, und somit eine nicht gleichförmige Verteilung der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen und insbesondere eine überwiegende Präsenz an dem Oberflächenbereich der Tonerteilchen lieferte.
Vergleichsbeispiel 10
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 8,1 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 13 hergestellt, außer dass 80 Teile des hydrophoben Eisenoxids 9 anstelle des hydrophoben Eisenoxids 7 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,0 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner GG zu erhalten.

Der Toner HH wurde einer Beobachtung des Dispersionszustandes der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen mittels TEM in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, wodurch der Toner HH ein Verhältnis n_c/n_t von ca. 1/6 lieferte, und somit eine ungleichförmige Verteilung der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen und insbesondere eine überwiegende Präsenz an dem Oberflächenbereich der Tonerteilchen aufwies. Vergleichsbeispiel 11

Styrol/n-Butylacrylat-Copolymer (80/20, bezogen auf das Gewicht)	20 Teile
ungesättigtes Polyesterharz (das gleiche wie in Beispiel 13)	2 Teile
negatives Steuerungsmittel (das gleiche wie in Beispiel 13)	4 Teile
hydrophobes Eisenoxid 7	80 Teile
Esterwachs (das gleiche wie in Beispiel 13)	5 Teile

Die vorstehenden Inhaltsstoffe wurden in einem Mischer vermischt und mittels eines Doppelschraubenextruders, der auf 110°C aufgeheizt worden ist, schmelzgeknetet. Nach dem Abkühlen wurde das geknetete Produkt grob mittels einer Hammermühle zerkleinert und mittels einer Strahlmühle fein pulverisiert, gefolgt von einer pneumatischen Klassifizierung, um magnetische Tonerteilchen (D4 = 10,4 μm) zu erhalten. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 0,8 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, in einem Henschel-Mischer vermischt, um den Toner II zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 12
Das grob zerkleinerte, geknetete Produkt in Vergleichsbeispiel 11 wurde ferner mittels einer Turbomühle (erhältlich von Turbomill Kogyo K. K.) pulverisiert, um magnetische Tonerteilchen zu erhalten, welche dann mittels eines Oberflächenbehandlungsgeräts vom Stoßtyp (bei 50°C Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Klinge von 90 m/s) behandelt, um kugelförmige Tonerteilchen (D4 = 10,3 μm) zu erhalten. Dann wurden 100 Teile der kugelförmigen Tonerteilchen und 0,8 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, in einem Henschel-Mischer vermischt, um den Toner JJ zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 13
In 709 Teile deionisiertem Wasser wurden 451 Teile einer wässrigen 0,1 mol/l Na₃PO₄-Lösung hinzugegeben und die Mischung wurde auf 60°C erwärmt, gefolgt von einer graduellen Zugabe von 67,7 Teilen einer wässrigen 1,0 mol/l CaCl₂-Lösung, um ein wässriges Medium mit Ca₃(PO₄)₂ zu erhalten.

Getrennt voneinander wurden die folgenden Inhaltsstoffe gleichförmig dispergiert und mittels eines Rührgeräts („Attritor", erhältlich von Mitsui Miike Kakoki) vermischt, um eine Monomerzusammensetzung zu erzeugen:

Styrol	80 Teile
n-Butylacrylat	20 Teile
ungesättigtes Polyesterharz (das gleiche wie in Beispiel 13)	2 Teile
negatives Ladungssteuerungsmittel (das gleiche wie in Beispiel 13)	4 Teile
hydrophobes Eisenoxid 7	96 Teile

In die vorstehende Monomerzusammensetzung, die auf 60°C erwärmt worden war, wurden 12 Teile des Esterwachses (das in Beispiel 13 eingesetzte) gemischt und gelöst, und Polymerisationsstarter, einschließlich 8 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (t_1/2 (Halbwertszeit) bei 60°C = 140 mm) und 2 Teile Dimethyl-2,2'-azobisisobutyrat (t_1/2 (bei 60°C) = 270 min, t_1/2 (bei 80°C) = 80 min), wurden zur Erzeugung einer polymerisierbaren Monomerzusammensetzung hinzugegeben.
In das vorstehend hergestellte wässrige Medium wurde die polymerisierbare Monomerzusammensetzung eingeleitet und dann wurde das System bei 10000 U/min über 15 min mittels eines Homogenisators („TK-Homomixer", erhältlich von Tokushu Kika Kogyo K. K.) bei 60°C in einer N₂-Umgebung gerührt, um Teilchen (oder Tropfen) der polymerisierbaren Monomerzusammensetzung zu erzeugen. Danach wurde das System mittels Paddelrührklingen gerührt und über eine Stunde bei 60°C zur Reaktion gebracht, gefolgt von einem weiteren Rühren über 10 Stunden bei 80°C.
Dann wurde in das vorstehende wässrige Suspensionssystem nach der Polymerisation eine Mischung aus

Styrol 16 Teile

n-Butylacrylat 4 Teile

2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) 0,4 Teile

Natriumbehenat 0,1 Teile

Wasser 20 Teile

hinzugegeben und das System wurde weiter auf 80°C erwärmt, gefolgt von einem Rühren über 10 Stunden. Nach der Reaktion wurde die Suspensionsflüssigkeit abgekühlt und Salzsäure wurde dazu hinzugegeben, um Ca₃(PO₄)₂ aufzulösen. Dann wurde das Polymerisat herausfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, um Tonerteilchen (D4 = 8,5 μm) zu erhalten.
Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,0 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, in einem Henschel-Mischer vermischt, um den Toner KK zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 14
Magnetische Tonerteilchen (D4 = 8,3 μm) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 13 hergestellt, außer dass 96 Teile eines nichthydrophobisierten Eisenoxids a anstelle des hydrophoben Eisenoxids 7 eingesetzt wurden. Dann wurden 100 Teile der Tonerteilchen und 1,0 Teile des hydrophoben Siliziumoxidfeinpulvers, das in Beispiel 14 eingesetzt worden ist, mittels eines Henschel-Mischers vermischt, um den Toner LL zu erhalten.
Die charakteristischen Merkmale der vorstehend hergestellten Toner sind in der folgenden Tabelle 6 aufgelistet.
Jeder der vorstehend erwähnten Toner U–Z und AA–LL wurde durch die Bilderzeugung unter Verwendung eines Bilderzeugungsgerät mit einem im allgemeinen in der 1 dargestellten Aufbau bewertet.
Das eingesetzte lichtempfindliche Element 100 hatte einen wie in der 8 veranschaulichten und nachstehend erläuterten Aufbau. Das heißt, ein Aluminiumzylinder (Al) 10a wurde als ein Substrat mit einem Durchmesser von 30 mm nacheinander durch Eintauchen mit den folgenden Schichten beschichtet:

(1) eine elektrisch leitfähige Beschichtungsschicht 10b: eine 15 μm dicke Schicht, die im Wesentlichen ein Phenolharz mit darin dispergiertem Zinnoxid- und Titanoxidpulver umfasste;
(2) eine Unterschicht 10c: eine 0,6 μm dicke Schicht, die im Wesentlichen modifiziertes Nylon und ein Copolymer aus Nylon umfasste;
(3) eine Ladungserzeugungsschicht 10d: eine 0,6 μm dicke Schicht, die im Wesentlichen ein Butyralharz mit einem darin dispergierten Azo-Pigment, welches in einem langen Wellenlängenbereich Absorption zeigt, umfasste; und
(4) eine Ladungstransportschicht 10e: eine 20 μm dicke Schicht, die eine 8:10-Mischung (bezüglich des Gewichts) aus einer Triphenylaminverbindung (für den Lochtransport) und einem Polycarbonatharz (mit einem Molekulargewicht von 2 × 10⁴ gemäß einem Ostwald-Viskosimeter) umfasste, und ferner 10 Gew.-% eines darin dispergierten Polytetrafluorethylenpulvers (0.2 μm) enthilet. Die Ladungstransportschicht zeigte einen Kontaktwinkel mit reinem Wasser von 95°, gemessen unter Verwendung eines Kontaktwinkelmessgeräts („Model CA-X", erhältlich von Kyowa Kaimen Kagaku K. K.).

Eine Kautschukwalzenladevorrichtung 117, die einen elektrisch leitfähigen Kohlenstoff darin dispergiert enthielt und welche mit einer Nylonharzschicht beschichtet war, wurde gegen das lichtempfindliche Element 100 mit einem Druck von 60 g/cm gedrückt, um gleichförmig das lichtempfindliche Element 100 unter Anlegen einer Wechselvorspannung von –700 Volt, die mit einer Gleichspannung von 2,0 kVpp überlagert war, aufzuladen. Das aufgeladene lichtempfindliche Element 100 wurde mit Laserlicht 123 zur Erzeugung eines elektrostatisch latenten Bildes darauf belichtet, während das Dunkelbereichspotential Vd = –700 Volt und das Lichtbereichspotential Vl = –200 Volt eingestellt wurde.
Das lichtempfindliche Element 100 und die Entwicklungshülse (tonertragende Element) 102 wurden derart angeordnet, dass sie eine Lücke von 280 μm dazwischenließen. Die Entwicklungshülse umfasste eine zylindrische Al-Hülse mit 20 mm Durchmesser mit einer verspiegelten Oberfläche, die mit einer 7 μm dicken Harzschicht mit einer nachstehend gezeigten Zusammensetzung beschichtet war und eine Oberflächemittenrauheit Ra (JIS-Mittellinie) von 1,3 μm zeigte. Die Entwicklungshülse 102 wurde mit einem Entwicklungspol 95 mT (950 Gaus) und einem Tonerregulierelement aus einer Urethankautschukklinge mit einer Stärke von 1,0 mm und einer freien Länge von 10 mm, welche an die Entwicklungshülse mit einem Druck von 14,7 N/m (auf 1,5 kg/m) angepresst wurde, versehen. [Zusammensetzung der Hülsenoberflächenschicht]

Phenolharz 100 Teile

Graphit (7 μm) 90 Teile

Ruß 10 Teile
Beim Betrieb wurde die Entwicklungshülse mit einer Entwicklungsvorspannung von Vdc = –400 Volt, überlagert mit einer Gleichspannung von Vac = 1600 Vpp und f = 2000 Hz, versorgt. Die Entwicklungshülse wurde in identischer Bewegungsrichtung der Oberfläche wie das lichtempfindliche Element 100 gedreht und zwar mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 88 mm, was einer 110% der Bewegungsgeschwindigkeit (88 mm) des lichtempfindlichen Elements 100 war.
Das Bilderzeugungsgerät wurde ferner mit einer Übertragungswalze 34 mit 20 mm Durchmesser, wie in 5 gezeigt (114 wie in 1), ausgestattet, wobei sie mit einer elektrisch leitfähigen Oberflächenschicht 34b aus Ethylen-Propylen mit darin dispergierten elektrisch leitfähigen Kohlenstoff oberflächenbeschichtet war, um so einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ohm·cm und eine Oberflächenkautschukhärte von 24°C zu liefern. Die Übertragungswalze 34 drückte gegen das lichtempfindliche Element mit einem Druck von 59 N/m (6 kg/m) und wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 80 mm/s, die identisch zu der des lichtempfindlichen Elements 100 war, dass sich in Richtung A drehte, gedreht. Eine Übertragungsvorspannung von Vdc = 1,5 kV wurde daran angelegt. Das Fixieren wurde unter Verwendung einer Heißwalzenfixiervorrichtung durchgeführt.
Ein kontinuierlicher Bilderzeugungstest wurde in einer Umgebung von 15°C/10% RF auf einem Übertragungspapier von 90 g/m² bis zu einem Maximum von 5000 Blättern durchgeführt.
Eine kontinuierliche Bilderzeugungsleistung wurde prinzipiell basierend auf einem Halbtonbild (Längslinienmuster), die einen Anteil der bedruckten Bildfläche von 5% ergeben) bewertet, in welchem Bilddefekte, die einen Abrieb oder einer Tonerverklebung auf dem lichtempfindlichen Element zuzuschreiben sind, leicht auftreten, und zwar bezüglich einer Anzahl kontinuierlich bedruckter Blättern, bis solche Bilddefekte wie z.B. blockförmige Punkte oder weiße Auslassungen, die dem Abrieb und einer Toneranhaftung auf dem lichtempfindlichen Element zuzuschreiben sind, beobachtet wurden. Eine größere Anzahl zeigte eine bessere kontinuierliche Bilderzeugungsleistung an. Außerdem wurden Bilddefekte, die einen Primärladungsfehler aufgrund des Übertragungsresttoners zuzuschreiben sind, wie etwa eine Ladungsirregularität, auf Basis der Halbtonbilder bewertet.
Ferner wurden die folgenden Punkte ebenso bewertet.

a) Die Übertragungseffizienz (T. E.) wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgewählt.
b) Die Auflösung am Anfangszustand (auf dem 100. Blatt) der kontinuierlichen Bilderzeugung wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 7 ausgewertet.
c) Die Bilddichte (I. D.) wurde auf die gleiche Art und Weise wir in Beispiel 1 gemessen.
d) Die Schleierbildung wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 gemessen.
e) Der Offset (während der Fixierung) wurde bezüglich der Anzahl an Bildprobenblättern, die eine Offsetverklebung auf der Rückseite tragen unter den anfänglich erzeugten 100 Bildprobeblättern bewertet.

Beispiel 13
Wenn ein Toner U eingesetzt wurde, wurde ein hohe Übertragungseffizienz am Anfangszustand erzielt. Ferner wurden im Allgemeinen gute Bilder erhalten, die frei von Bilddefekten, wie etwa Übertragungsauslassung, einem Rückseitenverkleben aufgrund des Fixier-Offsets oder einer Schleierbildung auf einem Nichtbildbereich, waren.
Während die Auswertergebnisse für die entsprechenden Toner in Tabelle 7 aufgelistet sind, werden nachstehend kurze Kommentare bezügliche der Auswertung und der entsprechenden Toner gegeben.
Beispiel 14
Toner V erzielte sehr gute Ergebnisse bis zu 5000 Blättern.
Beispiel 15 bis 24
Toner W–FF erzielten Ergebnisse mit praktisch keinem Problem.
Vergleichsbeispiel 9
Toner GG führte zu schwarzen Punkten bei Halbtonbildern, die einen Abrieb des lichtempfindlichen Elements von 2500 Blättern zuzuschreiben sind, und enthielt weiße Auslassungen, die einer Tonerverklebung vom 3000. Blatt an zuzuschreiben sind. Dies liegt vermutlich daran, dass nicht-Hydrophobisiertes Eisenoxid a viel Belichtung auf der Tonerteilchenoberfläche verursacht, so dass der Übertragungsresttoner das lichtempfindliche Element durch Reiben mit der Ladungswalze abreibt.
Vergleichsbeispiel 10
Der Toner HH führte zu schwarzen Punkten in Halbtonbildern, die den Abrieb des lichtempfindlichen Elements vom 3500. Blatt an zuzuschreiben waren und führte zu weißen Auslassungen, die einer Toneranhaftung vom 4000. Blatt an zuzuschreiben waren. Es wird angenommen, dass das eingesetzte hydrophobe Eisenoxid 8 hinsichtlich der Hydrophobisierung derart ungenügend war, dass die Belichtung der Eisenoxidteilchen nicht hinreichend verhindert wurde, so dass es zu einem Abrieb des lichtempfindliche Element ohne Übertragungsresttoner durch Reiben mit der Ladewalze kam.
Vergleichsbeispiel 11
Der Toner II führte zu schwarzen Punkten bei Halbtonbildern, die dem Abrieb des lichtempfindlichen Elements vom 1000. Blatt an zuzuschreiben waren, führte vom 1500. Blatt an zu Walzenauslassungen, die der Toneranhaftung zuzuschreiben waren, und führte vom 2000. Blatt an ebenso zu Ladeirregularitäten aufgrund Übertragungsresttoners. Es wird angenommen, dass selbst wenn ein hinreichend hydrophobisiertes Eisenoxid (hydrophobes Eisenoxid 7) eingesetzt wurden, die Freisetzung davon auf der Tonerteilchenoberfläche nicht hinreichend verhindert werden konnte, wenn die Tonerteilchen durch ein herkömmliches Pulverisierungsverfahren hergestellt worden waren, so dass der Übertragungsresttoner das lichtempfindliche Elements zum Zeitpunkt des Reibens durch die Ladewalze abrieb. Außerdem verursachten die Tonerteilchen mit Tonerzirkularität einen Abrieb mit ihren Kanten, was zu einer Beschleunigung der Verschlechterung des lichtempfindlichen Elements führte.
Vergleichsbeispiel 12
Der Toner JJ führte vom 2500. Blatt an zu schwarzen Punkten bei Halbtonbildern, die einem abriebsempfindlichen Elements zuzuschreiben waren, führte vom 3000. Blatt an zu weißen Auslassungen, die einer Toneranhaftung zuzuschreiben waren, und führte vom 3500. Blatt an ebenso zu Irregularitäten aufgrund des Übertragungsresttoners. Es wird angenommen, dass selbst wenn eine sphärische Behandlung zur Vorsehung des Toners JJ die Freilegung der Eisenoxidteilchen an den Tonerteilchenoberflächen verbesserte, die Zirkularität noch ungenügend war, so dass der Abrieb des lichtempfindlichen Element aufgrund der Kanten der Tonerteilchen nicht hinreichend verhindert werden konnte.
Vergleichsbeispiel 13
Der Toner KK lieferte Ergebnisse, die frei von Bilddefekten, die einen Abrieb des lichtempfindlichen Elements zuzuschreiben sind, waren. Jedoch verringert sich mit steigender Anzahl der kontinuierlichen Bilderzeugung auf dem 5000. Blatt oder später die Bilddichte graduell auf 0,71. Weiterhin kam es nach dem 4000ten Blatt auf den fixierten Bildblättern manchmal zu einem Rückseitenverkleben. Dies liegt vermutlich daran dass die Teilchen mit D/C ≤ 0,02 in einem geringen Anteil von 44% enthalten waren, d.h. die Dispersion der Eisenoxidteilchen in den Tonerteilchen schlecht war, so dass relativ große Tonerteilchen mit einem größeren Anteil der Eisenoxidteilchen, die somit eine geringere Entwicklungsleistung und Fixierbarkeit aufwiesen, selektiv am Endzustand der kontinuierlichen Bilderzeugung zurückgelassen wurden.
Vergleichsbeispiel 14
Der Toner LL zeigte die Ergebnisse, die von Bilddefekten, die einem Abrieb des lichtempfindlichen Elements zuzuschreiben sind, frei waren. Wenn jedoch die Anzahl der kontinuierlichen Bilderzeugung anstieg, wurde auf dem 5000. Blatt oder später die Bilddichte graduell auf 0,67 verringert. Ferner wurden nach 3500 Blättern die fixierte Bilder mit einer Rückseitenverklebung beobachtet. Es wird angenommen, dass ähnlich wie Toner KK, der in Vergleichsbeispiel 14 eingesetzt wurde, der Toner LL ein selektives Verbleiben der längeren Tonerteilchen, welche eine geringere Entwicklung und Fixierleistung zeigen, verursachte. Ferner wurde vom 4000. Blatt an Ladeirregularitäten aufgrund des Übertragungsresttoners verursacht. Dies liegt vermutlich daran, dass eine geringere Zirkulärität des Toners einen Anstieg des Übertragungsresttoners verursachte. Es wird angenommen, dass diese Schwierigkeiten alle dem Einsatz eines nichthydrophobisierten Eisenoxids a bei der Tonerzeugung zuzuschreiben sind.
[Bemerkung zu Tabelle 7]

*: OS1 = Keins, aber es trat bei einer Rate von 4 Blättern/100 Blättern nach 4000 Blättern der kontinuierlicher Bilderzeugung auf.
OS2 = Keins, aber es trat nach einer Rate mit 4 Blättern/100 Blättern nach 3500 Blättern der kontinuierlichen Bilderzeugung auf.
*2 A = Überhaupt keine bis zu 5000 Blättern.
BS (> 4500) = leichte schwarze Punkte traten auf dem 4500. Blatt auf.
BS (> 4000) = leichte schwarze Punkte traten auf dem 4000. Blatt auf.
BS (3000) = schwarze Punkte traten auf dem 3000. Blatt auf.
WD (> 4500) = leichte weiße Auslassungen traten auf dem 4000. Blatt auf.
WD (4000) = weiße Auslassungen traten auf dem 4000. Blatt auf.
CI (4000) = Aufladungsirregularitäten traten auf dem 4000. Blatt auf.
ID 1,09 (5000) = Bilddichte war auf dem 5000. Blatt auf 1,09 verringert.

Claims

Toner, der Tonerteilchen umfasst, die jeweils wenigstens ein Bindemittelharz und Eisenoxidteilchen mit hydrophobierter Oberfläche umfassen, wobei (i) die Tonerteilchen einen Kohlenstoffgehalt (A) und einen Eisengehalt (B) in einem Verhältnis B/A < 0,001 an den Oberflächen der Tonerteilchen aufweisen, gemessen mittels Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie, (ii) die Tonerteilchen eine durchschnittliche Zirkularität von wenigstens 0,970 aufweisen, und (iii) die Tonerteilchen wenigstens 50%, bezogen auf die Anzahl, an Tonerteilchen enthalten, welche D/C ≤ 0,02 genügen, worin C für eine einem äquivalenten Kreisdurchmesser entsprechende Projektionsfläche eines Tonerteilchens steht und D für einen minimalen Abstand der Eisenoxidteilchen von einer Oberfläche des Tonerteilchens steht, basierend auf einer Schnittansicht des Tonerteilchens, wenn es mittels eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) beobachtet wird.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen mittels Polymerisation in einem wässrigen Dispersionsmedium erzeugt worden sind.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen ein Verhältnis B/A von unter 0,0005 aufweisen.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen wenigstens 65%, bezogen auf die Anzahl, an Teilchen erhalten, welche D/C ≤ 0,02 genügen.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen wenigstens 75%, bezogen auf die Anzahl, an Teilchen enthalten, welche D/C ≤ 0,02 genügen.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei das Eisenoxid in 10 bis 200 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes, enthalten ist.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei das Eisenoxid in 20 bis 180 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes, enthalten ist.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei der Toner eine gewichtsgemittelte Teilchengröße von 2–10 μm aufweist.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei der Toner eine gewichtsgemittelte Teilchengröße von 3,5–8 μm aufweist.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei der Toner zusätzlich zu den Tonerteilchen ein mit Silikonöl behandeltes hydrophobes Siliziumoxid enthält.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Eisenoxidteilchen mit einem Kopplungsmittel in einem wässrigen Medium oberflächenbehandelt worden sind.
Der Toner gemäß Anspruch 11, wobei das Kopplungsmittel ein Alkyltrialkoxy-Kopplungsmittel umfasst.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Eisenoxidteilchen magnetische Eisenoxidteilchen sind, die durch Zugeben eines Alkalis zu einer wässrigen Eisensalzlösung, Oxidieren der Eisensalzlösung bei erhöhter Temperatur und ferner durch Zugabe einer wässrigen Eisensalzlösung erzeugt worden sind.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Eisenoxidteilchen eine volumengemittelte Teilchengröße von 0,1 bis 0,3 μm aufweisen und höchstens 40%, bezogen auf die Anzahl, an Teilchen mit Größen von 0,03 bis 0,1 μm enthalten.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Eisenoxidteilchen höchstens 30%, bezogen auf die Anzahl, an Teilchen von 0,03 bis 0,1 μm und höchstens 10%, bezogen auf die Anzahl, an Teilchen von wenigstens 0,3 μm enthalten.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Eisenoxidteilchen höchstens 30%, bezogen auf die Anzahl, an Teilchen von 0,03 bis 0,1 μm und höchstens 5%, bezogen auf die Anzahl, an Teilchen von wenigstens 0,3 μm enthalten.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei der Toner 0,5 bis 50 Gew.-% eines Wachses, pro 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes, enthält.
Der Toner gemäß Anspruch 17, wobei das Wachs ein Maximum des Wärmeabsorptionspeaks in einem Temperaturbereich von 40 bis 110°C in einer DSC-Kurve zeigt, die mittels Kalorimetrie mit Differenzialabtastung (DSC) beim Temperaturanstieg gemessen worden ist.
Der Toner gemäß Anspruch 1, wobei die Tonerteilchen durch Suspensionspolymerisation erzeugt worden sind.
Ein Bilderzeugungsverfahren, umfassend: einen Ladeschritt zur Aufladung eines elektrostatischen bildtragenden Elements mit einem Ladeelement, das eine Spannung aus einer externen Spannungsquelle empfängt, einen Belichtungsschritt zur Belichtung des elektrostatischen bildtragenden Elements zur Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes darauf, einen Entwicklungsschritt zur Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes mit einem Toner, der auf einem tonertragenden Element geträgert ist, um ein Tonerbild auf dem elektrostatischen bildtragenden Element auszubilden, und einen Übertragungsschritt zur Übertragung des Tonerbildes auf ein übertragungsaufnehmendes Material, wobei der Toner Tonerteilchen umfasst, die jeweils wenigstens ein Bindemittelharz und Eisenoxidteilchen mit hydrophobierter Oberfläche umfassen, wobei (i) die Tonerteilchen einen Kohlenstoffgehalt (A) und einen Eisengehalt (B) in einem Verhältnis B/A < 0,001 an den Oberflächen der Tonerteilchen aufweisen, gemessen mittels Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie, (ii) die Tonerteilchen eine durchschnittliche Zirkularität von wenigstens 0,970 aufweisen, und (iii) die Tonerteilchen wenigstens 50%, bezogen auf die Anzahl, an Tonerteilchen enthalten, welche D/C ≤ 0,02 genügen, worin C für eine einem äquivalenten Kreisdurchmesser entsprechende Projektionsfläche eines Tonerteilchens steht und D für einen minimalen Abstand der Eisenoxidteilchen von einer Oberfläche des Tonerteilchens steht, basierend auf einer Schnittansicht des Tonerteilchens, wenn es mittels eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) beobachtet wird.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Entwicklungsschritt ein Kontaktentwicklungsschritt ist, in dem das elektrostatische latente Bild mit dem Toner entwickelt wird, während das elektrostatische Bild auf dem elektrostatischen bildtragenden Element in Kontakt mit dem auf einem tonertragenden Element geträgerten Toner kommt.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 21, wobei das tonertragende Element einen elastischen Roller umfasst.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 21, wobei in einer Entwicklungsregion das bildtragende Element mit einer Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche bewegt wird, welche das 1,05–3,0-fache derer des elektrostatischen bildtragenden Elements ist.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 21, wobei das tonertragende Element eine Oberflächenrauheit Ra von 0,2–3,0 μm aufweist.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 21, wobei ein Bereich des Toners, der auf dem elektrostatischen bildtragenden Element verbleibt, durch das tonertragende Element zurückgewonnen wird.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Entwicklungsschritt ein kontaktloser Entwicklungsschritt ist, in dem das elektrostatische bildtragende Element und das tonertragende Element mit einer zwischenliegenden, vorbestimmten Lücke angeordnet sind, und der Toner in einer kleineren Schichtdicke als die vorbestimmte Lücke angeordnet ist und auf das elektrostatische latente Bild in einer Entwicklungsregion unter Anlegung eines elektrischen Feldes mit einer AC-Vorspannung bzw. gleichphasigen Vorspannung übertragen wird.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 26, wobei die vorbestimmte Lücke zwischen dem elektrostatischen bildtragenden Element und dem tonertragenden Element bei 100–500 μm liegt.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 26, wobei in der Entwicklungsregion das tonertragende Element mit einer Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche bewegt wird, welche das 1,05–3,0-fache derer des elektrostatischen bildtragenden Elements ist.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 26, wobei das tonertragende Element eine Oberflächenrauheit Ra von 0,2–3,5 μm aufweist.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 26, wobei das elektrische Feld der AC-Vorspannung bzw. gleichphasigen Vorspannung eine Peak-zu-Peak-Feldintensität von 3 × 10⁶–1 × 10⁷ Volt/m und eine Frequenz von 100–5000 Hz aufweist.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei in dem Ladeschritt das elektrostatische bildtragende Element durch das in Kontakt mit dem elektrostatischen bildtragenden Element stehende Ladelement geladen wird.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei in dem Übertragungsschritt das auf dem elektrostatischen bildtragenden Element vorhandenen Tonerbild auf das übertragungsaufnehmende Material unter Wirkung eines Übertragungselements, welches mit dem elektrostatischen bildtragenden Element über das Übertragungsaufnahmematerial in Kontakt steht, übertragen wird.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei in dem Ladeschritt das elektrostatische bildtragende Element durch das in Kontakt mit dem elektrostatischen bildtragenden Element stehende Ladelement aufgeladen wird, und in dem Entwicklungsschritt das elektrostatische bildtragende Element und das tonertragende Element mit einer vorbestimmten Lücke dazwischen angeordnet sind, und der Toner in einer Schichtdicke kleiner als die vorbestimmten Lücke angeordnet ist und auf das elektrostatische latente Bild in einer Entwicklungsregion unter Anlegen eines elektrischen Feldes einer AC-Vorspannung bzw. gleichphasigen Vorspannung übertragen wird.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Toner in einer Schicht geträgert wird, deren Dicke durch ein Tonerschichtdicken-Regulierelement, das gegen das tonertragende Element gedrückt wird, reguliert wird.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 34, wobei das Tonerschichtdicken-Regulierelement ein elastisches Element umfasst.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Toner ein Toner gemäß irgendeinem der Ansprüche 2–19 ist.