DE60132161T2

DE60132161T2 - Bildformender Toner, bildformendes Verfahren und bildformendes Gerät worin der Toner eingesetzt wird

Info

Publication number: DE60132161T2
Application number: DE60132161T
Authority: DE
Inventors: Fumihiro Fuji-shi Sasaki; Yasuaki Numazu-shi Iwamoto; Hiroaki Numazu-shi Matsuda; Maiko Numazu-shi Kondo; Bing Mishima-shi Shu; Hiroto Numazu-shi Higuchi; Hiroshi Yokohama-shi Nakai
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2021-12-01
Also published as: JP3912649B2; EP1870775B1; EP1211566A2; EP1870775A3; US6699632B2; EP1870775A2; DE60132161D1; EP1211566B1; JP2002169322A; EP1211566A3; US20020102486A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen bildbildenden Toner sowie ein bildbildendes Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwickeln eines latenten Bildes bei elektrophotographischen Verfahren, elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren, elektrostatischen Druckverfahren und ähnlichen Verfahren.
Erörterung des Hintergrunds
Unter verschiedenen elektrophotographischen Verfahren ist ein typisches elektrophotographisches Verfahren:

(1) Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem Photorezeptor mittels verschiedener Mittel unter Verwendung eines lichtleitfähigen Materials;
(2) Entwickeln des latenten Bildes unter Verwendung eines Toners zur Bildung eines Tonernbildes;
(3) wahlweises Übertragen des Tonerbildes auf ein Papier und dergleichen; und
(4) Fixieren des Tonerbildes auf dem Papier mittels Erhitzen, Pressen oder zur Einwirkungbringen eines Lösungsmitteldampfes zur Bildung eines Kopierbildes.

Als Verfahren zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes gibt es zwei Hauptverfahren. Eines ist ein Flüssigentwicklungsverfahren unter Verwendung eines Entwicklers, in dem verschiedene Pigmente und Farbstoffe in einer isolierenden organischen Flüssigkeit fein dispergiert sind, und das andere ist ein Trockenentwicklungsverfahren wie ein Kaskadenverfahren, ein Magnetbürstenverfahren und ein Pulverwolkenverfahren und ähnliche Verfahren, bei denen ein Toner verwendet wird, in dem ein Färbemittel wie Ruß in einem natürlichen oder synthetischen Harz dispergiert ist. Seit kurzem wird aufgrund der Einfachheit der Handhabung verbreitet ein Trockenentwicklungsverfahren wird verwendet.
Als Fixierverfahren bei einem elektrophotographischen Verfahren wird wegen seiner Energieeffizienz verbreitet ein Heißwalzenverfahren verwendet. Des weiteren wird seit kurzem eine einem Toner beim Fixieren eines Bildes vermittelte Wärmeenergie aufgrund des Einsparens von Energie wie bei einer Niedrigtemperaturbildfixierung und einer Hochgeschwindigkeitskopie kleiner. Um Energie einzusparen, besteht insbesondere eine hohe Anforderung an eine Verringerung des gesamten Stromverbrauchs und der CO₂-Emission. Deshalb besteht eine Forderung nach einer Verkürzung der Standby-Zeit (d. h. der Aufwärmzeit einer Vorrichtung) zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine bildbildende Vorrichtung eingeschaltet wird, und dem Zeitpunkt, zu dem ein Bild gebildet werden kann, und nach der Minimierung des elektrischen Stroms zum Voraberhitzen des Fixierbereichs (d. h. dem Vorerhitzen des Fixierbereichs), damit der Fixierbereich schnell eine Temperatur hat, bei der ein Bild fixiert werden kann.
Bei dem DSM-Programm (Demand-Side Management = Anforderungsverwaltung) der International Energy Agency (Internationalen Energiebehörde) (IEA) aus dem Jahr 1999 gibt es ein Technologiebeschaffungsprojekt für Kopiergeräte der nächsten Generation, bei denen die Anforderungen an die Spezifikation angekündigt werden. Für ein Kopiergerät mit nicht weniger als 30 Kopien pro Minute sollte die vorstehend erwähnte Standby-Zeit nicht mehr als 10 Sekunden betragen, und der Stromverbrauch für das Standby sollte nicht mehr als 10 bis 30 W (was abhängig von der Kopiergeschwindigkeit unterschiedlich ist) betragen. Im Vergleich zu herkömmlichen Kopiergeräten wird eine dramatische Verringerung des gesamten Stromverbrauchs und der gesamten CO₂-Emission gefordert. Insbesondere wird bei einer Hochgeschwindigkeits-Bildbildungsvorrichtung einem Heizelement von einem Aufzeichnungselement Wärme entzogen, und die Wärmemenge für das Fixieren eines Bildes ist gering. Deshalb ist des weiteren eine Niedrigtemperaturfixierbarkeit sowohl für die Fixiervorrichtung als auch die Toner erforderlich.
Als Verbesserung der Fixiervorrichtung wird versucht, die Dicke einer Walze, die die Trägerfläche des Tonerbildes kontaktiert, nicht größer als 0,7 mm zu gestalten, um die Wärmeenergieeffizienz zu erhöhen. Die Vorrichtung erhöht die Energieeffizienz beträchtlich und verringert die Standby-Zeit. Die mechanische Festigkeit der Walze wird jedoch gering und die Walze wird deformiert, wenn eine große Last auf sie zur Einwirkung gebracht wird. Deshalb ist für einen für eine solche Vorrichtung verwendeten Toner eine Niedrigtemperaturfixierbarkeit, die nicht mit derjenigen des herkömmlichen Toners zu vergleichen ist, erforderlich.
Des weiteren gibt es seit kurzen Bedarf an qualitativ hochwertigen Bildern, und eine ausreichende Bildqualität kann nicht mit herkömmlichen Toner mit einem volumenmittleren Teilchendurchmesser von 8 bis 15 μm erhalten werden. Deshalb ist ein Toner mit einem kleineren Teilchendurchmesser auch mit Bezug auf die Bildqualität erforderlich.
Als Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser offenbart das japanische Patent Nr. 2763318 einen Toner mit einem volumenmittleren Teilchendurchmesser von 4 bis 10 μm, bei dem die Menge des Toners mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm 17 bis 60 Zahlen-% beträgt. Jedoch ist insbesondere bei der vorstehend erwähnten Bildbildungsvorrichtung mit einem geringen Gesamtstromverbrauch durch Verkürzen der Standby-Zeit die Niedrigtemperaturfixierbarkeit nicht ausreichend. Des weiteren hat sogar der Toner mit einer Teilchendurchmesserverteilung, die die Anforderung an die Niedrigtemperaturfixierbarkeit bei einer Bildbildungsvorrichtung mit Fixiervorrichtung mit einem geringen Flächendruck erfüllt, die folgenden Nachteile:

(1) Der Toner wird geschmolzen und haftet an der Entwicklungsvorrichtung und an dem Photorezeptor an, da die Menge des Trennmittels usw., das auf der Oberfläche der Tonerteilchen vorhanden ist, zunimmt, da der Toner einen kleinen Teilchendurchmesser und einen großen Oberflächenbereich aufweist; und
(2) ein Nichtbildbereich des Photorezeptors wird mit dem Toner entwickelt. Der Grund ist folgender.

Wenn der Toner, der nicht auf das Übertragungselement übertragen wird, von dem Photorezeptor entfernt wird, bewegt sich der Toner mit einem so kleinen Teilchendurchmesser (insbesondere einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 3 μm) durch den Reinigungsbereich und verunreinigt die Ladeeinrichtung im Fall eines Kontaktladungsverfahrens. Deshalb kann auf den Photorezeptor keine Vorspannung aufgebracht werden und das elektrische Potential des Nichtbildbereichs wird nicht erhöht, was zur Bildung einer Hintergrundentwicklung führt.
Deshalb ist ein Toner mit der in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung 7-295283 offenbarten Teilchendurchmesserverteilung bezüglich der Haltbarkeit nicht zufriedenstellend, und eine weitere Verbesserung ist notwendig, um einen Toner sowohl mit Bezug auf die Niedrigtemperaturfixierbarkeit als auch die Haltbarkeit zufriedenstellend zu machen.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen bildbildenden Toner mit einer ausreichenden Niedrigtemperaturfixierbarkeit ohne eine Unregelmäßigkeit und Verschlechterung der Bilddichte des sich ergebenden Bildes aufgrund der Tatsache zur Verfügung zu stellen, dass der Toner selbst bei wiederholtem Gebrauch an einer Entwicklungshülse einer Bildbildungsvorrichtung fest anhaftet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines bildbildenden Verfahrens und einer Bildbildungsvorrichtung unter Verwendung des Toners.
Kurz gesagt können diese Aufgaben und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung, wie sie nachstehend leichter ersichtlich werden, durch einen bildbildenden Toner erreicht werden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Toner mindestens ein Bindemittelharz, ein Färbemittel und ein Trennmittel enthält, wobei ein volumenmittlerer Teilchendurchmesser des Toners, gemessen mittels eines Coulter-Zählers, 5 bis 8 μm beträgt, der Gehalt des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist, 60 bis 75 Zahlen-% beträgt, und der Gehalt des Toners, der einen kreisäquivalenten Zahlenbasisteilchendurchmesser von 0,6 bis 3 μm aufweist, gemessen mittels eines Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp, nicht mehr als 25% beträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt des weiteren ein bildbildendes Verfahren zur Verfügung, das umfasst: (1) Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem Photorezeptor unter Verwendung eines lichtleitfähigen Materials; (2) Entwickeln des latenten Bildes unter Verwendung eines Toners zur Bildung eines Tonerbildes; (3) Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsblatt; und (4) Fixieren des Tonerbildes auf dem Übertragungsblatt, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner der bildbildende Toner der Erfindung ist.
Die vorliegende Erfindung stellt des weiteren eine Bildbildungsvorrichtung zur Verfügung, die umfasst: (1) einen Tonerbehälter, der Toner enthält, (2) eine Ein richtung zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem das Bild tragenden Element, das einen Photorezeptor aufweist, der aus einem lichtleitfähigen Material gebildet ist, (3) eine Bildentwicklungseinrichtung zum Entwickeln des latenten Bildes unter Verwendung eines Toners zur Bildung eines Tonerbildes; (4) eine Bildübertragungseinrichtung zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsblatt, und (5) eine Fixiereinrichtung zum Fixieren des Tonerbildes auf dem Übertragungsblatt zur Bildung eines Kopierbildes, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner den bildbildenden Toner der Erfindung umfasst.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und damit verbundene Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser erkannt, wenn diese aus der detaillierten Beschreibung bei Betrachtung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen die gleichen Bezugszeichen die gleichen entsprechenden Teile in der gesamten Beschreibung bezeichnen. Darin zeigen:
1 eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Temperatur eines Fixierelements und der Zeit zeigt;
2 eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem gesamten Stromverbrauch einer Bildbildungsvorrichtung und der Zeit in 1 zeigt;
3 eine schematische Ansicht, die den Querschnitt einer Ausführungsform der Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine schematische Ansicht, die die Struktur einer Fixiervorrichtung mit einem Heizelement zeigt;
5 eine schematische Ansicht, die eine Struktur einer Fixiervorrichtung mit zwei Heizelementen zeigt; und
6 eine schematische Ansicht, die eine Struktur einer Fixiervorrichtung mit zwei bandförmigen Heizelementen zeigt, bei denen ein Fixierspalt durch die Zugkraft der Heizelemente gebildet wird;
7 eine schematische Ansicht, die einen Hauptteil einer Ausführungsform der Bildbildungsvorrichtung zeigt, die für das bildbildende Verfahren der vorliegenden Erfindung brauchbar ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein bildbildender Toner zur Verfügung gestellt, der ein Bindemittelharz, ein Färbemittel und ein Trennmittel umfasst, wobei ein volumenmittlerer Teilchendurchmesser des Toners, gemessen mittels eines Coulter-Zählers, 5 bis 8 μm beträgt, der Gehalt des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist 60 bis 75 Zahlen-% beträgt und der Gehalt des Toners, der einen kreisäquivalenten Zahlenbasisteilchendurchmesser von 0,6 bis 3 μm aufweist, gemessen mittels eines Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp, nicht mehr als 25% beträgt.
Der Toner mit einem volumenmittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 8 μm und einer Teilchengrößenverteilung, bei der der Gehalt des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist, 60 bis 75 Zahlen-% beträgt, kann eine ausreichende Niedrigtemperaturfixierbarkeit aufweisen und ein Bild hoher Qualität mit einer guten Reproduzierbarkeit der dünnen Linien erzeugen.
Der Toner, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von mehr als 8 μm aufweist, besitzt eine schlechte Reproduzierbarkeit der dünnen Linien und eine schlechte Fixierbarkeit.
Im Gegensatz hierzu wird der Toner leicht aufgeladen, wenn der volumenmittlere Teilchendurchmesser weniger als 5 μm beträgt, denn die spezifische Oberfläche des Toners wird groß und die Bilddichte des sich ergebenden Bildes wird verschlechtert. Des weiteren neigt der Toner dazu, in eine Papierfaser einzutreten, und die Menge des Toners, der nicht genug Hitze von einem Fixierelement empfängt, nimmt zu, was zu einer Verschlechterung der Niedrigtemperaturfixierbarkeit führt.
Wenn der Gehalt des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist, weniger als 60 Zahlen-% beträgt, sind die Reproduzierbarkeit der dünnen Linien und die Fixierbarkeit des Toners schlecht, da der Toner einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von mehr als 8 μm aufweist. Nicht weniger als 60 Zahlen-% des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist, sind eine notwendige Bedingung, um eine ausreichende Agglutinierbarkeit des Toners zu erhalten, die zur Fixierung eines Bildes erforderlich ist.
Wenn der Gehalt des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist, mehr als 75 Zahlen-% beträgt, wird der Toner leicht aufgeladen, da die spezifische Oberfläch des Toners groß wird, und die Bilddichte des sich ergebenden Bildes und die Niedrigtemperaturfixierbarkeit des Toners werden verschlechtert, wenn der Toner einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von weniger als 5 μm aufweist. Das heißt, um die Niedrigtemperaturfixierbarkeit eines Toners zu erzielen, ist es eine wesentliche Bedingung, dass der volumenmittlere Teilchendurchmesser des Toners 5 bis 8 μm beträgt und dass der Inhalt des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist, 60 bis 75 Zahlen-% beträgt.
Selbst wenn der Toner mit der vorstehend angegebenen Teilchenverteilung verwendet wird, treten jedoch bei wiederholter Verwendung eine Verschlechterung und Unregelmäßigkeit der Bilddichte des sich ergebenden Bildes aufgrund der Tatsache auf, dass der Toner fest an einer Entwicklungshülse einer Bildbildungsvorrichtung anhaftet.
Das liegt daran, dass ein Coulter-Zähler (Modell TA II) einen Teilchendurchmesser durch Ablesen der Veränderung des elektrischen Widerstands unter Verwendung eines elektrischen Signals misst und den Teilchendurchmesser eines Teilchens nicht genau messen kann, das einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 2 μm aufweist, was großenteils durch ein elektrisches Rauschen beeinflusst wird. Andererseits kann ein Teilchenbildanalysator vom Strömungstyp den Teilchendurchmesser von nicht mehr als 2 μm messen, da er einen Teilchendurchmesser mittels einer Bildanalyse misst. Man hat festgestellt, dass der Toner mit einem kreisäquivalenten Zahlenbasisteilchendurchmesser von nicht mehr als 3 μm (nachstehend als ultrafeiner teilchenförmiger Toner bezeichnet), gemessen mittels des Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp, einen Einfluss auf die vorstehend angegebenen Nachteile hat.
Der ultrafeine teilchenförmige Toner besitzt eine geringe Masse, und die Coulomb-Kraft zur Bewegung zu einem Bildträger (zum Entwickeln eines Bildes) ist geringer als die van-der-Waal'sche-Kraft bei einer Entwicklungshülse. Deshalb wird der Toner nicht auf dem Bildträger entwickelt und sammelt sich in einer Entwicklungseinrichtung an, und der Toner, der an der Entwicklungshülse anhaftet, wird schließlich geschmolzen und daran mittels einer Reibungswärme und dergleichen fixiert. Insbesondere bei einem Nichtbildbildungsbereich wirkt eine Kraft (Vorspannung) zur Entwicklung des Toners an der Entwicklungshülse, und der Toner wird geschmolzen und noch mehr an der Entwicklungshülse fixiert. Da zwischen dem Bildträger und der Entwicklungshülse keine ordnungsgemäße Vorspannung zur Verhinderung, dass der Toner geschmolzen und an der Entwicklungshülse fixiert wird, zur Einwirkung gebracht wird, kann eine Verschlechterung und eine Unregelmäßigkeit der Bilddichte des sich ergebenden Bildes auftreten. Das heißt, um einen Toner ohne Verschlechterung und Unregelmäßigkeit der Bilddichte des sich ergebenden Bildes aufgrund der Tatsache, dass der Toner schmilzt und an der Entwicklungshülse anhaftet, zur Verfügung zu stellen, ist es eine wesentliche Bedingung, dass der Inhalt des Toners, der einen kreisäquivalenten Zahlenbasisteilchendurchmesser von 0,6 bis 3 μm aufweist, gemessen mittels eines Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp, aufweist, nicht mehr als 25 Zahlen-%, vorzugsweise nicht mehr als 15 Zahlen-% beträgt.
Des weiteren reagiert dann, wenn der Toner eine Spitze bei einem Molekulargewicht von mindestens 1.000 bis 10.000 und eine Halbbreite der Spitze von nicht mehr als 15.000 aufweist, wenn die Molekulargewichtsverteilung von in Tetrahydrofuran löslichen Komponenten des Toners mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt wird, der Toner schnell mit Wärme und kann bei einer niedrigen Temperatur fixiert werden. Die Halbbreite der Spitze beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10.000.
Des weiteren hat der Toner in Fällen, wo ein Bindemittelharz, das in einem Toner enthalten ist, ein Polyesterharz ist, eine bessere Niedrigtemperaturfixierbarkeit. Abgesehen von der Niedrigtemperaturfixierbarkeit eines Toners durch Verringern des Molekulargewichts (Erweichungspunkts) des Bindemittelharzes, wird in Betracht gezogen, dass die Wasserstoffbindung zwischen den Molekülen oder in den Molekülen durch eine funktionelle Gruppe, die in dem Polyesterharz enthalten ist, wie eine Carboxylgruppe und eine Hydroxylgruppe, die innere Agglutinierbarkeit und Niedrigtemperaturfixierbarkeit des Toners erhöhen kann.
Des weiteren wird, wenn ein Magnetmaterial in einem Toner enthalten ist, kein verschleiertes Bild erzeugt. Man geht davon aus, dass der ultrafeine teilchenförmige Toner mit einer kleinen Ladung, die das verschleierte Bild verursacht, in einer Bildentwicklungseinrichtung durch eine magnetische Vorspannung gehalten wird, um zu verhindern, dass der Toner sich auf einem Bildträger verteilt.
1 zeigt ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Temperatur eines Fixierelements und der Zeit, und 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem gesamten Stromverbrauch der Bildbildungsvorrichtung und der Zeit in 1.
Typischerweise weist ein Fixierbereich einer Bildbildungsvorrichtung eine geringere Temperatur als die Temperatur auf, die ein Bild fixieren kann, wenn die Vorrichtung nicht arbeitet, um den Stromverbrauch auf ein Minimum herabzusetzen, und weist die niedrigste Temperatur auf, wenn die Vorrichtung, die nicht vorerwärmt ist, eingeschaltet wird. Ein Zeitraum (eine Standby-Zeit), um die Temperatur zu erreichen, die ein Bild fixieren kann, ist erforderlich, um ein Ausdruckbild zu erzeugen, und die Temperatur des Fixierelements entwickelt sich, wie in 1 gezeigt ist. Dem Fixierelement wird kein Strom zugeführt, nachdem ein Bild ausgedruckt worden ist und dessen Temperatur verringert sich allmählich (in einem vorerhitzten Zustand). Die Standby-Zeit und der Ausdruck werden wiederholt, wenn wiederum ein Ausdruck angefordert wird. 2 zeigt einen Verlauf des Stromverbrauchs der Bildbildungsvorrichtung, die wie in 1 gezeigt gesteuert wird. Der gesamte Stromverbrauch ist eine Integration des Stromverbrauchs und der Zeit, und eine Verkürzung der Standby-Zeit ist die wirksamste Art für das Einsparen von Energie.
3 bis 6 sind schematische Ansichten, die den Hauptbereich der Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen.
Eines der Fixierverfahren bei dem bildbildenden Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tonerbild zu fixieren, indem ein Träger, der ein Tonerbild trägt, zwischen zwei Fixierelementen unter Einwirkung von Wärme hindurchgeführt wird. Walzen, Folien usw. werden als Element verwendet. 3 zeigt eine Fi xiervorrichtung, bei der eine Walze verwendet wird. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Fixierwalze und das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Druckwalze. Die Fixierwalze wird durch einen Metallzylinder 3 gebildet, der aus einem wärmeleitfähigen Material wie Aluminium, Eisen, rostfreiem Stahl oder Messing, das mit einer offsetverhindernden Schicht 4 beschichtet ist, die RTV, Silikonkautschuk, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether (PFA), Polytetrafluorethylen (PTFE) usw. enthält, besteht. Eine Heizlampe 5 ist innerhalb des Metallzylinders 3 angeordnet. Ein Metallzylinder 6 der Druckwalze 2 besteht in vielen Fällen aus dem gleichen Material wie demjenigen des Metallzylinders 3 der Fixierwalze 1, und die Oberfläche des Zylinders 6 ist mit einer offsetverhindernden Schicht 7 beschichtet, die PFA, PTFE usw. enthält. Eine Heizlampe 8 ist gegebenenfalls innerhalb der Druckwalze 2 angeordnet. Die Fixierwalze 1 und die Druckwalze 2 werden mittels Federn (nicht gezeigt) an beiden Seiten gegeneinander gedrückt sie drehen sich. Ein Träger S (ein Übertragungsblatt wie Papier) mit einem Tonerbild T wird zwischen der Fixierwalze 1 und der Druckwalze 2 hindurch bewegt, um ein Bild auf dem Träger zu fixieren.
Die Fixiervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Fixierwalze auf, die einen Metallzylinder mit einer Dicke von nicht mehr als 0,7 mm aufweist, die die Eigenschaften des Temperaturanstiegs der Fixierwalze verbessert und die Temperatur bis zu einer vorbestimmten Temperatur in einer ziemlich kurzen Zeit anheben kann. Die Dicke des Metallzylinders beträgt vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm, obgleich sie von der Festigkeit und der Wärmeleitfähigkeit des für den Zylinder verwendeten Materials abhängt. Eine Last zwischen der Fixierwalze und der Druckwalze (Flächendruck) ist vorzugsweise nicht größer als 1,5 × 10⁵ Pa. Der Flächendruck wird bestimmt durch Teilen der Last auf beiden Seiten der Walzen durch den Walzenkontaktbereich. Der Walzenkontaktbereich wird wie folgt bestimmt:

(1) ein Blatt, dessen Oberfläche sich durch eine Hitze beträchtlich verändert, wie ein OHP-Blatt wird zwischen den Walzen, die auf die Fixiertemperatur erhitzt sind, hindurch geleitet;
(2) der Betrieb wird während des Durchlaufs angehalten und das Blatt wird nach mehreren zehn Sekunden herausgenommen; und
(3) der veränderte Bereich des Blatts wird als Walzenkontaktbereich bestimmt.

Der Flächendruck der Walzen wird wirksam für das Fixieren eines Tonerbildes verwendet. Bei der vorstehend erwähnten Fixiervorrichtung kann jedoch keine zu große Last auf die Walze, die den Metallzylinder mit einer Dicke von nicht mehr als 0,7 mm aufweist, zur Einwirkung gebracht werden, da die Walze durch die Last deformiert wird. Deshalb ist die Last nicht größer als 1,5 × 10⁵ Pa und vorzugsweise nicht größer als 0,4 bis 1,0 × 10⁵ Pa.
Die vorstehend erwähnte Vorrichtung weist sowohl eine ausreichende Niedrigtemperaturfixierbarkeit als auch eine ausreichende Haltbarkeit selbst bei einer kurzen Standby-Zeit auf. Der Grund, warum der vorstehend erwähnte Toner eine ausreichende Fixierbarkeit besitzt, ist die Agglutinierbarkeit des Toners abgesehen von einer Einbettungs-(Verankerungs-)Wirkung des Toners auf einem Papier in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die den ziemlich kleinen Flächendruck aufweist. Deshalb hat man festgestellt, dass ein Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser den Vorteil der vorliegenden Erfindung hat.
4 ist eine Ausführungsform eines Fixierbereichs mit einer Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung ist eine bandförmige Heizeinrichtung 31 und wird durch ein Druckelement 33 gegen ein feststehendes Heizelement 32 gedrückt. Des weiteren wird durch eine drehbare Spanneinrichtung 34 eine Spannung auf die Heizeinrichtung 31 zur Einwirkung gebracht. Ein Aufzeichnungsmedium 28 wird durch eine Übertragungseinrichtung (nicht gezeigt) zu einem Kontakterhitzungsbereich 35 übertragen, der durch die Heizeinrichtung 31 und das Druckelement 33 in dem Fixierbereich 30 gebildet ist, und dann wird ein Bild mittels Heißpressens fixiert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Tonerbild auf der Seite des Aufzeichnungsmediums 28, die der Heizeinrichtung zugewandt ist, gebildet.
5 ist eine Ausführungsform eines Fixierbereichs mit zwei Heizeinrichtungen, bei dem der Kontakterhitzungsbereich hauptsächlich durch einen Druck des Druckelements gebildet ist.
Die Heizeinrichtung wird aus einer hohlen walzenförmigen Heizeinrichtung 41 und einer bandförmigen Heizeinrichtung 42 gebildet, und ein Heizelement 43 ist innerhalb der Heizeinrichtung 41 angeordnet. Die Heizeinrichtung 42 wird durch ein Druckelement 44 gegen die Heizeinrichtung 41 gedrückt. Des weiteren wird durch eine drehbare walzenförmige Spanneinrichtung 45 eine Spannung auf die Heizeinrichtung 42 zur Einwirkung gebracht. Ein Aufzeichnungsmedium 28 wird durch eine Übertragungseinrichtung (nicht gezeigt) an einen Kontakterhitzungsbereich 46 übertragen, der von der Heizeinrichtung 42 und dem Druckelement 44 in dem Fixierbereich 40 gebildet wird, und dann wird ein Bild durch Heißpressen fixiert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Tonerbild auf der Seite des Aufzeichnungsmediums 28 gebildet, die der Heizeinrichtung 42 zugewandt ist.
6 ist eine Ausführungsform eines Fixierbereichs mit zwei Heizeinrichtungen, bei dem der Kontakterhitzungsbereich durch eine Spannung einer bandförmigen Heizeinrichtung gebildet ist.
Die Heizeinrichtung wird aus einer hohlen walzenförmigen Heizeinrichtung 51 und einer bandförmigen Heizeinrichtung 52 gebildet, und ein Heizelement 53 ist innerhalb der Heizeinrichtung 51 angeordnet. Eine Spannung wird durch eine drehbare walzenförmige Spanneinrichtung 54 zur Einwirkung auf die Heizeinrichtung 52 gebracht, und die Heizeinrichtung 52 wird durch ein Druckelement 55 gedrückt, um einen Kontakterhitzungsbereich 56 zu bilden. Ein Aufzeichnungsmedium 28 wird durch eine Übertragungseinrichtung (nicht gezeigt) an den Kontakterhitzungsbereich 56 übertragen, der durch die Heizeinrichtung 52 und das Druckelement 55 in dem Fixierbereich 50 gebildet wird, und dann wird ein Bild durch Heißpressen fixiert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Tonerbild auf der Seite des Aufzeichnungsmediums 28 gebildet, die der Heizeinrichtung 52 zugewandt ist.
Des weiteren kann eine Trennölaufbringungseinrichtung in diesen Fixiereinrichtungen angeordnet sein, damit ein Heißoffset verhindert oder dessen Verhinderung unterstützt wird.
7 ist eine schematische Ansicht, die einen Hauptteil einer Ausführungsform der Bildbildungsvorrichtung 100 zeigt, die für das bildbildende Verfahren der vorliegenden Erfindung brauchbar ist.
Wie in 7 gezeigt, wird ein Tonerbehälter 1 horizontal und lösbar in eine Tonerzuführungsvorrichtung 20 einer Bildbildungsvorrichtung 100 eingesetzt. Die Tonerzuführungsvorrichtung 20 umfasst ein den Tonerbehälter abstützendes Element 22, das einen Tonerbehälter 1 derart abstützt, dass die Öffnung 2 des Tonerbehälters 1 zu einem Tonerzuführungsbereich 26 in einer Entwicklungsvorrichtung 400 der Bildbildungsvorrichtung 100 führt. Des weiteren umfasst die Tonerzuführungsvorrichtung 20 ein den Tonerbehälter drehendes Element 24, das den Tonerbehälter 1 derart dreht, dass sich der Behälter um seine Mittelachse dreht.
Ein Toner t wird aus der Öffnung 2 in Richtung auf den Tonerzuführungsbereich 26 abgegeben.
Wie in 7 gezeigt, wird eine Schicht eines Entwicklers, die den Toner t umfasst, auf einer Entwicklerwalze 420 gebildet. Andererseits wird ein Photorezeptor 300 (d. h. ein bildtragendes Element) mit einer Ladevorrichtung 320 geladen. Dann bestrahlt eine bildweise Lichtstrahlungsvorrichtung 340 den geladenen Photorezeptor mit Licht, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem Photorezeptor 300 zu bilden. Das latente Bild wird mit der Entwicklerschicht entwickelt, um ein Tonerbild auf dem Photorezeptor 300 zu bilden. Das Tonerbild wird unter Verwendung einer Übertragungsvorrichtung 500 auf ein Empfangspapier P übertragen. Dann wird der Photorezeptor 300 mit einer Reinigungseinrichtung 60 gereinigt. Das Tonerbild auf dem Empfangspapier P wird mittels einer Bandfixiervorrichtung (nicht gezeigt) fixiert. So wird ein Dokument erzeugt.
Wie vorstehend erwähnt, kann der Entwickler ein Einkomponentenentwickler (d. h. ein Toner) oder ein Zweikomponentenentwickler sein, der einen Toner und einen Träger umfasst. Bei einem Entwicklungsverfahren, bei dem ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird, kann der Behälter 1 nur einen Toner oder einen Zweikomponentenentwickler enthalten.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Bildbildungsvorrichtung zur Verfügung, bei der die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Vorrichtung eingeschaltet wird, und dem Zeitpunkt, an dem die Vorrichtung bereit ist, ein Bild zu erzeugen (eine Standby-Zeit) nicht langer als 15 Sekunden, vorzugsweise nicht langer als 10 Sekunden, beträgt. Des weiteren hat die Vorrichtung einen gesamten Stromverbrauch von nicht mehr als 1,5 kW, wenn sie arbeitet und nicht mehr als 30 W, wenn sie nicht arbeitet. Insbesondere kann die Vorrichtung dann, wenn der Toner der vorliegenden Erfindung bei einer Bildbildungsvorrichtung verwendet wird, die nicht weniger als 30 Blatt eines Bildes der A4 Größe pro Minute herstellen kann, eine ausreichende Niedrigtemperaturfixierbarkeit aufweisen, und auch der gesamte Stromverbrauch kann verringern werden.
Des weiteren ist es auch bevorzugt, dass ein bildbildendes Verfahren mindestens einen Reinigungsprozess umfasst, bei dem ein elastischer Gummiabstreifer, der den Photorezeptor in dessen Richtung kontaktiert, den restlichen sich darauf befindenden Toner entfernt, nachdem ein Tonerbild, das darauf entwickelt wurde, auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen wurde, da Papierstaub und ein filmbildender Toner wirksam entfernt werden können.
Spezifische Beispiele des Bindemittelharzes zur Verwendung beim Toner der vorliegenden Erfindung umfassen Styrol und seine Surrogatpolymere wie Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol und Polyvinyltoluol; Styrolcopolymere wie Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymere, Styrol-Propylen-Copolymere, Styrol-Vinyltoluol-Copolymere, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymere, Styrol-Methylacrylat-Colymere, Styrol-Ethylacrylat-Copolymere, Styrol-Butylacrylat-Copolymere, Styrol-Octylacrylat-Copolymere, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymere, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymere, Styrolmethyl-α-Chlormethacrylat-Copolymere, Styrol-Acrylonitril-Copolymere, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Isopren-Copolymere, Styrol-Acrylonitril-Inden-Copolymere, Styrol-Maleinsäure-Copolymere und Styrol-Estermaleat-Copolymere; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Epoxyharze, Epoxypolyolharze, Polyurethan, Polyamid, Polyvinylbutyral, Polyacrylatharze, Terpentinharz, modifiziertes Terpentinharz, Terpenharze, aliphatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Erdölharze, chloriertes Paraffin und Paraffinwachse. Diese können allein oder in Kombination verwendet werden.
Alle bekannten Trennmittel können als Trennmittel der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Insbesondere können fettsäurefreie Karnaubawachse, Montanwachse und oxidierte Reiswachse allein oder in Kombination verwendet werden. Es wird bevorzugt, dass das Karnaubawachs einen Mikrokristall und eine Säurezahl von nicht mehr als 5 aufweist und dass der Teilchendurchmesser nicht mehr als 1 μm beträgt, wenn es in einem Tonerbindemittel dispergiert ist. Das Montanwachs ist typischerweise ein Wachs, das aus einer Mineralsubstanz raffiniert ist, und es besitzt vorzugsweise einen Mikrokristall wie das Karnaubawachs und eine Säurezahl von 5 bis 14. Das oxidierte Reiswachs ist ein Reiskleiewachs, das an Luft oxidiert wird, und besitzt vorzugsweise eine Säurezahl von 10 bis 30. Alle anderen bekannten Trennmittel wie ein Feststoffsilikonlack, ein höherer Alkohol mit einer höheren Fettsäure, Montanesterwachse, Polypropylenwachse mit niedrigem Molekulargewicht und dergleichen können in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des Trennmittels beträgt 1 bis 20 Gewichtsteile, vorzugsweise 3 bis 10 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des in dem Toner enthaltenen Harzes. Der volumenmittlere Teilchendurchmesser des Trennmittels vor dem Disper gieren in dem Tonerbindemittel beträgt vorzugsweise 10 bis 800 μm. Wenn der Teilchendurchmesser weniger als 10 μm beträgt, ist der Dispersionsdurchmesser in dem Tonerbindemittel klein und die Trennbarkeit ist nicht ausreichend, was zum Auftreten eines Offsets führt. Wenn der Teilchendurchmesser mehr als 800 μm beträgt, vergrößert sich der Dispersionsdurchmesser in dem Tonerbindemittel und die Ausfällung des Trennmittels auf der Oberfläche des Toners nimmt zu, was zum Auftreten der Fluiditätsverschlechterung und der Haftung des Toners an der Entwicklungsvorrichtung führt. Ein Laserdiffraktions-/Streuteilchengrößenverteilungsinstrument Modell Nr. LA-920 von der Horiba, Ltd. wird verwendet, um den Teilchendurchmesser zu messen.
Spezifische Beispiele des Magnetmaterials, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfassen Eisenoxid wie Magnetit, Hämatit und Ferrit; Metalle wie Eisen, Kobalt und Nickel oder Metalllegierungen wie die Metalle mit Aluminium, Cobalt, Kupfer, Blei, Magnesium, Zinn, Zink, Stibium, Beryllium, Wismut, Cadmium, Calcium, Mangan, Selen, Titan, Wolfram und Vanadium und die Mischungen dieser Materialien.
Das Magnetmaterial weist einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 bis 1 μm, vorzugsweise von 0,2 bis 0,4 μm, auf. Der Gehalt des Magnetmaterials, das in dem Toner enthalten ist, beträgt vorzugsweise 20 bis 200 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 30 bis 100 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des in dem Toner enthaltenen Harzes.
Als Färbemittel zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung können alle bekannten Farbstoffe und Pigmente wie Ruß, Lampenruß, Eisenschwarz, Anilinblau, Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Hansa Gelb G, Rhodamin 6C Lake, Chalkoölblau, Chromgelb, Chinacridon, Benzidingelb, Diodeosin und Triallylmethanfarbstoffe allein oder in Kombination verwendet werden. Des weiteren können Farbstoffe und Pigmente als schwarzer Toner sowie als Vollfarbentoner verwendet werden. Der Gehalt des Färbemittels, das in dem Toner enthalten ist, beträgt 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-% pro 100 Gew.-% des Harzes, das in dem Toner enthalten ist.
Der Toner der vorliegenden Erfindung kann gegebenenfalls ein Ladungssteuerungsmittel, ein die Fluidität verbesserndes Mittel usw. enthalten.
Als Ladungssteuerungsmittel können alle bekannten Ladungssteuerungsmittel wie Nigrosinfarbstoffe, Metallkomplexfarbstoffe und quaternäres Ammoniumsalz allein oder in Kombination verwendet werden. Das die negative Ladung steuernde Mittel umfasst Metallsalze von Monoazofarbstoffen, Salicylsäure, Metallkomplex der Dicarbonsäure usw. Der Gehalt des Ladungssteuerungsmittels beträgt 0,1 bis 10 Gewichtsteile, vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des in dem Toner enthaltenen Harzes.
Als die Fluidität verbesserndes Mittel können alle bekannten die Fluidität verbessernde Mittel wie Siliciumoxid, Titanoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Bariumtitanat usw. allein oder in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des die Fluidität verbessernden Mittels beträgt 0,1 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des Toners.
Als Träger zur Verwendung bei einem Zweikomponentenentwickler, der den Toner der vorliegenden Erfindung enthält, können alle bekannten Träger, z. B. Magnetpulver wie Eisenpulver, Ferritpulver, Nickelpulver und ähnliche Pulver, Glasperlen und dergleichen und diese Materialien mit einem Harz beschichtet usw. verwendet werden.
Spezifische Beispiele der Harzpulver, die auf den Träger der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden können, umfassen Styrol-Acryl-Copolymere, Siliconharze, Maleinsäureharze, Fluorkohlenstoffharze, Polyesterharze, Epoxyharze usw. Es wird bevorzugt, ein Styrol-Acryl-Copolymer mit einem Styrolgehalt von 30 bis 90 Gew.-% zu verwenden. Wenn der Styrolgehalt weniger als 30% beträgt, verschlechtern sich die Entwicklungseigenschaften. Wenn der Styrolgehalt mehr als 90 Gew.-% beträgt, wird die aufgebrachte Schicht hart und wird leicht abgeschält, was zu einer kurzen Standzeit des Trägers führt.
Die Beschichtung auf dem Träger der vorliegenden Erfindung kann einen Adhäsionsvermittler, ein Härtungsmittel, ein Gleitmittel, ein leitfähiges Material, ein Ladungssteuerungsmittel usw. abgesehen von den vorstehend erwähnten Harzen enthalten.
Es folgt ein Überblick über den Coulter-Zähler und den Teilchenbildanalysator vom Strömungstyp, die zur Messung der Teilchenverteilung bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine Schnittstelle von der Nikkaki-Bios., Ltd. die eine Zahl- und Volumenverteilung erzeugt, und ein PC Modell Nr. PC9801 von der NEC Corporation werden mit dem Coulter-Zähler Modell Nr. TAII von Coulter Electronics, Inc. verbunden, um den volumenmittleren Teilchendurchmesser und den Zahlen-Prozentsatz der Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm zu messen. Ein Batterieelektrolyt ist eine wässerige Lösung, die 1% NaCl unter Verwendung eines primären Natriumchlorids enthält. Die Messung wird wie folgt durchgeführt:

(1) 0,1 bis 5 ml eines oberflächenaktiven Mittels als Dispergiermittel, vorzugsweise Alkylbenzolsulfonsäuresalz, und 1 bis 10 mg einer Tonerprobe sind in 50 bis 100 ml des vorstehend erwähnten Batterieelektrolyten enthalten.
(2) Die Mischung wird eine Minute mittels einer Ultraschalldispergiervorrichtung dispergiert.
(3) Die vorstehend erwähnte dispergierte Probenmischung ist in dem Batterieelektrolyten in einer Menge von 100 bis 200 ml in einem weiteren Becher enthalten, bis die Probenmischung eine vorbestimmte Konzentration hat.
(4) Die Teilchenverteilung von 30.000 Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 2 bis 40 μm auf einer Zahlenbasis wird mittels des vorstehend erwähnten Coulter-Zählers Modell Nr. TA II unter Verwendung einer Apertur von 100 μm gemessen; und
(5) Das Volumen und die Zahlenverteilung der Teilchen werden berechnet, um den volumenmittleren Teilchendurchmesser (D4: ein mittlerer Wert jedes Kanals wird als Vertreter des Kanals betrachtet) auf Gewichtsbasis durch die Volumenverteilung zu bestimmen.

Der kreisäquivalente Teilchendurchmesser und die Zahlenverteilung können mittels des Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp Modell Nr. FPIA-2100 von der SYSMEX Co., Ltd. gemessen werden. Ein Überblick über die Vorrichtung und die Messung ist in der offengelegten japanischen Veröffentlichung Nr. 8-136439 offenbart. Die Messung wird wie folgt durchgeführt:

(1) 0,1 bis 5 ml eines oberflächenaktiven Mittels als Dispergiermittel, vorzugsweise Alkylbenzolsulfonsäuresalz, und 1 bis 10 mg einer Tonerprobe sind in 50 bis 100 ml des vorstehend erwähnten Batterieelektrolyten enthalten, der durch einen Filter mit einer Apertur von 0,45 μm geleitet wurde.
(2) Die Mischung wird mittels einer Ultraschalldispergiereinrichtung eine Minute dispergiert, um eine dispergierte Probenmischung mit einer Teilchenkonzentration von 5.000 bis 15.000 Teilchen/μl zu bilden; und
(3) Die Teilchenzahl wird bestimmt: a. der Bereich des zweidimensionalen Bildes eines Teilchens, das mit einer CCD-Kamera fotografiert wird, wird bestimmt; b. der Durchmesser eines Kreises mit der gleichen Fläche wie die Fläche des Teilchens wird als Durchmesser des Teilchens erachtet; c. dieser Teilchendurchmesser wird als kreisäquivalenter Teilchendurchmesser bezeichnet; d. die Anzahl der Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht weniger als 0,6 μm in dem kreisäquivalenten Teilchendurchmesser wird bestimmt; und e. in diesem Fall werden Teilchen mit einem kreisäquivalenten Teilchendurchmesser von nicht weniger als 0,6 μm in Anbetracht der Pixelgenauigkeit der CCD als wirksam erachtet.

Die GPC der vorliegenden Erfindung wird wie folgt gemessen:

(1) Eine Säule wird in einer Heizkammer mit einer Temperatur von 40°C stabilisiert.
(2) Tetrahydrofuran (THF) wird mit einer Geschwindigkeit von 1 ml/Min. als Lösungsmittel in die Säule verbracht.
(3) 50 bis 200 μl der flüssigen THF-Lösungsprobe, die den Toner in einer Konzentration von 0,05 bis 0,6 Gew.-% enthält, werden in die Säule verbracht; und
(4) Die Molekulargewichtsverteilung der Probe wird unter Verwendung einer Kalibrierungskurve bestimmt, die vorher unter Verwendung von mehreren Polystyrol-Standardproben mit einer einzigen Verteilungsspitze hergestellt wurde und die die Beziehung zwischen einer Zählzahl und dem Molekulargewicht zeigt.

Als Standardpolystyrolproben zur Herstellung der Kalibrierungskurve wurden beispielsweise die Proben mit einem Molekulargewicht von 6 × 10², 2,1 × 10³, 4 × 10³, 1,75 × 10⁴, 5,1 × 10⁴, 1,1 × 10⁵, 3,9 × 10⁵, 8,6 × 10⁵, 2 × 10⁶ und 48 × 10⁶ von der Pressure Chemical Co. oder der Tosoh Corporation verwendet. Es wird bevorzugt, mindestens 10 Arten von Standardpolystyrolproben zu verwenden. Des weiteren wurde ein RI-(Brechungsindex-)Detektor als Detektor verwendet.
Nachdem diese Erfindung allgemein beschrieben worden ist, wird sie unter Bezugnahme auf bestimmte spezifische Beispiele leichter verständlich. Diese sind hier nur für Veranschaulichungszwecke vorgesehen und sollten nicht einschränkend sein. Bei der Beschreibungen in den nachfolgenden Beispielen stellen die Zahlen Gewichtsverhältnisse in Teilen dar, es sei denn etwas anderes ist angegeben.
Beispiele
Als erstes wird ein Herstellungsbeispiel eines Trägers, der ein Siliconharz in der beschichteten Schicht enthält, um bei den vorliegenden Beispielen verwendet zu werden, erklärt. Dieser kann mittels bekannter Verfahren hergestellt werden.
Trägerherstellungsbeispiel 1

Die folgenden Materialien wurden mittels eines Homomischers 30 Minuten gemischt und dispergiert, um eine Flüssigkeit zum Beschichten eines Trägers herzustellen.

Flüssige Lösung eines Siliconharzes (Handelsname SR2411, hergestellt von der Toray Silicone Industries, Inc.)	100
Ruß (Handelsname # 44, hergestellt	4
von der Mitsubishi Kasei Corporation) Toluol	100

Die Beschichtungsflüssigkeit wurde mittels einer Fließbettbeschichtungseinrichtung auf 1.000 Gewichtsteile eines kugelförmigen Ferrits mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 80 μm aufgebracht, um einen Träger A herzustellen.
Beispiel 1

Die folgenden Materialien wurden in einem Henschel-Mischer gemischt und gerührt, um eine Mischung herzustellen:

Styrolmethylacrylat (das gewichtsmittlere Molekulargewicht beträgt 440.000 und der Schmelzpunkt beträgt 127°C)	100
Karnaubawachs (der Schmelzpunkt beträgt 82°C und der volumenmittlere Teilchendurchmesser beträgt 490 μm)	3
Ruß (Handelsname # 44, hergestellt von der Mitsubishi Kasei Corporation	8
Eine metallhaltige Azoverbindung	3

Das Gemisch wurde mittels einer Walzenmühle bei 130 bis 140°C 30 Minuten erhitzt und geschmolzen und auf Raumtemperatur gekühlt, um eine Mischung A herzustellen. Die Mischung A wurde mittels einer Hammermühle zerkleinert, damit sie einen Teilchendurchmesser von 200 bis 400 μm hatte. Die zerkleinerte Mischung wurde mittels einer pulverisierenden Klassiereinrichtung Modell Nr. EDS-2 pulverisiert und klassiert, die von der Nippon Pneumatic Mfg., Co., Ltd. hergestellt wurde, die eine Pulverisiereinrichtung, die die zerkleinerte Mischung durch Zertrümmern der Mischung gegen das Zertrümmerungsbrett mittels eines Düsenstroms pulverisiert, sowie eine Windklassiereinrichtung aufweist, die die pulverisierte Mischung mittels Zentrifugation klassiert, indem eine sich drehende Luftströmung in dem Klassierraum gebildet wird. So wird ein klassierter Toner hergestellt. Die Teilchendurchmesserverteilung wird mit dem Coulter-Zähler und dem Teilchenbildanalysator vom Strömungstyp gemessen. Die gewünschte Teilchendurchmesserverteilung kann durch Ändern von beispielsweise der Menge des der Pulverisiereinrichtung zugeführten zerkleinerten Mischung, dem Luftdruck und der Luftströmung für das Pulverisieren, der Gestalt des Zertrümmerungselements zum Zertrümmern, der Stelle und Richtung der Lufteinströmung in der Klassiereinrichtung und dem Druck des Abluftgebläses geschaffen werden.
1,0 Gewichtsteile eines Zusatzes (Handelsname R972, hergestellt von der Nippon Aerosil Co.) wurden mittels eines Henschel-Mischers mit 100 Gewichtsteilen des klassierten Toners gemischt und gerührt, und die Teilchen mit einem großen Teilchendurchmesser wurden mittels einer Sieböffnung entfernt, um einen Toner 1 mit einer in Tabelle 1 beschriebenen Teilchendurchmesserverteilung herzustellen. Die Molekulargewichtsverteilung des Toners 1 hatte eine Hauptspitze bei 4.000 und die Halbbreite der Spitze betrug 35.000. 3 Gewichtsteile des Toners 1 und 97 Ge wichtsteile des Trägers A wurden mittels einer Kugelmühle gemischt, um einen Entwickler 1 herzustellen.
Beispiel 2
Die Verfahren für die Herstellung des Toners 1 und des Entwicklers 1 wurden wiederholt mit dem Unterschied, dass die Bedingungen der Pulverisierung und der Klassierung zur Herstellung des Toners 2 mit einer in Tabelle 1 beschriebenen Teilchendurchmesserverteilung und eines Entwicklers 2 entsprechend gesteuert wurden.
Beispiel 3

Die Verfahren für die Herstellung des Toners 1 und des Entwicklers 1 wurden wiederholt mit dem Unterschied, dass die folgenden Materialien zur Herstellung eines Toners 3 mit einer in Tabelle 1 beschriebenen Teilchendurchmesserverteilung und eines Entwicklers 3 verwendet wurden.

Polyesterharz (das gewichtsmittlere Molekulargewicht beträgt 7.000, der Schmelzpunkt beträgt 110°C und die Säurezahl beträgt 25 mg KOH/g)	60
Polyesterharz (das gewichtsmittlere Molekulargewicht beträgt 80.000, der Schmelzpunkt beträgt 143°C und die Säurezahl beträgt 20 mg KOH/g)	40
Karnaubawachs (der Schmelzpunkt beträgt 82°C und der volumenmittlere Teilchendurchmesser beträgt 490 μm)	3
Ruß (Handelsname # 44, hergestellt von der Mitsubishi Kasei Corporation)	8
Eine metallhaltige Azoverbindung	3

Die Molekulargewichtsverteilung des Toners 3 hatte eine Hauptspitze bei 4.000 und die Halbbreite der Spitze betrug 12.000.
Beispiel 4
Die Verfahren für die Herstellung des Toners 3 und des Entwicklers 3 wurden wiederholt mit dem Unterschied, dass sie des weiteren 50 Gewichtsteile der feinen Teilchen von Magnetit mit einem Teilchendurchmesser von 0,25 μm in den Materialien enthält, um einen Toner 4 mit einer Teilchendurchmesserverteilung, die in Tabelle 1 beschrieben ist, und einen Entwickler 4 herzustellen.
Die Molekulargewichtsverteilung des Toners 4 hatte eine Hauptspitze bei 4.000 und die Halbbreite der Spitze betrug 12.000.
Vergleichsbeispiel 1
Die Verfahren für die Herstellung des Toners 1 und des Entwicklers 1 wurden wiederholt mit dem Unterschied, dass die Bedingungen der Pulverisierung und Klassierung zur Herstellung eines Toners 5 mit einer in Tabelle 1 beschriebenen Teilchendurchmesserverteilung und eines Entwicklers 5 entsprechend gesteuert wurden.
Vergleichsbeispiel 2
Die Verfahren für die Herstellung des Toners 1 und des Entwicklers 1 wurden wiederholt mit dem Unterschied, dass die Bedingungen der Pulverisierung und der Klassierung zur Herstellung eines Toners 6 mit einer in Tabelle 1 beschriebenen Teilchendurchmesserverteilung und eines Entwicklers 6 entsprechend gesteuert wurden.
Vergleichsbeispiel 3

Die Verfahren für die Herstellung des Toners 1 und des Entwicklers 1 wurden wiederholt mit dem Unterschied, dass die Bedingungen der Pulverisierung und der Klassierung zur Herstellung eines Toners 7 mit einer in Tabelle 1 beschriebenen Teilchendurchmesserverteilung und eines Entwicklers 7 entsprechend gesteuert wurden. Tabelle 1

		X	Y	Z
Beispiel 1	Toner 1	6,78	62,6	23
Beispiel 2	Toner 2	6,85	60,2	14,8
Beispiel 3	Toner 3	6,79	63,5	20,5
Beispiel 4	Toner 4	6,78	62,6	23
Vergleichsbeispiel 1	Toner 5	6,82	55,5	13,8
Vergleichsbeispiel 2	Toner 6	6,62	64,8	33,9
Vergleichsbeispiel 3	Toner 7	4,4	74,5	23,2

X: Volumendurchschnittlicher Teilchendurchmesser (μm)
Y: Gehalt der Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm (Zahlen-%)
Z: Gehalt der Teilchen mit einem kreisäquivalenten Teilchendurchmesser von 0,6 bis 3 μm (Zahlen-%)

Jeder Entwickler wurde mittels der folgenden Verfahren bewertet.
Niedrigtemperaturfixierbarkeit
Ein Kopiertest wurde unter Verwendung der folgenden Vorrichtung und des folgenden Kopierpapiers durchgeführt.

1. Kopiergerät Modell Nr. MF-4550, hergestellt von der Ricoh Company, Ltd., mit einer Teflonwalze als Fixierwalze, bei der der Fixierbereich derart modifiziert war, dass die aus Fe hergestellte Fixierwalze eine Dicke von 0,4 mm, eine lineare Geschwindigkeit von 230 mm/Sek. und einen Flächendruck von 0,9 × 10⁵ aufweis.
2. Kopierpapier Typ A4 <135>, hergestellt von der NBS Ricoh Co., Ltd.

Die Fixiertemperatur wurde für jeden Entwickler geändert, um ein Kopierbild mit einer Bilddichte von 0,8 zu erzeugen, die mittels eines Macbeth-Densitometers gemessen wurde. Jedes Kopierbild wurde mittels eines Uhrwerkzählers mit einem Baumwolltuch Nr. 3 des JIS-L-0803 Standards 10 Mal gerieben. Dann wurde die Dichte des Toners, der auf das Tuch übertragen wurde, mittels des Macbeth-Densitometers gemessen. Die Temperatur zur Erzielung der Dichte von nicht mehr als 0,4 wurde als Mindestfixiertemperatur bestimmt. Die Mindestfixiertemperatur des gegenwärtigen Toners (Imagio-Toner Typ 12 mit einem volumenmittleren Teilchendurchmesser von 9,60 μm und 15 Zahlen-% der Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm) betrug 190°C.
gut

: weniger als 160°C
O: 160 bis 170°C
☐: 170 bis 180°C
Δ: 180 bis 190°C
X: Mehr als 190°C
schlecht
Bilddichte. Unregelmäßigkeit der Bilddichte, Reproduzierbarkeit dünner Linien und verschleiertes Bild
Unter Verwendung der Entwickler 1 bis 7 werden jeweils 100.000 Kopien eines seitlich eingestellten A4 Diagramms (Bildmuster A), bei denen ein schwarzes und ein weißes massives Bild wiederholt mit einem Abstand von 1 cm wiederholt gedruckt wurde, mittels des Kopiergeräts Modell Nr. MF-4550, hergestellt von der Ricoh Company, Ltd., derart erzeugt, dass die Längsrichtung der schwarzen und weißen massiven Bilder rechtwinklig zu der Richtung der Drehrichtung der Entwicklungshülse ist. Die Kopiervorrichtung umfasste einen Reinigungsabstreifer und eine Ladungswalze, die den Photorezeptor kontaktierten. Dann wurde ein danach mittels jedes Entwicklers erzeugtes Bild durch die folgenden Verfahren bewertet.
Bilddichte
Ein schwarzes massives Bild mit einer Fläche von 1 cm × 1 cm wurde in einem seitlichen A1 Blatt mit jedem Entwickler erzeugt. Die Dichte des Zentrums und der vier Ecken jedes Bildes wurde mittels des Macbeth-Densitometers gemessen, um die durchschnittliche Dichte der fünf Stellen zu bestimmen.
gut

: nicht weniger als 1,4
O: 1,3 bis 1,4
☐: 1,2 bis 1,3
Δ: 1,1 bis 1,2
X: nicht mehr als 1,1
schlecht
Unregelmäßigkeit der Bilddichte
Eine A3-Kopie eines wiederholten schwarz-weißen Bildes (Halbton) wurde mit 2 Punkten × 2 Punkten (600 dpi) mittels jedes Entwicklers erzeugt. Jedes Bild wurde in die folgenden 5 Qualitäten eingeteilt. Was ein schlechtes Bild betrifft wurde ein Tonerbild auf der Hülse in einem umgekehrten Muster entwickelt und die Unregelmäßigkeit der Bilddichte trat besonders auf, wenn ein Halbtonbild erzeugt wurde.
gut

: ziemlich gut
O: gut
☐: normal
Δ: schlecht
X: ziemlich schlecht
schlecht
Reproduzierbarkeit dünner Linien
Ein Punktlinienbild wurde mit jedem Entwickler erzeugt, und jedes Bild wurde in die folgenden 5 Qualitäten eingeteilt.
gut

: ziemlich gut
O: gut
☐: normal
Δ: schlecht
X: ziemlich schlecht
schlecht
Verschleiertes Bild
Die Tonerdichte des Nichtbildbereichs jedes anfänglichen Bildes und des Bildes nach Erzeugung von 100.000 Kopien wurde in die folgenden 5 Qualitäten eingeteilt.
gut

: ziemlich gut
O: gut
☐: normal
Δ: schlecht
X: ziemlich schlecht
schlecht
Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 2 zu sehen. Tabelle 2

LT: Niedrigtemperaturfixierbarkeit
ID: Bilddichte
IR: Unregelmäßigkeit der Bilddichte
TL: Reproduzierbarkeit dünner Linien
FI: Verschleiertes Bild

Claims

Bildbildender Toner, umfassend: ein Bindemittelharz; ein Färbemittel; und ein Trennmittel, wobei ein volumenmittlerer Teilchendurchmesser des Toners, gemessen mittels eines Coulter-Zählers, 5 bis 8 μm beträgt; der Inhalt des Toners, der einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm aufweist, 60 bis 75 Zahlen-% beträgt; und der Zahlenbasisgehalt des Toners mit einem kreisäquivalenten Teilchendurchmesser von 0,6 bis 3 μm, gemessen mittels eines Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp, nicht mehr als 25% beträgt.
Bildbildender Toner nach Anspruch 1, wobei der Zahlenbasisgehalt des Toners mit einem kreisäquivalenten Teilchendurchmesser von 0,6 bis 3 μm, gemessen mittels eines Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp, nicht mehr als 15% beträgt.
Bildbildender Toner nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Toner eine Spitze bei einem Molekulargewicht von mindestens 1.000 bis 10.000 und eine Halbbreite der Spitze von nicht länger als 15.000 aufweist, wenn die Molekulargewichtsverteilung der in Tetrahydrofuran löslichen Komponenten des Toners mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt wird.
Bildbildender Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bindemittelharz ein Polyesterharz ist.
Bildbildender Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der volumenmittlere Teilchendurchmesser des Trennmittels vor dem Dispergieren in dem Tonerbindemittel 10 bis 800 μm beträgt.
Bildbildender Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der des weiteren ein magnetisches Material umfasst.
Bildbildendes Verfahren, umfassend: (1) Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem Photorezeptor (300) unter Verwendung eines lichtleitfähigen Materials; (2) Entwickeln des latenten Bildes unter Verwendung eines Toners zur Bildung eines Tonerbildes (T); (3) Übertragen des Tonerbildes (T) auf ein Übertragungsblatt (S, 28); und (4) Fixieren des Tonerbildes auf dem Übertragungsblatt (S, 28); dadurch gekennzeichnet, dass der Toner der bildbildende Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.
Bildbildungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Fixierschritt umfasst: Fixieren des Tonerbildes (T) unter Zureinwirkungbringen von Hitze auf dem Übertragungsblatt (S, 28) durch Hindurchführen des Übertragungsblattes (S, 28) zwischen zwei Fixierelementen (1, 2, 32, 33, 41, 44, 52, 55), wobei die Dicke des Fixierelements (1, 32, 41, 52), das die Fläche des Übertragungsblatts (S, 28), das das Tonerbild trägt, kontaktiert, nicht größer als 0,7 mm ist, und ein Flächendruck bzw. gegenseitiger Druck, der auf die zwei Fixierelemente zur Einwirkung gebracht wird, nicht größer als 1,5 × 10⁵ Pa ist, eine Last auf das Fixierelement/die Kontaktfläche.
Bildbildungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Fixierschritt umfasst: Erhitzen eines Heizelements (31, 42, 52) mittels eines feststehenden Aufheizelements (32, 43, 53); und Pressen des Übertragungsblatts (S, 28), das das Tonerbild (T) trägt, gegen das Heizelement (31, 42, 52), um das Bild auf dem Übertragungsblatt (S, 28) zu fixieren, wobei das Heizelement (31, 42, 52) die Gestalt eines Bandes mit einem Rand oder ohne einen Rand hat.
Bildbildungsverfahren nach Anspruch 7, das des weiteren die Schritte umfasst: Laden des Photorezeptors (300) durch eine Ladeeinrichtung (320), die den Photorezeptor (300) kontaktiert; und Reinigen des restlichen Toners auf dem Photorezeptor (300) mittels eines elastischen Gummiabstreifers (60), der den Photorezeptor (300) kontaktiert.
Bildbildungsvorrichtung (100), umfassend: (1) einen Tonerbehälter (1), der Toner enthält; (2) eine Einrichtung zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem das Bild tragenden Element, das einen Photorezeptor (300) aufweist, der aus einem lichtleitfähigen Material gebildet ist; (3) eine Bildentwicklungseinrichtung (140) zum Entwickeln des latenten Bildes unter Verwendung eines Toners zur Bildung eines Tonerbildes (T); (4) eine Bildübertragungseinrichtung (500) zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsblatt (S, 28); und (5) eine Fixiereinrichtung zum Fixieren des Tonerbildes (T) auf dem Übertragungsblatt (S, 28) zur Bildung eines Kopiebildes; dadurch gekennzeichnet, dass der Toner den bildbildenden Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.
Bildbildungsvorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei die Bildentwicklungseinrichtung (140) zum Entwickeln des latenten Bildes mit einem Entwickler dient, der einen Träger und einen Toner zur Bildung eines Tonerbildes auf dem das Bild tragenden Element (300) umfasst; wobei die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Bildbildungsvorrichtung eingeschaltet wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Bildbildungsvorrichtung ein Bild erzeugt (Standby-Zeit) nicht länger als 15 Sekunden beträgt und der gesamte Stromverbrauch der Vorrichtung während des Betriebs nicht höher als 1,5 kW ist und nicht höher als 30 W ist, wenn sie nicht in Betrieb ist.
Bildbildungsvorrichtung (100) nach Anspruch 12, wobei die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Bildbildungsvorrichtung (100) eingeschaltet wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Bildbildungsvorrichtung ein Bild erzeugt (Standby-Zeit) nicht mehr als 10 Sekunden beträgt.
Bildbildungsvorrichtung (100) nach Anspruch 12, die nicht weniger als 30 Blatt eines A4 großen Bildes pro Minute erzeugt.
Bildbildungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: die Fixiereinrichtung zwei Fixierelemente (1, 2, 32, 33, 41, 44, 52, 55) umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie das Tonerbild (T) auf dem Übertragungsblatt (S, 28) bei Einwirkung von Hitze durch Hindurchleiten des Übertragungsblatts (S, 28) fixieren, wobei die Dicke des Fixierelements (1, 32, 41, 52), das die Fläche des Übertragungsblatts (S, 28) kontaktiert, das das Tonerbild trägt, nicht größer als 0,7 mm ist und der Flächendruck bzw. gegenseitige Druck, der auf die zwei Fixierelemente zur Einwirkung gebracht wird, nicht größer als 1,5 × 10⁵ Pa ist (eine Last auf das Fixierelement/die Kontaktfläche).
Bildbildungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: die Fixiereinrichtung umfasst: ein Aufheizelement (32, 43, 53), das dazu konfiguriert ist, ein Heizelement (31, 42, 52) zu erhitzen, und ein Druckelement (2, 33, 44, 55), das dazu konfiguriert ist, das Übertragungsblatt gegen das Heizelement (31, 42, 55) zu drücken, um das Bild auf dem Übertragungsblatt (S, 28) zu fixieren, wobei das Heizelement (31, 42, 55) die Gestalt eines Bandes mit einem Rand oder ohne einen Rand aufweist.
Bildbildungsvorrichtung nach Anspruch 11, die des weiteren umfasst: eine Ladeeinrichtung (320), die dazu konfiguriert ist, um eine bildtragende Einrichtung zu laden, die den Lichtleiter (300) kontaktiert; und eine Reinigungseinrichtung (60), die dazu konfiguriert ist, den restlichen Toner auf dem Lichtleiter (300) mit einem elastischen Gummiabstreifer zu reinigen, der den Lichtleiter (300) kontaktiert.
Bildbildender Zweikomponentenentwickler, der einen Träger und einen bildbildenden Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.
Tonerbehälter (20) und bildbildender Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Toner in dem Behälter (20) enthalten ist.
Behälter (20) und bildbildender Zweikomponentenentwickler nach Anspruch 18, wobei der Entwickler in dem Behälter (20) enthalten ist.