DE69809646T2

DE69809646T2 - Elektrophotographisches Gerät, Bilderzeugungsverfahren und Arbeitseinheit

Info

Publication number: DE69809646T2
Application number: DE69809646T
Authority: DE
Inventors: Shuichi Aita; Fumihiro Arahira; Ryoichi Fujita; Yoshifumi Hano; Kiyoshi Mizoe; Kenji Okado; Toshiyuki Ugai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: US6285848B1; KR100279692B1; EP0892319A1; EP0892319B1; KR19990006964A; CN1169026C; DE69809646D1; CN1209574A

Description

Gebiet der Erfindung und zugehöriger Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrofotografisches Gerät, das eine Aufladeeinrichtung, die ein Aufladeelement umfasst, das aus magnetischen Teilchen besteht, und eine Entwicklungseinrichtung, die auch als wesentliche Reinigungseinrichtung wirkt, einschließt. Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildgebungsverfahren, das ein solches elektrofotografisches Gerät verwendet, und eine Prozesspatrone, die einen entscheidenden Teil eines solchen elektrofotografischen Gerätes ausmacht.
Es ist bereits eine große Zahl elektrofotografischer Prozesse bekannt. Bei diesen Prozessen wird auf verschiedene Weise ein elektrostatisches, latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Element, das ein fotoleitendes Material umfasst, erzeugt, dann das latente Bild mit einem Toner entwickelt und sichtbar gemacht und schließlich das sich ergebende Tonerbild, nachdem es nach Belieben auf ein Übertragungsempfangsmaterial, wie zum Beispiel Papier, übertragen wurde, durch Erhitzen, Ausüben von Druck, Erhitzen und Ausüben von Druck und dergleichen fixiert, wodurch eine Kopie oder ein Ausdruck erhalten wird. Der Resttoner, der auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibt, ohne übertragen worden zu sein, wird in einem Reinigungsschritt entfernt. In einem solchen elektrofotografischen Gerät wurde bisher üblicherweise eine Koronaentladungseinrichtung, wie zum Beispiel ein so genanntes Corotron oder Scorotron, als Aufladeeinrichtung verwendet, aber diese Einrichtungen sind mit Problemen behaftet, wie zum Beispiel dem, dass zum Zeitpunkt der Koronaentladung zur Bildung einer negativen Korona oder einer positiven Korona eine beträchtliche Menge Ozon auftritt und dass das elektrofotografische Gerät mit einem Filter zur Entfernung des Ozons ausgerüstet sein muss, was zu einer Vergrößerung der Abmessungen und einem Ansteigen der Betriebskosten des Gerätes führt.
Als technische Lösung solcher Schwierigkeiten wurde ein Aufladeverfahren zur Minimierung des Auftretens von Ozon entwickelt, worin eine Aufladeeinrichtung, wie zum Beispiel eine Walze oder eine Klinge, dazu gebracht wird, die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes zu berühren, so dass sie einen engen Spalt in der Nähe des Kontaktbereiches bildet, wo eine Entladung auftritt, die anscheinend dem Paschenschen Gesetz folgt (Kontaktaufladeschema), wie es zum Beispiel in den offengelegten, japanischen Patentanmeldungen (JP-A) 57- 178257, JP-A 56-104351, JP-A 58-40566, JP-A 58-139156 und JP-A 58150975 offenbart ist.
Gemäß dem Kontaktaufladeschema besteht allerdings die Gefahr, dass eine Schwierigkeit, wie zum Beispiel das Schmelzkleben des Toners am lichtempfindlichen Element, auftritt. Aus diesem Grund wird auch ein Schema vorgeschlagen, bei dem ein Aufladeelement so in der Nähe des lichtempfindlichen Elementes angeordnet wird, dass ein direkter Kontakt zwischen ihnen vermieden wird. Das Element zum Aufladen des lichtempfindlichen Elementes kann die Gestalt einer Walze, einer Klinge, einer Bürste oder eines lang gestreckten, plattenförmigen Elementes, das mit einer Widerstandsschicht beschichtet ist, annehmen. Jedes dieser Elemente lässt die Schwierigkeit bestehen, die Entfernung zwischen den Elementen genau einzustellen, was ein Problem in der praktischen Anwendung bestehen lässt.
Als andere Alternative wurde auch vorgeschlagen, magnetische Teilchen, die auf einem elektrisch leitenden Zylinder getragen werden, der einen Magneten umschließt, als Aufladeelement zu verwenden, das eine relativ kleine Berührungsbelastung auf das lichtempfindliche Element ausübt. Zum Beispiel offenbart JP-A 59-133569 ein Verfahren, bei dem mit Eisen beschichtete Teilchen auf einer Magnetwalze getragen und mit einer Spannung versehen werden, um ein lichtempfindliches Element aufzuladen, offenbart JP-A 4-116674 ein Aufladegerät, das mit einer von einer Wechselspannung überlagerten Gleichspannung versorgt ist, und offenbart JP-A 7-72667 magnetische Teilchen, die mit einem Styrolacrylharz beschichtet sind, so dass sie verbesserte Umgebungsbeständigkeit aufweisen.
Auf der anderen Seite wurden beim Reinigungsschritt bisher konventionell eine Klinge, ein Fellbürste, eine Walze und dergleichen als Reinigungseinrichtung verwendet. Durch die Reinigungseinrichtung oder das Reinigungselement wird der Übertragungsresttoner mechanisch abgeschabt oder zurückgehalten, um ihn in einem Abfalltonerbehälter aufzufangen. Entsprechend wurden einige Probleme verursacht, indem ein solches Reinigungselement gegen die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes gedrückt wurde. Indem zum Beispiel das Element stark angedrückt wird, kann das lichtempfindliche Element abgenutzt werden, was zu einer kurzen Lebensdauer des lichtempfindlichen Elementes führt. Was weiter das Gerät betrifft, wird es natürlich vergrößert, weil eine solche Reinigungsvorrichtung bereitgestellt werden muss, was der allgemeinen Forderung nach kleineren Geräten entgegensteht.
Weiter ist unter dem ökologischen Gesichtspunkt und der wirksamen Ausnutzung eines Toners ein System wünschenswert, das keinen Abfalltoner verursacht.
Um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, die die Bereitstellung eines getrennten Reinigungssystems begleiten, wurde ein so genanntes gleichzeitig entwickelndes und reinigendes System oder ein System ohne Reinigungseinrichtung vorgeschlagen, bei dem keine getrennte Reinigungseinrichtung zur Rückgewinnung und Lagerung des Resttoners, der nach dem Übertragungsschritt auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibt, zwischen der Übertragungsposition und der Aufladeposition oder zwischen der Aufladeposition und der Entwicklungsposition bereitgestellt wird, sondern die Reinigung durch die Entwicklungseinrichtung durchgeführt wird. Beispiele eines solchen Systems sind offenbart in JP-A 59-133573, JP-A 62-203182, JP-A 63-133179, JP-A 64-20587, JP-A 2-51168, JP-A 2-302772, JP-A 5-2287, JP-A 5-2289, JP-A 5-53482 und JP-A 5-61383. Bei diesen vorgeschlagenen Systemen werden eine Koronaaufladeeinrichtung, eine Fellbürstenaufladeeinrichtung und eine Walzenaufladeeinrichtung als Aufladeeinrichtungen verwendet, und es ist noch nicht vollständig gelungen, Probleme zu lösen, wie zum Beispiel die Verschmutzung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes mit Entladungsprodukten und die Uneinheitlichkeit der Aufladung.
Aus diesem Grund wurde ein System ohne Reinigungseinrichtung unter Verwendung einer magnetischen Bürste als Aufladeelement vorgeschlagen. Zum Beispiel offenbart JP-A 4-21873 ein Bildgebungsgerät, das eine magnetische Bürste verwendet, die mit einer Wechselspannung versorgt wird, die eine von Spitze zu Spitze gemessene Spannung aufweist, die einen Entladungsschwellwert überschreitet, wodurch ein Reinigungsgerät überflüssig wird. Weiter offenbart JP-A 6-118855 ein Bildgebungsgerät, das ein gleichzeitig mittels magnetischer Bürste aufladendes und reinigendes System ohne Verwendung eines unabhängigen Reinigungsgerätes einschließt.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 07009746 offenbart ein Bildgebungsgerät und ein Verfahren, bei dem eine magnetische Bürste, die aus leitfähigen Metallteilchen gebildet wird, verwendet wird, um die Oberfläche des Elementes zum Tragen des Bildes aufzuladen. Resttoner, der auf dem Element zum Tragen des Bildes nach der Bildübertragung zurückbleibt, wird von der magnetischen Bürste temporär eingesammelt und dann abgegeben, wodurch fehlerhafte Aufladung verhindert und eine zufrieden stellende Bildqualität beibehalten wird.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0715230 offenbart ein Bildgebungsverfahren, das ein Kontaktaufladeelement verwendet, das üblicherweise verwendete Fasern, wie zum Beispiel Nylon, Acryl, Rayon, Polycarbonat oder Polyester, und ein darin dispergiertes, leitfähiges Material, das zur Einstellung des Widerstandes dient, umfasst. Das leitfähige Material kann leitfähige Pulver aus Metallen, wie zum Beispiel Kupfer, Nickel, Eisen, Aluminium, Gold und Silber, oder Pulver aus Metalloxiden, wie zum Beispiel Eisenoxid, Bleioxid, Zinnoxid, Antimonoxid und Titanoxid, oder Rußschwarz einschließen. Resttoner, der auf dem Element zum Tragen des Bildes nach der Bildübertragung zurückbleibt, wird durch das Element zum Tragen des Entwicklers gesammelt.
Das US-amerikanische Patent Nr. 5 637 431 offenbart einen elektrofotografischen Entwickler, der einen Träger und Tonerteilchen umfasst, wobei die Tonerteilchen eine Oberflächenbeschichtung aus einer quaternären Ammoniumverbindung aufweisen, die wenigstens einen Alkylrest mit einer Kohlenstoffzahl von 8 bis 18 aufweist.
Allerdings offenbaren diese Literaturstellen des Standes der Technik nicht spezifische Formen der magnetischen Aufladeteilchen, die geeignet sind für ein System ohne Reinigungseinrichtung, wodurch sie in dieser Hinsicht ein technisches Problem bestehen lassen.
Insbesondere ist es wünschenswert, ein Aufladeelement bereitzustellen, das in der Lage ist, eine stabile Aufladeleistung aufzuweisen und einen Übertragungsresttoner so zu behandeln, dass er geeignet ist zur Wiedergewinnung durch eine Entwicklungseinrichtung, die geeignet ist, in einem System ohne Reinigungseinrichtung verwendet zu werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektrofotografisches Gerät bereitzustellen, das eine magnetische Bürste und ein System ohne Reinigungseinrichtung einschließt, und das in der Lage ist, zuverlässige Bilder kontinuierlich eine lange Zeit hindurch bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektrofotografisches Gerät bereitzustellen, das eine Aufladeeinrichtung mit magnetischer Bürste einschließt, die in der Lage ist, wirksam das Verstreuen von Toner aus dieser Einrichtung heraus zu verhindern durch die Verwendung von verbesserten magnetischen Teilchen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bildgebungsverfahren, das ein solches elektrofotografisches Gerät verwendet, und eine Prozesspatrone, die einen entscheidenden Teil eines solchen elektrofotografischen Gerätes darstellt, bereitzustellen.
Gemäß der Erfindung wird ein elektrofotografisches Gerät bereitgestellt, das folgendes umfasst:
Ein elektrofotografisches, lichtempfindliches Element und (i) eine Aufladeeinrichtung, eine Belichtungseinrichtung zur Belichtung mit Bilddaten, (iii) eine Entwicklungseinrichtung und (iv) eine Übertragungseinrichtung, die in dieser Reihenfolge dem lichtempfindlichen Element gegenüber angeordnet sind, wobei
die Aufladeeinrichtung ein Aufladeelement einschließt, das magnetische Teilchen umfasst, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet sind, um so das lichtempfindliche Element auf Grund einer Spannung, die daran angelegt ist, aufzuladen, und
die Entwicklungseinrichtung auch dahingehend wirkt, dass sie Resttoner, der nach dem Verarbeiten durch die Übertragungseinrichtung und die Aufladeeinrichtung auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibt, zurück gewinnt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die magnetischen Teilchen mit einem Kupplungsmittel oberflächenbeschichtet sind, das eine lineare Alkylgruppe aufweist, die wenigstens 6 Kohlenstoffatome und maximal 30 Kohlenstoffatome besitzt.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Bildgebungsverfahren bereitgestellt, das einen Zyklus aus folgenden Schritten umfasst:
- Einem Aufladeschritt zum Aufladen eines elektrofotografischen, lichtempfindlichen Elementes durch eine Aufladeeinrichtung, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet ist,
- einem Belichtungsschritt, bei dem das aufgeladene, lichtempfindliche Element einem Bildlicht ausgesetzt wird, um ein elektrostatisches Bild auf dem lichtempfindlichen Element zu erzeugen,
- einem Entwicklungsschritt, bei dem das elektrostatische Bild mit einem Toner entwickelt wird, der von einer Entwicklungseinrichtung bereitgestellt wird, wodurch ein Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Element erzeugt wird, und
- einem Übertragungsschritt, bei dem das Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Element auf ein Übertragungsempfangsmaterial übertragen wird, wobei
die Aufladeeinrichtung ein Aufladeelement einschließt, das magnetische Teilchen umfasst, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet sind, um so das lichtempfindliche Element auf Grund einer Spannung, die daran angelegt ist, aufzuladen, und
Resttoner, der nach dem Übertragungsschritt auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibt, im Aufladeschritt nach dem Entwicklungsschritt in einem folgenden Zyklus durch die Aufladeeinrichtung verarbeitet beziehungsweise durch die Entwicklungseinrichtung zurück gewonnen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die magnetischen Teilchen mit einem Kupplungsmittel oberflächenbeschichtet sind, das eine lineare Alkylgruppe aufweist, die wenigstens 6 Kohlenstoffatome und maximal 30 Kohlenstoffatome besitzt.
Gemäß noch einem anderen, dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Prozesspatrone bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
ein elektrofotografisches, lichtempfindliches Element und eine Aufladeeinrichtung, die eine integrale Einheit bilden, die abnehmbar am Hauptaufbau eines elektrofotografischen Gerätes anbringbar ist,
worin die Aufladeeinrichtung ein Aufladeelement einschließt, das magnetische Teilchen umfasst, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet sind, um so das lichtempfindliche Element auf Grund einer Spannung, die daran angelegt ist, aufzuladen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die magnetischen Teilchen mit einem Kupplungsmittel oberflächenbeschichtet sind, das eine lineare Alkylgruppe aufweist, die wenigstens 6 Kohlenstoffatome und maximal 30 Kohlenstoffatome besitzt.
Diese und andere Aufgaben, Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden klarer erkennbar bei Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Ausführungsform des elektrofotografischen Gerätes, die eine Prozesspatrone einschließt.
Fig. 2 ist eine Veranschaulichung eines Gerätes zur Messung eines spezifischen Volumenwiderstandes magnetischer Teilchen.
Fig. 3 ist eine Veranschaulichung der Messung der triboelektrischen Aufladung eines Toners oder der triboelektrischen Aufladefähigkeit von magnetischen Teilchen.
Fig. 4 ist eine Veranschaulichung einer nicht magnetischen Entwicklungsvorrichtung vom Einkomponententyp.
Fig. 5 ist ein Wellenformdiagramm, das ein elektrisches Vorspannungsfeld zur Entwicklung darstellt, das eine periodisch unterbrochene Wechselspannungswellenform aufweist.
Fig. 6 ist eine schematische Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrofotografischen Gerätes.
Fig. 7 ist eine Veranschaulichung noch einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen, elektrofotografischen Gerätes, die für die Vollfarbbildgebung geeignet ist.
Fig. 8 ist eine Veranschaulichung eines digitalen Kopiergerätes, das in den Beispielen verwendet wird.
Fig. 9 und 10 sind grafische Darstellungen, die eine Abhängigkeit eines Aufladepotenzials eines lichtempfindlichen Elementes von einer von Spitze zu Spitze gemessenen, angelegten Spannung im Fall der Ladungseinleitungsbetriebsart beziehungsweise der entladungsbasierten Kontaktaufladungsbetriebsart darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Das erfindungsgemäße, elektrofotografische Gerät schließt ein elektrofotografisches, lichtempfindliches Element und (i) eine Aufladeeinrichtung, (ii) eine Einrichtung zur Belichtung mit Bilddaten, (iii) eine Entwicklungseinrichtung und (iv) eine Übertragungseinrichtung ein, die in dieser Reinfolge gegenüber dem lichtempfindlichen Element und bevorzugt in dieser Reihenfolge um eine zylindrische Form des lichtempfindlichen Elementes (das heißt, eine lichtempfindliche Trommel) herum angeordnet sind. Die Aufladeeinrichtung schließt ein Aufladeelement ein, das magnetische Teilchen umfasst, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet sind, so dass sie das lichtempfindliche Element auf Grundlage einer Spannung aufladen, die durch dieses empfangen wird, wobei die magnetischen Teilchen mit einem Kupplungsmittel oberflächenbeschichtet sind, das eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen aufweist, und die Entwicklungseinrichtung auch dahingehend wirkt, dass sie Resttoner zurückgewinnt, der auf dem lichtempfindlichen Element nach der Verarbeitung durch die Übertragungseinrichtung und die Aufladeeinrichtung zurückbleibt.
Wegen der Verwendung der magnetischen Aufladeteilchen, die einen geeigneten Widerstandswert aufweisen, und der zuverlässigen Aufladeleistung bei kontinuierlicher Verwendung mit geringer Abhängigkeit von Änderungen in den Umgebungsbedingungen kann das erfindungsgemäße, elektrofotografische Gerät ein Bildgebungssystem auftauen, das insbesondere ein System ohne Reinigungseinrichtung einschließt und in der Lage ist, zuverlässige Bildgebungsleistungen für eine lange Zeitdauer aufzuweisen.
Weiter ist es möglich, ein Bildgebungssystem zu verwirklichen, das nur eine geringe Belastung auf das lichtempfindliche Element ausübt und eine hohe Beständigkeit aufweist. Weiter kann, da das Verstreuen von Toner aus der Aufladeeinrichtung unterdrückt wird, die Verschmutzung innerhalb des Gerätes minimiert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung genauer beschrieben.
Um ein hervorragendes System ohne Reinigungseinrichtung zu verwirklichen, ist es erforderlich, ein Prinzip für die wirksame Verarbeitung von Übertragungsresttoner, um keine nachteiligen Wirkung auf die sich ergebenden Bildar zu hinterlassen, zu untersuchen.
Zum Beispiel wurde in JP-A 8-240952 ein gleichzeitiges Entwicklungs- und Reinigungssystem vorgeschlagen, bei dem eine Koronaaufladung oder Koronaentladung zur Aufladung eines lichtempfindlichen Elementes eingesetzt wird, um den Übertragungsresttoner auf eine Polarität einzustellen, die der des lichtempfindlichen Elementes entspricht, und das lichtempfindliche Element und der Übertragungsresttoner, der darauf getragen wird, der gleichzeitigen Entwicklung und Reinigung unterworfen werden.
Gemäß Untersuchungen im Rahmen der Erfindung wurde allerdings festgestellt, dass es möglich ist, die Polarität des Übertragungsresttoners wirksam einzustellen, während das lichtempfindliche Element durch Kontaktaufladung aufgeladen wird, ohne zum Zeitpunkt der Aufladung des lichtempfindlichen Elementes von Koronaaufladung oder Koronaentladung abzuhängen, wenn eine Aufladeeinrichtung verwendet wird, die eine magnetische Bürste einschließt, die aus spezifischen, magnetischen Teilchen gebildet wird, wodurch die Erfindung gemacht wurde.
Die Grundlagen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben auf Grundlage einer Ausführungsform unter Bezug auf Fig. 1.
Eine Aufladeeinrichtung mit magnetischer Bürste besteht aus einem nicht magnetischen, elektrisch leitenden Zylinder 16, der in sich einen Magneten einschließt, und magnetischen Teilchen 15, die darauf getragen werden, und wird zur Aufladung eines lichtempfindlichen Elementes 12 verwendet. Das auf diese Weise aufgeladene, lichtempfindliche Element 12 wird einem Bildinformationen enthaltendem Licht 13 aus einer Belichtungseinrichtung (nicht dargestellt) ausgesetzt, um auf sich ein elektrostatisches, latentes Bild zu erzeugen. Das latente Bild wird einer Umkehrentwicklung unterworfen durch ein Entwicklungsgerät 18, das zum Beispiel eine Entwicklungseinrichtung 10, einen elektrisch leitenden, nicht magnetischen Zylinder 17, der in sich einen Magneten einschließt, und Rührschrauben 19 zum Durchrühren des Entwicklers 10 im Gerät einschließt, wodurch ein sichtbares Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Element 12 erzeugt wird. Das Tonerbild wird dann durch die Übertragungseinrichtung 14 auf ein Übertragungsempfangsmaterial P, wie zum Beispiel Papier, übertragen, wobei auf dem lichtempfindlichen Element 12 ein Übertragungsresttoner zurückbleibt. Der Übertragungsresttoner kann verschiedene Aufladungspolaritäten aufweisen, die vom Negativen bis zum Positiven reichen (positiv aufgeladene Resttonerteilchen sind in Fig. 1 durch ein dargestellt) je nach Einfluss eines elektrischen Übertragungsvorspannungsfeldes, das durch die Übertragungseinrichtung ausgeübt wird. Ein solcher Übertragungsresttoner wird dem Reiben mit einer sich drehenden, magnetischen Bürstenaufladeeinrichtung 11 unterworfen, welche die magnetischen Teilchen 15 umfasst, wodurch er aufgrund der Triboelektrifizierung mit den magnetischen Teilchen 15 abgeschabt und auf eine gewünschte Polarität eingestellt wird (negativ in dieser Ausführungsform), während das lichtempfindliche Element 12 durch die magnetische Bürstenaufladeeinrichtung 11 aufgeladen wird (auf eine negative Ladung). Die in ihrer Ladung eingestellten Resttonerteilchen werden einheitlich in einer sehr geringen Dichte auf dem lichtempfindlichen Element verteilt und einem nachfolgenden Bildgebungszyklus unterworfen, wodurch sie im Wesentlichen keine nachteiligen Wirkungen auf den nachfolgenden Bildgebungszyklus einschließlich dem Belichtungsschritt mit Bildinformation hinterlassen.
Entsprechend ist es selbst im Fall der Verwendung eines so genannten, magnetischen Bürstenaufladesystems möglich, eine klare Bildgebung zu erlauben unter Ausnutzung der Entladung oder Triboelektrifizierung mit den magnetischen Teilchen, die die magnetische Bürste ausmachen, ohne Verwendung einer getrennten Reinigungseinrichtung.
Weiter kann selbst im Fall der Verwendung eines Kontakteinleitungsaufladesystems, das kein Entladungsphänomen ausnutzt, der übertragene Resttoner aufgrund der Triboelektrifizierung durch die magnetischen Teilchen auf eine gewünschte Polarität eingestellt werden, wodurch eine klarer Bildgebung ermöglicht wird ohne Verwendung einer getrennten Reinigungseinrichtung.
Als Ergebnis weiterer Untersuchungen im Rahmen der Erfindung aufgrund der vorstehend erwähnten Überlegungen im Hinblick auf das Prinzip wurde festgestellt, dass die folgenden Probleme im Bezug auf ein Bildgebungsgerät ohne Reinigungseinrichtung unter Verwendung eines Aufladeelementes, das magnetische Teilchen umfasst, für die Vermarktung zu lösen bleiben.
Wenn die Aufladevorrichtung kontinuierlich für einen langen Zeitraum verwendet wird, können die Oberflächeneigenschaften der magnetischen Aufladeteilchen geändert werden, was zu einer nicht mehr ausreichend gesteuerten Triboelektrifizierung des übertragenen Resttoners führt, was zu einem Verstreuen des Toners aus der Aufladevorrichtung oder zu Bildschleier aufgrund einer nicht ausreichenden Einstellung der Polarität der triboelektrischen Aufladung des Toners führen kann.
Gemäß den Untersuchungen im Rahmen der Erfindung wird die Änderung der Oberflächeneigenschaft verursacht durch schwerwiegende Verschlechterung der als Aufladeelemente eingesetzten, magnetischen Teilchen aufgrund der großen Belastung durch die Reibung der magnetischen Teilchen untereinander.
Die Zusammensetzung der magnetischen Teilchen als Aufladeelement scheint auf den ersten Blick der der magnetischen Trägerteilchen zu ähneln, die in einem elektrofotografischen Entwickler vom Zweikomponententyp enthalten sind. Allerdings wird in einem solchen Entwickler, der eine wesentliche Menge Toner enthält, der abriebfördernde Kontakt zwischen den Trägerteilchen aufgrund der Gegenwart von Tonerteilchen, die als teilchenförmiges Gleitmittel wirken, unterdrückt und der Kontakt zwischen den einzelnen Trägerteilchen wird unterdrückt und der Kontakt zwischen den Toneroberflächen und Trägeroberflächen stellt einen herausragenden Designfaktor dar. Weiter berühren die Trägerteilchen das lichtempfindliche Element bei der Entwicklung mäßig stark, aber die magnetischen Aufladeteilchen berühren das lichtempfindliche Element intensiv. Deshalb arbeiten die magnetischen Aufladeteilchen unter völlig anderen Bedingungen und müssen gänzlich verschiedene Eigenschaften zufrieden stellend aufweisen im Vergleich zu den magnetischen Trägerteilchen zur Entwicklung.
Insbesondere ist klar geworden, dass die magnetischen Aufladeteilchen die Eigenschaft beibehalten müssen, den Übertragungsresttoner im Widerstand gegen den intensiven Kontakt zwischen den einzelnen magnetischen Teilchen und dem Kontakt zwischen den magnetischen Teilchen und dem lichtempfindlichen Element triboelektrisch aufzuladen, während die Aufladeleistung des lichtempfindlichen Elementes beibehalten wird.
Als Ergebnis von weiteren Untersuchungen im Rahmen der Erfindung zur Bereitstellung von magnetischen Teilchen zur Aufladung, welche die vorstehend genannten Erfordernisse erfüllen, wurde festgestellt, dass es entscheidend ist, magnetische Teilchen zu verwenden, die mit einem Kupplungsmittel beschichtet sind, das eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen aufweist. Die vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage dieser Kenntnis gemacht.
Hierbei bezieht sich der Begriff "Kupplungsmittel" auf eine Verbindung mit einer molekularen Struktur, die ein Zentralelement, wie zum Beispiel Silicium, Aluminium, Titan oder Zirconium, und eine hydrolysierbare Gruppe und eine hydrophobe Gruppe einschließt.
Das Kupplungsmittel, das in der Erfindung verwendet wird, weist einen Bereich mit einer hydrophoben Gruppe auf, der eine Alkylgruppe einschließt, die wenigstens 6 Kohlenstoffatome aufweist, die in einer geraden Kette mit einander verbunden sind. Es wird angenommen, dass die erfindungsgemäßen, magnetischen Teilchen wegen der Gegenwart einer solchen Alkylgruppe, die eine Elektronendonoreigenschaft zeigt, die Triboelektrifizierung zum Aufbringen einer negativen, elektrischen Ladung auf den Übertragungsresttoner erleichtern. Weiter zeigt die Alkylgruppe eine relativ starke Beständigkeit gegenüber Oxidation und ist beständig gegen mechanische und/oder thermische Zersetzung aufgrund der Reibung zwischen den einzelnen magnetischen Teilchen. Weiter kann selbst im Fall einer Aufspaltung der molekularen Kette die lange Alkylgruppe eine gewisse Länge des Alkylgruppenbereiches hinterlassen, wodurch sich nur eine geringe Änderung der Triboelektrifizierungsleistung ergibt.
Aus dem vorstehend genannten Grund muss die Alkylgruppe wenigstens 6 Kohlenstoffatome, bevorzugt wenigstens 8 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt wenigstens 12 Kohlenstoffatome und besonders bevorzugt 30 Kohlenstoffatome aufweisen, die in einer geraden Kette mit einander verbunden sind. Bei weniger als 6 Kohlenstoffatomen kann die bemerkenswerte, erfindungsgemäße Wirkung nicht erzielt werden. Auf der anderen Seite neigt das Kupplungsmittel bei mehr als 30 Kohlenstoffatomen dazu, in einem Lösungsmittel unlöslich zu sein, so dass die einheitliche Oberflächenbehandlung der magnetischen Teilchen mit diesem Mittel schwierig wird und die behandelten, magnetischen Aufladeteilchen leicht eine verminderte Fließfähigkeit aufweisen, wodurch sie eine nicht einheitliche Aufladeleistung aufweisen.
Das Kupplungsmittel kann bevorzugt in einer Menge von 0,0001 bis 0,5 Gew.-% der sich ergebenden, magnetischen Aufladeteilchen vorhanden sein. Unterhalb von 0,0001 Gew.-% wird es schwierig, die Wirkung des Kupplungsmittels zu erzielen. Oberhalb von 0,5 Gew.-% neigen die magnetischen Aufladeteilchen dazu, eine verminderte Fließfähigkeit aufzuweisen. Es ist weiter bevorzugt, dass die Beschichtungsmenge zwischen 0,001 und. 0,2 Gew.-% liegt.
Der Gehalt an Kupplungsmittel kann durch den Wärmeverlust der behandelten magnetischen Teilchen abgeschätzt werden. Entsprechend können die magnetischen Aufladeteilchen, die in der Erfindung verwendet werden, bevorzugt einen Wärmeverlust von maximal 0,5 Gew.-% und weiter bevorzugt von maximal 0,2 Gew.-% aufweisen, ausgedrückt als gewichtsprozentualen Verlust, der durch Thermoausgleich gemessen wird, während die Teilchen in einer Stickstoffatmosphäre von 150ºC auf 800ºC erhitzt werden.
In der Erfindung können die magnetischen Teilchen bevorzugt ausschließlich mit dem Kupplungsmittel beschichtet werden, können aber auch mit dem Kupplungsmittel in Kombination (das heißt, in Mischung oder Überlagerung) mit einem Harz, bevorzugt einer geringeren Menge von maximal 50 Gew.-% der Gesamtbeschichtung, beschichtet werden.
Weiter können die mit dem Kupplungsmittel beschichteten, magnetischen Teilchen in Kombination mit harzbeschichteten, magnetischen Teilchen, in einer Menge von bevorzugt maximal 50 Gew.-% der Gesamtmenge der magnetischen Aufladeteilchen, die in der Aufladevorrichtung enthalten sind, verwendet werden. Oberhalb von 50 Gew.-% kann die Wirkung der erfindungsgemäßen magnetischen Aufladeteilchen herabgesetzt werden.
Solange das Kupplungsmittel, das in der Erfindung verwendet wird, einen Bereich mit einer hydrophoben Gruppe aufweist, der eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen einschließt, kann es ein beliebiges Zentralatom, wie zum Beispiel Titan, Aluminium, Silicium oder Zirconium, aufweisen. Allerdings sind Titan oder Aluminium besonders bevorzugt wegen der Verfügbarkeit und Preisgünstigkeit des Materials.
Das Kupplungsmittel weist eine hydrolysierbare Gruppe auf. Bevorzugte Beispiele dafür können Alkoxygruppen einschließen, die eine relativ hohe Hydrophilie aufweisen, wie zum Beispiel eine Methoxygruppe, eine Ethoxygruppe, Propoxygruppe und eine Butoxygruppe. Zusätzlich ist es auch möglich, eine Acryloxygruppe, eine Methacryloxygruppe, Halogen oder ein hydrolysierbares Derivat derselben zu verwenden.
Die hydrophobe Gruppe des Kupplungsmittels schließt eine lineare Alkylgruppenstruktur mit 6 Kohlenstoffatomen in gerader Kette ein, die an das Zentralatom über eine Carboxylesterbindungsstruktur, eine Alkoxybindungsstruktur, eine Sulfonesterbindungsstruktur oder eine Phosphorsäureesterbindungsstruktur oder direkt gebunden ist. Die hydrophobe Gruppe kann weiter eine funktionelle Gruppe, wie zum Beispiel eine Etherbindung, eine Epoxidgruppe oder eine Amidgruppe, in seiner Struktur einschließen.
Bevorzugte, aber nicht erschöpfende Beispiele der Verbindungen, die in der Erfindung bevorzugt als Kupplungsmittel verwendet werden, können die folgenden Verbindungen einschließen:
(8) C&sub6;H&sub1;&sub3;-SiCl&sub3;
(10) C&sub6;H&sub1;&sub3;-Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub3;
Die magnetischen Aufladeteilchen, die in der Erfindung verwendet werden, können bevorzugt einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup4; bis 1 · 10&sup9; Ω·cm aufweisen. Unterhalb von 1 · 10&sup4; Ω·cm neigen die magnetischen Teilchen dazu, eine nadellochförmige Leckage zu verursachen, und oberhalb von 1 · 10&sup9; Ω·cm neigen die magnetischen Teilchen dazu, eine geringere Leistung bei der Aufladung des lichtempfindlichen Elementes aufzuweisen.
Weil das Kupplungsmittel, das in der Erfindung verwendet wird, bei einem Beschichtungsniveau von maximal 0,5 Gew.-% und bevorzugt von maximal 0,2 Gew.-% eine ausreichende Wirkung aufweisen kann, können die erfindungsgemäßen, beschichteten, magnetischen Aufladeteilchen eine Beständigkeit aufweisen, die vergleichbar ist mit der von nicht beschichteten, magnetischen Teilchen und entsprechend eine höhere Stabilität bei der Produktion oder eine höhere Qualitätsstabilität aufweisen als magnetische Teilchen, die mit einer Schicht aus einem Harz beschichtet sind, das elektrisch leitende Teilchen in sich dispergiert enthält.
Magnetische Teilchen, die einen Kern der magnetischen Aufladeteilchen ausmachen, können ein magnetisches Material umfassen, wofür Beispiele einschließen können: so genannte Hartferrite des Strontiums, des Bariums, der Seltenerdenelemente und dergleichen, Magnetit und. Ferrite des Kupfers, des Zinks, des Nickels, des Mangans und dergleichen.
Im Übrigen beruhen die Werte des spezifischen Volumenwiderstandes der magnetischen Teilchen auf Werten, die in der folgenden Weise gemessen wurden. Eine Zelle A, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wird verwendet. In die Zelle A, die einen Schnittfläche S von 2 cm² aufweist und mit Hilfe eines isolierenden Materials 23 in einem Leitring 28 getragen wird, werden magnetische Teilchen 27 gegeben und eine Hauptelektrode 21 und eine obere Elektrode 22 so angeordnet, dass sie die magnetischen Teilchen 27 in einer Dicke d von 1 mm unter einer Belastung von 10 kg zwischen sich einschließen. In diesem Zustand wird eine Span- Spannung von 100 V aus einer Konstantspannungsversorgung 26 angelegt und durch ein Spannungsmessgerät 23 gemessen, und ein Strom, der durch die magnetischen Probeteilchen 27 fließt, wird durch ein Amperemessgerät 24 in einer Umgebung von 23ºC und 65% Feuchtigkeit gemessen.
In der vorliegenden Erfindung können die magnetischen Aufladeteilchen bevorzugt Teilchengrößen im Bereich von 5 bis 100 um aufweisen. Insbesondere neigen die magnetischen Teilchen unterhalb von 5 um dazu, aus der Aufladevorrichtung auszutreten, und oberhalb von 100 um neigen die magnetischen Teilchen dazu, eine bemerkbare, nicht einheitliche Aufladefähigkeit aufzuweisen. Insbesondere im Einleitaufladesystem, bei dem das lichtempfindliche Element nur durch Berührungspunkte mit den magnetischen Teilchen aufgeladen wird, können die magnetischen Teilchen bevorzugt eine mittlere Teilchengröße von maximal 50 um und weiter bevorzugt von maximal 35 um aufweisen, um so eine erhöhte Kontaktwahrscheinlichkeit bereitzustellen, wodurch eine ausreichende Fähigkeit der Aufladung des lichtempfindlichen Elementes sichergestellt ist.
Auf der anderen Seite ist in einem Aufladesystem, das Entladung einsetzt, eine mittlere Teilchengröße von wenigstens 40 um und insbesondere von wenigstens 50 um bevorzugt. Dies hat seinen Grund darin, dass magnetische Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 40 um, wenn sie in einem solchen Kontaktaufladesystem auf Entladungsbasis verwendet werden, dazu neigen, von der Aufladevorrichtung herunterzufallen, da eine Spannung, welche die Entladungsinitialisierungsspannung überschreitet, immer zwischen der magnetischen Aufladebürste und dem lichtempfindlichen Element angelegt ist.
Unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung des Tonerverstreuens aus der Aufladevorrichtung heraus ist das Einleitaufladungssystem bevorzugt gegenüber dem Aufladesystem auf Entladungsbasis, bei denn ein deutlich höheres elektrisches Wechselfeld erforderlich ist, was eine heftigere Vibration der magnetischen Teilchen verursacht, und magnetische Teilchen mit einer größeren Teilchengröße verwendet werden.
Die Werte der mittleren Teilchengröße der magnetischen Teilchen, auf die sich hier bezogen wird, beruhen auf Werten, die unter Verwendung eines Teilchengrößenmessgerätes vom Laserbeugungstyp ("HEROS", erhältlich von Nippon Denshi K. K.) in einem Bereich von 0,5 bis 200 um, eingeteilt in 32 Fraktionen, auf einer logarithmischen Skala gemessen werden, und beruhen auf einer gemessenen Verteilung. Eine mittlere Teilchengröße (Durchmesser), die zusammengenommen ein Volumen ergibt, das 50% des Gesamtvolumens entspricht, wird als mittlere Teilchengröße verwendet (50 vol.-%ige mittlere Teilchengröße, bezeichnet als Dav. oder DV50%).
Die magnetischen Aufladeteilchen, die in der Erfindung verwendet werden, können bevorzugt einen bestimmten Bereich der Aufladefähigkeit für den Toner aufweisen, der in Kombination damit verwendet wird, ausgedrückt als triboelektrische Aufladung des Toners, der damit aufgeladen wird. Insbesondere kann der verwendete Toner bevorzugt einen absoluten Wert der triboelektrischen Aufladung im Bereich von 1 bis 90 mC/kg, weiter bevorzugt von 5 bis 80 mC/kg und noch weiter bevorzugt von 10 bis 40 mC/kg aufweisen bei einer Aufladepolarität, die der des lichtempfindlichen Elementes, das dadurch aufgeladen wird, entspricht, wodurch eine gute Balance zwischen den Toneraufnahmeleistungen und Tonerabgabeleistungen und der Fähigkeit zur Aufladung des lichtempfindlichen Elementes besteht, wenn eine Mischung aus 100 Gewichtsteilen der magnetischen Teilchen und 7 Gewichtsteilen des verwendeten Toners in der folgenden Weise einer Messung der triboelektrischen Aufladefähigkeit unterworfen wird.
Eine Skizze des Messgerätes ist in Fig. 3 veranschaulicht. Unter Bezug auf Fig. 3 wird in einer Umgebung mit 23ºC und 60% relativer Feuchtigkeit eine Mischung 30 aus 0,040 kg magnetische Teilchen und 0,0028 kg Toner in eine Polyethylenflasche (nicht dargestellt) mit 50 bis 100 ml Volumen gegeben und die Flasche 150 mal von Hand geschüttelt. Dann werden 0,0005 kg der Mischung 30 in ein Metallmessgefäß 40 gegeben, das mit einem Sieb 33 von 500 mesh am Boden ausgerüstet und mit einem Metalldeckel 34 abgedeckt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der gesamte Messbehälter 32 als W&sub1; [kg] eingewogen. Dann wird die Mischung 30 durch ein Absauggerät 30 (von dem wenigstens der Teil, der den Behälter 32 berührt, aus einem isolierenden Material besteht) und einen Saugstutzen 37, der an ein Vakuumsystem 31 angeschlossen ist, abgesaugt, während ein Steuerventil 36 so eingestellt wird, dass ein Druck von 250 mmAq am Vakuummessgerät 35 bereitgestellt wird. In diesem Zustand wird der Toner 3 Minuten lang ausreichend abgesaugt (möglicherweise zusammen mit einem geringeren Anteil der magnetischen Teilchen). Danach wird ein Potenzialmessgerät 39, das über einen Kondensator 38 mit einer Kapazität C [mF] angeschlossen ist, bei einem Potenzial V [V] abgelesen. Nach dem Absaugen wird der gesamte Messbehälter als W&sub2; [kg] eingewogen. In dem Fall, in dem im Wesentlichen keine magnetischen Teilchen durch das Sieb 33 gelangt sind, wird die triboelektrische Ladung Q' [mC/kg] des Toners aus den gemessenen Werten gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
Q' = C·V/(W&sub1; - W&sub2;)
Im Fall der Verwendung der erfindungsgemäßen, magnetischen Aufladeteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von zum Beispiel 40 um oder weniger kann ein wesentlicher Anteil derselben selbst durch das Sieb 33 mit 500 mesh hindurch treten. In diesem Fall wird die triboelektrische Ladung Q [mC/kg] des Toners gemäß der folgenden Gleichung berechnet unter der Annahme, dass die Ladung des Teils der magnetischen Teilchen, die durch das Sieb 33 hindurch gegangen sind, durch die triboelektrische Ladung des Toners gelöscht wurde:
Q = C·V/[M&sub3;·M&sub2;/(M&sub1; + M&sub2;)]
worin M&sub1; und M&sub2; die Gewichte (0,040 kg und 0,0028 kg) der magnetischen Teilchen und des Toners in der anfänglich hergestellten Mischung bezeichnen, und M&sub3; das Gewicht (0,0005 kg) des Anteils der Mischung 30, der in das Messgefäß 32 gegeben wird, bezeichnet.
Im erfindungsgemäßen, elektrofotografischen Gerät wird eine magnetische Bürste, die aus den zuvor beschriebenen, magnetischen Teilchen gebildet wird, als Aufladeelement verwendet, so dass sie einen Teil der Aufladeeinrichtung (Aufladevorrichtung) ausmacht, und die Aufladeeinrichtung kann geeignet hergestellt werden, indem ein elektrisch leitender Zylinder 16, der in sich einen Magneten enthält, (ein Element zum Zurückhalten der magnetischen Teilchen) einheitlich mit solchen magnetischen Teilchen 15 beschichtet wird, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist. Das Element zum Zurückhalten der magnetischen Teilchen 16 kann geeigneter Weise mit einem minimalen Spalt von 0,3 bis 2,0 mm vom lichtempfindlichen Element 12 entfernt angeordnet werden. Wenn der Spalt kleiner als 0,3 mm ist, kann eine elektrische Leckage zwischen einem elektrisch leitenden Bereich des Rückhalteelementes 16 und dem lichtempfindliche Element auftreten, wodurch das lichtempfindliche Element beschädigt wird, was aber vom Spannungspegel abhängt, der an das Element 16 angelegt ist.
Die magnetische Aufladebürste kann sich in gleicher oder entgegengesetzter Richtung im Bezug auf die Bewegungsrichtung des lichtempfindlichen Elementes 19 an ihrer gemeinsamen Kontaktposition bewegen, aber eine entgegengesetzte Richtung (wie es in Fig. 1 dargestellt ist) kann bevorzugt sein im Hinblick auf die Leistung der Aufnahme und gleichmäßigen Aufladung des Übertragungsresttoners.
Die magnetischen Aufladeteilchen 15 können bevorzugt auf dem Rückhalteelement 16 getragen werden mit Verteilung von 50 bis 500 mg/cm² und weiter bevorzugt von 100 bis 300 mg/cm², um so eine besonders stabile Aufladefähigkeit aufzuweisen.
Im Fall des Einleitungsaufladeprozesses kann die Aufladevorspannung ausschließlich aus einer Gleichspannungskomponente bestehen, aber es kann eine gewisse Verbesserung der Bildqualität erreicht werden, wenn eine gewisse Wechselspannungskomponente der Gleichspannungskomponente überlagert wird. Die Gleichspannungskomponente kann eine Spannung aufweisen, die fast gleich groß oder geringfügig höher ist als das gewünschte Oberflächenpotenzial des lichtempfindlichen Elementes. Während die Wechselspannungskomponente von der Prozessgeschwindigkeit des Aufladens oder der Bildgebung abhängt, kann sie bevorzugt eine Frequenz von etwa 100 Hz bis 10 kHz und eine von Spitze zu Spitze gemessene Spannung von maximal etwa 1000 VSS aufweisen. Oberhalb von 1000 VSS kann in Reaktion auf die angelegte Spannung ein Potenzial auf dem lichtempfindlichen Element auftreten, was zu einem Potenzialwellung auf der Oberfläche mit dem latenten Bild führt, was zu Schleierbildung oder geringerer Bilddichte führt.
Beim entladungsbasierten Kontaktaufladesystem umfasst die Aufladevorspannung bevorzugt eine von Wechselspannung überlagerte Gleichspannung. In Fällen, in denen ausschließlich eine Gleichspannung angewendet wird, muss der absolute Wert der Gleichspannung wesentlich höher sein als das gewünschte Oberflächenpotenzial des lichtempfindlichen Elementes. Die Wechselspannungskomponente kann bevorzugt eine Frequenz von etwa 100 Hz bis 10 kHz und eine von Spitze zu Spitze gemessene Spannung von etwa 1000 VSS aufweisen, wobei sie wenigstens das Zweifache der Entladungsinitialisierungsspannung aufweist, wobei sie von der Prozessgeschwindigkeit abhängen kann. Eine solche hohe Wechselspannung ist bevorzugt, um eine ausgleichende Glättungswirkung zwischen der magnetischen Bürste und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes zu erreichen. Die Wechselspannungskomponente kann eine sinusförmige, eine rechteckige oder eine sägezahnförmige Wellenform aufweisen. In diesem Fall kann die Gleichspannungskomponente eine Spannung aufweisen, die fast dem gewünschten Oberflächenpotenzial des lichtempfindlichen Elementes entspricht.
Es ist möglich, eine überschüssige Menge der magnetischen Aufladeteilchen zurückzuhalten und die magnetischen Teilchen in der Aufladevorrichtung zirkulieren zu lassen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des elektrofotografischen, lichtempfindlichen Elementes, das in der Erfindung verwendet wird, wird im Folgenden beschrieben, wobei folgende Schichten eingeschlossen sein können, bevorzugt in der Reihenfolge, in der sie im Folgenden erscheinen.
Im Allgemeinen wird ein elektrisch leitender Träger verwendet, der ein Metall, wie zum Beispiel Aluminium oder rostfreien Edelstahl, eine Legierung, wie zum Beispiel eine Aluminiumlegierung oder eine Indiumoxid-Zinnoxid-Legierung, einen Kunststoff, der mit einer Schicht aus einem solchen Metall oder einer solche Legierung beschichtet ist, eine Papierplatte oder Kunststoffplatte, die mit elektrisch leitenden Teilchen imprägniert ist, oder einen Kunststoff, der ein elektrisch leitendes Polymer umfasst, in der Form eines Zylinders oder einer Platte umfassen kann.
Auf den elektrisch leitenden Träger kann eine Grundierschicht aufgebracht werden, um eine verbesserte Haftfähigkeit und Aufbringfähigkeit für die lichtempfindliche Schicht, einen Schutz für den Träger, die Abdeckung von Fehlern auf dem Träger, eine verbesserte Ladungseinleitung aus dem Träger und einen Schutz der lichtempfindlichen Schicht vor elektrischem Durchbruch bereitzustellen. Die Grundierschicht kann Polyvinylalkohol, Poly-N-vinylimidazol, Polyethylenoxid, Ethylcellulose, Methylcellulose, Nitrocellulose, ein Copolymer aus Ethylen und Acrylsäure, Polyvinylbutyral, Phenolharz, Casein, Polyamid, Nyloncopolymer, Leim, Gelatine, Polyurethan oder Aluminiumoxid umfassen. Die Dicke kann üblicherweise etwa 0,1 bis 10 um und bevorzugt etwa 0,1 bis 3 um betragen.
Eine lichtempfindliche Schicht kann als eine Einschichtstruktur, die sowohl eine ladungserzeugende Substanz wie auch eine ladungstransportierende Substanz in einer einzigen Schicht enthält, oder als eine Laminatstruktur, die eine Ladungserzeugungsschicht, die eine ladungserzeugende Substanz enthält, und ein Ladungstransportschicht, die eine ladungstransportierende Substanz enthält, einschließt, erzeugt werden. Die Laminatstruktur ist bevorzugt im Hinblick auf die elektrofotografische Leistung.
Die Ladungserzeugungsschicht kann eine ladungserzeugende Substanz umfassen, für die Beispiele einschließen können: Organische Substanzen, wie zum Beispiel Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Indigopigmente, Perylenpigmente, polycyclische Chinonpigmente, Pyryliumsalze, Thiopyryliumsalze und Triphenylmethanfarbstoffe; und anorganische Substanzen, wie zum Beispiel Selen und amorphes Silicium, und zwar in der Form einer Dispersion in einer Folie aus einem angemessenen Bindeharz oder als durch Dampfabscheidung erzeugter Film dieser Substanzen. Das Bindeharz kann ausgewählt sein aus einer breiten Vielfalt von Harzen, von denen Beispiele einschließen können: Polycarbonatharz, Polyesterharz, Polyvinylbutyralharz, Polystyrolharz, Acrylharz, Methacrylharz, Phenolharz, Siliconharz, Epoxidharz und Vinylacetatharz. Das Bindeharz kann in einer Menge von maximal 80 Gew.-%, bevorzugt von 0 bis 40 Gew.-% der Ladungserzeugungsschicht enthalten sein. Die Ladungserzeugungsschicht kann bevorzugt eine Dicke von maximal 5 um und bevorzugt von 0,05 bis 2 um aufweisen.
Die Ladungstransportschicht hat die Funktion, die Ladungsträger aus der Ladungserzeugungsschicht zu empfangen und die Träger unter einem elektrischen Feld zu transportieren. Die Ladungstransportschicht kann gebildet werden durch Auflösen einer ladungstransportierenden Substanz, gegebenenfalls zusammen mit einem Bindeharz, in einem angemessenen Lösungsmittel, um eine Beschichtungsflüssigkeit zu erzeugen, und Aufbringen der Beschichtungsflüssigkeit. Die Dicke kann üblicherweise zwischen 0,5 und 40 um liegen. Beispiele der ladungstransportierenden Substanz können einschließen: Polycyclische, aromatische Verbindungen mit einer Struktur, wie zum Beispiel Biphenylen, Anthracen, Pyren oder Phenanthren, in der Hauptkette oder Seitenkette Stickstoff enthaltende, cyclische Verbindungen, wie zum Beispiel Indol, Carbazol, Oxadiazol und Pyrazolin; Hydrazone, Styrylverbindungen, Selen, Selen-Tellur, amorphes Silicium und Cadmiumsulfid.
Beispiele des Bindeharzes, in dem die ladungstransportierende Substanz aufgelöst oder dispergiert werden soll, können einschließen: Harze, wie zum Beispiel Polycarbonatharz, Polyesterharz, Polystyrolharz, Acrylharze und Polyamidharze; und organische, fotoleitende Polymere, wie zum Beispiel Poly-N-vinylcarbazol und Polyvinylanthracen.
Eine lichtempfindliche Schicht mit Einschichtstruktur kann gebildet werden durch Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit, welche die vorstehend genannten Substanzen, nämlich die ladungserzeugende Substanz, die ladungstransportierende Substanz und das Bindeharz, enthält.
In der Erfindung ist es bevorzugt, ein lichtempfindliches Element zu verwenden, das eine Ladungseinleitungsschicht als die Schicht, die vom Träger am weitesten entfernt ist, das heißt, als Oberflächenschicht, aufweist. Die Ladungseinleitungsschicht kann bevorzugt einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup8; Ω·cm bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm aufweisen, so dass sie eine ausreichende Aufladefähigkeit aufweist und Bildfluss vermeidet. Es ist besonders bevorzugt, einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10¹&sup0; Ω·cm bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm aufzuweisen, um den Bildfluss zu vermeiden, und weiter bevorzugt 1 · 10¹&sup0; bis 1 · 10¹³ Ω·cm im Hinblick auf Änderungen der Umgebung. Unterhalb von 1 · 10&sup8; Ω·cm können in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit die Ladungsträger nicht entlang der Oberfläche gehalten werden, was leicht zu Bildfluss führt. Oberhalb von 1 · 10¹&sup5; Ω·cm kann die Ladung nicht ausreichend aus dem Aufladeelement eingeleitet und gehalten werden, was leicht zu einem Ladungsversagen führt. Indem eine Funktionsschicht an der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes abgeschieden wird, wird Ladung, die aus dem Ladungselement eingeleitet wird, darin gehalten, und weiter darf die Ladung zum Zeitpunkt der Belichtung zum Träger des lichtempfindlichen Elementes fließen, um das Restpotenzial zu verringern. Weiter kann bei Verwendung des erfindungsgemäßen Aufladeelementes und des erfindungsgemäßen, lichtempfindlichen Elementes die Aufladeinitialisierungsspannung Vth gesenkt werden, und das Aufladepotenzial des lichtempfindlichen Elementes kann auf einen Wert eingeengt werden, der fast 90% oder mehr der Gleichspannungskomponente der angelegten Spannung an das Aufladeelement beträgt, wodurch die Einleitungsaufladung verwirklicht wird.
Zum Beispiel ist es unter üblichen Aufladebedingungen (zum Beispiel unter Anlegen einer Gleichspannung von 100 bis 2000 V und einer Prozessgeschwindigkeit von maximal 1000 mm/min) möglich geworden, eine Einleitungsaufladung so zu bewirken, dass das lichtempfindliche Element, das eine Ladungseinleitungsschicht aufweist, auf ein Potenzial aufgeladen wird, das wenigstens 80% und bevorzugt wenigstens 90% des Wertes einer an das Aufladeelement angelegten Spannung aufgeladen wird. Das ist ein wesentlich größerer Wert als zum Beispiel etwa 30%, das heißt, ein Potenzial von etwa 200 V (absolut) in Reaktion auf eine angelegte Gleichspannung von 700 V (absolut) im Fall der konventionellen Kontaktaufladung auf Entladungsbasis.
Die Ladungseinleitungsschicht kann als anorganische Schicht erzeugt werden, wie zum Beispiel als durch Dampfabscheidung erzeugte Metallschicht oder als Harzschicht, die elektrisch leitende Teilchen in sich dispergiert enthält. Eine solche anorganische Schicht kann durch Dampfabscheidung gebildet werden, und eine Harzschicht mit in sich dispergierten, leitfähigen Teilchen kann durch ein geeignetes Beschichtungsverfahren erzeugt werden, wie zum Beispiel Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung, Walzenbeschichtung oder Strahlbeschichtung. Weiter kann die Ladungseinleitungsschicht auch erzeugt werden aus einer Mischung oder einem Copolymer aus einem isolierenden Bindeharz und einem lichtdurchlässigen Harz mit hoher Ionenleitfähigkeit oder nur aus einem fotoleitenden Harz mit einem mittleren, spezifischen Widerstand als einzigen Bestandteil. Um die Harzschicht mit darin dispergierten, leitfähigen Teilchen aufzubauen, können die elektrisch leitenden Teilchen bevorzugt in einer Menge von 2 bis 190 Gew.-% des Bindeharzes zugegeben werden. Unterhalb von 2 Gew.-% kann ein gewünschter, spezifischer Volumenwiderstand nicht leicht erhalten werden, und oberhalb von 190 Gew.-% bekommt die Ladungseinleitungsschicht eine geringere Filmfestigkeit und neigt deshalb dazu, durch Kratzen abgenutzt zu werden, was zu einer kurzen Lebensdauer des lichtempfindlichen Elementes führt.
Die Ladungseinleitungsschicht kann ein Bindeharz umfassen, für das Beispiele einschließen können: Polyester, Polycarbonat, Acrylharz, Epoxidharz, Phenolharz und Härtungsmittel dieser Harze. Diese können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehr Spezies verwendet werden. Weiter ist es im Fall des Dispergierens einer großen Menge von elektrisch leitenden Teilchen bevorzugt, ein reaktives Monomer oder ein reaktives Oligomer zu verwenden, das elektrisch leitende Teilchen in sich dispergiert enthält, und nach dem Aufbringen dieses Materials auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes das aufgebrachte Harz unter Einwirkung von Licht oder Hitze zu härten. Weiter ist es im Fall, in dem die lichtempfindliche Schicht amorphes Silicium umfasst, bevorzugt, eine Ladungseinleitungsschicht aufzubringen, die SiC umfasst.
Die elektrisch leitenden Teilchen, die im Bindeharz der Ladungseinleitungsschicht dispergiert sind, können zum Beispiel ein Metall oder ein Metalloxid umfassen. Es ist bevorzugt, ultrafeine Teilchen aus Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Indiumoxid, Bismutoxid, mit Zinnoxid beschichtetes Titanoxid, mit Zinn beschichtetes Indiumoxid, mit Antimon beschichtetes Zinnoxid und Zirconiumoxid zu verwenden. Diese können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehr Spezies verwendet werden. Im Fall, in dem die Teilchen in der Ladungseinleitungsschicht dispergiert sind, müssen die Teilchen eine Teilchengröße aufweisen, die kleiner ist als die Wellenlänge des Lichtes, das in die Schicht eintritt, um Streuung des eintretenden Lichtes an den dispergierten Teilchen zu vermeiden. Entsprechend können die elektrisch leitenden Teilchen und andere Teilchen, sofern vorhanden, die in der Schutzschicht dispergiert sind, bevorzugt eine Teilchengröße von maximal 0,5 um aufweisen.
Die Ladungseinleitungsschicht kann bevorzugt weiter gleitfähige Teilchen enthalten, so dass ein Kontaktknick (Aufladung) zwischen lichtempfindlichem Element und Aufladeelement zum Zeitpunkt der Aufladung dadurch vergrößert wird aufgrund einer verringerten Reibung zwischen den beiden, wodurch eine verbesserte Aufladeleistung bereitgestellt wird. Das gleitfähige Pulver kann bevorzugt ein fluorhaltiges Harz, ein Siliconharz oder ein Polyolefinharz mit geringer, kritische Oberflächenspannung umfassen. Ein fluorhaltiges Harz und insbesondere Polytetrafluorethylenharz (PTFE) ist weiter bevorzugt. In diesem Fall kann das gleitfähige Pulver in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-% und bevorzugt von 5 bis 40 Gew.-% des Bindeharzes zugegeben werden. Unterhalb von 2 Gew.-% ist die Gleitwirkung nicht ausreichend, so dass die Verbesserung der Aufladeleistung ungenügend ist. Oberhalb von 50 Gew.-% werden die Bildauflösung und die Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Elementes bemerkenswert verringert.
Beispiele des fluorhaltigen Harzes können einschließen: Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Polydichlordifluorethylen, ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und Perfluoralkylvinylether, ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen, ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und Ethylen und ein Copolymer aus Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen und Perfluoralkylvinylether. Diese Harze können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehr Spezies eingesetzt werden. Diese fluorhaltigen Harze können in Teilchenform kommerziell erhältlich sein. Die Harze können ein zahlmittleres Molekulargewicht von 0,3 · 10&sup4; bis 5 · 10&sup6; aufweisen und bevorzugt in Teilchenform mit einer Teilchengröße von 0,05 bis 2,0 um verwendet werden.
Die Ladungseinleitungsschicht kann bevorzugt eine Dicke von 0,1 bis 10 um und insbesondere von 1 bis 7 um aufweisen. Wenn die Dicke unterhalb von 0,1 um liegt, neigt die Schicht dazu, eine mangelnde Beständigkeit gegenüber winzigen Kratzern zu zeigen, was zu Bildfehlern aufgrund von Einleitungsversagen führt, und oberhalb von 10 um neigen die sich ergebenden Bilder dazu, fehlgeordnet zu werden aufgrund der Diffusion der eingeleiteten Ladung.
Im erfindungsgemäßen, elektrofotografischen Gerät kann die Belichtungseinrichtung bekannte Einrichtungen umfassen, wie zum Beispiel einen Laser oder eine LED.
Die Entwicklungseinrichtung ist nicht besonders begrenzt, aber da das erfindungsgemäße Bildgebungsgerät keine getrennte Reinigungseinrichtung einschließt, ist eine Entwicklungseinrichtung gemäß der Umkehrentwicklungsbetriebsart bevorzugt und kann bevorzugt eine Struktur aufweisen, worin der Entwickler das lichtempfindliche Element berührt. Beispiele des bevorzugten Entwicklungsverfahrens schließen ein Zweikomponentenkontaktentwicklungsverfahren und ein Einkomponentenkontaktentwicklungsverfahren ein. Dies liegt daran, weil im Fall, in dem Entwickler und Übertragungsresttoner einander auf dem lichtempfindlichen Element berühren, der Übertragungsresttoner durch die Entwicklungseinrichtung wirksam wieder gewonnen werden kann aufgrund der zusätzlich zur elektrostatischen Kraft vorhandenen Reibungskraft. Die Entwicklungsvorspannung kann bevorzugt eine Gleichspannungskomponente aufweisen, die ein Potenzial zwischen dem eines schwarzen Bildbereiches (eines belichteten Bereiches im Fall der Umkehrentwicklung) und dem eines weißen Bildbereich aufweist.
Die Übertragungseinrichtung kann eine bekannte Form umfassen, wie zum Beispiel eine Koronaaufladeeinrichtung, eine Walzenaufladeeinrichtung oder eine Bandaufladeeinrichtung und dergleichen.
In der Erfindung kann das elektrofotografische, lichtempfindliche Element und die Aufladevorrichtung und gegebenenfalls die Entwicklungseinrichtung integral getragen werden, so dass sie eine integrale Einheit (Patrone) bilden, zum Beispiel eine Patrone 20 in der Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist), die abnehmbar auf einem Hauptaufbau montiert werden kann. Anders als in der Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist, kann auch die Entwicklungseinrichtung als Patrone gestaltet werden, getrennt von einer Patrone, die das elektrofotografische, lichtempfindliche Element und die Aufladevorrichtung einschließt.
In der Erfindung ist es nicht erforderlich, die Vorspannung zu ändern, die an die Aufladeeinrichtung (Aufladevorrichtung) angelegt wird, um den Übertragungsresttoner, sobald er einmal in der Aufladeeinrichtung zurückgewonnen wurde, über die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes zur Entwicklungseinrichtung zur Wiedergewinnung und zum erneuten Einsatz zu transportieren und zu übertragen. Allerdings kann zum Beispiel im Fall eines Papierstaus oder im Fall der kontinuierlichen Bildgebung mit hohem Bildanteil die Menge des Übertragungsresttoners, die in der Aufladeeinrichtung enthalten ist, auf einen außerordentlich hohen Pegel ansteigen. In einem solchen Fall ist es möglich, den zurückgewonnenen Übertragungsresttoner in einem Zeitfenster, in dem keine Bildgebung auf dem lichtempfindlichen Element während des Betriebes des elektrofotografischen Gerätes stattfindet, von der Aufladeeinrichtung zur Entwicklungsvorrichtung zu transportieren. Die Zeitspanne ohne Bildgebung bezieht sich zum Beispiel auf eine Zeitspanne der vorgelagerten Drehung, eine Zeitspanne der nachgelagerten Drehung, eine Zeitspanne der darauf folgenden Blattzufuhr von Übertragungsempfangsmaterial und dergleichen. In diesem Fall kann die Aufladevorspannung auf einen Pegel geändert werden, der die Übertragung des Übertragungsresttoners von der Aufladeeinrichtung zur Entwicklungsvorrichtung fördert, indem zum Beispiel die von Spitze zu Spitze gemessene Spannung der Wechselspannungskomponente verringert wird, indem nur die Gleichspannungskomponente angelegt wird oder indem der Effektivwert der Wechselspannung verringert wird, indem nicht die von Spitze zu Spitze gemessene Spannung, sondern die Wellenform geändert wird.
Der Toner, der in der Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt, kann aber bevorzugt einer sein, der eine hohe Übertragungswirksamkeit aufweist, um so das Tonerverstreuen zu vermeiden. Insbesondere wird, wenn die Menge des Übertragungsresttoners, der die magnetische Bürste berührt, verringert wird, die Gesamtmenge des Toners, der möglicherweise das Tonerverstreuen verursacht, verringert, wodurch eine große Wirkung durch die Kombination mit dem erfindungsgemäßen, elektrofotografischen Gerät ausgeübt wird. Ein Toner zeigt wahrscheinlich eine gute Übertragungsfähigkeit, wenn er einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 160 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist. Es ist besonders bevorzugt, dass SF-1 100 bis 140 und SF-2 100 bis 140 betragen. Ein Toner, der durch den Polymerisationsprozess hergestellt wurde und Formfaktoren zeigt, die in den vorstehend beschriebenen Bereichen liegen, zeigt eine besonders gute Übertragungswirksamkeit und ist bevorzugt.
Die Formfaktoren SF-1 und SF-2, auf die sich hier bezogen wird, beruhen auf Werten, die in der folgenden Weise gemessen wurden. Probeteilchen werden durch ein Feldemissionsrasterelektronenmikroskop ("FE-SEM S-800", erhältlich von Hitachi Seisakusho K. K.) bei einer Vergrößerung von 500 beobachtet, und 100 Bilder von Tonerteilchen mit Teilchengrößen (Durchmesser) von wenigstens 2 um werden zufallsverteilt als Proben genommen. Die Bilddaten werden in einen Bildanalysator ("Luzex 3", erhältlich von Nireco K. K.) gegeben, um auf Grundlage der folgenden Gleichung die Mittelwerte der Formfaktoren SF-1 und SF-2 zu erhalten:
SF-1 = [MXLNG²/AREA] · 1/4 π · 100
SF-2 = [PERI²/AREA] · 1/4 π · 100
worin MXLNG die maximale Länge eines Probeteilchens bezeichnet, PERI den Umfang eines Probeteilchens bezeichnet und AREA die Projektionsfläche des Probeteilchens bezeichnet.
Der Formfaktor SF-1 stellt die Rundheit der Tonerteilchen dar und der Formfaktor SF-2 stellt die Rauhigkeit der Tonerteilchen dar. Wenn beide Faktoren enger bei 100 liegen, haben die Teilchen eine Gestalt, die sich mehr der wahrer Kugeln nähert.
Der Toner, der in der Erfindung verwendet wird, kann bevorzugt eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 1 bis 9 um und weiter bevorzugt von 2 bis 8 um aufweisen und einen externen Zusatz in der Form von feinen Teilchen mit gewichtsmittleren Teilchengrößen von 0,012 bis 0,4 um aufweisen, um so eine gute Kombination aus der Erzeugung hochqualitativer Bilder und der guten Leistung bei der kontinuierlichen Bildgebung bereitzustellen. Es ist weiter bevorzugt, dass der externe Zusatz eine mittlere Teilchengröße von 0,02 bis 0,3 um und weiter bevorzugt 0,03 bis 0,2 um aufweist. Dies liegt daran, dass die Reibung zwischen den magnetischen Teilchen in der magnetischen Aufladebürste wesentlich intensiver ist als in der magnetischen Entwicklungsbürste, aber der externe Zusatz, der auf dem Übertragungsresttoner in der magnetischen Aufladebürste vorhanden ist, kann wirksam den Abrieb des Toners aufgrund der Reibung mit den magnetischen Teilchen verringern. In einem System ohne Reinigungseinrichtung, wie in der vorliegenden Erfindung, ist es besonders bevorzugt, die Verschlechterung des Übertragungsresttoners zu verhindern, um ihn wieder verwenden zu können. Wenn die Teilchengröße des externen Zusatzes unterhalb von 0,012 um liegt, wird es schwierig, die vorstehend erwähnte Wirkung zu erzielen und die Trennung des Toners vom Aufladeelement, um ihn im Aufladeelement zu sammeln, wird schwierig. Auf der anderen Seite neigt der externe Zusatz bei mehr als 0,4 um dazu, vom Toner abzufallen, so dass es schwierig wird, die vorstehend genannte Wirkung zu erzielen, und die Fließfähigkeit des Toners neigt dazu, schlechter zu werden, was zu nicht einheitlichen Tonerladungen führt.
Der externe Zusatz für den Toner darf nicht besonders begrenzt sein, wenn er eine Teilchengröße von 0,0012 um bis 0,4 um aufweist, wie vorstehend beschrieben wurde, kann aber im Hinblick auf die zuverlässige Aufladbarkeit und Weißheit bevorzugt feines, hydrophobiertes, anorganisches Pulver umfassen, wie zum Beispiel eines aus Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid oder Aluminiumoxid. Weiter ist Titanoxid oder Aluminiumoxid und insbesondere amorphes Aluminiumoxid bevorzugt im Hinblick auf die Fließfähigkeit und die Umgebungsstabilität des sich ergebenden Toners, und die Anatas-Form des Titanoxids mit einem mittleren Wert des spezifischen Widerstandes ist weiter bevorzugt, weil sie die Einleitungsaufladeleistung nicht behindert.
Das Hydrophobierungsmittel kann zum Beispiel ein Kupplungsmittel umfassen, wie zum Beispiel ein Silankupplungsmittel, ein Titanatkupplungsmittel oder ein Aluminiumkupplungsmittel oder ein Öl, wie zum Beispiel Siliconöl, Fluor enthaltendes Öl oder verschiedene modifizierte Öle.
Unter den vorstehend genannten Hydrophobierungsmitteln ist ein Kupplungsmittel besonders bevorzugt im Hinblick auf die zuverlässige Aufladefähigkeit und Fließfähigkeit des sich ergebenden Toners.
Entsprechend ist es besonders bevorzugt, als externen Zusatz für den Toner, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, feine Teilchen eines oberflächenbehandelten Titanoxides in Anatas-Form, während ein Kupplungsmittel hydrolysiert wird, im Hinblick auf die Aufladestabilität und die Fließfähigkeit des sich ergebenden Toners zu verwenden.
Das feine, hydrophobierte, anorganische Pulver kann bevorzugt eine Hydrophobizität von 20% bis 80% und weiter bevorzugt von 40% bis 80% aufweisen.
Wenn die Hydrophobizität des feinen, anorganischen Pulvers unter 20% liegt, neigt der sich ergebende Toner dazu, eine bemerkenswert niedrigere Aufladbarkeit aufzuweisen, wenn er lange Zeit in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit stehengelassen wird, wodurch er einen Mechanismus zur Förderung der Aufladefähigkeit im Gerät erfordert, was zu einem komplizierten Gerät führt. Wenn die Hydrophobizität 80% überschreitet, wird die Aufladesteuerung des feinen, anorganischen Pulvers als solchem schwierig, so dass der Toner dazu neigt, in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit übermäßig aufgeladen zu werden.
Ein Verfahren zur Messung der Hydrophobizität wird im Folgenden beschrieben.
Der Toner, der in der Erfindung verwendet wird, kann bevorzugt eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 1 bis 9 um und weiter bevorzugt von 2 bis 8 um aufweisen, um so in Kombination hochqualitative Bilder bereitzustellen und ein gute Bildgebungsleistung zu zeigen.
Wenn die Teilchengröße unter 1 um liegt, weist der Toner eine niedrigere Mischbarkeit mit den Trägerteilchen auf, wodurch er dazu neigt, Schwierigkeiten zu verursachen, wie zum Beispiel Tonerverstreuen und Schleierbildung, und oberhalb von 9 um neigt der Toner dazu, eine schlechter ausgeprägte Wiedergabefähigkeit von aus winzigen Punkten bestehenden, latenten Bildern zu verursachen und ein Verstreuen zum Zeitpunkt des Übertragens und Verarbeitens des Übertragungsresttoners in der Aufladevorrichtung, was die Herstellung hochqualitativer Bilder behindert.
Der in der Erfindung verwendete Toner kann einen bekannten Farbstoff oder ein bekanntes Pigment als Färbemittel enthalten, von dem Beispiele einschließen können: Phthalocyaninblau, Indanthrenblau, Pfauenblau, Permanentrot, Lackrot, Rhodaminlack, Hansagelb, Permanentgelb und Benzidingelb. Das Färbemittel kann bevorzugt in einem Anteil von maximal 12 Gewichtsteilen und weiter bevorzugt von 2 bis 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des Toners enthalten sein, um so eine gute Lichtdurchlässigkeit einer OHP-Folie bereitzustellen.
Der in der Erfindung verwendete Toner kann mit optionalen Zusätzen gemischt werden oder diese enthalten in einem Ausmaß, das die Tonerleistungen nicht nachteilig beeinflusst. Beispiele solcher optionaler Zusätze können einschließen: Gleitmittel, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen, Zinkstearat und Polyvinylidenfluorid; Fixierhilfen, wie zum Beispiel Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht und Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht und Übertragungshilfen, wie zum Beispiel Siliciumdioxidteilchen, Siliconharzteilchen, Aluminiumoxidteilchen und organische Harzteilchen.
Der in der Erfindung verwendete Toner kann zum Beispiel hergestellt werden durch ein Verfahren, bei dem die Ausgangmaterialien für den Toner mit Hilfe einer Heißkneteinrichtung, wie zum Beispiel eines Heißwalzenstuhls, eines Kneters oder eines Extruders gut schmelzgeknetet werden, worauf mechanisch pulverisiert und klassiert wird durch ein Verfahren, bei dem die Ausgangsmaterialien für den Toner, wie zum Beispiel ein Färbemittel, in einer Bindeharzlösung dispergiert werden, und die sich ergebende Dispersion sprühgetrocknet wird und durch einen Polymerisationstonerherstellungsverfahren, bei dem festgelegte Zusätze als Tonerbestandteile mit einem polymerisierbaren Monomer gemischt werden zur Bereitstellung eines Bindeharzes, und die Mischung in einem wässrigen oder nicht wässrigen Dispersionsmedium dispergiert und darin polymerisiert wird, um Tonerteilchen bereitzustellen.
Das Bindeharz, das den Toner, der in der Erfindung verwendet wird, ausmacht, kann verschiedene Harze umfassen, wofür Beispiele einschließen können: Polystyrol, Styrolcopolymere, wie zum Beispiel ein Copolymer aus Styrol und Butadien, und Copolymere aus Styrol und Acrylsäure, Polyethylen, Ethylencopolymere, wie zum Beispiel ein Copolymer aus Ethylen und Vinylacetat und ein Copolymer aus Ethylen und Vinylalkohol, Phenolharz, Epoxidharz, Allylphthalatharz, Polyamidharz, Polyesterharz und Maleinsäureharze. Die Herstellungsverfahren für diese Harze sind nicht besonders begrenzt.
Um den Toner herzustellen, der in der Erfindung verwendet wird, ist es besonders bevorzugt, das Suspensionspolymerisationsverfahren unter Normaldruck oder erhöhtem Druck einzusetzen, wobei feine Tonerteilchen mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße von 4 bis 8 um und mit einer scharfen Teilchengrößenverteilung leicht erzeugt werden können. Es ist besonders bevorzugt, Tonerteilchen, die eine so genannte Kern/Schale-Struktur aufweisen, wobei ein Kernmaterial, das reich ist an einer Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt, wie zum Beispiel einem Wachs, von einer äußeren Schale umschlossen wird, durch ein solches Suspensionspolymerisationsverfahren herzustellen. Insbesondere können solche Tonerteilchen, die eine so genannte Kern/Schale-Struktur aufweisen und eine Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt enthalten, die von einer äußeren Schale aus Harz umschlossen ist, zum Beispiel hergestellt werden, indem zu einem Hauptmonomer eine Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt, die eine Polarität aufweist, die niedriger ist als die des Hauptmonomers, und auch eine geringere Menge eines Harzes oder Monomers mit einer größeren Polarität zur Bildung einer polymerisierbaren Monomermischung gegeben wird und die polymerisierbare Monomermischung der Suspensionspolymerisation in einem wässrigen Medium unterworfen wird. Beim Suspensionspolymerisationsverfahren ist es möglich, die mittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung der sich ergebenden Tonerteilchen einzustellen durch Änderung der Spezies und der Menge eines kaum wasserlöslichen, anorganische Salzes oder eines Dispergiermittels, das als Schutzkolloid wirkt durch Einstellen der mechanischen Prozessbedingungen, was die Rührbedingungen, wie zum Beispiel die Umlaufgeschwindigkeit eines Rotors, die Anzahl der Durchgänge und die Rührblattgestalt, und die Behältergestalt einschließt und/oder durch Einstellen eines Gewichtsprozentsatzes an festem Material im wässrigen Dispersionsmedium.
Der Querschnitt der Tonerteilchen mit einer solchen Kern/Schale-Struktur kann in der folgenden Weise beobachtet werden. Probetonerteilchen werden ausreichend in einem kalthärtenden Epoxidharz dispergiert, das dann zwei Tage lang bei 40ºC gehärtet wird. Das gehärtete Produkt wird mit Trirutheniumtetroxid, gegebenenfalls gemeinsam mit Triosmiumtetroxid, eingefärbt und dann durch ein Mikrotom mit einem Diamantschneidewerkzeug in dünne Scheiben geschnitten. Die sich ergebenden, dünnen Probescheiben werden durch ein Transmissionselektronenmikroskop beobachtet, um die Schnittstruktur der Tonerteilchen zu bestätigen. Die Einfärbung mit Trirutheniumtetroxid kann bevorzugt verwendet werden, um einen Kontrast zwischen der Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt (Wachs) und dem äußeren Harz bereitzustellen, indem ein Unterschied in der Kristallinität zwischen diesen beiden ausgenutzt wird.
Das Bindeharz (das bevorzugt das Harz für die äußere Schale der Kern/Schale-Struktur ausmacht) kann Copolymere aus Styrol und (Meth)acryl, Polyesterharz, Epoxidharz oder ein Copolymer aus Styrol und Butadien umfassen. Beim Copolymerisationsprozess für die Tonerherstellung können entsprechende Monomere für die vorstehend genannten Harze verwendet werden. Solche Monomere können bevorzugt Vinylmonomere umfassen, für die Beispiele einschließen können: Styrolmonomere, wie zum Beispiel Styrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol oder p-Methylstyrol und m-Ethylstyrol oder p-Ethylstyrol; (Meth)acrylatestermonomere, wie zum Beispiel Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Octyl(meth)acrylat, Dodecyl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, Behenyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Methylaminoethyl(meth)acrylat und Diethylaminoethyl(meth)- acrylat; Butadien, Isopren, Cyclohexen, (Meth)acrylnitril und Acrylamid.
Diese Monomere können einzeln oder in Mischungen verwendet werden, so dass sie ein Polymer ergeben, das eine theoretische Glasübergangstemperatur (Tg), die im Polymerhandbuch, zweite Auflage, III, S. 139 bis 192 (John Wiley & Sons) beschrieben ist, von 40ºC bis 75ºC zeigt. Wenn die theoretische Glasübergangstemperatur unter 40ºC liegt, neigt der sich ergebende Toner dazu, an Schwierigkeiten im Bezug auf die Lagerstabilität und die Stabilität bei kontinuierlicher Bildgebung zu leiden. Wenn Tg auf der anderen Seite oberhalb von 75ºC liegt, zeigt der Toner eine erhöhte Fixiertemperatur. Die ist besonders wenig wünschenswert für Farbtoner zur Erzeugung von Vollfarbbildern, weil die Farbmischbarkeit der jeweiligen Farbtoner verringert wird, was zu einer schlechteren Farbwidergabefähigkeit führt und zu OHP-Bildern mit verringerter Lichtdurchlässigkeit.
Das Molekulargewicht (die Molekulargewichtsverteilung) eines Bindeharzes (oder eines Harzes der äußeren Schale) kann durch Gelpermeationschromatografie (GPC) gemessen werden. Beim spezifischen Messverfahren wird ein Toner, der ein solches Bindeharz und auch eine Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt umfasst, 20 Stunden lang mit Toluol in einem Soxhlet-Extraktor extrahiert und das Toluol aus der sich ergebenden Extraktflüssigkeit mit einem Rotationsverdampfer abdestilliert. Der Rückstand wird ausreichend mit einem organischen Lösungsmittel (wie zum Beispiel Chloroform) gewaschen, das in der Lage ist, die Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt aufzulösen, nicht aber das Bindeharz aufzulösen. Das zurückbleibende Harz wird dann in Tetrahydrofuran (THF) gelöst und die sich ergebende Lösung durch einen lösungsmittelbeständigen Membranfilter mit einer Porengröße (Durchmesser) von 0,3 um filtriert, wodurch ein Probelösung hergestellt wird, die dann einem GPC unterworfen wird unter Verwendung zum Beispiel eines GPC-Gerätes (zum Beispiel "GPC-150C", erhältlich von Waters Co). Die Probelösung kann so hergestellt werden, dass sie eine Bindeharzkonzentration von 0,05 bis 0,6 Gew.-% bereitstellt. Die Probelösung kann in einer Menge von 50 bis 200 ul eingespritzt werden. Die Säulen können eine Serie umfassen, wie zum Beispiel A-801, 802, 803, 804, 805, 806 und 807, erhältlich von Showa Denko K. K., und eine Kalibrierkurve zur Bereitstellung einer Molekulargewichtsverteilung kann hergestellt werden unter Verwendung von Standardpolystyrolen. Das Bindeharz (Harz der äußeren Schale) kann bevorzugt ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 5 · 10³ bis 10&sup6; und ein Verhältnis (Mw/Mn) vom gewichtsmittleren Molekulargewicht zum zahlenmittleren Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 2 bis 100 aufweisen.
Im Fall der Herstellung von Tonerteilchen mit einer Kern/Schale-Struktur, die in der Erfindung bevorzugt verwendet werden, ist es, weil die Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt im Bindeharz, das die äußere Schale ausmacht, eingeschlossen ist, besonders bevorzugt, ein weiteres, polares Harz in das Bindeharz einzubringen. Bevorzugte Beispiele eines solchen polaren Harzes können ein Copolymer aus Styrol und(Meth)acrylsäure, ein Maleinsäurecopolymer, ein gesättigtes Polyesterharz und ein Epoxidharz einschließen. Das polare Harz kann bevorzugt frei von ungesättigten Gruppen sein, die mit dem anderen Bindeharz oder dessen Monomeren reagieren können. Wenn das polare Harz eine ungesättigte Gruppe aufweist, kann das polare Harz eine Quervernetzungsreaktion mit den Monomeren des Bindeharzes verursachen, was zu einem Bindeharzanteil mit einem sehr hohen Molekulargewicht führt, wodurch ein Toner bereitgestellt wird, der ungeeignet ist als Farbtoner, der ein Vollfarbtonersystem aufbaut und von dem erwartet wird, dass er eine gute Farbmischfähigkeit zeigt.
Die Tonerteilchen, die in der Erfindung verwendet werden, können weiter mit einem Harz für die am weitesten außen liegende Schalenschicht versehen werden, das bevorzugt so aufgebaut ist, dass es eine Glasübergangstemperatur aufweist, die höher ist als die des Bindeharzes und das bevorzugt in dem Maß quervernetzt sein kann, dass es nicht die Fixierbarkeit des sich ergebenden Toners nachteilig beeinflusst, um so eine noch weiter verbesserte Antiverklumpungseigenschaft bereitzustellen. Das Harz für die am weitesten außen liegende Schalenschicht kann bevorzugt ein polares Harz umfassen oder ein Ladungssteuermittel enthalten, um so eine verbesserte Aufladefähigkeit bereitzustellen.
Eine solche am weitesten außen liegende Schalenharzschicht kann zum Beispiel durch Verfahren hergestellt werden, die im Folgenden aufgezählt sind.
(1) Auf einer späten Stufe des Polymerisationsprozesses für die Tonerherstellung oder nach dem Polymerisationsprozess für die Tonerherstellung wird eine Monomerzusammensetzung, die ein Monomer und optionale Zusätze, wie zum Beispiel ein polares Harz, ein Ladungssteuermittel und ein Quervernetzungsmittel, die nach Wunsch dazugegeben werden, um sie aufzulösen oder zu dispergieren, umfasst, zum Polymerisationssystem gegeben, damit sie auf den bereits gebildeten Polymerisatteilchen adsorbiert wird, und dann in der Gegenwart eines Polymerisationsinitiators polymerisiert.
(2) Emulsionspolymerisatteilchen oder seifenfreie Polymerisatteilchen, die aus einer Monomerzusammensetzung, die ein Monomer und optionale Zusätze, wie zum Beispiel ein polares Harz, ein Ladungssteuermittel und ein Quervernetzungsmittel, die nach Wunsch zugegeben werden, umfasst, hergestellt wurden, werden zum Suspensionspolymerisationssystem zugegeben und, wenn erforderlich, unter Erhitzen, agglomeriert, um auf den Suspensionspolymerisatteilchen zu kleben.
(3) Emulsionspolymerisatteilchen oder seifenfreie Polymerisatteilchen, die aus einer Monomerzusammensetzung, die ein Monomer und optionale Zusätze, wie zum Beispiel ein polares Harz, ein Ladungssteuermittel und ein Quervernetzungsmittel, die nach Wunsch zugegeben werden, umfasst, hergestellt wurden, werden in einem Trockensystem dazu gebracht, mechanisch auf den bereit erzeugten Tonerteilchen festzukleben.
Was den magnetischen Träger zum Aufbau eines Entwicklers von Zweikomponententyp betrifft, wie er in der Erfindung verwendet wird, ist es nicht wünschenswert, Eisenpulver, Kupfer-Zink-Ferrit oder Nickel-Zink-Ferrit als Träger zu verwenden, die bisher geeignet verwendet wurden wie sie waren, da ein solcher Träger dazu neigt, ein elektrostatisches, latentes Bild zu stören, das auf einem elektrofotografischen, lichtempfindlichen Element erzeugt wurde. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, einen magnetischen Träger (oder Entwicklerträger) zu verwenden, der einen spezifischen Volumenwiderstand Da (oder Rp) aufweist, der größer ist als der spezifische Volumenwiderstand Sa (oder RSL) der Oberflächenschicht des lichtempfindlichen Elementes (das heißt, Sa < Da). Auf der anderen Seite neigt im Fall von Sa ≥ Da ähnlich wie im Fall eines konventionellen Trägers, wie vorstehend erwähnt, das Potenzial des latenten Bildes dazu, durch Reiben mit dem Entwicklerträger gestört zu werden, insbesondere bei Anwendung einer Entwicklungsvorspannung, da aufgrund des Einflusses der Entwicklungsvorspannung ein Teil der Spannung in das lichtempfindliche Element eingeleitet werden kann.
Ein solcher bevorzugter Entwicklungsträger kann bereitgestellt werden als ein harzbeschichteter Träger mit einem Trägerkern, der ein Ferrit umfasst, das durch die folgende Formel (I) dargestellt ist, oder ein Magnetit (Fe&sub3;O&sub4;) enthaltender, harzartiger Träger, der durch Suspensionspolymerisation hergestellt wurde:
(Fe&sub2;O&sub3;)x(A)y(B)z (1),
worin A MgO, Ag&sub2;O oder ein Mischung der beiden bedeutet, B Li&sub2;O, MnO, CaO, SrO, AbO&sub3;, SiO&sub2; oder ein Mischung derselben bedeutet und x, y und z Zahlen darstellen, welche die Gewichtsverhältnisse darstellen und folgende Bedingung erfüllen:
0,2 ≤ x ≤ 0,95
0,05 ≤ y ≤ 0,3
0 < z ≤ 0,795
s + y + z ≤ 1
Auf der anderen Seite enthält der harzartige Polymerisationsträger Fe&sub3;O&sub4; und kann bevorzugt weiter Fe&sub2;O&sub3;, Al&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, CaO, SrO, MgO, MnO oder Mischungen dieser Oxide enthalten. Es ist bevorzugt, dass Fe&sub3;O&sub4; 20 bis 80 Gew.-% des gesamten Oxides ausmacht.
Im Fall, in dem x in der Formel (I) unter 0,2 oder Fe&sub3;O&sub4; unter 20 Gew.-% im harzartigen Polymerisationsträger vorhanden ist, führt das dazu, das der sich ergebende Träger schlechtere magnetische Eigenschaften aufweist, was leicht zum Verstreuen des Trägers oder Beschädigung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes führt. Wenn auf der anderen Seite x 0,95 überschreitet oder Fe&sub3;O&sub4; 80 Gew.-% überschreitet, neigt der Träger (oder Trägerkern) dazu, einen geringen spezifischen Widerstand zu zeigen, so dass eine harzreiche Oberfläche gebildet werden muss, wodurch leicht ein Verschmelzen der Trägerteilchen auftritt.
Weiter wird es im Ferritkernträger, wenn y < 0,005 ist, schwierig, angemessene magnetische Eigenschaften zu erhalten, und wenn y > 0,3 ist, wird es in einigen Fällen schwierig, eine einheitliche Trägeroberfläche oder kugelförmige Trägerteilchen zu bilden. Weiter wird es, wenn z = 0 (das heißt, keine Komponente (B)) schwierig, Trägerteilchen zu erhalten, die eine scharfe Teilchengrößenverteilung aufweisen, und es geschieht leicht, dass die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes mit ultrafeinem Trägerpulver beschädigt wird oder dass die Trägerherstellung schwierig wird aufgrund massivem Verschmelzens während des Sinterns. Wenn z > 0,795 wird der Träger dazu gebracht, schlechtere magnetische Eigenschaften aufzuweisen, so dass Trägerverstreuen dazu neigt, intensiv zu werden.
In der Formel (I) bedeutet B Li&sub2;O, MnO, CaO, SrO, Al&sub2;O&sub3; oder SiO&sub2;. Unter diesen sind MnO, CaO, SiO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; bevorzugt wegen der geringen Änderung des spezifischen Widerstandes selbst unter Anlegen hoher Spannung, und insbesondere MnO und CaO sind bevorzugt wegen der guten Verträglichkeit mit wieder aufgefülltem Toner.
Der harzartige Polymerisationsträger kann leicht zu kugelförmigen Teilchen geformt werden und kann eine scharfe Teilchengrößenverteilung aufweisen. Entsprechend hat der harzartige Polymerisationsträger Vorteile beim Verhindern des Anklebens des Trägers am lichtempfindlichen Element, selbst wenn er in Form kleinerer Teilchen erzeugt wird als sie gewöhnliche Ferritträger aufweisen. Entsprechend kann der harzartige Polymerisationsträger eine mittlere Teilchengröße (DV50%) von 10 bis 45 um und bevorzugt von 15 bis 40 um aufweisen.
Die magnetischen Trägerkernteilchen, die in der Erfindung verwendet werden, können mit einem Harz beschichtet werden, das bevorzugt quervernetztes Siliconharz, fluorhaltiges Harz oder Acrylharz umfasst.
Die Bildung einer Harzbeschichtungsschicht auf den magnetischen Trägerkernteilchen kann durchgeführt werden mit einem Verfahren, bei dem eine Harzzusammensetzung in einem angemessenen Lösungsmittel aufgelöst wird und die Trägerkernteilchen in die sich ergebende Lösung eingetaucht werden, worauf das Lösungsmittel entfernt wird und der Rückstand getrocknet und bei hoher Temperatur getempert wird mit einem Verfahren, bei dem die magnetischen Trägerkernteilchen in einem Fließbett aufgewirbelt werden und eine Lösung einer Harzzusammensetzung darauf gesprüht wird, worauf getrocknet und bei hoher Temperatur getempert wird oder mit einem Verfahren, bei dem die magnetischen Trägerkernteilchen einfach mit der Harzzusammensetzung in einem pulverförmigen Zustand oder in Form einer wässrigen Emulsion gemischt werden.
Bei einem bevorzugten Beschichtungsverfahren wird bevorzugt eine Lösungsmittelmischung, die durch Zugabe von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen und bevorzugt 0,3 bis 3 Gewichtsteilen Wasser in 100 Gewichtsteile eine Lösungsmittels, das wenigstens 5 Gew.-% und weiter bevorzugt wenigstens 20 Gew.-% eines polaren Lösungsmittels, wie zum Beispiel eines Ketons oder eines Alkohols, enthält, hergestellt wurde, zur Beschichtung mit einem reaktiven Siliconharz, der fest an den magnetischen Trägerkernteilchen klebt, verwendet. Wenn das Wasser in einem Anteil von weniger als 0,1 Gewichtsteilen enthalten ist, kann das jeweilige Siliconharz nicht ausreichend hydrolysiert werden, so dass es schwierig wird, eine dünne und einheitliche Beschichtung auf der Oberfläche der magnetischen Trägerkernteilchen zu bilden. Bei mehr als 5 Gewichtsteilen wird die Reaktionssteuerung schwierig, was zu einer relativ schwachen Beschichtungsfestigkeit führt.
Im Fall der Herstellung eines Entwicklers vom Zweikomponententyp durch Mischen eines Trägers und eines Toners können die Bestandteile so gemischt werden, dass ein Entwickler vom Zweikomponententyp bereitgestellt wird mit einem Tonerkonzentration von 1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 12 Gew.-% und weiter bevorzugt von 5 bis 10 Gew.-%, um so eine gute Entwicklungsleistung bereitzustellen. Bei einer Tonerkonzentration von weniger als 1 Gew.-% läuft die Bilddichte Gefahr, verringert zu werden. Eine Tonerkonzentration von mehr als 15 Gew.-% verursacht eine gesteigerte Schleierbildung und Tonerverstreuen im Gerät und kann die Lebensdauer des Zweikomponentenentwicklers in einigen Fällen verkürzen.
Auf der anderen Seite wird im Fall der Verwendung eines Entwicklers vom Einkomponententyp die vorstehend genannte Wirkung des Trägers auf ein Element zum Tragen des Entwicklers oder ein Element zum Tragen des Toners übertragen.
Insbesondere kann ein elektrostatisches, latentes Bild, das auf einem lichtempfindlichen Element gebildet wird, das einen spezifischen Volumenwiderstand der Oberflächenschicht von Sb aufweist, bevorzugt mit einer Schicht eines Entwicklers vom Einkomponententyp entwickelt werden, der auf einem Element zum Tragen des Entwicklers getragen wird, das einen spezifischen Volumenwiderstand der Oberflächenschicht von Db zeigt, wobei die Bedingung Sb < Db erfüllt ist. Im Fall von Sb ≥ Db neigt das elektrostatische, latente Bild dazu, aus dem gleichen Grund, wie im vorstehend erwähnten Fall des Reibens mit dem Entwicklerträger, gestört zu werden.
Der Prozess wird genauer beschrieben. Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung, die einen solchen Entwickler von Einkomponententyp verwendet. Ein elektrostatisches, latentes Bild kann auf einem elektrofotografischen, lichtempfindlichen Element 41 gebildet werden, ähnlich wie in dem System, das unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde. Die Entwicklungsvorrichtung schließt ein Element zum Tragen des Entwicklers 42 ein, das geeigneter Weise einen Zylinder umfasst, der mit einem Elastomer, wie zum Beispiel einem Siliconkautschuk, einem Urethankautschuk, einem Styrol- Butadien-Kautschuk oder einem Polyamidharz, oberflächenbeschichtet ist. Die Oberflächenschicht kann weiter ein organisches Harz und je nach Wunsch feine, organische oder anorganische Teilchen, die darin dispergiert sind, um einen geeigneten spezifischen Volumenwiderstand bereitzustellen, enthalten.
Ein nicht magnetischer Einkomponententoner 43 wird in einem Behälter gelagert und dem Element 42 zum Tragen des Entwicklers durch eine Versorgungswalze 44 zugeführt, die auch die Funktion aufweist, den Toner abzuschälen, der auf dem Element 42 zum Tragen des Entwicklers nach der Entwicklung getragen wird. Der Toner, der dem Element 42 zum Tragen des Entwicklers zugeführt wird, wird einheitlich in Form einer dünnen Schicht durch eine Entwicklerbeschichtungsklinge 45 aufgebracht und verwendet zur Entwicklung des elektrostatischen, latenten Bildes, das auf dem lichtempfindlichen Element 41 erzeugt wurde, während er mit dem lichtempfindlichen Element 41 in Kontakt gebracht wird unter Anlegen einer Entwicklungsvorspannung aus einer Spannungsversorgung 46.
Die Entwicklerbeschichtungsklinge 45 kann mit einem linearen Anpressdruck von 3 bis 250 g/cm, bevorzugt von 10 bis 120 g/cm gegen das Element zum Tragen des Entwicklers 42 gedrückt werden. Wenn der Druck unter 3 g/cm liegt, wird ein einheitliches Aufbringen des Toners schwierig, was zu einer breiten Tonerladungsverteilung führt, die zu Schleierbildung oder Verstreuen führt. Wenn der Anpressdruck 250 g/cm überschreitet, neigen die Tonerteilchen, weil ein großer Druck auf den Toner aufgebracht wird, dazu, miteinander zu verklumpen oder zu pulverisieren. Durch Einstellen des Anpressdruckes auf einen Bereich von 3 bis 250 g/cm können die Verklumpungen von Tonerteilchen, die bei kleiner Teilchengröße des Toners leicht auftreten, zerlegt werden, und die Tonerladung kann vom Einschalten des Gerätes aus schnell erhöht werden. Die Entwicklerbeschichtungsklinge kann bevorzugt ein Metall umfassen, das eine Position in der triboelektrischen Aufladungsfähigkeitsreihe innehat, die geeignet ist zur Aufladung des Toners auf eine gewünschte Polarität. In der Erfindung kann das Element zum Tragen des Entwicklers geeignet zum Beispiel Siliconkautschuk, Urethankautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk umfassen. Es ist möglich, die Klinge weiter mit einem Polyamidharz und dergleichen zu beschichten. Es ist bevorzugt, einen elektrisch leitenden Kautschuk zu verwenden, um den Toner davon abzuhalten, überschüssig aufgeladen zu werden.
Im nicht magnetischen Einkomponentenentwicklungssystem kann die Tonerschicht auf dem Element zum Tragen des Entwicklers in einer Dicke gebildet werden, die kleiner ist als der minimale Spalt zwischen dem Element zum Tragen des Entwicklers und dem lichtempfindlichen Element im Entwicklungsbereich, während eine Wechselspannung über dem Spalt angelegt wird, um so eine ausreichende Bilddichte zu erhalten. In der Erfindung ist es allerdings weiter bevorzugt, eine Entwicklungsvorspannung anzulegen, während die Tonerschicht auf dem Element zum Tragen des Entwicklers dazu gebracht wird, das lichtempfindliche Element zu berühren, um den Übertragungsresttoner wiederzugewinnen und im Entwicklungsbereich erneut einzusetzen. Die Entwicklungsvorspannung kann ausschließlich eine Gleichspannung umfassen oder eine Gleichspannung in Überlagerung mit einer Wechselspannung.
Als nächstes wird ein erfindungsgemäßes Bildgebungsgerät unter Verwendung eines Entwicklers vom Zweikomponententyp, wie er beschrieben bereits wurde, ebenfalls beschrieben.
Im Bildgebungsgerät wird ein Entwickler vom Zweikomponententyp, der einen Toner und einen Träger umfasst, umlaufend auf einem Element zum Tragen eines Entwicklers transportiert und zur Entwicklung eines elektrostatischen, latenten Bildes, das auf einem elektrofotografischen, lichtempfindlichen Element erzeugt wurde, mit dem Toner darin in einem Entwicklungsbereich verwendet.
Das Element zum Tragen des Entwicklers umfasst einen sich drehenden Entwicklerzylinder und eine feststehende Magnetwalze, die darin eingeschlossen ist. Die magnetischen Eigenschaften des Trägers werden durch die magnetische Walze beeinflusst, die im Entwicklungszylinder eingeschlossen ist, und üben einen großen Einfluss auf die Entwicklungsleistungen und die Transportfähigkeit des Entwicklers aus, der den Träger enthält.
Um hervorragende Bildeinheitlichkeit und Abstufungswiedergabefähigkeit zu erhalten, kann die Entwicklungsvorrichtung ina Bildgebungsgerät bevorzugt eine solche Organisation aufweisen, dass (1) die Magnetwalze eine Mehrpolstruktur besitzt, die einen abstoßenden Pol einschließt, (2) ein Magnetfluss von 500 bis 1200 Gauß im Entwicklungsbereich gebildet wird und (3) der Träger eine Sättigungsmagnetisierung von 20 bis 50 Am²/kg besitzt.
Die Entwicklung kann bevorzugt durchgeführt werden unter Anlegen einer Entwicklungsvorspannung durch Verwendung eines Entwicklers vom Zweikomponententyp. Bevorzugte Besonderheiten werden beschrieben.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer bevorzugten Wellenform der Entwicklungsvorspannung, die in Kombination mit dem Entwickler vom Zweikomponententyp verwendet wird und die nicht aufeinander folgende oder periodisch unterbrochene Wechselspannungskomponenten einschließt. Insbesondere schließt die Entwicklungsvorspannung eine erste Spannung, die den Toner vom lichtempfindlichen Element zum Element zum Tragen des Entwicklers (Entwicklungszylinder) leitet, eine zweite Spannung, die den Toner vom Entwicklungszylinder auf das lichtempfindliche Element leitet, und das jeweils im Entwicklungsbereich, und ein dritte Spannungsanteil, der zwischen der ersten und der zweiten Spannung eingeschoben ist, ein.
Es ist weiter bevorzugt, eine Zeitspanne (T&sub2;) zum Anlegen der dritten Spannung, das heißt, eine Zeitspanne zum Aussetzen der Wechselspannungskomponenten, auf einen längeren Wert einzustellen als eine Gesamtzeitspanne (T&sub1;) zum Anlegen der ersten und der zweiten Spannung, das heißt, eine Zeitspanne zum Anlegen einer Einheit der Wechselspannungskomponente, um so den Toner auf dem lichtempfindlichen Element neu auszurichten, wodurch das latente Bild getreu entwickelt wird.
Insbesondere wird nach Bereitstellung einer Zeitspanne (T&sub1;) zur Bildung eines Zyklus (oder eines Paars) eines elektrischen Feldes, das den Toner vom lichtempfindlichen Element auf den Entwicklungszylinder leitet und eines elektrischen Feldes, das den Toner vom Entwicklungszylinder zum lichtempfindlichen Element leitet, eine festgelegte Zeitspanne (T&sub2;) bereitgestellt für eine solche Bedingung eines elektrischen Feldes, dass ein Bereich, der Bildinformationen enthält, mit einem elektrischen Feld versehen wird, das den Toner vom Zylinder zum lichtempfindlichen Element leitet, und ein Bereich, der keine Bildinformationen enthält, mit einem elektrischen Feld versehen wird, das den Toner vom lichtempfindlichen Element zum Zylinder leitet, wobei eine bevorzugte Bedingung die ist, dass T&sub2; länger dauert als T&sub1;.
Durch Anlegen eines elektrischen Entwicklungsvorfeldes, das aus periodisch unterbrochenen Wechselspannungskomponenten besteht, wie sie vorstehend beschrieben wurden, wird Ankleben des Trägers am lichtempfindlichen Element besser unterdrückt. Der Grund dafür wurde bisher nicht völlig aufgeklärt, kann aber wie folgt angenommen werden.
Bei einem konventionell eingesetzten, elektrischen Feld, das aus kontinuierlichen Sinuswellen oder rechteckigen Wellen besteht, werden, wenn die Intensität des elektrischen Feldes erhöht wird, um eine hohe Bildqualität und Bilddichte zu erreichen, der Toner und der Träger gemeinsam dazu gebracht, zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Zylinder hin und her zu wechseln, wodurch das lichtempfindliche Element durch den Träger stark gerieben wird, was Ankleben des Trägers verursacht. Diese Neigung ist verstärkt, wenn viel feinpulvriger Träger enthalten ist.
Wenn allerdings das vorstehend erwähnte, periodisch unterbrochene, elektrische Wechselfeld angelegt wird, verursachen Toner und Träger eine Wechselbewegung der Art, dass der Wechsel zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Zylinder nicht innerhalb einer Periode einer Wechselspannungseinheit abgeschlossen ist. In der Zeitspanne mit Wechselspannungspause danach wirkt abhängig vom Potenzialunterschied Vcont, der erhalten wird, indem die Gleichspannungskomponente des elektrischen Entwicklungsvorfeldes vom Oberflächenpotenzial auf dem lichtempfindlichen Element abgezogen wird, sofern Vcont < 0 ist, Vcont dahin, dass es den Träger vom Zylinder auf das lichtempfindliche Element leitet, wobei aber die tatsächliche Bewegung desselben unterdrückt werden kann, um das Ankleben des Trägers zu verhindern, indem die magnetischen Eigenschaften des Trägers und des magnetischen Flusses, der im Entwicklungsbereich durch die Magnetwalze verursacht wird, eingestellt werden und wenn Vcont > 0 ist, wird der Träger durch die magnetische Feldkraft und Vcont vom Zylinder angezogen, wodurch das Trägerankleben verhindert wird.
Eine Ausführungsform des Bildgebungsgerätes unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Entwicklers vom Zweikomponententyp wird nun beschrieben unter Bezug auf Fig. 6.
Unter Bezug auf Fig. 6 schließt das Bildgebungsgerät eine lichtempfindliche Trommel 601 als elektrofotografisches, lichtempfindliches Element und eine Entwicklungsvorrichtung 602 ein, die wiederum einen Entwicklungsbehälter 603 einschließt, der in eine Entwicklungskammer (erste Kammer) R1 und eine Rührkammer (zweite Kammer) R2 durch eine Abtrennung 604 eingeteilt ist. Im oberen Bereich der Rührkammer ist eine Tonerlagerkammer R3 bereitgestellt. Innerhalb der Entwicklungskammer R1 und der Rührkammer R2 ist ein Entwickler 605 (der einen Toner 605a und einen Entwicklerträger 605b umfasst) gelagert. Auf der anderen Seite ist ein nachgefüllter Toner 606 (nicht magnetischer Toner) in der Tonerlagerkammer R2 gelagert und wird zugeführt, indem er durch ein Nachfüllöffnung, die mit einer Versorgungswalze oder Schraube 20 ausgerüstet ist, in die Rührkammer fällt entsprechend der Menge, die für die Entwicklung verbraucht wurde.
Die Entwicklungskammer R1 ist mit einer Transportschraube 608 ausgerüstet, und der Entwickler 605 in der Entwicklerkammer R1 wird in Längsrichtung eines Entwicklungszylinders 609 bereitgestellt durch Drehen der Transportschraube 608. Ähnlich ist die Rührkammer R2 mit einer Transportschraube 610 ausgerüstet, und der Toner, der durch die Nachfüllöffnung in die Rührkammer R2 gefallen ist, wird entlang der Längsrichtung des Entwicklungszylinders 609 durch Drehen der Transportschraube 610 bereitgestellt.
Der Entwicklerbehälter 603 ist an einer Position in der Nähe der lichtempfindlichen Trommel 601 mit einer Öffnung versehen, und der Entwicklungszylinder 609 steht zur Hälfte durch die Öffnung nach außen heraus, wodurch der einen Spalt zwischen Entwicklungszylinder 609 und lichtempfindlicher Trommel 601 hinterlässt. Der Entwicklungszylinder 609 besteht aus einem nicht magnetischen Material, wie zum Beispiel Aluminium, und ist mit einer Entwicklungsvorspannung aus einer Vorspannungsversorgung (nicht dargestellt) versehen.
Der Entwicklungszylinder 609 schließt in sich eine magnetische Walze 611 als eine Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Feldes ein, die einen Entwicklungspol N und einen Pol S in Drehrichtung hinter ersterem einschließt, und die Pole N und S dienen zum Transportieren des Entwicklers 605. Die magnetische Walze 611 ist so angeordnet, dass der Entwicklungspol N derselben netische Walze 611 ist so angeordnet, dass der Entwicklungspol N derselben der lichtempfindlichen Trommel 601 gegenüberliegt. Der Entwicklungspol N bildet ein magnetisches Feld in der Nachbarschaft eines Entwicklungsbereichtes, in dem der Entwicklungszylinder 609 und die lichtempfindliche Trommel 601 einander gegenüberliegen, und es wird eine magnetische Bürste aus dem Träger 605b durch das magnetische Feld gebildet.
Eine Einstellklinge 612 ist unterhalb des Entwicklungszylinders 609 angeordnet, um die Schichtdicke des Entwicklers 605 einzustellen, die auf dem Entwicklungszylinder 609 gebildet wurde. Die Einstellklinge 612 ist aus nicht magnetischem Material, wie zum Beispiel Aluminium oder SUS 316, hergestellt und so angeordnet, dass sie einen Spalt von 300 um bis 1000 um und bevorzugt von 400 um bis 900 um lässt. Wenn der Spalt weniger als 300 um beträgt, neigt der magnetische Träger dazu, den Spalt zu verstopfen, wodurch sich Unregelmäßigkeiten in der Entwicklerschicht und ein Versagen beim Anwenden des Entwicklers, wie es für zufrieden stellende Entwicklung erforderlich ist, ergeben, wodurch nur entwickelte Bilder mit einer geringen Dichte und einer großen Menge Unregelmäßigkeiten erzeugt werden. Ein Spalt von wenigstens 400 um ist bevorzugt, um nicht einheitliches Aufbringen zu verhindern (so genanntes Klingenverstopfen) aufgrund unnötiger Weise verklumpter Teilchen im Entwickler. Oberhalb von 1000 um ist die Menge des Entwicklers, die auf den Entwicklungszylinder 609 aufgebracht ist, so stark vergrößert, dass die erforderliche Einstellung der Entwicklerschichtdicke versagt, wodurch der magnetische Träger, der auf dem lichtempfindlichen Element festgeklebt ist, vergrößert wird, und die triboelektrische Aufladung des Toners leicht mangelhaft wird aufgrund der Schwächung der Entwicklerzirkulation und der Entwicklersteuerung durch die nicht magnetische Klinge 612, was zu Schleierbildung führt.
Die Bewegung der magnetischen Trägerteilchen in der Entwicklerschicht, die auf dem Entwicklungszylinder 609 getragen wird, neigt dazu, langsamer zu sein, weil Teilchen die Zylinderoberfläche verlassen auf Grund eines Gleichgewichtes zwischen einer Begrenzungskraft, die von der magnetischen Kraft und der Schwerkraft ausgeübt wird, und einer Transportkraft, die in Bewegungsrichtung des Entwicklungszylinders wirkt, selbst wenn der Entwicklungszylinder 609 in der Richtung gedreht wird, die mit einem Pfeil bezeichnet ist. Ein gewisser Anteil der Trägerteilchen kann aufgrund der Schwerkraft vom Zylinder herabfallen.
Indem der magnetische Pol N einschließlich seiner Position und die Fließfähigkeit und die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Trägerteilchen angemessen ausgewählt werden, werden magnetische Teilchen, die näher am Entwicklungszylinder sind, bevorzugt entlang dem Entwicklungszylinder bewegt, wodurch sie eine sich bewegende Schicht bilden. Gemeinsam mit der Bewegung der magnetischen Trägerteilchen, die durch die Rotation des Entwicklungszylinders verursacht wird, wird der Entwickler zum Entwicklungsbereich transportiert, wo er für die Entwicklung verwendet wird.
Auf der anderen Seite wird die lichtempfindliche Trommel 601 durch den Kontakt mit den magnetischen Aufladeteilchen 614, die auf einem Rückhalteelement 613 getragen werden, aufgeladen und dann durch eine Belichtungseinrichtung (nicht dargestellt) mit Bildinformationen belichtet, wodurch auf der Trommel ein elektrostatisches, latentes Bild erzeugt wird, das dann durch die Entwicklungsvorrichtung in der vorstehend beschriebenen Weise entwickelt wird, wodurch ein Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 601 erzeugt wird.
Fig. 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bildgebungsgerätes.
Das Bildgebungsgerät schließt eine erste Bildgebungseinheit Pa, eine zweite Bildgebungseinheit Pb, eine dritte Bildgebungseinheit Pc und eine vierte Bildgebungseinheit Pd ein zur Erzeugung der jeweiligen verschiedenen Farben des Bildes auf einem Übertragungsempfangsmaterials, wobei jeweils ein Prozess eingesetzt wird, der die Schritte der Erzeugung eines latenten Bildes, der Entwicklung und der Übertragung einschließt.
Die Organisation jeder Bildgebungseinheit wird beschrieben unter Bezug auf die erste Bildgebungseinheit Pa als Beispiel.
Die erste Bildgebungseinheit Pa schließt eine lichtempfindliche Trommel 701a mit 30 mm Durchmesser (elektrofotografisches, lichtempfindliches Element) ein, die sich in der Richtung des Pfeils a dreht. Eine Aufladeeinrichtung 702a mit magnetischer Bürste umfasst einen Zylinder mit 16 mm Durchmesser und eine magnetische Bürste, die darauf so getragen wird, dass sie die lichtempfindliche Trommel 701a berührt, und wird als primäre Aufladeeinrichtung (Aufladeeinrichtung) verwendet. Mit Bilddaten kodiertes Licht 703a wird von einer Belichtungseinrichtung (nicht dargestellt) bereitgestellt, wodurch die lichtempfindliche Trommel, deren Oberfläche durch die Primäraufladeeinrichtung 702a einheitlich aufgeladen worden ist, beleuchtet wird, wodurch ein elektrostatisches, latentes Bild auf der lichtempfindlichen Trommel 701a gebildet wird. Die Bildgebungseinheit Pa schließt weiter eine Entwicklungsvorrichtung 704a (Entwicklungseinrichtung) zur Entwicklung des elektrostatischen, latenten Bildes, das auf der lichtempfindlichen Trommel 71 erzeugt wurde, ein, wodurch ein Tonerbild darauf erzeugt wird. Die Entwicklungsvorrichtung 704a ist mit einem Tonertrichter 705a ausgerüstet, um die Vorrichtung durch eine Tonerversorgungswalze 706a mit Toner zu versorgen. Die Einheit Pa schließt weiter eine Übertragungsklinge 707a (Übertragungseinrichtung) ein, um das Tonerbild, das auf der lichtempfindlichen Trommel 701a erzeugt wurde, auf ein Übertragungsmaterial (beziehungsweise Übertragungsempfangsmaterial) zu übertragen, das durch ein bandförmiges Element zum Tragen des Übertragungsmaterials 708 transportiert wird. Die Übertragungsklinge 707a wird gegen die rückseitige Oberfläche des Elementes zum Tragen des Übertragungsmaterials 708 angedrückt und mit einer Übertragungsvorspannung aus einer Spannungsversorgung 709a versorgt.
Beim Betrieb der ersten Bildgebungseinheit Pa wird die lichtempfindliche Trommel 701a einheitlich durch die Primäraufladeeinrichtung 702a aufgeladen und dann mit mit Bilddaten kodiertes Licht 703a belichtet, um ein elektrostatisches, latentes Bild darauf zu erzeugen, das dann mit einem Toner in der Entwicklungsvorrichtung 704a entwickelt wird. Das sich ergebende Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 701a wird an eine ersten Übertragungsposition (einer Position, an der die lichtempfindliche Trommel 701a und ein Übertragungsmaterial aneinander gepresst werden) auf das Übertragungsmaterial übertragen, das auf dem bandförmigen Element zum Tragen des Übertragungsmaterial transportiert und getragen wird, während eine Übertragungsvorspannung durch die Übertragungsklinge 707a aufgebracht wird, die gegen die untere Oberfläche des Elementes zum Tragen des Übertragungsmaterials 708 gedrückt ist.
Wie in Fig. 7 dargestellt, schließt das Bildgebungsgerät weiter die zweite bis vierte Bildgebungseinheit Pb, Pc und Pd ein, die identische Organisationen wie die erste Bildgebungseinheit Pa aufweisen, mit der Ausnahme, dass sie Toner der jeweiligen Farben (jeweils unterschiedlich von der anderen und auch von der Farbe, die in der ersten Einheit Pa verwendet wird) in ihren Entwicklungsvorrichtungen enthalten, so dass das Gerät insgesamt vier Bildgebungseinheiten Pa bis Pd einschließt. Zum Beispiel werden die erste bis vierte Entwicklungseinheit Pa bis Pd so gestaltet, das sie einen gelben Toner, einen magentaroten Toner, einen cyanblauen Toner beziehungsweise einen schwarzen Toner verwenden, so dass die Farbtonerbilder, die in den jeweiligen Einheiten erzeugt werden, aufeinander folgend auf das identische Übertragungsmaterial übertragen werden an ihren entsprechenden Übertragungspositionen, während die Positionsausrichtung der Tonerbilder justiert wird. So werden die jeweiligen Farbtonerbilder auf dem gleichen Übertragungsmaterial übereinander gelegt durch viermaliges Übertragen während einer einzigen Bewegung des Übertragungsmaterials. Nach dem viermaligen Übertragen wird das Übertragungsmaterial, das die vier Farbtonerbilder übereinander gelegt trägt, vom Element zum Tragen des Übertragungsmaterials 708 abgetrennt durch Wirkung einer Abtrennaufladevorrichtung 710 und dann durch eine Transporteinrichtung, wie zum Beispiel ein Transportband, in eine Fixiervorrichtung 711 geschickt, worauf eine einzige Fixieroperation folgt zur Erzeugung eines endgültigen, vollfarbigen Bildproduktes.
Die Fixiervorrichtung 711 schließt eine Fixierwalze 712 mit 40 mm Durchmesser ein, die in ihrem Inneren Heizeinrichtungen 714 und 715 aufweist, eine Andruckwalze 713 mit 30 mm Durchmesser, einen Mechanismus 716 zur Bereitstellung eines Reinigungsgewebes zur Entfernung von Verschmutzungen auf der Fixierwalze 712 und einen Temperatursensor 717 für die Fixierwalze 712.
Unfixierte Farbtonerbilder, die auf einem Übertragungsmaterial getragen werden, werden auf das Übertragungsmaterial unter Anwendung von Hitze und Druck fixiert, wenn das Übertragungsmaterial durch einen Spalt zwischen der Fixierwalze 712 und der Andruckwalze 713 durchgeleitet wird.
Das Element zum Tragen des Übertragungsmaterials 708, das in Fig. 7 dargestellt ist, ist ein Element in Gestalt eines Endlosbandes, das in der Richtung des Pfeils e um eine Antriebswalze 718 und eine Schleppwalze 719 herum bewegt wird, während durch eine Ladungsentfernungseinrichtung 721 auf ihm vorhandene Ladungen entfernt werden und es zur Positionsausrichtung durch die Registrierwalzen 83 und 84 registerhaltig gemacht wird.
Als Übertragungseinrichtung kann auch eine Übertragungswalze anstelle einer Übertragungsklinge verwendet werden.
Anstelle einer solchen konstanten Übertragungseinrichtung ist es auch möglich, eine konventionell verwendete, berührungslose Übertragungseinrichtung zu verwenden, wie zum Beispiel eine Koronaaufladeeinrichtung, die auf der Rückseite des Elementes zum Tragen des Übertragungsmaterials angeordnet ist zum Aufbringen einer Übertragungsvorspannung. Es ist allerdings bevorzugt, eine berührungslose Übertragungseinrichtung zu verwenden, die in der Lage ist, das Auftreten von Ozon zu unterdrücken, welches das Anlegen einer Übertragungsvorspannung begleitet.
Im Folgenden sind einige Verfahren zur Messung der verschiedenen physikalischen Eigenschaften oder Parameter beschrieben.

(1) Magnetische Eigenschaften eines Trägers

Ein Magnetisierungsmessgerät ("BHU-60", erhältlich von Riken Sokutei K. K.) wird als Gerät verwendet. Etwa 1,0 g einer Probe werden eingewogen und in eine Zelle gegeben, die einen inneren Durchmesser von 7 mm und eine Höhe von 10 mm aufweist und die Zelle wird in die Messapparatur eingesetzt. Das Magnetfeld, das an die Zelle angelegt wird, wird allmählich bis auf maximal 3000 Oe angehoben und dann allmählich abgesenkt, wodurch eine Hysteresekurve der Probe auf einem Aufzeichnungspapier erhalten wird. Aus der Hysteresekurve werden die Sättigungsmagnetisierung, die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft erhalten.

(2) Spezifischer Volumenwiderstand eines Trägers

Die Messung wird in ähnlicher Weise durchgeführt wie die für die magnetischen Aufladeteilchen, die unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass die Probendicke auf 3 mm erhöht wird, die Belastung auf der oberen Elektrode 22 auf 15 kg angehoben wird und die angelegte Gleichspannung auf 1000 V erhöht wird.

(3) Gewichtsmittlere Teilchengröße (D4) eines Toners

Die mittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung eines Toners können gemessen werden unter Verwendung eines Coulter-Zählers TA-II oder eines Coulter-Mehrfachgrößenmessgerätes (jeweils erhältlich von Coulter Electronics Inc.). Zum Beispiel kann das Coulter-Mehrfachgrößenmessgerät (Coulter Multisizer) als ein Messgerät in der folgenden Weise verwendet werden gemeinsam mit einer Schnittstelle zur Ausgabe einer zahlenbasierten Verteilung und einer volumenbasierten Verteilung (erhältlich von Nikkaki K. K.) und einem Personalcomputer, der daran angeschlossen ist, und einer Elektrolytlösung, die eine etwa 1%-ige wässrige NaCl-Lösung umfasst und hergestellt werden kann, indem ein analysenreines Natriumchlorid (reagent grade) oder ein als "ISOTON-II" kommerziell erhältliches (von Coulter Scientific Japan) aufgelöst wird. Zur Messung werden in 100 bis 150 ml der Elektrolytlösung 0,1 bis 5 ml eines oberflächenaktiven Mittels (bevorzugt eines Alkylbenzolsulfonsäuresalzes) als Dispergiermittel gegeben und 2 bis 20 ml einer Messprobe zugegeben. Die sich ergebende Dispersion der Probe in der Elektrolytlösung wird etwa 1 bis 3 Minuten lang der Dispergierbehandlung durch ein Ultraschalldispergiergerät und dann der Messung der Teilchengrößenverteilung unter Verwendung des vorstehend genannten Coulter-Mehrfachgrößenmessgerätes, das mit einer zum Beispiel 100 um großen Öffnung ausgerüstet ist, unterworfen, wodurch eine volumenbasierte und eine zahlenbasierte Teilchengrößenverteilung der Teilchen von 2 um oder mehr erhalten wird. Aus der Verteilung kann die gewichtsmittlere Teilchengröße abgeleitet werden unter Verwendung eines Zentralwertes für jeden Kanal als repräsentativem Wert.

(4) Gewichtsmittlere Teilchengröße (D4) eines externen Zusatzes

Eine angemessene Menge eines externen Zusatzes als Probe werden zu etwa 30 bis 50 ml deionisiertem Wasser gegeben, das eine kleine Menge oberflächenaktives Mittel enthält, und auf 2 bis 5 um dispergiert mit Hilfe eines Ultraschalldispergiergerätes (Modell "UD-200", erhältlich von K. K. Tommy Seiko) bei einem Ausgabepegel von 2 bis 6. Die sich ergebende, dispergierte Flüssigkeit wird in eine Zelle gegeben und, nachdem daraus Blasen entfernt worden sind, in einen Coulter-Zähler N4 (erhältlich von Coulter Electronics) eingesetzt. Nach dem Verstreichen von 10 bis 20 Minuten, um die Probe auf Räumtemperatur einzustellen, wird die Teilchengrößenmessung durchgeführt, wodurch eine volumenmittlere Teilchengröße und ein gewichtsmittlere Teilchengröße (D4) daraus erhalten werden.

(5) Hydrophobizität des externen Zusatzes

0,2 g eines externen Zusatzes als Probe werden zu 50 ml Wasser in einem 250 ml fassenden Elmeierkolben gegeben. In die Flüssigkeit wird unter Rühren mit einem magnetischen Rührer durch eine Bürette tropfenweise Methanol zugegeben, um die Probe des Zusatzes in Wasser zu suspendieren. Das Verhältnis des Volumens des Methanols (V ml), das für das Dispergieren erforderlich ist, zum Gesamtvolumen von Methanol (V ml) und Wasser (50 ml) in Prozent wird als Hydrophobizität der Probe genommen.

(6) Spezifischer Volumenwiderstand der Oberflächenschicht

Zur Messung eines spezifischen Volumenwiderstandes einer Oberflächenschicht eines lichtempfindlichen Elementes oder eines Elementes zum Tragen des Entwicklers wird eine 3 um dicke Schicht eines Materials, das die Oberflächenschicht des Objektes ausmacht, (eine Ladungstransportschicht oder, wenn vorhanden, eine Ladungseinleitungsschicht im Fall des lichtempfindlichen Elementes, oder eine Oberflächendeckschicht eines Elementes zum Tragen des Entwicklers) auf einer Aluminiumschicht gebildet, die ihrerseits durch Dampfabscheidung auf eine Polyethylenterephthalatfolie (PET) gebildet wurde, und diese Anordnung der Messung unter Verwendung eines Messgerätes zur Bestimmung des spezifischen Volumenwiderstandes ("4140B pAMATER", erhältlich von Hewlett-Packard Co.) unter Anlegen einer Spannung von 100 V in einer Umgebung mit 23ºC und 65% relativer Feuchtigkeit unterworfen.
Im Folgenden wird die Erfindung genauer beschrieben auf Grundlage von Beispielen und Vergleichsbeispielen. In der experimentellen Beschreibung, die im Folgenden erscheint, beziehen sich "Teil(e)" auf "Gewichtsteil(e)".
Zuerst werden einige Herstellungsbeispiele für die Herstellung von magnetischen Aufladeteilchen (Auflademittel), lichtempfindlichen Elementen (Trommel), Tonern (Toner) und Entwicklerträgern (Träger) beschrieben.

Herstellungsbeispiel für Auflademittel 1

Das verwendete, magnetische Material bestand aus Kupfer-Zink-Ferritteilchen mit einer mittleren Teilchengröße (DV50%) von 27 um, einem spezifischen Volumenwiderstand (Rp) von 5 · 10&sup7; Ω·cm, einer Magnetisierung (σ&sub1;&sub0;&sub0;&sub0;) bei 1000 Oe (= 8 · 10&sup4; A/m) von 55 Am²/kg (55 emu/g), einer Magnetisierung (σsat) bei 3000 Oe (= 1,2 · 10&sup5; A/m) von 62 Am²/kg (62 emu/g) und einer Koerzitivkraft (Hc) von im Wesentlichen 0. Das verwendete Kupplungsmittel war Verbindung (1), die vorstehend aufgeführt ist (Isopropoxytriisostearoyltitanat, ein Kupplungsmittel mit einem Titan (als Zentralelement), einer Isopropoxygruppe (als hydrolysierbarer Gruppe) und drei Isostearoylgruppen (als hydrophober Gruppe)).
Zur Herstellung wurden 100 Teile der Kupfer-Zink-Ferritteilchen und 0,1 Teile einer Hexanlösung, die 0,1 Teile Verbindung (1) enthielt, in einen Rundkolben gegeben und das Hexan unter verringertem Druck mit Hilfe eines Rotationsverdampfers abdestilliert. Dann wurde das sich ergebende, magnetische Pulver 30 min lang in einem Ofen, der auf 120ºC gehalten wurde, getrocknet, wodurch magnetische Aufladeteilchen (Aufladeteilchen 1) erhalten wurden, die eine spezifischen Volumenwiderstand (Rp) von 5 · 10&sup7; Ω·cm, einen Wärmeverlust (HL) von 0,1 Gew.-% und eine mittlere Teilchengröße (DV50%) von 27 um zeigte.

Herstellungsbeispiel 2 für Auflademittel

Aufladeteilchen 2 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge an Verbindung (1) auf 0,05 Teile verringert wurde.

Herstellungsbeispiel 3 für Auflademittel

Aufladeteilchen 3 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,01 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge an Verbindung (1) auf 0,01 Teile verringert wurde.

Herstellungsbeispiel 4 für Auflademittel

Aufladeteilchen 4 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,005 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge an Verbindung (1) auf 0,005 Teile verringert wurde.

Herstellungsbeispiel 5 für Auflademittel

Aufladeteilchen 5 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile der Verbindung (5) (Diisopropoxy-bis(dioctylphosphit)titanat) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 6 für Auflademittel

Aufladeteilchen 6 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile der Verbindung (2) (Isopropoxytridodecylbenzolsulfonyltitanat) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 7 für Auflademittel

Aufladeteilchen 7 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf die Verbindung (3) (Aluminiumkupplungsmittel) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 8 für Auflademittel

Aufladeteilchen 8 (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das magnetische Material auf 100 Teile Kupfer- Zink-Ferritteilchen (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, σ&sub1;&sub0;&sub0;&sub0; = 53 Am²/kg, σsat = 61 Am²/kg, Hc = ca. 0) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 9 für Auflademittel

Aufladeteilchen 9 (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 8 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile der Verbindung (5) (Diisopropoxy-bis(dioctylphosphit)titanat) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 10 für Auflademittel

Aufladeteilchen 10 (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 8 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile der Verbindung (2) (Isopropoxytridodecylbenzolsulfonyltitanat) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 11 für Auflademittel

Aufladeteilchen 11 (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 8 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile der Verbindung (3) (Aluminiumkupplungsmittel) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 12 für Auflademittel

Aufladeteilchen 12 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile eines Titankupplungsmittels der folgenden Formel geändert wurde:

Herstellungsbeispiel 13 für Auflademittel

Aufladeteilchen 13 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile eines Silankupplungsmittels der folgenden Formel geändert wurde:

Herstellungsbeispiel 14 für Auflademittel

Aufladeteilchen 14 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile eines Silankupplungsmittels der folgenden Formel geändert wurde:

Herstellungsbeispiel 15 für Auflademittel

Aufladeteilchen 15 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile eines N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilans der folgenden Formel geändert wurde:
NH&sub2;-C&sub2;H&sub4;-NH-C&sub3;H&sub6;-Si(OCH&sub3;)&sub3;

Herstellungsbeispiel 16 für Auflademittel

Aufladeteilchen 16 (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0 Gew.-%) wurden bereitgestellt unter Verwendung der Kupfer-Zink-Ferritteilchen, die in Herstellungsbeispiel 8 für Auflademittel verwendet wurden, so wie sie waren, ohne Behandlung mit einem Kupplungsmittel.

Herstellungsbeispiel 17 für Auflademittel

In eine Lösung eines Methylsiliconharzes wurden Kupfer-Zink- Ferritteilchen (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, σ&sub1;&sub0;&sub0;&sub0; = 53 Am²/kg, σsat = 61 Am²/kg, Hc = ca. 0) in einem Anteil von 100 Teilen auf ein Teil des festen Harzes in der Lösung getaucht, worauf das Lösungsmittel verdampft wurde, um harzbeschichtete, magnetische Aufladeteilchen zu erhalten (Aufladeteilchen 17), die ein DV50% = 66 um, ein Rp = 1 · 10&sup8; Ω·cm und ein HL = 1 Gew.-% aufwiesen.

Herstellungsbeispiel 18 für Auflademittel

Aufladeteilchen 18 (DV50% = 66 um, Rp = 1 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 1 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 17 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Methylsiliconharz gegen ein acrylmodifiziertes Siliconharz ausgetauscht wurde.

Herstellungsbeispiel 19 für Auflademittel

Aufladeteilchen 19 (DV50% = 66 um, Rp = 9 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 1 Gew-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 17 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Methylsiliconharz gegen ein Styrolacrylharz ausgetauscht wurde.

Herstellungsbeispiel 20 für Auflademittel

Aufladeteilchen 20 (DV50% = 27 um, Rp = 5 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile der Verbindung (10) (n-Hexyltriethoxysilan) geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 21 für Auflademittel

Aufladeteilchen 21 (DV50% = 65 um, Rp = 4 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 8 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf 0,05 Teile n-Pentyltriethoxysilan geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 22 für Auflademittel

8 Teile MgO, 8 Teile MnO, 4 Teile SrO und 80 Teile Fe&sub2;O&sub3; wurden jeweils fein pulverisiert, worauf sie mit zugegebenem Wasser gemischt wurden, Teilchen erzeugt wurden, bei 1300ºC calciniert wurde und die Teilchengröße eingestellt wurde, wodurch Ferritteilchen erhalten wurden, die ein DV50% = 28 um, ein σ&sub1;&sub0;&sub0;&sub0; = 58 Am²/kg, ein σsat = 63 Am²/kg und ein Hc = 55 Oe zeigten.
100 Teile der Ferritteilchen wurden mit 0,1 Teilen Isopropoxytriisostearoyltitanat in Toluollösung oberflächenbehandelt, um magnetische Aufladeteilchen zu erhalten (Aufladeteilchen 22) die ein DV50% = 28 um, ein Rp = 3 · 10&sup7; Ω·cm und ein HL = 0,1 Gew.-% aufwiesen.

Herstellungsbeispiel 23 für Auflademittel

Aufladeteilchen 23 (DV50% = 28 um, Rp = 2 · 10¹¹ Ω·cm, HL = 0,1 Gew.-%, σ&sub1;&sub0;&sub0;&sub0; = 54 Am²/kg, σsat = 60 Am²/kg, Hc = 75 Oe) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 22 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Ausgangsoxidmischung geändert wurde auf eine mit 6 Teilen MgO, 5 Teilen CaO und 89 Teilen Fe&sub2;O&sub3;.

Herstellungsbeispiel 24 für Auflademittel

Die Ferritteilchen, die in Herstellungsbeispiel 23 für Auflademittel hergestellt worden waren, wurden mit einer Beschichtungsflüssigkeit behandelt, die hergestellt wurde, indem 2 Teile Rußschwarz und 10 Teile eines Copolymers aus Vinylidenfluorid und Methylmethacrylat in 10 Teilen einer Lösungsmittelmischung aus Toluol und Methylketon (= 50/50) dispergiert oder gelöst wurden, bei einer Beschichtungsrate von 1 Gew.-%, wodurch magnetische Aufladeteilchen (Aufladeteilchen 24) erhalten wurden, die ein DV50% = 29 um, ein Rp = 5 · 10&sup8; Ω·cm, ein HL = 0,05 Gew.-%, ein σsat = 60 Am²/kg und ein Hc = 75 Oe aufwiesen.

Herstellungsbeispiel 25 für Auflademittel

Aufladeteilchen 25 (DV50% = 29 um, Rp = 3 · 10³ Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%, σsat = 55 Am²/kg, Hc = 100 Oe) wurden in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 22 für Auflademittel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Ausgangsoxidmischung geändert wurde auf eine, die aus 8 Teilen NiO, 8 Teilen Li&sub2;O, 4 Teilen ZnO und 80 Teilen Fe&sub2;O&sub3; bestand.

Herstellungsbeispiel 26 für Auflademittel

Aufladeteilchen 26 (DV50% = 28 um, Rp = 3 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,05 Gew.-%, σsat = 63 Am²/kg, Hc = 55 Oe) wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Herstellungsbeispiel 22 für Auflademittel, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf Isopropoxytridodecylbenzolsulfonyltitanat geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 27 für Auflademittel

Aufladeteilchen 27 (DV50% = 28 um, Rp = 3 · 10&sup7; Ω·cm, HL = 0,1 Gew.-%, σsat = 63 Am²/kg, Hc = 55 Oe) wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Herstellungsbeispiel 22 für Auflademittel, mit der Ausnahme, dass das Kupplungsmittel auf n-Hexyltrimethoxysilan geändert wurde.

Herstellungsbeispiel 1 für Trommel

Ein Aluminiumzylinder mit 30 mm Durchmesser wurde aufeinander folgend mit den folgenden vier Schichten beschichtet.
Erste Schicht (elektrisch leitende Schicht): Etwa 20 um dicke Harzschicht mit darin dispergierten, elektrisch leitenden Teilchen zum Nivellieren von Fehlern auf dem Aluminiumzylinder und zum Verhindern des Auftretens von Moiré- Mustern aufgrund der Reflektion des Laserlichtes.
Zweite Schicht (Schicht zur Verhinderung der Einleitung positiver Ladungen): Etwa 1 um dicke Schicht mit mittlerem, spezifischen Widerstand, die aus 6- 66-610-12-Nylon und methoxymethyliertem Nylon besteht und so eingestellt ist, dass sie einen spezifischen Widerstand von etwa 10&sup6; Ω·cm aufweist, um zu verhindern, dass positive Ladungen, die vom Aluminiumzylinder eingeleitet werden, die negative Aufladung verringern, mit der die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes versehen ist.
Dritte Schicht (Ladungserzeugungsschicht): Etwa 0,3 um dicke Harzschicht, die Oxytitanphthalocyanin dispergiert enthält, zur Erzeugung positiver und negativer Ladungspaare bei Belichtung mit Licht.
Vierte Schicht (Ladungstransportschicht): Etwa 20 um dicke Polycarbonatharzschicht mit darin dispergiertem Hydrazon (Halbleiterschicht vom p-Typ), die kein Durchlaufen von negativer Ladung erlaubt, mit der die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes versehen ist, sondern selektiv positive Ladung, die in der Ladungserzeugungsschicht erzeugt wurde, zur Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes transportiert.
Das so hergestellte, lichtempfindliche Element (lichtempfindliche Trommel 1), zeigte einen spezifischen Volumenwiderstand der Oberflächenschicht (RSL) von 3 · 10&sup5; Ω·cm.

Herstellungsbeispiel 2 für Trommel

Eine lichtempfindliche Trommel 2 wurde herstellt, indem eine lichtempfindliche Trommel (mit der gleichen Struktur wie die lichtempfindliche Trommel 1), die in Herstellungsbeispiel 1 für eine Trommel hergestellt worden war, weiter mit einer 3 um dicken, fünften Schicht (Ladungseinleitungsschicht) beschichtet wurde, die 100 Teile eines fotogehärteten Acrylharzes, 170 Teile SnO&sub2;-Teilchen mit etwa 0,03 um Durchmesser, die mit einem geringeren, spezifischen Widerstand versehen worden waren, indem sie mit Antimon dotiert worden waren, 20 Gewichtsteile Tetrafluorethylenteilchen mit etwa 0,25 um Durchmesser und 1,2 Teilen einer Dispergierhilfe umfasste.
Die so hergestellte, lichtempfindliche Trommel 2 zeigte ein RSL = 4 · 10¹² Ω·cm.

Herstellungsbeispiel 3 für Trommel

Eine lichtempfindliche Trommel 3 wurde hergestellt, indem ein Aluminiumzylinder mit 30 mm Durchmesser mit einer ersten bis fünften Schicht überzogen wurde.
Die erste, zweite und vierte Schicht waren die gleichen, wie die, die im Herstellungsbeispiel 1 für Trommel gebildet wurden.
Die dritte Schicht (Ladungserzeugungsschicht) war eine etwa 0,3 um dicke Harzschicht, in der ein Diazopigment dispergiert war.
Die fünfte Schicht (Ladungseinleitungsschicht) war eine 3 um dicke Schicht, die 100 Teile lichtgehärtetes Acrylharz, 160 Teile SnO&sub2;-Teilchen mit 0,03 um Durchmesser, die einen verringerten Sauerstoffgehalt aufwiesen, um einen geringeren, spezifischen Widerstand bereitzustellen, 30 Teile Tetrafluorethylenharzteilchen mit etwa 0,25 um Durchmesser und 1,2 Teile einer Dispergierhilfe umfasste.
Die lichtempfindliche Trommel 3 zeigte ein RSL = 5 · 10¹¹ Ω·cm, das von 5 · 10¹&sup5; Ω·cm, die ohne die fünfte Ladungseinleitungsschicht erhalten wurden, her verringert worden war.

Herstellungsbeispiel 4 für Trommel

Die lichtempfindliche Trommel 4 wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Trommel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die fünfte Schicht hergestellt wurde, indem die Menge der SnO&sub2;-Teilchen auf 300 Teile erhöht wurde.
Die lichtempfindliche Trommel 4 zeigte ein RSL = 4 · 10&sup7; Ω·cm.

Herstellungsbeispiel 5 für eine Trommel

Die, lichtempfindliche Trommel 5 wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Trommel hergestellt, mit der Ausnahme, dass die fünfte Schicht hergestellt wurde, ohne dass SnO&sub2;-Teilchen zugegeben wurden.
Die lichtempfindliche Trommel 5 zeigte ein RSL = 4 · 10¹&sup5; Ω·cm.

Herstellungsbeispiel 1 für Toner

Styrolacrylharz 100 Teile
Rußschwarz 4 Teile
metallhaltiger Azofarbstoff 2 Teile
Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht 3 Teile
Die vorstehend genannten Ausgangsmaterialien wurden trocken gemischt und dann durch einen Zwillingsschraubenknetextruder geknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt, durch einen pneumatischen Pulverisierer pulverisiert und dann pneumatisch klassiert, wodurch Tonerteilchen mit einer festgelegten Teilchengrößenverteilung bereitgestellt wurden. Die Tonerteilchen wurden extern mit 1,5 Gew.-% hydrophobierten Titanoxidteilchen (D4 (gewichtsmittlere Teilchengröße) = 0,05 um und Hydrophobizität = 70%) gemischt, um einen Toner 1 bereitzustellen mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße (D4) von 6,5 um.

Herstellungsbeispiel 2 für Toner

88 Teile Styrol, 12 Teile n-Butylacrylat, 3 Teile Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht, 5 Teile Rußschwarz, 1 Teil metallhaltiger Azofarbstoff und 3 Teile Initiator vom Azotyp wurden gemischt, wodurch eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung bereitgestellt wurde, die dann in 500 Teilen deionisiertem Wasser suspendiert wurde, das 4 Teile Calciumphosphat in sich dispergiert enthielt, und 8 Stunden der Polymerisation bei 70ºC unterworfen wurden. Die Polymerisatteilchen wurden abfiltriert, gewaschen, getrocknet und klassiert, wodurch Tonerteilchen bereitgestellt wurden.
Die Tonerteilchen wurden extern mit 1,5 Gew.-% hydrophobierten Titanoxidteilchen (D4 = 0,05 um, Hydrophobizität = 60%) gemischt, um einen Toner 2 bereitzustellen mit einem D4 von 6,5 um.
Toner 2 zeigte ein SF-1 von 120 und ein SF-3 von 115.

Herstellungsbeispiel 3 für einen Toner

In 710 Teile deionisiertes Wasser wurden 450 Teile einer 0,1M wässrigen Na&sub3;PO&sub4;-Lösung gegeben, und die Mischung wurde auf 60ºC erwärmt und bei 12000 U/min mit einem Homomixer vom TK-Typ (erhältlich von Tokushu Kika Kogyo K. K.) gerührt. Zum System wurden 68 Teile einer 1,0M wässrigen CaCl&sub2;- Lösung allmählich zugegeben, wodurch ein wässriges Medium gebildet wurde, das Ca&sub3;(PO&sub4;)&sub2; enthielt.
Getrennt davon wurden 150 Teile Styrol und 35 Teile n-Butylacrylat (Monomere) und 15 Teile C. I. Pigmentblau 15 : 3 (Färbemittel) mit Hilfe einer Kugelmühle fein dispergiert. Zur Mischung wurden weiter 3 Teile Salicylsäuremetallverbindung (Ladungsteuermittel), 10 Teile gesättigtes Polyesterharz (polares Harz) und 50 Teile Esterwachs (Schmelzpunkt = 70ºC) (Ablösemittel) gegeben. Die Mischung wurde bei 12000 U/min mit einem Homomixer vom TK-Typ (Tokushu Kika Kogyo K. K.) bei 60ºC gerührt, bis eine einheitliche Lösung und Dispersion gebildet war. Zur Mischung wurden 10 Teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Polymerisationsinitiator) gegeben, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung bereitzustellen.
Die polymerisierbare Monomerzusammensetzung wurde in das gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte, wässrige Medium gegeben und das System wurde 10 min lang bei 10000 U/min mit Hilfe eines Homomixers vom TK-Typ bei 60ºC in einer N&sub2;-Atmosphäre gerührt, um die polymerisierbare Monomerzusammensetzung in Tröpfchen zu überführen. Dann wurde das System unter Rühren mit einem Schaufelrührblatt auf 80ºC erwärmt und 10 Stunden lang polymerisiert. Nach der Polymerisation wurde das restliche Monomer unter verringertem Druck abdestilliert. Nach Abkühlen und Zugabe von Salzsäure zur Auflösung des Calciumphosphates wurden die Polymerisatteilchen abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch gefärbte Tonerteilchen (D4 = 6,3 um) bereitgestellt wurden.
10 Teile der Tonerteilchen wurden extern mit 1,0 Teilen hydrophobierten Titanoxidteilchen in Anatas-Form (Rp = 7 · 10&sup9; Ω·cm, D4 = 0,05 um, SBET (spezifische Oberfläche nach BET) = 100 m²/g), die mit 10 Gewichtsteilen Isobutyltrimethoxysilan behandelt worden waren, und mit 1,0 Teilen hydrophobiertem, feinem Siliciumdioxidpulver (D4 = 0,06 um, SBET = 4 m²/g), das mit 10 Gew.-% Hexamethyldisilazan behandelt worden war, jeweils in einem wässrigen Medium gemischt, wodurch Toner 3 bereitgestellt wurde, der ein D4 von 6,3 um, ein SF-1 von 107 und ein SF-3 von 115 aufwies.

Herstellungsbeispiel 4 für Toner

Polyesterharz, erzeugt durch Polykondensation von propoxydiertem Bisphenol mit Fumarsäure und Trimellithsäure 100 Teile
Phthalocyaninpigment 4 Teile
Di-t-butylsalicylsäure-Al-Verbindung 4 Teile
Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
Die vorstehend genannten Ausgangsmaterialien wurden zuerst ausreichend in einem Henschelmischer gemischt und durch einen Zwillingsschraubenknetextruder schmelzgeknetet. Nach dem Abkühlen wurde das geknetete Produkt mit einer Hammermühle grob auf ungefähr 1 bis 2 mm zerkleinert und dann mit einem Pulverisierer vom Luftstrahltyp fein pulverisiert, worauf klassiert und eine mechanische Behandlung zur Verbesserung der Kugelförmigkeit durchgeführt wurde, wodurch blaue Tonerteilchen (D4 = 5,8 um) bereitgestellt wurden.
100 Teile der Tonerteilchen wurden extern mit 1,5 Teilen feinem, hydrophobiertem Titanoxidpulver der Anatas-Form (Rp = 3 · 10¹&sup0; Ω·cm, D4 = 0,05 um, Hydrophobizität = 55%), das durch Behandlung von 100 Teilen feinem, hydrophilem Titanoxidpulver der Anatas-Form mit 10 Teilen n-C&sub4;H&sub9;-Si-(OCH&sub3;)&sub3; in wässrigem Medium erhalten wurde, mit Hilfe eines Henschelmischers gemischt, wodurch Toner 4 erhalten wurde, der ein D4 von 5,8 um, ein SF-1 von 128 und ein SF-3 von 121 aufwies.

Herstellungsbeispiel 5 für Toner

Toner 5 (D4 = 6,3 um, SF-1 = 107, SF-3 = 115) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Toner hergestellt, mit der Ausnahme, dass die hydrophobierten Titanoxidteilchen in Anatas-Form durch feine, hydrophobierte Siliciumdioxidteilchen (D4 = 0,04 um, Hydrophobizität = 80%, SBET = 110 m²/g, Rp = 4 · 10¹&sup4; Ω·cm) ersetzt wurden.

Herstellungsbeispiel 6 für Toner

Toner 6 (D4 = 6,3 um, SF1 = 108, SF-3 = 115) würde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Toner hergestellt, mit der Ausnahme, dass die hydrophobierten Titanoxidteilchen in Anatas-Form durch feine, hydrophobierte Siliciumdioxidteilchen (D4 = 0,01 um, Hydrophobizität = 90%, SBET = 230 m²/g, Rp = 4 · 10¹³ Ω·cm) ersetzt wurden.

Herstellungsbeispiel 7 für Toner

Toner 7 (D4 = 6,3 um, SF-1 = 108, SF-3 = 116) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Toner hergestellt, mit der Ausnahme, dass 100 Teile der Tonerteilchen extern mit nur 2 Teilen Titanoxidteilchen in Rutil-Form (D4 = 0,45 um, Hydrophobizität = 50%, Rp = 8 · 10¹³ Ω·cm) gemischt wurden.

Herstellungsbeispiel 1 für Träger

Träger 1 (Rp = 1 · 10¹&sup0; Ω·cm, σsat = 49 Am²/kg, Hc = ca. 0) wurde hergestellt, indem 100 Teile Nickel-Zink-Ferritteilchen (DV50% = 60 um) mit 3 Teilen (als Festmaterial) Siliconlack in einem Fließbett beschichtet und dann getrocknet wurden.

Herstellungsbeispiel 2 für Träger

Träger 2 (Rp = 2 · 10¹&sup0; Ω·cm, σsat = 49 Am²/kg, Hc = ca. 0) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für Träger hergestellt, mit der Ausnahme, dass acrylmodifiziertes Siliconharz als Beschichtungsharz verwendet wurde.

Herstellungsbeispiel 3 für Träger

In ein wässriges Medium, das 100 Teile einer Monomermischung aus Phenol und Formaldehyd (50/50) enthielt, wurden 400 Gewichtsteile Hämatitteilchen mit 0,6 um Durchmesser, die mit einem Titankupplungsmittel oberflächenbehandelt waren, einheitlich dispergiert, und das Monomer wurde polymerisiert während nach Wunsch Ammoniak zugegeben wurde, wodurch kugelförmige, harzartige Trägerkernteilchen, die magnetische Teilchen enthielten, (DV50% = 33 um, σsat = 38 Am²/kg) hergestellt wurden.
Getrennt davon wurden 20 Teile Toluol, 20 Teile Butanol, 20 Teile Wasser und 40 Teile Eis in einen Vierhalskolben gegeben. Zu der Mischung wurden unter Rühren 40 Teile CH&sub3;SiCl&sub3;/(CH&sub3;)&sub2; SiCl&sub2; (15/10 molar) als Mischung gegeben, worauf 30 min gerührt wurde und 1 h lang eine Kondensationsreaktion bei 60ºC durchgeführt wurde. Dann wurde das sich ergebende Siloxan ausreichend mit Wasser gewaschen und in einer Lösungsmittelmischung aus Toluol, Methylethylketon und Butanol gelöst, wodurch ein Siliconlack mit einem Feststoffgehalt von 10% erhalten wurde.
Zum Siliconlack, der 100 Teile Siloxanfeststoffgehalt enthielt, wurden 2,0 Teile deionisiertes Wasser, 2,0 Teile eines Härters der Formel (a), wie sie im Folgenden dargestellt ist, 1,0 Teile eines Aminosilankupplungsmittels der Formel (b), wie sie im Folgenden dargestellt ist, und 5,0 Teile eines Silankupplungsmittels der Formel (c), wie sie im Folgenden dargestellt ist, gleichzeitig zugegeben, wodurch eine Trägerbeschichtungslösung gebildet wurde:
(CH&sub3;)&sub2;N-C&sub3;H&sub6;-Si-(-OCH&sub3;)&sub3; (b)
n·C&sub3;H&sub7;-Si-(-OCH&sub3;)&sub3; (c)
Die Trägerbeschichtungslösung wurde auf den gemäß vorstehender Beschreibung hergestellten Trägerkernteilchen aufgebracht bei einem Beschichtungsverhältnis von 1 Teil auf 100 Teile der Kernteilchen mit Hilfe einer Beschichtungsmaschine ("SPIRACOATER", erhältlich von Okada Seiko K. K.), wodurch Träger 3 hergestellt wurde, der ein DV50% = 33 um, ein Rp = 4 · 10¹³ Ω·cm, ein σsat = 38 Am²/kg und ein Hc = 10 Oe aufwies.

Herstellungsbeispiel 4 für Träger

Träger 4 (DV50% = 34 um, Rp = 9 · 10¹¹ Ω·cm, σsat = 65 Am²/kg, Hc = 78 Oe) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Träger hergestellt, mit der Ausnahme, dass nur 1000 Teile Magnetitteilchen als magnetisches Material verwendet wurden.

Herstellungsbeispiel 5 für Träger

15 Teile NiO, 15 Teile ZnO und 70 Teile Fe&sub2;O&sub3; wurden fein pulverisiert und dann gemeinsam mit zugegebenen Wasser gemischt, worauf die Teilchenbildung erfolgte, dann bei 1200ºC calciniert und schließlich die Teilchengröße eingestellt wurde, wodurch Ferritträgerkernteilchen erhalten wurden (DV50% = 35,8 um).
Die Trägerkernteilchen wurden mit einer Lösung aus Harz beschichtet, die 1 Gew.-% Rußschwarz enthielt, und ansonsten in ähnlicher Weise wie in Trägerherstellungsbeispiel 3, wodurch ein Entwicklerträger (Träger 5) bereitgestellt wurde, der ein DV50% = 34 um, ein Rp = 6 · 10&sup4; Ω·cm, ein σsat = 36 Am²/kg und ein Hc = 67 Oe aufwies.

Herstellungsbeispiel 6 für Träger

Träger 6 (DV50% = 35 um, Rp = 2 · 10¹² Ω·cm, σsat = 55 Am²/kg, Hc = 7 Oe) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 5 für Träger hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Ausgangsoxidmischung geändert wurde auf eine mit 15 Teilen MgO, 10 Teilen MnO und 75 Teilen Fe&sub2;O&sub3;.

Herstellungsbeispiel 7 für Träger

Träger 7 (DV50% = 34 um, Rp = 5 · 10¹&sup4; Ω·cm, σsat = 38 Am²/kg, Hc = 10 Oe) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Träger hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine Lösung aus einem Copolymer aus Vinylidenfluorid und Methylmethacrylat anstelle des Siliconlackes verwendet wurde.

Beispiele 1 bis 17

Aufladeteilchen (magnetische Aufladeteilchen) 1 bis 11, 20, 22, 23 und 25 bis 27, die in den entsprechenden Herstellungsbeispielen hergestellt worden waren, wie sie vorstehend beschrieben sind, wurden in Kombination mit der lichtempfindlichen Trommel 2 (hergestellt in Herstellungsbeispiel 2 für Trommel) verwendet zur Messung der triboelektrischen Aufladbarkeit nach etwa 8 Stunden kontinuierlichen Betriebs.
Das folgende Gerät und das folgende Verfahren wurden verwendet.

Elektrofotografisches Gerät

Eine kommerziell erhältliche, digitale Kopiermaschine, die einen Laserstrahl einsetzt, ("GP-55", erhältlich von Canon K. K.) oder so umgebaut, dass sie ein elektrofotografisches Gerät zur Prüfung darstellte. Grob skizziert schloss die digitale Kopiermaschine eine Koronaaufladeeinrichtung als Aufladeeinrichtung für ein lichtempfindliches Element ein, eine Entwicklungsvorrichtung für Einkomponentenentwickler, die ein Sprungentwicklungsschema für Einkomponentenentwickler als Entwicklungsmittel einsetzte, eine Koronaaufladeeinrichtung als Übertragungseinrichtung, eine Klingenreinigungseinrichtung und eine Belichtungseinrichtung zur Voraufladung. Sie schloss auch eine integrale Einheit ein (Prozesspatrone), welche die Aufladeeinrichtung, die Reinigungseinrichtung und das lichtempfindliche Element einschloss, und wurde bei einer Prozessgeschwindigkeit von 150 mm/s betrieben. Die digitale Kopiermaschine wurde in der folgenden Weise umgebaut.
Die Entwicklungsvorrichtung wurde umgebaut von einer, die ein Sprungentwicklungsschema für Einkomponentenentwickler einsetzte, zu einer, die in der Lage war, einen Entwickler vom Zweikomponententyp zu verwenden. Zum Aufbau einer Aufladeeinrichtung mit magnetischer Bürste wurde ein elektrisch leitender, nicht magnetischer Zylinder mit 16 mm Durchmesser, der eine Magnetwalze einschloss, mit einem Spalt von 0,5 mm vom lichtempfindlichen Element entfernt angeordnet. Eine Entwicklungsvorspannung wurde so eingestellt, dass sie eine Gleichspannungskomponente von -500 Volt umfasste, die mit einer rechteckigen Wechselspannungskomponente mit einer von Spitze zu Spitze gemessenen Spannung von 1000 VSS und einer Frequenz von 3 kHz überlagert war. Die Übertragungseinrichtung wurde von einer Koronaaufladeeinrichtung zu einer Walzenübertragungsaufladeeinrichtung geändert, und die Belichtungseinrichtung zur Voraufladung wurde entfernt.
Weiter wurde die Reinigungsklinge entfernt, um eine Kopiermaschine ohne Reinigungseinrichtung bereitzustellen.
Das so umgebaute Kopiergerät wies eine Struktur auf, wie sie in Fig. 8 veranschaulicht ist, und schloss eine Fixiervorrichtung 801, eine Aufladeeinheit 802, die magnetische Aufladeteilchen (Aufladeteilchen) 803 einschloss, einen elektrisch leitenden Zylinder 804, der einen Magneten einschloss, ein lichtempfindliches Element (lichtempfindliche Trommel) 805, eine Lichtquelle 806 zur Bereitstellung von Bildabtastlicht, eine Entwicklungsvorrichtung 808, die einen Entwicklungszylinder 807, Rührschrauben 809 und 810 und einen Entwickler 811 einschloss, einen Übertragungsmaterialversorgungsleitelement 812 zur Bereitstellung eines Übertragungsmaterials 813, eine Übertragungswalze 814, ein Übertragungsmaterialtransportband 815 und einen Träger 817 zum Tragen eines klebenden PET-Bandes (Polyethylenterephthalat) 816 zur Beurteilung des Tonerverstreuens.

Beurteilungsverfahren

Zur Beurteilung der Fähigkeit der magnetischen Aufladeteilchen (Aufladeteilchen 1 und dergleichen) zur triboelektrischen Aufladung und ihre Beständigkeit wurde jede Aufladeteilchenprobe mit Toner 1 (der in Herstellungsbeispiel 1 für Toner hergestellt wurde) gemischt und zur Messung der triboelektrischen Toneraufladung gemäß dem Verfahren, das unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde, verwendet. Der gemessene Wert wurde als anfängliche, triboelektrische Aufladung genommen. Dann wurde jede Aufladeteilchenprobe (803) mit einer Beschichtungsdichte von 180 mg/cm² auf den Entwicklungszylinder 804 aufgebracht, um eine Aufladeeinrichtung 802 mit magnetischer Bürste bereitzustellen, und ein lichtempfindliches Element 805 (lichtempfindliche Trommel 2) wurde auch in Position gebracht. In diesem Zustand wurde der Zylinder 804 mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 225 mm/s in Gegenrichtung zum lichtempfindlichen Element 805 gedreht, das sich mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 150 mm/s drehte. Nach 8 h kontinuierlichen Betriebs in dieser Art und Weise wurden die magnetischen Probeteilchen aus der Aufladeeinrichtung zurück gewonnen, und ihre Aufladefähigkeit wurde in der gleichen Weise bewertet wie eine triboelektrische Aufladung, die auf Toner 1 übertragen wurde.
In dieser Weise wurde die triboelektrische Aufladefähigkeit der Aufladeteilchenprobe bewertet einschließlich des Grades der Verschlechterung aufgrund von Reibung zwischen den magnetischen Teilchen und Reibung mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes.
Die Ergebnisse der Bewertung sind gemeinsam in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiele 1 bis 10

Die triboelektrische Aufladefähigkeit und die Beständigkeit eines jedes der Aufladeteilchen 12 bis 19, 21 und 24 wurden bewertet in Kombination mit der lichtempfindlichen Trommel 2 und ansonsten in der gleichen Weise wie in Beispiel 1.
Die Ergebnisse sind ebenfalls gemeinsam in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Beispiel 18

Tonerstreuen um die Aufladevorrichtung 802 herum wurde bewertet nach einer kontinuierlicher Bildgebung, die durchgeführt wurde unter Verwendung des elektrofotografischen Gerätes, das in Beispiel 1 verwendet wurde, in Kombination mit der lichtempindlichen Trommel 2, einem Entwickler vom Zweikomponententyp, der 100 Teile Träger 1 (Entwicklungsträgerteilchen, hergestellt in Herstellungsbeispiel 1 für Träger) und 6 Teile Toner 1 umfasste, und Aufladeteilchen 2. Im Übrigen wurde der Absauglüfter des Gerätes abgestellt, um den verstreuten Toner wirksam aufsammeln zu können.
Das lichtempfindliche Element wurde in der Einleitungsaufladebetriebsart aufgeladen. Als Ergebnis konnte das lichtempfindliche Element auf ein Potenzial von -700 Volt aufgeladen werden in Reaktion auf eine Gleichspannungskomponente von -680 Volt, die an die Aufladevorrichtung angelegt war. Wie in Fig. 9 dargestellt, wurde das Oberflächenpotenzial, das an das lichtempfindliche Element angelegt war, nicht wesentlich geändert, selbst wenn der von Spitze zu Spitze gemessene Spannungspegel der Wechselspannungskomponente mit der Gleichspannung überlagert war.
Um das Maß des Tonerverstreuens um die Aufladeeinrichtung 802 mit magnetischer Bürste herum zu bewerten wurde ein mit Klebstoff beschichtetes PET-Band 816 so angeordnet, dass seine mit Klebstoff beschichtete Oberfläche der Aufladeposition gegenüber angeordnet war, an der Kontakt zwischen magnetischer Bürste 803 und lichtempfindlichem Element 805 bestand, um so den verstreuten Toner durch die Klebeoberfläche einzufangen. Die Menge des durch die Klebeoberfläche eingefangenen Toners wurde bewertet, indem die Reflexionsdichte des Bandes nach Aufkleben des Bandes auf ein weißes Papier mit einem MacBeth Reflexionsdensitometer gemessen wurde. Ein Unterschied in der Reflexionsdichte zwischen dem Klebeband, das für den Streutest verwendet wurde, und einem leeren Klebeband, das in der gleichen Weise vermessen wurde, wurde als Maß für die Menge des verstreuten Toners genommen.
Die Bildgebung wurde kontinuierlich auf 500 A4-große Blätter durchgeführt, die in Längsrichtung zugeführt wurden, unter Verwendung eines Originals mit einem Bildverhältnis von 6%. Die Aufladeeinrichtung wurde mit einer Vorspannung versorgt, die eine Gleichspannungskomponente von -700 V umfasste, die mit einer rechteckigen Wechselspannungskomponente von 600 VSS (Spitze zu Spitze) und 1 kHz überlagert war. Weiter wurde in den Zeitspannen ohne Bildgebung während der kontinuierlichen Bildgebung, das heißt, während der der Bildgebung vorgelagerten Zeitspanne (Vordrehungszeitspanne von 2,4 s) vor der Bildgebung auf das erste Blatt, der Zeitspanne (von 0,6 s) zwischen aufeinander folgend zugeführten Blättern Papier (Bildgebungszeitspanne von 1,4 s für jedes Blatt) und der der Bildgebung nachgelagerten Zeitspanne (Nachdrehungszeitspanne von 3,8 s) nach der Bildgebung auf das fünfhundertste Blatt nur die Gleichspannungskomponente von -700 Volt angelegt, um so den Übertragungsresttoner, der in der magnetischen Bürste 803 aufgenommen worden war, auf das lichtempfindliche Element 805 hinüber zu schicken.
Das Anlegen einer solchen Aufladevorspannung, die sich von der bei der Bildgebung unterscheidet, kann im Allgemeinen zu einer beliebigen Zeitspanne stattfinden, während der Bewegungen des lichtempfindlichen Elementes ohne Bildgebung durchgeführt werden, zusätzlich zu den Zeitspannen, die vorstehend in dieser Ausführungsform genannt würden.
Während der Bildgebung wird, wie es unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, der Übertragungsresttoner von der magnetischen Bürste aufgenommen, einheitlich auf eine Polarität aufgeladen, die der des lichtempfindlichen Elementes 805 entspricht, über das lichtempfindliche Element 805 ausgesendet und zurück gewonnen oder für die Entwicklung verwendet mit Hilfe der Entwicklungsvorrichtung 808.
Weiter wird als Ergebnis des Anlegens einer Aufladevorspannung während einer Zeitspanne ohne Bildgebung, das heißt, während der Zeitspanne für die Vordrehung, der Zeitspanne während der Papierzufuhr und der Zeitspanne für die Nachdrehung, der Übertragungsresttoner, der in der magnetischen Bürste 803 aufgefangen worden ist, auf das lichtempfindliche Element 805 ausgesendet und durch die Entwicklungsvorrichtung 808 unter Mithilfe des lichtempfindlichen Elementes zurück gewonnen.
Für die Bewertung des Tonerverstreuens wurde der vorstehend genannte Zyklus der kontinuierlichen Bildgebung auf 500 Blatt 40-mal wiederholt, wodurch die Bildgebung insgesamt auf 20000 Blatt durchgeführt wurde. Danach wurde die Dichte des Toners, der auf dem Klebeband festgeklebt war, zur Bewertung des Tonerverstreuens gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt zusammen mit den Ergebnissen der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele.

Beispiel 19

Tonerverstreuen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 18 bewertet, mit der Ausnahme, dass ein Entwickler verwendet wurde, der 100 Teile Trägerteilchen 2 (hergestellt in Herstellungsbeispiel 2 für Träger) und 6 Teile Toner 2 (hergestellt in Herstellungsbeispiel 2 für Toner) verwendet wurde.

Beispiele 20 bis 23

Tonerverstreuen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 19 bewertet, mit der Ausnahme, dass Trägerteilchen 2 durch Trägerteilchen 5, 6, 7 beziehungsweise 20 ersetzt wurden.

Beispiel 24

Tonerverstreuen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 18 bewertet, mit der Ausnähme, dass die Aufladevorspannung, die während der Zeitspanne ohne Bildgebung (das heißt, Vordrehung, während der Zufuhr und Nachdrehung) angelegt wurde, der angeglichen wurde, die während der Bildgebung angelegt wurde.

Beispiel 25

Tonerverstreuen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 18 bewertet, mit der Ausnahme, dass die lichtempfindliche Trommel 1 in Kombination mit den Aufladeteilchen 8 verwendet wurde und auch eine Aufladevorspannung, die eine Gleichspannungskomponente von -700 V und eine Wechselspannungskomponente von 1600 VSS (Spitze zu Spitze) umfasste, verwendet wurde, wobei Kontaktaufladung auf Entladungsbasis verursacht wurde.
(In identischer Weise ist Fig. 10 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen aufgeladenem Potenzial auf dem lichtempfindlichen Element und den von Spitze zu Spitze gemessenen Spannungen der Wechselspannungskomponente (von jeweils 1 kHz), die in Überlagerung einer Gleichspannungskomponente von -700 Volt in der Kontaktaufladebetriebsart auf Entladungsbasis angelegt wurden, darstellt. In diesem Fall wird ein stabiles Potenzial auf dem lichtempindlichen Element erhalten, wenn eine Hälfte der von Spitze zu Spitze gemessenen Spannung die Entladungsanfangsspannung übersteigt.)
Bei der Bewertung des Tonerverstreuens an einem Punkt nach der Wiederholung von insgesamt 30 Zyklen der Bildgebung, die jeweils die Bildgebung auf 500 Blatt einschloss, waren die sich ergebenden Bilder von Schleierbildung begleitet, die einem Abrieb des lichtempfindlichen Elementes zuzuschreiben war. Entsprechend wurde die kontinuierliche Bildgebung danach unterbrochen (das heißt, nach einer Bildgebung von insgesamt 15000 Blatt) und die Dichte des Toners, der auf dem Klebeband festgeklebt war, wurde in diesem Zustand gemessen.

Beispiel 26

Tonerverstreuen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 25 bewertet, mit der Ausnahme, dass die Aufladeteilchen 11 anstelle der Aufladeteilchen 8 verwendet wurden. Ähnlich wie in Beispiel 25 waren die sich ergebenden Bilder von Schleierbildung begleitet, die auf den Abrieb des lichtempfindlichen Elementes zu einem Zeitpunkt nach der Wiederholung von insgesamt 30 Zyklen der Bildgebung zuzuschreiben war. Entsprechend wurde die kontinuierliche Bildgebung danach unterbrochen und die Dichte des Toners, der auf dem Klebeband festgeklebt war, wurde in diesem Zustand gemessen.

Vergleichsbeispiel 11

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 18 anstelle von Aufladeteilchen 2 verwendet wurden. Als Ergebnis wurde die Bildverschlechterung massiv an einem Punkt nach der Bildgebung auf 5000 Blatt (10 Zyklen), so dass die Bildgebung danach unterbrochen wurde und die Dichte des Toners, der auf dem Klebeband festgeklebt war, in diesem Zustand gemessen wurde.

Vergleichsbeispiel 12

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 19 anstelle von Aufladeteilchen 2 verwendet wurden. Als Ergebnis wurde die Bildverschlechterung massiv an einem Punkt nach der Bildgebung auf 5000 Blatt (10 Zyklen), so dass die Bildgebung danach unterbrochen wurde und die Dichte des Toners, der auf dem Klebeband festgeklebt war, in diesem Zustand gemessen wurde.

Vergleichsbeispiel 13

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 21 anstelle von Aufladeteilchen 2 verwendet wurden. Als Ergebnis wurde die Bildverschlechterung massiv an einem Punkt nach der Bildgebung auf 10000 Blatt (20 Zyklen), so dass die Bildgebung danach unterbrochen wurde und die Dichte des Toners, der auf dem Klebeband festgeklebt war, in diesem Zustand gemessen wurde. Tabelle 2

Beispiel 27

Ein cyanblauer Entwickler mit einer Tonerkonzentration von 8 Gew.-% wurde hergestellt, indem Toner 3 und Trägerteilchen 3 gemischt wurden.
Der Entwickler wurde einer kontinuierlichen Bildgebung unter Verwendung eines elektrofotografischen Gerätes unterworfen, das dem entsprach, das in Beispiel 18 verwendet wurde, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 22 in Kombination mit der lichtempfindlicher Trommel 3 verwendet wurden. Der Zylinder, der die Trägerteilchen trug, wurde in Gegenrichtung zur lichtempfindlichen Trommel gedreht, und zwar mit einer Umlaufgeschwindigkeit (von 180 mm/s), die 120% der letzteren (150 mm/s) betrug, während er mit einer Aufladevorspannung versorgt wurde, die eine Gleichspannungskomponente von -700 V und eine Wechselspannungskomponente von 1 kHz und 1200 VSS (Spitze zu Spitze) umfasste. Die Reinigungseinheit wurde entfernt. Kontinuierliches Kopieren auf 3 · 10&sup4; Blatt wurde durchgeführt in einer Umgebung mit 23ºC und 65% relativer Feuchtigkeit unter Verwendung eines Originals mit einem Bildanteil von 10%, indem der Entwicklungskontrast auf 250 V und der Schleierbildungsinversionskontrast auf -150 V eingestellt wurde und indem ein periodisch unterbrochenes, elektrisches Feld verwendet wurde, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt zusammen mit den Ergebnissen der Beispiele und Vergleichsbeispiele, die im Folgenden beschrieben sind.
Was die Bewertungsergebnisse betrifft, die in Tabelle 3 dargestellt sind, wurde das Tonerverstreuen bewertet im Hinblick auf den Verschmutzungsgrad im Gerät nach visueller Beurteilung mit einem groben Bewertungsstandard, nämlich A: Hervorragend, B: Gut und C: Schlecht. Die Bilddichte veranschaulicht Werte, die durch ein Macbeth Densitometer ("RD-918") gemessen wurden. Die Schleierbildung stellt ein Mittelwert aus 5 Datensätzen von Ds-Dr dar, das heißt, einer Differenz aus D5 (Reflexionsdichte eines Bereiches mit weißen Grund des Probepapiers nach der Bildgebung) und Dr (Reflexionsdichte eines Bereiches mit weißem Grund eines leeren Papiers (Probepapier) vor der Bildgebung), gemessen unter Verwendung eines Reflexionsdensitometers ("REFLECTROMETER MODELL TC-6DS", erhältlich von Tokyo Denshoku K. K.). Die Bilddichte des gefüllten Bildes ist die Differenz zwischen einem Maximum und einem Minimum unter 5 gemessenen Bilddichtewerten im Hinblick auf einen gefüllten Bildbereich unter Verwendung eines Macbeth Densitometers ("RD-918").
Wie in Tabelle 3 dargestellt, wurde eine gute Qualität bei den Bildern erzielt mit geringer Änderung während der kontinuierlichen Bildgebung und ohne wesentliches Problem bezüglich des Tonerverstreuens oder aufgrund der Wiederverwendung des Übertragungsresttoners.

Beispiel 28

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die lichtempfindliche Trommel 4 anstelle der lichtempfindlichen Trommel 3 verwendet wurde. Als Ergebnis gab es beim Tonerverstreuen kein Problem, aber die sich ergebenden Bilder zeigten eine geringere Bilddichte und waren verschmiert. Dies liegt wahrscheinlich daran, weil die Ladung des latenten Bildes nicht ausreichend aufrechterhalten werden konnte aufgrund eines zu niedrigen spezifischen Widerstandes des lichtempfindlichen Elementes.

Beispiel 29

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die lichtempfindliche Trommel 5 anstelle der lichtempfindlichen Trommel 3 verwendet wurde. Als Ergebnis gab es beim Tonerverstreuen kein Problem, aber die sich ergebenden Bilder waren von Schleierbildung und auch einem wiederkehrenden Schattenbild entsprechend dem Drehzyklus der lichtempfindlichen Trommel begleitet. Dies lag wahrscheinlich daran, weil die Ladungseinleitung aufgrund des hohen spezifischen Widerstandes des lichtempfindlichen Elementes nicht ausreichend war.

Beispiel 30

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Toner 4 anstelle von Toner 3 verwendet wurde. Es wurden ähnlich gute Ergebnisse wie in Beispiel 27 erhalten. Allerdings wurde, als die Bildgebung auf bis zu 30000 Blatt fortgeführt wurde, ein geringes Tonerverstreuen beobachtet und die Schleierbildung stieg auf 1,2 bis 1,5% an, was allerdings praktisch nicht als Problem wahrgenommen wurde. Dies lag wahrscheinlich daran, weil der Toner einer war, der durch Pulverisierung und Kugelformung hergestellt war, so dass die Übertragbarkeit etwas verringert war und somit die triboelektrische Aufladungsfähigkeit der magnetischen Aufladeeinrichtung etwas verringert war aufgrund der erneuten Verwendung des Übertragungsresttoners.

Beispiel 31

Die Bildgebung würde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Toner 5 anstelle von Toner 3 verwendet wurde. Als Ergebnis war das Tonerstreuen kein Problem, aber die sich ergebenden Bilder zeigten eine etwas geringere Einheitlichkeit gefüllter Bilder in einem Maß, das praktisch kein Problem darstellte. Dies lag wahrscheinlich daran, weil der externe Zusatz für den Toner in das Aufladeelement aufgenommen wurde aufgrund einer höheren Hydrophobizität als der des Titanoxides in Anatas-Form, was zu einer geringen Unregelmäßigkeit des Potenzials des latenten Bildes auf dem lichtempfindlichen Element führte.

Beispiel 32

Die Bildgebung wurde in dergleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Toner 6 anstelle von Toner 3 verwendet wurde. Als Ergebnis wurde ein etwas erhöhtes Tonerverstreuen beobachtet und Schleierbildung wurde bemerkbar zum Zeitpunkt der Bildgebung auf 10000 Blatt. Dies lag wahrscheinlich daran, weil der externe Zusatz in das Aufladeelement aufgenommen wurde wegen der kleinen Teilchengröße, wodurch er darin versagte, dem lichtempfindlichen Element ein ausreichendes Potenzial bereitzustellen aufgrund der Verschlechterung des Übertragungsresttoner.

Beispiel 33

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Toner 7 anstelle von Toner 3 verwendet wurde. Als Ergebnis zeigten die sich ergebenden Bilder eine geringe Bilddichte vom Anfangszustand an und auch eine schlechtere Schleierbildung und Einheitlichkeit gefüllter Bilder. Dies lag wahrscheinlich daran, weil der externe Zusatz des Toners eine große Teilchengröße aufwies, so dass die Tonerladung nicht einheitlich gemacht werden konnte. Weiter wurde das Tonerverstreuen erhöht zum Zeitpunkt der Bildgebung auf 10000 Blatt.

Beispiel 34

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 23 anstelle von Aufladeteilchen 22 verwendet wurden. Als Ergebnis wurden im Anfangszustand gute Bilder erzeugt, aber zum Zeitpunkt von 10000 Blatt traten Bildunregelmäßigkeiten auf, während das Tonerverstreuen kein Problem darstellte. Dies lag wahrscheinlich daran, weil das lichtempfindliche Element allmählich darin versagte, beim kontinuierlichen Kopieren einheitlich aufgeladen zu werden aufgrund des hohen spezifischen Widerstandes des aufzuladenden, lichtempfindlichen Elementes.

Vergleichsbeispiel 14

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 30 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 24 anstelle von Aufladeteilchen 22 verwendet wurden. Als Ergebnis trat ein bemerkbares Tonerverstreuen auf, wodurch das optische System im Gerät häufig gereinigt werden musste. Die sich ergebenden Bilder waren gut bis zu 10000 Blatt, wurden allerdings von Schleierbildung zum Zeitpunkt von 30000 Blatt begleitet. Die schlechteren Ergebnisse kamen wahrscheinlich daher, weil die Aufladeteilchen mit einem Harz beschichtet waren, der Rußschwarz enthielt, und die Beschichtung während der kontinuierlichen Bildgebung verschlechtert wurde, was zu einem nicht einheitlichen, spezifischen Widerstand führte und zu einer Verringerung der Fähigkeit der triboelektrischen Aufladung des Toners.

Beispiel 35

Die Bildgebung wurde in der gleichen. Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 25 anstelle von Aufladeteilchen 22 verwendet wurden. Als Ergebnis waren die sich ergebenden Bilder abnormal von Anfang an. Das lag wahrscheinlich daran, weil Stromleckage auftrat aufgrund des geringen, spezifischen Widerstandes der Aufladeteilchen. Entsprechend wurde ein Widerstand von 0,1 MΩ in Serie zwischen Aufladelement und Spannungsquelle geschaltet, wodurch das Tonerverstreuen bis auf ein Maß unterdrückt wurde, das bis zu 10000 Blatt kein Problem darstellte.

Beispiel 36

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 26 anstelle von Aufladeteilchen 22 verwendet wurden, wodurch gute Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 37

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Aufladeteilchen 27 anstelle von Aufladeteilchen 22 verwendet würden. Als Ergebnis wurde ein gewisses Maß an Tonerverstreuen beobachtet und Schleierbildung wurde feststellbar zur Zeit von 30000 Blatt, aber sie lag auf Niveaus, die praktisch kein Problem darstellten. Die geringfügig schlechteren Ergebnisse können möglicherweise der etwas geringeren Beständigkeit des Kupplungsmittels mit 6 Kohlenstoffatomen zugeschrieben werden.

Beispiel 38

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Trägerteilchen 4 anstelle von Trägerteilchen 3 verwendet wurden. Als Ergebnis wurde ein gewisses Maß an Tonerverstreuen beobachtet und die Einheitlichkeit gefüllter Bilder war etwas geringer, aber sie lagen auf Niveaus, die praktisch überhaupt kein Problem darstellten. Wegen der hohen magnetischen Eigenschaften des Trägers könnte der Toner im Entwicklungsbereich geringfügig beschädigt worden sein, wodurch er etwas geringere Entwicklungsleistung aufwies.

Beispiel 40

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Trägerteilchen 6 anstelle von Trägerteilchen 3 verwendet wurden, wodurch gute Ergebnisse erhalten wurden.

Beispiel 41

Die Bildgebung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Trägerteilchen 7 anstelle von Trägerteilchen 3 verwendet wurden. Als Ergebnis stellte das Tonerverstreuen kein Problem dar. Die Einheitlichkeit gefüllter Bilder war etwas verringert zur Zeit von 30000 Blatt, aber sie lag auf einem Niveau, das praktisch überhaupt kein Problem darstellte. Der Unterschied im Beschichtungsmaterial könnte eine etwas verstärkte Ansammlung von verbrauchtem Toner verursacht haben.

Beispiel 42

Es wurde ein Toner 3 (cyanblauer Toner) bereitgestellt. Weiter wurde ein gelber Toner, ein magentaroter Toner und ein schwarzer Toner in der gleichen Weise wie in Herstellungsbeispiel 3 für Toner hergestellt, mit der Ausnahme, dass C. I. Pigmentblau 15 : 3 gegen C. I. Pigmentgelb 17, ein Chinacridonpigment beziehungsweise Rußschwarz ausgetauscht wurde.
Die jeweiligen Farbtoner wurden mit Trägerteilchen 3 gemischt, um eine Tonerkonzentration von 8 Gew.-% bereitzustellen, ähnlich wie in Beispiel 27.
Diese Farbtoner wurden jeweils in die Entwicklungseinheiten Pa, Pb, Pc und Pd eines Vollfarbbildgebungsgerätes eingebracht, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, ohne dass die Reinigungseinheiten verwendet wurden. Vollfarbbildgebung wurde aufeinander folgend auf 30000 Blatt in der Farbreihenfolge Gelb, Magentarot, Cyanblau und Schwarz unter Aufladebedingungen und Entwicklungsbedingungen, die denen ähnelten, wie sie in Beispiel 27 eingesetzt wurden, durchgeführt, wodurch gute Bilder erhalten wurden, die frei waren von Schleierbildung und eine geringe Bilddichteänderung aufwiesen.

Beispiel 43

Die Bildgebung wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 27 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Entwicklungseinheit ausgetauscht wurde gegen eine für ein Entwicklungsschema für Entwickler vom nicht magnetischen Einkomponententyp, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, worin ein Element zum Tragen des Entwicklers 142 einen Zylinder aus elastischem Urethankautschuk, der mit einer Oberflächenschicht aus Polyamid versehen war, die in sich Methacrylatharzteilchen dispergiert enthielt, wodurch sie einen spezifischen Volumenwiderstand von 2 · 10¹³ Ω·cm zeigte, und eine Siliconkautschukklinge 145, die darin angedrückt war, umfasste. Als Ergebnis der kontinuierlichen Bildgebung auf 30000 Blatt wurden gute Ergebnisse erzielt. Tabelle 3
*: "-" in der Tabelle bedeutet, dass die Bildgebungsoperation vor 3 · 10&sup4; unterbrochen wurde.

Claims

1. Elektrofotografisches Gerät, umfassend:

Ein elektrofotografisches, lichtempfindliches Element (12, 601, 701a, 805) und (i) eine Aufladeeinrichtung (11, 702a, 802), (ii) eine Belichtungseinrichtung zur Belichtung mit Bilddaten, (iii) eine Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) und (iv) eine Übertragungseinrichtung (14, 707a, 814), die in dieser Reihenfolge dem lichtempfindlichen Element gegenüber angeordnet sind, wobei

die Aufladeeinrichtung ein Aufladeelement einschließt, das magnetische Teilchen (15, 614, 803) umfasst, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet sind, um so das lichtempfindliche Element auf Grund einer Spannung, die daran angelegt ist, aufzuladen, und

die Entwicklungseinrichtung auch dahingehend wirkt, dass sie Resttoner, der nach dem Verarbeiten durch die Übertragungseinrichtung und die Aufladeeinrichtung auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibt, zurück gewinnt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die magnetischen Teilchen mit einem Kupplungsmittel oberflächenbeschichtet sind, das eine lineare Alkylgruppe aufweist, die wenigstens 6 Kohlenstoffatome und maximal 30 Kohlenstoffatome besitzt.

2. Gerät nach Anspruch 1, das keine Reinigungseinrichtung zum Zurückgewinnen und Speichern des Resttoners, der nach dem Bearbeiten durch die Übertragungseinrichtung (14, 707a, 814) auf dem lichtempfindlichen Element (12, 601, 701a, 805) zurück bleibt, zwischen der Übertragungseinrichtung und der Aufladeeinrichtung (11, 702a, 802) oder zwischen der Aufladeeinrichtung und der Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einschließt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die lineare Alkylgruppe des Kupplungsmittels wenigstens 8 Kohlenstoffatome aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die lineare Alkylgruppe des Kupplungsmittels wenigstens 12 Kohlenstoffatome aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin das Kupplungsmittel in einem Anteil von 0,0001 bis 0,5 Gew.-% der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) enthalten ist.

6. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin das Kupplungsmittel in einem Anteil von 0,001 bis 0,2 Gew.-% der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) enthalten ist.

7. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einem Wärmeverlust von maximal 0,5 Gew.-% aufweisen.

8. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einem Wärmeverlust von maximal 0,2 Gew.-% aufweisen.

9. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin das Kupplungsmittel Titan, Aluminium oder Silicium als Zentralatom aufweist.

10. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup4; bis 1 · 10&sup9; Ω·cm aufweisen.

11. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 100 um aufweisen.

12. Gerät nach Anspruch 11, worin die mittlere Teilchengröße der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) maximal 50 um beträgt.

13. Gerät nach Anspruch 11, worin die mittlere Teilchengröße der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) maximal 35 um beträgt.

14. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin das elektrofotografische, lichtempfindliche Element (12, 601, 701a, 805) eine Ladungseinleitungsschicht als die am dichtesten an der Oberfläche liegende Schicht aufweist.

15. Gerät nach Anspruch 14, worin die Ladungseinleitungsschicht einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup8; bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm aufweist.

16. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einen Toner bereit stellt, der einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 160 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist.

17. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einen Toner bereit stellt, der einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist.

18. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einen Toner bereit stellt, der einen externen Zusatz enthält, wobei der Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 1 bis 9 um aufweist und der externe Zusatz eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 0,012 bis 0,4 um aufweist.

19. Gerät nach Anspruch 18, worin der externe Zusatz eine Hydrophobizität von 20% bis 80% aufweist.

20. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) eine Umkehrentwicklungseinrichtung ist.

21. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) eine Entwicklungseinrichtung vom Zweikomponententyp ist.

22. Bildgebungsverfahren, umfassend einen Zyklus aus folgenden Schritten:

- Einem Aufladeschritt zum Aufladen eines elektrofotografischen, lichtempfindlichen Elementes (12, 601, 701a, 805) durch eine Aufladeeinrichtung (11, 702a, 802), die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet ist,

- einem Belichtungsschritt, bei dem das aufgeladene, lichtempfindliche Element einem Bildlicht ausgesetzt wird, um ein elektrostatisches Bild auf dem lichtempfindlichen Element zu erzeugen,

- einem Entwicklungsschritt, bei dem das elektrostatische Bild mit einem Toner entwickelt wird, der von einer Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) bereit gestellt wird, wodurch ein Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Element erzeugt wird, und

- einem Übertragungsschritt, bei dem das Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Element auf ein Übertragungsempfangsmaterial (P, 813) übertragen wird, wobei

Resttoner, der nach dem Übertragungsschritt auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibt, im Aufladeschritt nach dem Entwicklungsschritt in einem folgenden Zyklus durch die Aufladeeinrichtung verarbeitet beziehungsweise durch die Entwicklungseinrichtung zurück gewonnen wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

23. Verfahren nach Anspruch 22, das keinen Reinigungsschritt, um den Resttoner, der nach dem Übertragungsschritt auf dem lichtempfindlichen Element zurückbleibt zurück zu gewinnen und zu speichern, zwischen dem Übertragungsschritt und dem Aufladeschritt oder zwischen dem Aufladeschritt und dem Entwicklungsschritt einschließt.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die lineare Alkylgruppe des Kupplungsmittels wenigstens 8 Kohlenstoffatome aufweist.

25. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die lineare Alkylgruppe des Kupplungsmittels wenigstens 12 Kohlenstoffatome aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin das Kupplungsmittel in einem Anteil von 0,0001 bis 0,5 Gew.-% der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) enthalten ist.

27. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin das Kupplungsmittel in einem Anteil von 0,001 bis 0,2 Gew.-% der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) enthalten ist.

28. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einem Wärmeverlust von maximal 0,5 Gew.-% aufweisen.

29. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einem Wärmeverlust von maximal 0,2 Gew.-% aufweisen.

30. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin das Kupplungsmittel Titan, Aluminium oder Silicium als Zentralatom aufweist.

31. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup4; bis 1 · 10&sup9; Ω·cm aufweisen.

32. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 100 um aufweisen.

33. Verfahren nach Anspruch 32, worin die mittlere Teilchengröße der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) maximal 50 um beträgt.

34. Verfahren nach Anspruch 32, worin die mittlere Teilchengröße der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) maximal 35 um beträgt.

35. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin das elektrofotografische, lichtempfindliche Element (12, 601, 701a, 805) eine Ladungseinleitungsschicht als die am dichtesten an der Oberfläche liegende Schicht aufweist.

36. Verfahren nach Anspruch 35, worin die Ladungseinleitungsschicht einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup8; bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm aufweist.

37. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einen Toner bereit stellt, der einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 160 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist.

38. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin ein im Entwicklungsschritt verwendeter Toner einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist.

39. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin im Entwicklungsschritt ein Toner verwendet wird, der einen externen Zusatz enthält, wobei der Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 1 bis 9 um aufweist und der externe Zusatz eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 0,012 bis 0,4 um aufweist.

40. Verfahren nach Anspruch 39, worin der externe Zusatz eine Hydrophobizität von 20% bis 80% aufweist.

41. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin der Entwicklungsschritt ein Umkehrentwicklungsschritt ist.

42. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin der Entwicklungsschritt ein Entwicklungsschritt vom Zweikomponententyp ist.

43. Prozesspatrone (20), umfassend:

ein elektrofotografisches, lichtempfindliches Element (12, 601, 701a, 805) und eine Aufladeeinrichtung (11, 702a, 802) zur Bildung einer integralen Einheit, die abnehmbar am Hauptaufbau eines elektrofotografischen Gerätes anbringbar ist,

worin die Aufladeeinrichtung ein Aufladeelement einschließt, das magnetische Teilchen umfasst, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element angeordnet sind, um so das lichtempfindliche Element auf Grund einer Spannung, die daran angelegt ist, aufzuladen,

dadurch gekennzeichnet, dass

44. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die lineare Alkylgruppe des Kupplungsmittels wenigstens 8 Kohlenstoffatome aufweist.

45. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die lineare Alkylgruppe des Kupplungsmittels wenigstens 12 Kohlenstoffatome aufweist.

46. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin das Kupplungsmittel in einem Anteil von 0,0001 bis 0,5 Gew.-% der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) enthalten ist.

47. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin das Kupplungsmittel in einem Anteil von 0,001 bis 0,2 Gew.-% der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) enthalten ist.

48. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einem Wärmeverlust von maximal 0,5 Gew.-% aufweisen.

49. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einem Wärmeverlust von maximal 0,2 Gew.-% aufweisen.

50. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin das Kupplungsmittel Titan, Aluminium oder Silicium als Zentralatom aufweist.

51. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup4; bis 1 · 10&sup9; Ω·cm aufweisen.

52. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die magnetischen Teilchen (15, 614, 803) eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 100 um aufweisen.

53. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 52, worin die mittlere Teilchengröße der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) maximal 50 um beträgt.

54. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 52, worin die mittlere Teilchengröße der magnetischen Teilchen (15, 614, 803) maximal 35 um beträgt.

55. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin das elektrofotografische, lichtempfindliche Element (12, 601, 701a, 805) eine Ladungseinleitungsschicht als die am dichtesten an der Oberfläche liegende Schicht aufweist.

56. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 55, worin die Ladungseinleitungsschicht einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup8; bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm aufweist.

57. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einen Toner bereit stellt, der einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 160 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist.

58. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einen Toner bereit stellt, der einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist.

59. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einen Toner bereit stellt, der einen externen Zusatz enthält, wobei der Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 1 bis 9 um aufweist und der externe Zusatz eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 0,012 bis 0,4 um aufweist.

60. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 59, worin der externe Zusatz eine Hydrophobizität von 20% bis 80% aufweist.

61. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) eine Umkehrentwicklungseinrichtung ist.

62. Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43, worin die Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) eine Entwicklungseinrichtung vom Zweikomponententyp ist.

63. Verwendung einer Prozesspatrone (20) nach Anspruch 43 in einem elektrofotografischen Gerät, das keine Reinigungseinrichtung zum Zurückgewinnen und Speichern des Resttoners, der nach dem Bearbeiten durch die Übertragungseinrichtung (14, 707a, 814) auf dem lichtempfindlichen Element (12, 601, 701a, 805) zurück bleibt, zwischen der Übertragungseinrichtung und der Aufladeeinrichtung (11, 702a, 802) oder zwischen der Aufladeeinrichtung und der Entwicklungseinrichtung (18, 602, 704a, 808) einschließt.