Тонер

Тонер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к тонеру, используемому в электрофотографии, способах формирования изображения для визуализации изображений электростатическим зарядом, способах впрыскивания тонера и т.п.

Предпосылки создания изобретения

В качестве способов формирования изображения традиционно известными являются многие способы, такие как электрофотография, электростатическая запись, магнитная запись и впрыскивание тонера. Например, электрофотографический способ обычно включает формирование электрических скрытых изображений на светочувствительном элементе любым из различных устройств, затем проявление скрытых изображений тонером, перенос тонерных изображений на переводной материал, такой как бумага, при необходимости и затем закрепление тонерных изображений на переводном материале нагревом, давлением или подобным с получением копий. Остаток тонера, который не переносится и остается на светочувствительном элементе, очищается любым из различных способов с повторением вышеуказанного процесса.

В последние годы стала важной функция защиты копировальных машин и принтеров вместе с их высоким разрешением и высокой характеристикой. Например, требуется предотвращение подделки и незаконного копирования секретных документов, сертификатов и т.п. и принимаются меры против незаконного копирования при печатании встроенного рисунка и т.п.

Печатание встроенного рисунка представляет собой технологию, в которой при печатании документов копировальной машиной или принтером одновременно печатаются скрытые символьные строки «встроенного рисунка». Во «встроенном рисунке» предварительно встраиваются символьные строки, такие как «копирование запрещено», так чтобы было трудно увидеть, и встроенный рисунок имеет механизм, по которому символьные строки выдерживают копирование копировальной машиной. Поскольку печатание встроенного рисунка использует предел воспроизводимости элементов изображения при копировании копировальной машиной, требуется тонер, который является превосходным по стабильности интенсивности (ряду интенсивности), воспроизводимости элементов изображения и воспроизводимости строк, особенно воспроизводимости ширины строк, и размытию, имеющему место на концах строк.

Кроме того, имеется больше возможностей использовать копировальные машины и принтеры в областях записи информации благодаря существующему резкому увеличению количества информации. Обычные средства записи информации включают штриховой код. Однако вместе с расширенными областями использования штрихового кода увеличиваются потребности записи большей информации в меньших пространствах, и часто используется так называемый QR-код (двухмерный код матричного типа), по которому кодовая информация выражается двухмерно. Так, даже если QR-код копируется несколько раз копировальной машиной, требуется правильная точность считывания, требуется тонер, превосходный по воспроизводимости элементов изображения и стабильности интенсивности (ряда интенсивности).

Как указано выше, для получения качества изображения, приемлемого для печати встроенного рисунка и печати QR-кода, в последние годы весьма желательными являются способы формирования изображения, способные обеспечить более высокое разрешение, более высокую скорость и больший срок службы, и поэтому необходимо, чтобы были дополнительно улучшены тонер и другое.

Например, что касается более высокого разрешения, были сделаны попытки относительно мер со стороны копировальной машины и принтера, в которых более высокое разрешение скрытых изображений улучшается снижением диаметра лазерного светового пятна и повышением однородности заряда светочувствительного элемента. С другой стороны, были сделаны попытки относительно мер со стороны тонера, в которых улучшается воспроизводимость скрытых изображений, например, снижением диаметра частиц тонера для точного воспроизведения скрытых изображений, имеющих высокое разрешение. Однако также в случае тонера, имеющего уменьшенный диаметр частиц, поскольку частицы тонера движутся к скрытым изображениям в состоянии агрегирования, качество снижения диаметра частиц не может быть осуществлено наилучшим образом, и улучшение воспроизводимости скрытых изображений является трудным.

Поэтому для получения качества изображения высокого разрешения также требуется меньшая когезия между частицами тонера.

В системах высокоскоростного проявления, поскольку имеется вероятность снижения качества изображения, требуются характеристики тонера, пригодные к высокой скорости.

Были предприняты усилия по решению проблем, описанных выше, мерами со стороны тонера, но меры являются недостаточными для достижения формирования изображения с высокой скоростью и с высоким разрешением, требуемого в последние годы, и остается место для улучшения.

Например, предложено введение различных внешних добавок в частицы тонера в целях улучшения способности тонера заряжаться и придания функции прослойки. Например, выложенная Японская заявка на патент №Н05-142849, выложенная Японская заявка на патент №Н05-224456 и выложенная Японская заявка на патент №2002-287410 предполагают, что введение гидрофобного диоксида кремния и сферического диоксида кремния в частицы тонера увеличивает стабильность изображения. Однако, поскольку диаметр частиц и вводимое количество сферического диоксида кремния, а также его взаимоотношение с частицами тонера являются не полностью оптимизированными, в системах высокоскоростного проявления легко имеет место заделка и высвобождение сферического диоксида кремния; тонеры не являются достаточными для достижения формирования изображения с высокой скоростью и с высоким разрешением, и остается место для улучшения. Кроме того, поскольку способность тонера заряжаться является недостаточной, в процессе длительной эксплуатации легко имеет место снижение интенсивности изображения и потускнение.

Выложенная Японская заявка на патент №2002-003213 предполагает, что введение аморфного тонкодисперсного порошка диоксида кремния в частицы тонера улучшает способность тонера заряжаться и повышает стабильность изображения. Выложенная Японская заявка на патент №2002-108001 предлагает введение в частицы тонера тонкодисперсного порошка диоксида кремния, полученного так называемым золь-гельным способом. Хотя указанные способы могут надежно обеспечить изображения, превосходные по интенсивности и потускнению, такие поры на поверхности тонкодисперсного порошка диоксида кремния являются нерегулируемыми, свойства поверхности тонкодисперсного порошка диоксида кремния склонны быть неоднородными. Тонеры адсорбируют влагу из воздуха в условиях высокой влажности, и количество заряда тонера иногда снижается. Кроме того, в случае использования тонеров для систем высокоскоростного проявления, так как это является случаем, когда тонкодисперсный порошок диоксида кремния недостаточно действует как прослойка, тонеры имеют место для улучшения пригодности к высокой скорости и высокому разрешению. Выложенная Японская заявка на патент №2004-334069 и выложенная Японская заявка на патент №НО6-019190 предполагают, что введение в частицы тонера оксида титана и оксида алюминия, подвергнутых гидрофобизации, повышает способность тонеров заряжаться. Выложенная Японская заявка на патент №2003-322998 предполагает, что введение в частицы тонера тонкодисперсного неорганического порошка с заданным диаметром частиц увеличивает стабильность изображения. Однако, хотя это также влияет на улучшение способности тонера заряжаться и стабилизацию интенсивности изображения, поскольку соотношение тонкодисперсного неорганического порошка в качестве частиц добавки с частицами тонера является неоптимизированным, тонеры являются недостаточными с точки зрения высокого качества изображения.

Раскрытие сущности изобретения

Соответственно, целью настоящего изобретения является создание тонера, в результате чего решаются вышеуказанные проблемы. В частности, целью настоящего изобретения является создание тонера, способного стабильно обеспечивать хорошую стабильность интенсивности, воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения в высокоскоростных копировальных машинах, принтерах и т.п. в течение длительного периода времени, несмотря на условия эксплуатации, и обеспечивать качество изображения, подходящее для печати встроенного рисунка, печати QR-кода и т.п.

Вышеуказанная цель достигается составом настоящего изобретения, описанным ниже.

В частности, настоящее изобретение относится к тонеру, который имеет частицы тонера, содержащие, по меньшей мере, связующую смолу и краситель, и тонкодисперсный порошок диоксида кремния, в котором тонкодисперсный порошок диоксида кремния имеет среднеобъемный диаметр (D50) не менее 0,70 мкм и не более 3,00 мкм и имеет общий объем пор не более 0,200 см³/г, измеренный в интервале диаметров пор не менее 1,7 нм и не более 300,0 нм.

Тонкодисперсный порошок диоксида кремния имеет предпочтительно средний диаметр пор 50,0 нм или менее.

Тонер предпочтительно имеет тонкодисперсный гидрофобный неорганический порошок, имеющий удельную площадь поверхности по методу БЭТ 50 м²/г или более и 300 м²/г или менее.

В изотерме адсорбции-десорбции влаги при 30˚C тонкодисперсного порошка диоксида кремния количество влаги, адсорбированной в процессе адсорбции при относительной влажности 80%, находится предпочтительно в интервале от 0,01 до 1,00% мас.

Тонкодисперсный порошок диоксида кремния предпочтительно получается газофазным способом.

В соответствии с настоящим изобретением может быть создан тонер, способный стабильно обеспечивать превосходную стабильность интенсивности, воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения в высокоскоростных копировальных машинах, принтерах и т.п., которые формируют скрытые изображения с высоким разрешением в течение длительного периода времени, несмотря на условия эксплуатации, и обеспечивать качество изображения, подходящее для печати встроенного рисунка, печати QR-кода и т.п.

Наилучший способ осуществления изобретения

Как результат исследования составляющих материалов, используемых для тонера, авторами настоящего изобретения установлено, что в тонере, который содержит частицы тонера, содержащие, по меньшей мере, связующую смолу и краситель, и тонкодисперсный порошок диоксида кремния, при регулировании диаметра частиц и пор тонкодисперсного порошка диоксида кремния может быть получен тонер, способный стабильно обеспечивать превосходную стабильность интенсивности, воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения в высокоскоростных копировальных машинах, принтерах и т.п., которые формируют скрытые изображения с высоким разрешением в течение длительного периода времени, несмотря на условия эксплуатации, и обеспечивать качество изображения, подходящее для печати встроенного рисунка, печати QR-кода и т.п.

В частности, настоящее изобретение характеризуется тем, что в тонере, который содержит частицы тонера, содержащие, по меньшей мере, связующую смолу и краситель, и тонкодисперсный порошок диоксида кремния, тонкодисперсный порошок диоксида кремния имеет среднеобъемный диаметр (D50) не менее 0,70 мкм и не более 3,00 мкм и имеет общий объем пор не более 0,200 см³/г, измеренный в интервале диаметров пор от не менее 1,7 нм до не более до 300,0 нм.

Традиционно сделаны многие предложения, в которых тонкодисперсный неорганический порошок вводится в частицы тонера в целях повышения способности частиц тонера заряжаться и придания ему функции прослойки. Для эффективного придания функций требуется, чтобы тонкодисперсный неорганический порошок имел высокую способность заряжаться, узкое распределение частиц по диаметру и однородную форму; среди тонкодисперсных неорганических порошков особенно тонкодисперсные порошки диоксида кремния отвечают указанным требованиям к характеристикам и предпочтительно используются.

Однако, поскольку дисперсная структура поверхности и диаметр частицы тонкодисперсных порошков диоксида кремния не являются достаточно регулируемыми, для получения качества изображения с высоким разрешением печати встроенного рисунка, печати QR-кода и т.п. требуются дополнительные улучшения.

Поскольку порошки диоксида кремния, используемые для применения в тонере, являются обычно аморфными и имеют много пор субмикронного порядка (от нескольких нанометров до нескольких сотен нанометров) на их поверхности, электростатический заряд, вероятно, становится неоднородным. В частности, в среде высокой влажности, поскольку молекулы воды в воздухе входят в поры, способность тонера заряжаться снижается в процессе эксплуатации. Следовательно, поскольку способность тонера заряжаться становится далее неоднородной, тонер легко образует агрегаты, иногда ухудшая воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения. Кроме того, снижение способности заряжаться иногда снижает интенсивность изображения во второй половине срока эксплуатации.

Кроме того, в системах высокоскоростного проявления, поскольку тонер подвергается большому сдвигу в проявочной машине, в тонере легко образуется ухудшение благодаря заделыванию и т.п. внешних добавок в проявочной машине.

В таких условиях, поскольку функция в качестве прослойки тонкодисперсного порошка диоксида кремния снижается, тонер сильно подвергается влиянию неоднородности заряда и снижения способности заряжаться, более легкого агрегирования.

Для снижения такого ухудшения тонера, хотя должно вводиться оптимальное количество тонкодисперсного порошка диоксида кремния, имеющего больший диаметр частиц, введение тонкодисперсного порошка диоксида кремния с большим диаметром частиц, имеющих дисперсную структуру на их поверхности, является непредпочтительным благодаря проявлению влияния неоднородности заряда.

То есть, только традиционное введение тонкодисперсного порошка диоксида кремния просто в качестве прослойки в системах высокоскоростного проявления является недостаточным и регулирование поверхностных свойств путем регулирования дисперсной структуры поверхности и оптимизации диаметра частиц становится важным, как в настоящем изобретении.

Тогда в результате широких исследований состояний пор поверхности тонкодисперсного порошка диоксида кремния авторами настоящего изобретения было установлено, что введение тонкодисперсного порошка диоксида кремния, имеющего определенное состояние пор, в частицы тонера может стабильно обеспечить превосходные стабильность интенсивности, воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения даже в копировальных машинах, принтерах и т.п., которые формируют скрытые изображения высокого разрешения в течение длительного периода времени, несмотря на условия эксплуатации.

В частности, настоящее изобретение характеризуется использованием тонкодисперсного порошка диоксида кремния, имеющего общий объем пор не более 0,200 см³/г, измеренный в интервале диаметров пор от не менее 1,7 нм до не более 300,0 нм. Общий объем пор составляет предпочтительно не более 0,070 см³/г, более предпочтительно не более 0,025 см³/г.

То, что общий объем пор, измеренный в интервале диаметров пор от не менее 1,7 нм до не более 300,0 нм, составляет не более 0,200 см³/г, показывает, что число пор на поверхности тонкодисперсного порошка диоксида кремния является небольшим и/или что объем каждой поры является небольшим. При получении таким образом поверхностной структуры, которая не имеет пор и является однородной, поскольку способность заряжаться тонкодисперсного порошка диоксида кремния становится однородной, и тонкодисперсный порошок диоксида кремния является значительно улучшенным по влагостойкости, способность заряжаться может стабильно сохраняться в течение длительного периода времени, несмотря на условия эксплуатации. Поэтому, поскольку способность заряжаться тонера становится однородной и стабильной, тонер может точно воспроизводить скрытые изображения высокого разрешения без агрегирования тонера даже в высокоскоростных копировальных машинах, принтерах и т.п. Следовательно, тонер может стабильно обеспечить превосходные стабильность интенсивности, воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения в течение длительного периода времени, несмотря на условия эксплуатации.

То, что общий объем пор составляет более 0,200 см³/г, показывает, что много пор присутствует на поверхности тонкодисперсного порошка диоксида кремния и/или что объем каждой поры является большим. В случае такого тонкодисперсного порошка диоксида кремния, поскольку поверхностная дисперсная структура является неоднородной, способность заряжаться становится неоднородной и, кроме того, поскольку молекулы воды в воздухе входят в поры, способность заряжаться снижается в процессе эксплуатации. В результате, поскольку в системах высокоскоростного проявления способность заряжаться тонера становится неоднородной, ухудшается когезионность и легко ухудшаются воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения. Кроме того, поскольку способность заряжаться снижается, легко снижается интенсивность изображения и легко ухудшается потускнение во второй половине срока эксплуатации.

В настоящем изобретении общий объем пор измеряется в интервале диаметров пор от не менее 1,7 нм до не более 300,0 нм, где поверхностное состояние пор тонкодисперсного порошка диоксида кремния может быть хорошо воспроизводимо определено, и состояние пор может быть точно измерено в большом интервале.

Авторами настоящего изобретения установлено, что использование тонкодисперсного порошка диоксида кремния, имеющего общий объем пор не более 0,200 см³/г, измеренный в интервале диаметров пор от не менее 1,7 нм до не более 300,0 нм, обеспечивает введение в частицы тонера тонкодисперсного порошка диоксида кремния, имеющего больший диаметр частиц. В частности, тонкодисперсный порошок диоксида кремния настоящего изобретения характеризуется тем, что он имеет среднеобъемный диаметр (D50) не менее 0,70 мкм и не более 3,00 мкм (предпочтительно не менее 0,70 мкм и не более 1,50 мкм). При регулировании диаметра частиц тонкодисперсного порошка диоксида кремния в вышеуказанном интервале в тонере не образуется ухудшение благодаря заделыванию и т.п. тонкодисперсного порошка диоксида кремния даже в условиях, когда тонер подвергается большому сдвигу в проявочных машинах, подобных системам высокоскоростного проявления, и может стабильно обеспечивать изображения, имеющие превосходную стабильность интенсивности, воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения в течение длительного периода времени, несмотря на условия эксплуатации.

Тонкодисперсный порошок диоксида кремния, имеющий среднеобъемный диаметр (D50) менее 0,70 мкм, легко заделывается в частицы тонера и ухудшает когезионность тонера в системах высокоскоростного проявления и легко снижает воспроизводимость строк и воспроизводимость элементов изображения. Напротив, тонкодисперсный порошок диоксида кремния, имеющий среднеобъемный диаметр (D50) более 3,00 мкм, легко высвобождается из частиц тонера и снижает интенсивность изображения во вторую половину срока эксплуатации.

В настоящем изобретении для регулирования среднеобъемного диаметра (D50) не менее 0,70 мкм и не более 3,00 мкм и регулирования общего объема пор не более 0,200 см³/г, измеренного в интервале диаметров пор от не менее 1,7 нм до не более 300,0 нм, в способе получения тонкодисперсного порошка диоксида кремния успешно регулируются концентрация и температура синтеза и скорость охлаждения. Если диаметр частиц и поры тонкодисперсного порошка диоксида кремния регулируются в вышеуказанном интервале, форма частиц специально не ограничивается.

Объем пор в настоящем изобретении определяется газоадсорбционным методом, в котором газообразный азот адсорбируется на поверхности образца с использованием прибора Porosimetry Analyzer Tristar 3000 (Shimadzu Corp.). Описание измерения дается в рабочем руководстве, изданном Shimadzu Corp., которое состоит в следующем. Перед определением порораспределения 1-2 г образца загружают в пробирку и вакуумируют при 100°C в течение 24 ч. После завершения вакуумирования образец точно взвешивают с получением образца. Общий объем пор полученного образца в интервале диаметров пор от не менее 1,7 нм до не более 300,0 нм определяют десорбционным методом БДХ(BJH) (Баррета, Джойнера, Халенда) с использованием Porosimetry Analyzer. Порораспределение предпочтительно определяется на основе общего объема пор, ближайшего к рассматриваемым данным измерений.

Определение распределения частиц по диаметру в настоящем изобретении выполняется с использованием анализатора распределения частиц по диаметру лазерного дифракционного/рассеивающего типа LA-920 (HORIBA Ltd.). Метод определения включает введение, например, приблизительно 30 мг образца в 100 мл ионообменной воды с получением дисперсионной среды и обработку дисперсионной жидкости ультразвуковым диспергатором в течение 1 мин с получением дисперсной жидкости. Дисперсную жидкость по каплям загружают в измерительную ячейку, так что концентрация образца имеет проницаемость приблизительно 80%. Относительные показатели преломления измеряемого образца и воды устанавливаются в зависимости от типа образца, и распределение частиц по диаметру на основе объема определяется с использованием вышеуказанного анализатора с определением среднего диаметра (D50).

Настоящее изобретение характеризуется тем, что при использовании тонкодисперсного порошка диоксида кремния, описанного выше, порораспределение и диаметр частиц которого регулируются, тонер не подвергается агрегации и легко разрыхляется даже в условиях, когда тонер подвергается большому сдвигу в проявочных машинах, подобных системам высокоскоростного проявления, т.е. в состоянии, когда тонер уплотняется.

Определение когезионности тонера в состоянии уплотнения использует ShearScan TS-12 (Sci-Tec Co.). ShearScan определяет на принципе Mohr-Coulomb-модели, описанной в “CHARACTERIZING POWDER FLOWABILITY” (опубликованной 24 января 2002 г.), написанной by Prof. Virendra M. Puri.

В частности, измерение проводится в среде при комнатной температуре (23°C, 60% относительная влажность) с использованием линейной сдвиговой ячейки (цилиндрическая, 80 мм в диаметре, 140 см³ в объеме), которая может придать усилие сдвига линейно в секционном направлении. Тонер загружают в указанную ячейку и нагружают вертикальной нагрузкой так, чтобы она стала 2,5 кПа, с получением уплотненного слоя порошка с тем, чтобы получить наиболее плотное состояние упаковки при данной вертикальной нагрузке (измерение ShearScan является предпочтительным в настоящем изобретении тем, что данное уплотненное состояние может быть получено без заметного различия, когда давление определяется автоматически). Аналогично образуются уплотненные слои порошка с вертикальной нагрузкой, составляющей 5,0 кПа и 10,0 кПа. Проводят испытание, при котором каждая вертикальная нагрузка постепенно нагружается усилием сдвига при непрерывном нагружении приложенной вертикальной нагрузкой, когда образуется уплотненный слой порошка, и в это время определяются вариации напряжения сдвига с определением стационарной точки. Уплотненный слой порошка определяется при достижении стационарной точки, когда становятся небольшими вариации напряжения сдвига и смещение в вертикальном направлении нагружающей ячейки для приложения вертикальной нагрузки, и как вариации, так и смещение принимают установившиеся значения в испытании. Затем вертикальная нагрузка постепенно снимается с уплотненного слоя порошка, который достиг стационарной точки; получают развертку нарушений при каждой нагрузке (график «напряжение вертикальной нагрузки от напряжения сдвига») и определяют Y-отрезок и наклон. В анализе по Mohr-Coulomb-модели неограниченное предельное напряжение и максимальное напряжение уплотнения представлены следующими выражениями, и Y-отрезок обозначает «силу когезии», и наклон обозначает «угол внутреннего трения».

Свободный предел текучести=2 с(1+sin Φ)/cos Φ

Максимальное напряжение уплотнения=

((A-(A²sin²Φ-τ_ssp ²cos²Φ)^0,5)/cos²Φ)×(1+sin²Φ)-(c/tanΦ)

(A=σ_ssp+(c/tanΦ), c=сила когезии, Φ=угол внутреннего трения, τ_ssp=с+σ_ssp×tanΦ) и

σ_ssp=вертикальная нагрузка в стационарной точке).

Свободный предел текучести и максимальное напряжение уплотнения, рассчитанные при каждой вертикальной нагрузке, изображают на графике (график функции течения) и на основе графика выводят прямую линию. По этой прямой линии определяют свободный предел текучести при 0,1 кПа и 20,0 кПа в максимальном напряжении уплотнения.

Использование зависимости максимального напряжения уплотнения (Х) и свободного предела текучести (U) позволяет рассмотреть способность разрыхляться порошкового слоя, уплотненного при любой нагрузке, т.е. характеристики порошка (сила когезии между частицами тонера) плотно уплотненного слоя тонера. Свободный предел текучести (U) относится к способности разрыхляться при перемешивании в контейнере тонера и к положению, когда тонер проходит через секцию регулирования и наносится на носитель тонера при воздействии сдвига от элемента регулирования. Кроме того, максимальное напряжение уплотнения (Х) в настоящем изобретении обозначает напряжение, воздействующее на тонер, который плотно уплотнен сдвигом, которому тонер подвергается в проявочной машине.

Соответственно, свободный предел текучести при 0,1 кПа в максимальном напряжении уплотнения позволяет рассмотреть характеристики порошка в состоянии относительно небольшого сдвига на тонере, и свободный предел текучести при 20,0 кПа в максимальном напряжении уплотнения позволяет рассмотреть характеристики порошка в состоянии относительно большого сдвига на тонере. При оценке перехода свободного предела текучести между максимальными напряжениями уплотнения характеристики порошка слоя тонера выражаются в уплотненном состоянии.

Тонер настоящего изобретения предпочтительно имеет свободный предел текучести не более 1 кПа при максимальном напряжении уплотнения 0,1 кПа тонера, и свободный предел текучести не менее 2,0 кПа и не более 6,0 кПа при максимальном напряжении уплотнения 20 кПа тонера. При регулировании тонера в вышеуказанном интервале тонер не агрегирует даже в любом состоянии из уплотнения при низком давлении и из уплотнения при высоком давлении и легко разрыхляется при проявлении, что является предпочтительным.

Может использоваться любой тонкодисперсный порошок диоксида кремния, используемый в настоящем изобретении, если он имеет вышеуказанные характеристики, но предпочтительным является тонкодисперсный порошок диоксида кремния, имеющий характеристики, описанные выше.

Тонкодисперсный порошок диоксида кремния в настоящем изобретении имеет средний диаметр пор не более 50,0 нм. Случай среднего диаметра пор более 50,0 нм указывает на то, что поры на поверхности тонкодисперсного порошка диоксида кремния являются крупными. В случае такого тонкодисперсного порошка диоксида кремния количество адсорбированной влаги в среде высокой влажности становится большим, и способность заряжаться легко снижается, что является непредпочтительным.

Средний диаметр пор тонкодисперсного порошка диоксида кремния в настоящем изобретении определяется методом измерения, подобным методу для объема пор, описанному выше.

Кроме того, тонер согласно настоящему изобретению предпочтительно включает гидрофобный тонкодисперсный неорганический порошок, имеющий удельную площадь поверхности по методу БЭТ не менее 50,0 м²/г и не более 300 м²/г.

При использовании вместе гидрофобного тонкодисперсного неорганического порошка, который имеет способность придавать высокую текучесть поверхности тонера и большую удельную площадь поверхности по методу БЭТ, тонкодисперсный порошок диоксида кремния может гомогенно диспергироваться в тонере.

При удельной площади поверхности по методу БЭТ гидрофобного тонкодисперсного неорганического порошка менее 50,0 м²/г тонкодисперсный порошок диоксида кремния диспергируется недостаточно, что является непредпочтительным. При удельной площади поверхности по методу БЭТ гидрофобного тонкодисперсного неорганического порошка более 300 м²/г тонер заряжается, непредпочтительно вызывая отрицательные эффекты, такие как снижение интенсивности.

Гидрофобные тонкодисперсные неорганические порошки включают, например, диоксид кремния (кремнезем), диоксид титана, оксид алюминия (глинозем), оксид цинка, оксид магния, оксид церия, оксид железа, оксид меди и оксид олова. Среди них особенно предпочтительно используемым является сухой кремнезем, называемый полученным сухим способом, или дымящий кремнезем, получаемый окислением в паровой фазе галогенида кремния.

Гидрофобизация может быть осуществлена при использовании обрабатывающего агента, такого как силиконовые покрытия, различные модифицированные силиконовые покрытия, силиконовые масла, различные модифицированные силиконовые масла, силановые соединения, силановые аппреты, другие кремнийорганические соединения и титанорганические соединения, в отдельности или в комбинации двух или более из них.

Метод определения БЭТ удельной площади поверхности включает согласно методу БЭТ определения удельной площади поверхности использование анализатора удельной площади поверхности марки Gemini 2375 (Shimadzu Corp.), c использованием газообразного азота, адсорбированного на поверхности образца, и использованием многоточечного метода БЭТ для расчета удельной площади поверхности.

Тонкодисперсный порошок диоксида кремния в настоящем изобретении имеет на изотерме адсорбции-десорбции влаги при 30°C количество адсорбированной влаги в процессе адсорбции при относительной влажности 80% предпочтительно не менее 0,01% мас. и не более 1,0% мас., более предпочтительно не менее 0,01% мас. и не более 0,50% мас., особенно предпочтительно не менее 0,01% мас. и не более 0,20% мас.Случай, когда количество адсорбированной влаги при относительной влажности 80% составляет более 1,00% мас., показывает, что количество адсорбированной влаги является большим. Поскольку тонкодисперсный порошок диоксида кремния снижает способность заряжаться тонера и ухудшает когезионность, способность к проявлению ухудшается (снижается интенсивность, увеличивается потускнение). Напротив, случай, когда количество адсорбированной влаги составляет менее 0,01% мас., показывает, что тонкодисперсный порошок диоксида кремния имеет чрезмерную гидрофобность. Чрезмерно сильная гидрофобность разрушает зарядное равновесие, такое как сверхзаряд, и аналогично снижает интенсивность и ухудшает потускнение.

Количество адсорбированной влаги в настоящем изобретении определяется с использованием прибора равновесного измерения адсорбции (Tokyo Testing Machine Inc., “EAM-02”). Данный прибор устанавливает в системе твердое вещество-газ равновесие твердое вещество-газ в условиях, когда присутствует только целевой газ (в настоящем изобретении - вода), и измеряет массу твердого вещества и давление пара в этот момент.

Фактическое определение изотермы адсорбции-десорбции влаги проводится полностью автоматически компьютером при измерении сухой массы и деаэрации растворенного воздуха в воде с определением изотермы адсорбции-десорбции, что показано ниже. Методика определения описана в рабочем руководстве, опубликованном фирмой Tokyo Testing Machine Inc., и как описано далее. Здесь в настоящем изобретении вода используется как жидкий растворитель.

Сначала приблизительно 5 г образца загружают в контейнер для образцов в адсорбционной трубке, и затем температура ванны с постоянной температурой и температура образца устанавливаются при 30°C. Затем открывают воздушные клапаны V1 (главный клапан) и V2 (выпускной клапан), и секция вакуумного отсоса работает при вакууме внутри вакуумного сосуда приблизительно 0,01 мм рт.ст. с сушкой образца. Масса в тот момент, когда масса образца не изменяется, определяется как «сухая масса».

Поскольку воздух растворяется в воде как в жидком растворителе, должна быть осуществлена деаэрация. Сначала вода загружается в резервуар жидкости, работает секция вакуумного отсоса, воздушный клапан V2 и воздушный клапан V3 (клапан резервуара жидкости) поочередно открываются с удалением растворенного воздуха. Вышеуказанная операция повторяется несколько раз, и время, когда будет установлено, что пузырьки не выходят, является концом деаэрации.

После измерения сухой массы и деаэрации растворенного воздуха в воде воздушные клапаны V1 и V2 закрываются с поддержанием вакуума внутри вакуумного сосуда, и воздушный клапан V3 открывается с введением водяного пара из резервуара жидкости, и воздушный клапан закрывается. Затем воздушный клапан V1 открывается с введением пара растворителя в вакуумный сосуд, и давление измеряется датчиком давления. Если давление в вакуумном сосуде не достигает установленного давления, давление в вакуумном сосуде делается равным установленному давлению повторением вышеуказанной операции. Когда достигается равновесие, давление в вакуумном сосуде и масса становятся постоянными, и давление, температура и масса образца измеряются в этот момент как равновесные значения.

При работе, как описано выше, изотерма адсорбции-десорбции может быть определена при смещении давления водяного пара. При фактическом измерении относительные давления пара для измерения адсорбированных количеств устанавливаются заранее. С установленными давлениями, например 5%, 10%, 30%, 50%, 70%, 80%, 90% и 95%, «процесс адсорбции» в настоящем изобретении относится к процессу, в котором изотерма выводится при определении количеств адсорбированной влаги в порядке от 5% вверх; и «процесс десорбции» относится к процессу, в котором после процесса адсорбции количества адсорбированной влаги определяются, когда относительное давление пара снижается от 95% в обратном порядке к процессу адсорбции.

В указанном приборе давление устанавливается как относительное давление пара (% относительной влажности), и изотерма адсорбции-десорбции представлена адсорбированным количеством (%) и относительным давлением пара (% относительной влажности). Расчетные выражения адсорбированного количества и относительного давления пара показаны ниже.

M=((Wk-Wc)/Wc)×100,

Pk=(Q/Q0)×100,

где М обозначает адсорбированное количество (%), Pk обозначает относительное давление пара (%), Wk (мг) обозначает массу образца, Wc (мг) обозначает сухую массу образца, Q0 (мм рт.ст.) обозначает давление насыщенного водяного пара воды, определенное по Antoine-формуле при использовании температуры Tk (°C) при равновесии адсорбции-десорбции, и Q (мм рт.ст.) обозначает давление, измеренное как равновесные значения.

Тонкодисперсный порошок диоксида кремния, используемый в настоящем изобретении, предпочтительно имеет удельную площадь поверхности не менее 1,0 м²/г и не более 20,0 м²/г, более предпочтительно не менее 2,0 м²/г и не более 10,0 м²/г.

С удельной площадью поверхности более 20,0 м²/г тонкодисперсный порошок диоксида кремния заделывается в частицы тонера. Т.е. поскольку разрушение тонера легко имеет место, возникают отрицательные эффекты, такие как снижение интенсивности изображения во второй половине срока службы. С удельной площадью поверхности менее 1,0 м²/г тонер не показывает достаточной текучести, вызывая отрицательные эффекты, такие как снижение интенсивности изображения в последней половине срока службы.

Метод определения БЭТ удельной площади поверхности включает согласно методу БЭТ определения удельной площади поверхности использование анализатора удельной площади поверхности марки Gemini 2375 (Shimadzu Corp.) c использованием газообразного азота, адсорбированного на поверхности образца, и использованием многоточечного метода БЭТ для расчета удельной пл