В документации сказано, что при использовании START_NOT_STICKY:
Если система завершает работу службы после возврата из onStartCommand(), не создавайте службу повторно, если нет ожидающих намерений для доставки.
Что значит ожидающие намерения в этом контексте? Когда вы используете startService(Intent), метод onStartCommand() выполняется немедленно. Отложенных намерений нет.