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Dokumentenidentifikation DE60126461T2 25.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001207429
Titel Bilderzeugungsverfahren und Bilderzeugungsvorrichtung
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Komoto, Keiji, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Takiguchi, Tsuyoshi, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Chiba, Tatsuhiko, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Magome, Michihisa, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Hashimoto, Akira, Ohta-ku, Tokyo, JP;
Kaburagi, Takeshi, Ohta-ku, Tokyo, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60126461
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.11.2001
EP-Aktenzeichen 011270204
EP-Offenlegungsdatum 22.05.2002
EP date of grant 07.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse G03G 5/082(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G03G 9/083(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G03G 9/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderherstellungsverfahren und eine Bildherstellungsvorrichtung unter Verwendung eines magnetischen Toners in einem Aufzeichnungsverfahren, wie die Elektrophotographie und die elektrostatische Aufzeichnung.

Bisher sind verschiedene Vorschläge im Hinblick auf Bildherstellungsverfahren unter Verwendung eines magnetischen Toners gemacht worden.

Das US-Patent Nr. 3,908,258 hat eine Entwicklungsmethode unter Verwendung eines elektrisch leitenden magnetischen Toners vorgeschlagen, wobei ein elektrisch leitender magnetischer Toner auf einer elektrisch leitenden Trommel, die darin einen Magneten enthält, getragen wird und man diesen in Kontakt mit einem elektrostatischen Bild bringen lässt, um die Entwicklung durchzuführen. In diesem Fall, im Entwicklungsbereich, bildet sich ein elektrisch leitender Pfad aus Tonerteilchen zwischen der Oberfläche des Bildträgerelements und der Oberfläche der Trommel, und es wird eine Ladung von der Trommel zu den Tonerteilchen über den elektrisch leitenden Pfad geführt, wobei die entstandene Coulomb-Kraft, die zwischen den Tonerteilchen und den elektrostatischen Bildern wirkt, die Tonerteilchen dazu bringt, sich an das elektrostatische Bild zu binden und damit die Entwicklung durchzuführen. Die Entwicklungsmethode unter Verwendung eines elektrisch leitenden magnetischen Toners ist eine ausgezeichnete Methode, mit der Probleme beseitigt werden können, die sich bei der herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklungsmethode ergeben, allerdings gibt es hier andererseits Probleme bei der elektrostatischen Übertragung des entwickelten Tonerbilds vom Bildträgerelement zu einem Aufzeichnungsmaterial, wie unbeschichtetes Papier, was auf die elektrische Leitfähigkeit des Toners zurückzuführen ist.

Als Entwicklungsmethode unter Verwendung eines magnetischen Toners mit einem hohen Widerstand, der elektrostatisch übertragen werden kann, gibt es eine Entwicklungsmethode unter Anwendung der dielektrischen Polarisation von Tonerteilchen. Bei dieser Methode gibt es allerdings eine inhärent niedrige Entwicklungsgeschwindigkeit und eine unzureichend entwickelte Bilddichte.

Als eine andere Methode unter Verwendung eines magnetischen Toners mit einem hohen Widerstand gibt es eine Methode, wobei die magnetischen Tonerteilchen triboelektrisch durch Reibung zwischen einzelnen Tonerteilchen und zwischen den Tonerteilchen und der Entwicklungstrommel geladen werden und dann mit einem elektrostatischen Bild auf dem Bildträgerelement in Kontakt gebracht werden, um die Entwicklung durchzuführen. Diese Methode hat das Problem, dass eine unzureichende triboelektrische Ladung oder ein Ladungsfehler aufgrund einer relativ niedrigen Häufigkeit des Kontakts zwischen den magnetischen Tonerteilchen und dem Reibungselement und aufgrund des Freiliegens des magnetischen Materials an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens auftreten kann.

Die JP-A 55-18656 hat eine Sprungentwicklungsmethode vorgeschlagen, wobei eine dünne Schicht auf eine Entwicklungstrommel aufgetragen wird und triboelektrisch geladen wird und dann in die Nähe eines elektrostatischen Bilds gebracht wird, um das elektrostatische Bild zu entwickeln. Diese Methode ist eine ausgezeichnete Methode dahingehend, dass sie eine ausreichende Triboelektrifizierung durch die Auftragung eines magnetischen Toners in einer dünnen Schicht auf einer Entwicklungstrommel ermöglicht, um die Gelegenheit des Kontakts zwischen der Entwicklungstrommel und dem Toner zu erhöhen.

Allerdings sind diese isolierenden magnetischen Tonerteilchen durch eine wesentliche Menge von feinem magnetischen Pulver und ebenfalls einen Bereich des magnetischen Pulvers freiliegend an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens begleitet, so dass die Fließbarkeit und die triboelektrische Ladbarkeit das magnetischen Toners beeinträchtigt werden können.

Bei der Verwendung eines herkömmlichen magnetischen Toners, der ein magnetisches Pulver enthält, soll das magnetische Pulver, das an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens frei liegt, die Tonerleistung beeinträchtigen. Insbesondere, aufgrund des Freiliegens des feinen magnetischen Pulvers mit einem geringeren Widerstand als ein Harz, das die magnetischen Tonerteilchen bildet, an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens, kann es dazu kommen, dass sich die Ladbarkeit der magnetischen Tonerteilchen verringert, die Fließbarkeit und Trennung des magnetischen Pulvers aufgrund von Reibung zwischen den einzelnen Tonerteilchen und zwischen den Tonerteilchen und einem Regulationselement während einer langen Anwendungsdauer erniedrigt werden, was eine Verschlechterung der Bilddichte und Bilddichteunregelmäßigkeiten, die Trommelgeister genannt werden, verursachen kann.

Ein Toner, erhalten durch Suspensionspolymerisation (manchmal als „Polymerisationstoner" bezeichnet) ist für die Bildherstellung hoher Qualität aufgrund einfacherer Produktion von Toner kleiner Teilchengröße und einer verbesserten Fließbarkeit aufgrund der Kugelförmigkeit einer erhaltenen Tonerteilchenform vorteilhaft.

Die Fließbarkeit und Ladbarkeit von polymerisierten Tonerteilchen sind allerdings aufgrund des Einschlusses eines magnetischen Pulvers (umfasst im Allgemeinen ein magnetisches Eisenoxid) beeinträchtigt. Dieses ist darauf zurück zu führen, dass das magnetische Pulver im Allgemeinen hydrophil ist und vornehmlich an der Oberfläche der Tonerteilchen vorhanden ist, so dass eine Oberflächenmodifikation des magnetischen Pulvers wichtig wird, um dieses Problem zu lösen.

Als Oberflächenbehandlung für das magnetische Pulver für eine verbesserte Dispersion desselben in einem polymerisierten Toner sind viele Vorschläge gemacht worden. Beispielsweise haben die JP-A 59-200254, JP-A 59-200256, JP-A 59-200257 und JP 59-224102 eine Behandlung des magnetischen Pulvers mit verschiedenen Silankupplungsmitteln vorgeschlagen, und die JP-A 63-250660 und JP-A 10-239897 haben eine Behandlung des Silicium enthaltenden magnetischen Pulvers mit Silankupplungsmitteln offenbart.

Diese Behandlungen bringen eine etwas verbesserte Dispersion im Toner, allerdings gibt es hierbei das Problem, dass es schwierig ist, die Oberflächen des magnetischen Pulvers gleichmäßig zu hydrophobisieren, so dass es schwierig ist, die Koaleszenz der magnetischen Tonerteilchen und das Auftreten von unbehandelten magnetischen Tonerteilchen zu verhindern, so dass Raum für eine weitere Verbesserung hinsichtlich des Dispersionsvermögens des magnetischen Pulvers in den Tonerteilchen verbleibt.

Weiterhin, als Ergebnis dieser Oberflächenbehandlung, kann das Freiliegen des magnetischen Eisenoxidpulvers auf den Oberflächen des magnetischen Tonerteilchens bis zu einem gewissen Ausmaß unterdrückt werden, allerdings ist es schwierig, die Oberfläche des magnetischen Eisenoxidpulvers gleichmäßig zu hydrophobisieren, so dass das Auftreten von koaleszenten magnetischen Eisenoxidpulverteilchen und noch nicht hydrophobisierten magnetischen Eisenoxidpulverteilchen unvermeidlich ist, und die Unterdrückung des Freiliegens des magnetischen Eisenoxidpulvers auf der Oberfläche wird unzureichend.

Weiterhin wird in der JP-B 60-3181 ein magnetischer Toner vorgeschlagen, der ein magnetisches Eisenoxid enthält, das durch eine Behandlung mit einem Alkyltrialkoxysilan hydrophobisiert worden ist. Die Verwendung dieses auf diese Weise behandelten magnetischen Eisenoxidpulvers hat tatsächlich einen Toner mit verbesserter elektrophotographischer Leistung in verschiedener Hinsicht hervorgebracht. Allerdings weist das magnetische Eisenoxidpulver inhärent eine relativ geringe Oberflächenaktivität auf, so dass eine Koaleszenz der magnetischen Pulverteilchen und eine unzureichende Hydrophobisierung unvermeidlich sind, was eine weitere Verbesserung für die Anwendung in einem Bildherstellungsverfahren, das bei der harten Bedingung arbeitet, wie die Aufnahme einer Kontaktladestufe, die später diskutiert wird, notwendig macht. Die Verwendung einer größeren Menge des Hydrophobisierungsmittels oder ein Hydrophobisierungsmittel mit einer höheren Viskosität schafft zwar eine höhere Hydrophobizität des behandelten magnetischen Pulvers, allerdings kommt es zu einer erhöhten Koaleszenz der magnetischen Pulverteilchen, was zu einem ziemlich schlechten Dispersionsvermögen führt. Im Ergebnis weist ein Toner, der unter Verwendung dieses behandelten magnetischen Eisenoxidpulvers hergestellt worden ist, eine nicht gleichmäßige triboelektrische Ladbarkeit auf, was zu schlechter Nebelverhinderung und Übertragungsvermögen führt.

Wie oben beschrieben, führte ein herkömmlicher Polymerisationstoner unter Verwendung dieses oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers nicht erfolgreich zu einer guten Kombination von Hydrophobizität und Dispersionsvermögen, und es ist schwierig, hoch definierte Bilder stabil herzustellen, wenn dieser Polymerisationstoner in einem Bildherstellungsverfahren verwendet wird, das eine Kontaktladestufe, die später beschrieben wird, aufweist.

Die JP-A 5-66608 und JP-A 4-9860 haben ein hydrophobisiertes anorganisches feines Pulver oder ein anorganisches feines Pulver, das hydrophobisiert und dann mit einem Silikonöl behandelt wurde, beschrieben. Weiterhin haben die JP-A 61-249059, JP-A 4-264453 und JP-A 5-346682 beschrieben, ein hydrophobisiertes anorganisches feines Pulver und ein mit Silikonöl behandeltes anorganisches Pulver in Kombination hinzuzufügen.

Weiterhin sind viele Vorschläge hinsichtlich der Zugabe eines elektrisch leitenden feinen Pulvers als externes Additiv gemacht worden. Beispielsweise ist Ruß als elektrisch leitendes feines Pulver weitgehend bekannt als externes Additiv, das sich an Tonerteilchen haftet oder daran fixiert wird, um beispielsweise dem Toner elektrische Leitfähigkeit zu verleihen oder eine übermäßige Ladung des Toners zu unterdrücken, um auf diese Weise eine gleichmäßige triboelektrische Ladungsverteilung zu erreichen. Weiterhin ist in den JP-A 57-151952, JP-A 59-168458 und JP-A 60-69660 beschrieben worden, elektrisch leitende feine Pulver aus Zinnoxid, Zinkoxid und Titanoxid extern zu Tonerteilchen mit hohem Widerstand zu geben. Die JP-A 56-142540 hat einen Toner vorgeschlagen, der eine Entwicklungsleistung und Übertragungsvermögen aufweist, in dem elektrisch leitende magnetische Teilchen, wie Eisenoxid, Eisenpulver oder Ferrit, zu magnetischen Tonerteilchen mit hohem Widerstand gegeben wurden, um auf diese Weise die Ladungsinduktion des magnetischen Toners zu fördern. Weiterhin haben die JP-A 61-275864, JP-A 62-258472, JP-A 61-141452 und JP-A 02-120865 die Zugabe von Graphit, Magnetit, elektrisch leitendem feinen Polypyrrolpulver und elektrisch leitendem feinen Polyanilinpulver in die jeweiligen Toner beschrieben. Weiterhin ist die Zugabe verschiedener Arten von elektrisch leitenden feinen Pulvern in den Toner bekannt.

In den letzten Jahren ist eine Kontaktladevorrichtung vorgeschlagen und als Ladevorrichtung für ein Element kommerzialisiert worden, das als Element zum Tragen eines latenten Bilds geladen wird, aufgrund von Vorteilen, wie die Eigenschaft einer geringen Ozonerzeugung und ein geringer Stromverbrauch, im Vergleich zu der Corona-Ladevorrichtung.

Eine Kontaktladevorrichtung ist eine Vorrichtung, die ein elektrisch leitendes Ladeelement (das man ebenfalls als Kontaktladeelement oder Kontaktlader bezeichnen kann) in Form einer Walze (Ladewalze), einer Pelzbürste, einer magnetischen Bürste oder eine Rakel, die in Kontakt mit dem zuladenden Element, wie das Bildträgerelement, angeordnet ist, aufweist, so dass das Kontaktladeelement mit einer vorbeschriebenen Ladungsvorspannung versorgt wird, um das zu ladende Element auf eine vorbeschriebene Polarität und Potential zu laden.

Der Lademechanismus (oder -prinzip) während der Kontaktladung kann (1) einen Entladungs(ladungs)mechanismus und (2) einen direkten Injektionsladungsmechanismus umfassen und kann klassifiziert werden in Abhängigkeit davon, welcher dieser Mechanismen vorherrschend ist.

(1) Entladungsladungsmechanismus

Das ist ein Mechanismus, wobei ein Element durch ein Entladungsphänomen, das an einer winzigen Lücke zwischen dem Element und einem Kontaktladeelement auftritt, geladen wird. Da eine gewisse Entladungsspannung vorhanden ist, ist es notwendig, an das Kontaktladeelement eine Spannung, die größer als ein vorbeschriebenes Potential, das an das zu ladende Element anzulegen ist, ist, anzulegen. Es treten einige Entladungsprodukte auf, während ihre Menge beträchtlich geringer ist als bei einem Corona-Lader, sowie aktive Ionen, wie Ozon, treten auf, obwohl ihre Menge gering ist.

(2) Mechanismus der direkten Injektionsladung

Dass ist ein Mechanismus, wobei die Oberfläche eines Elements mit einer Ladung geladen wird, die direkt in das Element von einem Kontaktladeelement injiziert wird. Diesen Mechanismus kann man ebenfalls als direkte Ladung, Injektionsladung oder Ladungsinjektionsladung nennen. Insbesondere lässt man ein Ladeelement mit einem mittleren Widerstand mit einem zu ladenden Element in Kontakt bringen, um direkt Ladungen in das zu ladende Element zu injizieren, wobei man sich grundsätzlich nicht auf ein Entladungsphänomen verlässt. Demzufolge kann ein Element entsprechend einer Spannung, die an dem Ladeelement angelegt wird, auf ein Potential geladen werden, selbst wenn die angelegte Spannung unterhalb einer Entladungsschwelle ist. Dieser Mechanismus wird nicht mit dem Auftreten aktiver Ionen, wie Ozon, begleitet, so dass Probleme, die durch Entladungsprodukte verursacht werden, vermieden werden können. Allerdings, auf der Basis des Mechanismus der direkten Injektionsladung, wird die Ladungsleistung durch den Kontakt des Kontaktladeelements auf dem zu ladenden Element beeinträchtigt. Demzufolge ist es bevorzugt, dass das Ladeelement einen häufigeren Kontakt und dichtere Kontaktpunkte mit dem zu ladenden Element bekommt.

Als Kontaktladevorrichtung ist ein Walzenladeschema unter Verwendung einer elektrisch leitenden Walze als Kontaktladeelement bevorzugt wegen der Stabilität der Ladungsleistung, welche im großen Umfang eingesetzt wird. Während der Kontaktladung nach dem herkömmlichen Walzenladeschema ist der oben erwähnte Entladungsladungsmechanismus (1) vorherrschend. Eine Ladewalze ist aus einem leitenden Kautschuk oder einem Kautschuk mit mittleren Widerstand oder einem Schaummaterial, die wahlweise laminiert angeordnet sind, gebildet, um die gewünschten Eigenschaften zu zeigen.

Diese Ladewalze weist eine Elastizität auf, um einen gewissen Kontakt mit einem zu ladenden Element sicher zu stellen, was einen großen Reibungswiderstand verursacht. Die Ladewalze wird gemäß der Bewegung des zu ladenden Elements oder mit einem kleinen Geschwindigkeitsunterschied mit dem letztgenannten bewegt. Demzufolge, selbst wenn eine direkte Injektionsladung beabsichtig ist, können eine Verringerung der Ladungsleistung und Kontaktunregelmäßigkeiten aufgrund der Walzenform und eine Haftung auf dem zu ladenden Element verursacht werden.

Die 1 ist ein Graph, der Beispiele für die Ladeeffizienzen zum Laden von lichtempfindlichen Elementen mit einigen Kontaktladeelementen erläutert. Die Abszisse bedeutet eine Vorspannung, die an das Kontaktladeelement angelegt ist, und die Ordinate bedeutet ein erhaltenes geladenes Potential, das das lichtempfindliche Element erhalten hat. Die Ladungsleistung bei der Walzenladung ist durch die Linie A dargestellt. Somit beginnt das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements sich bei einer angelegten Spannung, die eine Entladungsschwelle von ca. –500 Volt überschreitet, zu erhöhen. Um das lichtempfindliche Element auf ein geladenes Potential von beispielsweise –500 Volt zu laden ist es demzufolge allgemeine Praxis, eine DC-Spannung von –1000 Volt oder eine DC-Spannung von –500 Volt in Überlagerung einer AC-Spannung bei einer Peak-zu-Peak-Spannung von beispielsweise 1200 Volt anzulegen, um auf diese Weise einen Potentialunterschied, der die Entladungsspannung überschreitet, zu halten, damit das Potential des geladenen lichtempfindlichen Elements auf ein vorbestimmtes geladenes Potential konvergieren kann.

Um ein spezifisches Beispiel zu beschreiben, wenn eine Ladewalze gegen ein lichtempfindliches OPC-Element mit einer 25 &mgr;m dicken lichtempfindlichen Schicht anstößt, beginnt sich das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements in Aktion einer angelegten Spannung von ca. 640 Volt oder höher zu erhöhen, und danach erhöht es sich linear bei einer Neigung von 1. Die Schwellenspannung kann man als Entladungsneigungsspannung Vth definieren.

Um somit ein Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements Vd zu erhalten, das für die Elektrophotographie geeignet ist, ist es notwendig, eine DC-Spannung von Vd + Vth, die das erforderliche Potential an der Ladewalze überschreitet, anzulegen. Dieses Ladeschema des Anlegens von nur einer DC-Spannung an das Kontaktladeelement kann man als „DC-Ladeschema" bezeichnen.

Es ist allerdings bei dem DC-Ladeschema schwierig geworden, das lichtempfindliche Element auf ein gewünschtes Potential zu laden, weil sich der Widerstand des Kontaktladeelements als Reaktion auf eine Änderung von Umweltbedingungen ändern kann und wegen einer Änderung von Vth aufgrund einer Änderung der Dicke der Oberflächenschicht, die durch Abrieb des lichtempfindlichen Elements verursacht wird.

Aus diesem Grund ist zum Erreichen einer gleichmäßigeren Ladung vorgeschlagen worden, ein „AC-Ladeschema" anzuwenden, wobei eine Spannung, die durch Überlagern einer DC-Spannung entsprechend einer gewünschten Vd mit einer AC-Spannung mit einer Peak-zu-Peak-Spannung von mehr als 2 × Vth gebildet wird, an ein Kontaktladeelement angelegt wird, was in der JP-A 63-149669 beschrieben ist. Nach diesem Schema konvergiert das geladene Potential des lichtempfindlichen Elements zu Vd, die ein Mittelwert der überlagerten AC-Spannung aufgrund der Potentialberuhigungswirkung der AC-Spannung ist, wobei das geladene Potential nicht durch Umweltänderungen beeinflusst wird.

Bei dem oben beschriebenen Kontaktladeschema verlässt sich der Lademechanismus im Wesentlichen auf die Entladung vom Kontaktladeelement zum lichtempfindlichen Element, so dass eine Spannung, die ein gewünschtes Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements überschreitet, an das Kontaktladeelement anzulegen ist, und es wird eine geringe Menge Ozon erzeugt.

Weiterhin, bei dem AC-Ladeschema für die gleichmäßige Ladung, kann die Ozonerzeugung wohl beschleunigt werden, es kann ein Schwingungsgeräusch (AC-Ladungsgeräusch) zwischen dem Kontaktladeelement und dem lichtempfindlichen Element aufgrund des elektrischen Felds der AC-Spannung verursacht werden, und die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements kann aufgrund der Entladung beschädigt werden, was wiederum ein neues Problem ergibt.

Die Pelzbürstenladung ist ein Ladungsschema, wobei ein Element (ein Pelzbürstenlader), das eine Bürste aus einer elektrisch leitenden Faser aufweist, als Kontaktladeelement verwendet wird, und die leitende Faserbürste in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element wird mit einer vorbeschriebenen Ladungsvorspannung versorgt, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf eine vorbeschriebene Polarität und Potential zu laden. Bei dem Pelzbürstenladeschema kann der oben erwähnte Entladungsladungsmechanismus (1) vorherrschend sein.

Als Pelzbürstenlader sind ein fixierter Lader und ein Lader vom Walzentyp bisher kommerziell erhältlich. Der fixierte Lader wird gebildet, indem ein Stapel von Fasern mittleren Widerstands, die auf einem Substrat angeordnet oder damit verwoben sind, mit einer Elektrode verbunden wird. Der Lader vom Walzentyp wird gebildet, indem dieser Stapel um einen Metallkern gewunden wird. Eine Faserdichte von etwa 100/mm2, kann relativ leicht erreicht werden, allerdings ist selbst bei dieser hohen Faserdichte der Kontakt unzureichend, um ausreichend eine gleichmäßige Ladung nach der direkten Injektionsladung zu realisieren. Um eine ausreichend gleichmäßige Ladung nach der direkten Injektionsladung zu bewirken, ist es notwendig, einen großen Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Pelzbürstenlader und dem lichtempfindlichen Element herzustellen.

Ein Beispiel für die Ladungsleistung nach dem Pelzbürstenladeschema unter DC-Spannungsanlegung ist durch die Linie B in 1 dargestellt. Demzufolge, bei der Pelzbürstenladung unter Anwendung von irgendeinem fixierten Lader und Lader vom Walzentyp wird eine hohe Ladungsvorspannung angelegt, damit ein Entladungsphänomen verursacht wird und somit die Ladung bewirkt wird.

Im Gegensatz zu den oben erwähnten Ladeschemen, wird ein Ladeelement (Magnetbürstenlader), der durch Ausrichten von elektrisch leitenden magnetischen Teilchen in Form einer Magnetbürste bei einem magnetischen Feld, das durch eine Magnetwalze ausgeübt wird, erhalten wird, als Kontaktelement verwendet, und die Magnetbürste in Kontakt mit einem lichtempfindlichen Element wird mit einer vorbeschriebenen Ladungsvorspannung versorgt, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf eine vorbeschriebene Polarität und Potential zu laden. Bei dem Magnetbürstenladeschema ist das oben erwähnte direkte Injektionsladeschema (2) vorherrschend.

Die gleichmäßige direkte Injektionsladung wird möglich, beispielsweise unter Verwendung von magnetischen Teilchen mit einer Teilchengröße von 5 bis 50 µm und Herstellen eines ausreichenden Geschwindigkeitsunterschieds zum lichtempfindlichen Element. Ein Beispiel für die Ladungsleistung nach dem Magnetbürstenschema bei der DC-Spannungsanlegung ist durch die Linie C in 1 dargestellt, wobei ein geladenes Potential möglich ist, das fast proportional zur angelegten Vorspannung ist.

Das Magnetbürstenladeschema ist allerdings von Problemen begleitet dahingehend, dass die Vorrichtungsstruktur etwas kompliziert wird, und die magnetischen Teilchen, die die Magnetbürste bilden, lösen sich leicht von der Magnetbürste und haften sich dann an das lichtempfindliche Element.

Nun wird die Anwendung dieses Kontaktladeschemas in einem Verfahren der Entwicklung und gleichzeitigen Reinigung oder in einem reinigerlosen Bilderherstellungsverfahren betrachtet.

Das Verfahren der Entwicklung mit gleichzeitiger Reinigung oder das reinigerlose Bildherstellungsverfahren verwenden kein Reinigungselement, wobei man die übertragenen Resttonerteilchen, die auf dem lichtempfindlichen Element verblieben sind, mit dem Kontaktladesystem in Kontakt bringt, wobei der Entladungsladungsmechanismus vorherrschend ist. Wenn ein isolierender Toner am Kontaktladeelement haftet oder darin vermischt ist, verschlechtert sich die Ladungsleistung des Ladeelements.

Bei dem Ladeschema, wobei der Entladungsladungsmechanismus vorherrschend ist, bemerkt man beträchtlich die Verschlechterung der Ladungsleistung von dem Zeitpunkt an, wenn die Tonerschicht, die an der Oberfläche des Kontaktladeelements haftet, einen Widerstandsgrad zeigt, der die Entladungsspannung behindert. Andererseits, bei dem Ladungsschema, wobei der direkte Injektionsladungsmechanismus vorherrschend ist, wird die Verschlechterung der Ladungsleistung als Verschlechterung der Ladbarkeit des zu ladenden Elements aufgrund der Verringerung der Gelegenheit des Kontakts zwischen der Oberfläche des Kontaktladeelements und dem zu ladenden Element aufgrund des Anhaftens der übertragenen Resttonerteilchen am Kontaktladeelement oder deren Mischung darin verursacht.

Die Verschlechterung der gleichmäßigen Ladbarkeit des lichtempfindlichen Elements (das zu ladende Element) führt zu einer Verschlechterung des Kontrasts und der Gleichmäßigkeit des latenten Bilds nach der bildweisen Belichtung und zu einer Verschlechterung der Bilddichte und zu einer erhöhten Nebelbildung in den erhaltenen Bildern. Weiterhin ist es bei dem Verfahren der Entwicklung mit gleichzeitiger Reinigung oder bei dem reinigerlosen Bildherstellungsverfahren wichtig, die Ladungspolarität und die Ladung der übertragenen Resttonerteilchen auf dem lichtempfindlichen Element zu steuern und die übertragenen Resttonerteilchen in der Entwicklungsstufe wieder zu gewinnen, wobei dann verhindert wird, dass der wieder gewonnene Toner die Entwicklungsleistung behindert. Aus diesem Grund werden die Steuerung der Ladungspolarität und die Ladung der übertragenen Resttonerteilchen durch das Ladeelement bewirkt.

Dieses wird nun insbesondere anhand eines normalen Laserstrahldruckers als Beispiel beschrieben. Bei einem Umkehrentwicklungssystem unter Verwendung eines Ladeelements, das mit einer negativen Spannung versorgt wird, eines lichtempfindlichen Elements mit einer negativen Ladbarkeit und eines negativ geladenen Toners, wird das Tonerbild auf ein Aufzeichnungsmedium in der Übertragungsstufe durch ein Übertragungselement, an das eine positive Ladung angelegt ist, übertragen. In diesem Fall erfahren die übertragenen Resttonerteilchen verschiedene Ladungen innerhalb des Bereichs der positiven Polarität bis zur negativen Polarität in Abhängigkeit der Eigenschaften (Dicke, Widerstand, dielektrische Konstante, etc.), des Aufzeichnungsmediums und der Bildfläche darauf.

Selbst sogar wenn man den übertragenen Resttoner eine positive Ladung in der Übertragungsstufe haben lässt, kann seine Ladung auf eine negative Polarität durch das negativ geladene Ladungselement für die negative Ladung des lichtempfindlichen Elements einheitlich gemacht werden. Im Ergebnis, bei dem Umkehrentwicklungsschema, lässt man die negativ geladenen Resttonerteilchen auf dem Hellteilpotential verbleiben, wo der Toner anhaften soll, und etwas unregelmäßig geladener Toner, der am Dunkelteilpotential haftet, wird zu dem Tonerträgerelement aufgrund eines sich entwickelnden Verhältnisses des elektrischen Felds während der Umkehrentwicklung gezogen, so dass man den übertragenen Resttoner am Dunkelteilpotential nicht daran verbleiben lässt, sondern diesen wieder gewinnen werden kann. Demzufolge, durch Steuerung der Ladungspolarität des übertragenen Resttoners gleichzeitig mit der Ladung des lichtempfindlichen Elements durch das Ladeelement, können die Entwicklung und gleichzeitige Reinigung oder das reinigerlose Bildherstellungsverfahren realisiert werden.

Wenn allerdings übertragene Resttonerteilchen am Kontaktladeelement in einer Menge haften oder dazu gemischt sind, die die Kapazität der Steuerung der Tonerladungspolarität des Kontaktladeelements überschreitet, kann die Ladungspolarität der übertragenen Resttonerteilchen nicht gleichmäßig gemacht werden, so dass es schwierig wird, die Tonerteilchen in der Entwicklungsstufe wieder zu gewinnen. Selbst wenn weiterhin die übertragenen Resttonerteilchen mit einer mechanischen Reibkraft wieder gewonnen werden, können sie die triboelektrische Ladbarkeit des Toners auf dem Tonerträgerelement nachteilig beeinflussen, wenn die Ladung der wiedergewonnenen übertragenen Resttonerteilchen nicht gleichmäßig gemacht worden ist.

Daher sind bei der Entwicklung und der gleichzeitigen Reinigung oder bei dem reinigerlosen Bildherstellungsverfahren die kontinuierliche Bildherstellungsleistung und die erhaltene Bildqualität eng mit der Steuerbarkeit und der Eigenschaft hinsichtlich des Haftens und Mischens der übertragenen Resttonerteilchen zum Zeitpunkt des Kontaktes mit dem Ladeelement verbunden.

Die JP-B 7-99442 beschreibt weiterhin, ein Pulver auf einer Oberfläche eines Kontaktelements, das mit dem zu ladenden Element in Kontakt ist, aufzutragen, um auf diese Weise eine Ladungsungleichmäßigkeit zu verhindern und die gleichmäßige Ladungsleistung zu stabilisieren. Dieses System macht sich allerdings eine Organisation zu eigen, bei der sich ein Kontaktladeelement (Ladewalze) nach der Bewegung des zu ladenden Elements (lichtempfindliches Element) bewegt, wobei sich das Ladungsprinzip im Allgemeinen auf den gleichzeitigen Entladungsladungsmechanismus verlässt, wie bei den oben erwähnten Fällen unter Anwendung einer Ladewalze, während die Menge des Ozonaddukts beträchtlich reduziert worden ist im Vergleich zur Verwendung eines Corona-Laders, wie ein Scorotron. Da insbesondere eine AC-überlagerte DC-Spannung zur Herstellung einer stabilen Ladungsgleichmäßigkeit verwendet wird, wird dadurch die Menge der Ozonaddukte erhöht. Im Ergebnis, bei kontinuierlicher Verwendung der Vorrichtung für einen langen Zeitraum, kann es zu einem Defekt des Bildflusses aufgrund der Ozonprodukte kommen. Wenn weiterhin die obige Organisation in der reinigerlosen Bilderherstellungsvorrichtung verwendet wird, wird die Haftung des Pulvers auf dem Ladeelement durch Mischen mit den übertragenen Resttonerteilchen gehemmt, was die gleichmäßige Ladungswirkung verringert.

Weiterhin hat die JP-A 5-150539 ein Bilderherstellungsverfahren unter Anwendung eines Kontaktladeschemas offenbart, wobei ein Entwickler, der mindestens Tonerteilchen und elektrisch leitende Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße kleiner als diejenige der Tonerteilchen umfasst, verwendet wird, um die Ladungshemmung aufgrund der Ansammlung und Haftung der Tonerteilchen auf der Oberfläche des Ladeelements und feiner Siliciumoxidteilchen, die nicht vollständig durch die Wirkung einer Reinigungsrakel bei fortgesetzter Bildherstellung für einen langen Zeitraum zu verhindern. Die in dem Vorschlag verwendete Kontaktladung oder das Nahladeschema basiert auf dem Entladungsladungsmechanismus und nicht auf dem Mechanismus der direkten Injektionsladung, so dass das obige Problem, das den Entladungsmechanismus begleitet, auftritt.

Wenn weiterhin die obige Organisation in einer reinigerlosen Bilderherstellungsvorrichtung angewendet wird, lässt man größere Mengen elektrisch leitender Teilchen und Tonerteilchen durch die Ladestufe gehen, die dann in der Entwicklungsstufe wiedergewonnen werden. Diese Situationen oder dieser Einfluss dieser Teilchen, wenn diese Teilchen bei der Entwicklung des Entwicklers wieder gewonnen werden, sind allerdings in dem Vorschlag nicht betrachtet worden. Wenn weiterhin ein Kontaktladeschema, das sich auf das Schema der direkten Injektionsladung verlässt, angewendet wird, werden die elektrisch leitenden feinen Teilchen nicht in ausreichender Menge dem Kontaktladeelement zugeführt, so dass ein Ladefehler aufgrund des Einflusses von übertragenen Resttonerteilchen auftreten kann.

Bei dem Nahladeschema ist es weiterhin schwierig, das lichtempfindliche Element in Gegenwart großer Mengen von feinen elektrisch leitenden Teilchen und übertragenen Resttonerteilchen gleichmäßig zu laden, so dass man nicht den Effekt der Entfernung des Musters der übertragenen Resttonerteilchen erreichen kann. Im Ergebnis unterbrechen die übertragenen Resttonerteilchen das bildweise Belichtungsmusterlicht und verursachen ein Tonerteilchenmustergeisterbild. Wenn weiterhin gleichzeitig ein Stromfehler oder ein Papierstau während der Bildherstellung auftritt, kann das Innere der Bilderherstellungsvorrichtung beträchtlich durch den Entwickler verschmutzt werden.

Um die Ladungssteuerung zu verbessern, wenn die übertragenen Resttonerteilchen an dem Ladeelement bei der gleichzeitigen Entwicklungs- und Reinigungsmethode vorbei gehen, hat die JP-A 11-15206 vorgeschlagen, einen Toner zu verwenden, der Tonerteilchen, die einen spezifischen Ruß und eine spezifische Azoeisenverbindung im Gemisch mit einem feinen anorganischen Pulver enthalten, umfasst. Weiterhin ist ebenfalls vorgeschlagen worden, einen Toner mit einem spezifischen Formfaktor und einem verbesserten Übertragungsvermögen zu verwenden, um die Menge an übertragenen Resttonerteilchen zu reduzieren, so dass die Leistung der Bildherstellungsmethode mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung verbessert wird. Diese Bildherstellungsmethode verlässt sich allerdings auf ein Kontaktladeschema auf der Basis des Entladungsladungsschemas und nicht auf das Schema der direkten Injektionsladung, so dass das System nicht frei von den oben erwähnten Problemen, die in dem Entladungsladungsmechanismus involviert sind, ist. Weiterhin können diese Vorschläge dafür wirksam sein, die Ladungsleistung des Kontaktladeelements aufgrund übertragener Resttonerteilchen zu unterdrücken, allerdings kann man nicht erwarten, dass die Ladungsleistung positiv erhöht wird.

Weiterhin gibt es unter den kommerziell erhältlichen elektrophotographischen Druckern einen Typ einer Bilderherstellungsvorrichtung mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung, die ein Walzenelement aufweist, das gegen das lichtempfindliche Element bei einer Position zwischen der Übertragungsstufe und der Ladestufe anstößt, um die Wiedergewinnung von übertragenen Resttonerteilchen in der Entwicklungsstufe zu ergänzen oder zu steuern. Diese Bildherstellungsvorrichtung kann eine gute gleichzeitige Entwicklungs- und Reinigungsleistung zeigen und reduziert in beträchtlichem Maße die Abfalltonermenge, allerdings kann es hier zu erhöhten Produktionskosten und zu einem Problem in Hinblick auf die Größenreduzierung kommen.

Die JP-A 10-307456 hat eine Bilderherstellungsvorrichtung offenbart, die für ein Bildherstellungsverfahren mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung auf der Basis des Mechanismus der direkten Injektionsladung geeignet ist und einen Entwickler verwendet, der Tonerteilchen und elektrisch leitende Ladungspromotorteilchen mit Teilchengrößen kleiner als 1/2 der Tonerteilchengröße verwendet. Nach diesem Vorschlag wird es möglich, eine Bildherstellungsvorrichtung mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung zur Verfügung zu stellen, die frei von der Bildung von Entladungsprodukten ist, die beträchtlich die Menge des Abfalltoners reduzieren kann und dahingehend vorteilhaft ist, nicht kostenaufwendig eine Vorrichtung kleiner Größe herzustellen. Unter Anwendung der Vorrichtung ist es möglich, gute Bilder zur Verfügung zu stellen, die frei von Defekten sind, die bei einem Ladungsfehler und der Unterbrechung oder Streuung des bildweisen Belichtungslichts auftreten. Allerdings ist eine weitere Verbesserung erwünscht.

Weiterhin hat die JP-A 10-307421 eine Bildherstellungsvorrichtung beschrieben, die für eine Methode mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung geeignet ist, auf der Basis des Mechanismus der direkten Injektionsladung, wobei ein Entwickler verwendet wird, der elektrisch leitende Teilchen mit Größen in einem Bereich von 1/50–1/2 der Tonerteilchen enthalten, um somit die Übertragungsleistung zu verbessern.

Die JP-A 10-307455 beschreibt die Verwendung von elektrisch leitenden feinen Teilchen mit einer Teilchengröße von 10 nm–50 µm, um die Teilchengröße unterhalb der Größe von einem Pixel zu reduzieren und eine bessere Ladungsgleichmäßigkeit zu erhalten.

Die JP-A 10-307457 beschreibt die Verwendung von elektrisch leitenden Teilchen mit höchstens etwa 5 µm, bevorzugt 20 nm–5 µm, um einen Teil des Ladungsfehlers in einen visuell weniger erkennbaren Zustand bezogen auf die visuelle Eigenschaft des menschlichen Auges zu bringen.

Die JP-A 10-307458 beschreibt die Verwendung eines elektrisch leitenden feinen Pulvers mit einer Teilchengröße kleiner als die Tonerteilchengröße, um Hindernisse bei der Tonerentwicklung und das Abfließen der Entwicklungsvorspannung über das elektrisch leitende feine Pulver zu verhindern und damit Bilddefekte zu beseitigen. Es ist ebenfalls beschrieben, dass durch Einstellung der Teilchengröße des feinen elektrisch leitenden Pulvers auf größer als 0,1 µm die Unterbrechung des Belichtungslichts durch das elektrisch leitende feine Pulver, das an der Oberfläche des Bildträgerelements eingebettet ist, verhindert wird, um eine ausgezeichnete Bildherstellung durch eine Methode mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung auf der Basis des Schemas der direkten Injektionsladung zu realisieren.

Die JP-A 10-307456 hat eine Bildherstellungsvorrichtung mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung beschrieben, mit der gute Bilder hergestellt werden können, ohne die Verursachung von Ladungsfehlern oder Unterbrechung des bildweisen Belichtungslichtes, wobei ein elektrisch leitendes feines Pulver von außen in einen Toner gegeben wird, so dass sich das elektrisch leitende Pulver an das Bildträgerelement während der Entwicklungsstufe anhaftet und auf dem Bildträgerelement gelassen wird, selbst nach der Übertragungsstufe als Teil eines Kontakts zwischen dem flexiblen Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement.

Diese Beispiele haben allerdings Raum für eine Weiterverbesserung im Hinblick der Stabilität der Leistung während wiederholter Anwendung für einen langen Zeitraum und der Leistung bei der Verwendung magnetischer Tonerteilchen kleinerer Größe gelassen, um eine bessere Auflösung zu erreichen.

Weiterhin sind diese zu ladenden Elemente, die elektrophotographischen lichtempfindlichen Elemente, die einen OPC (organischen Lichtleiter) oder amorphes Silicium (manchmal auch als „a-Si" bezeichnet) umfassen, bekannt.

Ein lichtempfindliches OPC-Element hat ein schwerwiegendes Problem hinsichtlich der Abnutzungsbeständigkeit und Haltbarkeit und eine Gegenmaßnahme dazu ist dringend erwünscht. Mit dem lichtempfindlichen OPC-Element, sind gegenwärtig kommerziell erhältliche lichtempfindliche Elemente zur Verwendung in Bildherstellungsvorrichtungen nicht notwendigerweise zufriedenstellend in jeder Hinsicht bezüglich der Empfindlichkeit, Haltbarkeit, Bildqualität und Anti-Umweltverschmutzung, und die Schwachpunkte der jeweiligen lichtempfindlichen Elemente sind durch das Tonerdesign oder Prozessdesign kompensiert worden, um kommerziell akzeptable Bildherstellungsvorrichtungen auf den Markt zu bringen.

Ein lichtempfindliches a-Si-Element hat eine hohe Empfindlichkeit über den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich und es ist deswegen mit einem Halbleiterlaser und der Farbbildherstellung verträglich. Weiterhin weist es eine hohe Oberflächenhärte, dargestellt durch eine Vickers-Härte von 1500–2000 kg-f/mm2, und ermöglicht eine lange Lebensdauer, dargestellt durch 5 × 105 bis 106 oder sogar eine größere Anzahl von Blättern. Ein lichtempfindliches a-Si-Element weist ebenfalls eine Hitzebeständigkeit auf, die für die praktische Anwendung der Bildherstellungsvorrichtung ausreichend ist.

Es wird im Allgemeinen gesagt, dass eine a-Si-Photoleiterschicht ein Dunkelteil-Oberflächenpotential entsprechend ihrer Schichtdicke aufweist. Gegenwärtig umfassen kommerzialisierte lichtempfindliche Elemente lichtempfindliche CdS-Elemente, die ein Dunkelteil-Oberflächenpotential von mindestens 500 Volt zeigen und ein lichtempfindliches Se-Element und ein lichtempfindliches OPC-Element, die Dunkelteil-Oberflächenpotentiale von mindestens 600–800 Volt zeigen. Um diesen Grad des Oberflächenpotentials mit einer a-Si-Lichtleiterschicht zu realisieren, muss die Schichtdicke vergrößert werden.

Im Gegensatz dazu, um eine zufriedenstellende Produktivität und Produktionskosten für das lichtempfindliche a-Si-Element und ebenfalls zufriedenstellende Leistungen dafür zur Verfügung zu stellen, ist vorgeschlagen worden, ein lichtempfindliches Element mit einer kleineren Dicke der a-Si-Photoleiterschicht zu bilden, wobei allerdings die selektive Anwendung eines Toners, der ein niedriges Entwicklungspotential ermöglicht, notwendig ist. Aus diesem Grund führt eine geringere Dichte der a-Si-Schicht zu einem niedrigeren Oberpotential als ein lichtempfindliches OPC-Element, während die Produktionskosten und die Kapazität sowie die Lichtempfindlichkeit favorisiert werden.

Demzufolge, um ein lichtempfindliches a-Si-Element zufriedenstellend kommerziell zu verwerten, ist es notwendig, einen Toner mit einer hohen Entwicklungsleistung zu verwenden. Es ist ebenfalls notwendig, die Oberflächeneigenschaft dieser geringen Dicke der a-Si-Schicht zu steuern, um eine hohe Bildqualität und eine hohe Haltbarkeit zu erreichen.

Lichtempfindliche a-Si-Elemente, die einen abgeschiedenen Nicht-Einkristallfilm umfassen, umfassen prinzipiell Silicium, dargestellt durch a-Si, und enthalten beispielsweise Wasserstoff und/oder ein Halogen, wie Fluor oder Chlor, um den Wasserstoff zu kompensieren, oder es sind Seitengruppenbindungen vorgeschlagen worden als lichtempfindliches Element hoher Leistung, hoher Haltbarkeit und Umweltfreundlichkeit, und verschiedene Ausführungen davon sind kommerzialisiert worden. Insbesondere haben das US-Patent Nr. 4,265,991 und die JP-A 54-86341 ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element offenbart, das eine Lichtleiterschicht, die prinzipiell a-Si umfasst, umfasst. Die JP-A 60-12554 hat ein lichtempfindliches Element beschrieben, das eine Lichtleiterschicht, die amorphes Silicium umfasst und eine Oberflächenschicht, die Kohlenstoff- und Halogenatome enthält, umfasst. Die JP-A 2-111962 hat ein lichtempfindliches Element offenbart, das eine lichtempfindliches Schicht aus a-Si:H oder a-C:H und eine Oberflächenschutzgleitschicht umfasst. Diese Publikationen sind alle auf die Herstellung eines lichtempfindlichen Elements mit verbesserter Wasserabweisung und Abnutzungsbeständigkeit gerichtet und beziehen sich nicht auf Verbesserungen hinsichtlich des magnetischen Toners im Elektrophotographieverfahren in Kombination mit diesen lichtempfindlichen a-Si-Elementen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildherstellungssystem (d. h. ein Verfahren und eine Vorrichtung) zur Verfügung zu stellen, das die Verwendung eines magnetischen Toners umfasst, der eine stabile gleichmäßige Ladbarkeit ungeachtet der Umweltbedingungen zeigt und ein lichtempfindliches amorphes oder Nicht-Einkristall-Siliciumelement umfasst und nebelfreie Bilder mit hoher Bilddichte, gutem Übertragungsvermögen und guter Bildreproduktion für einen langen Zeitraum der Verwendung erbringen kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildherstellungssystem zur Verfügung zu stellen, das stabil gute Bilder hervorbringen kann, ohne dass ein unabhängiges Reinigungsmittel eingeschlossen ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildherstellungssystem zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Bildung von Entladungsprodukten zu verhindern, die Menge an Abfalltoner beträchtlich zu reduzieren und gute Bilder frei von Ladungsmengen selbst bei einem langen Zeitraum wiederholter Bildherstellung hervorbringt, ohne dass ein unabhängiges Reinigungsmittel vorhanden ist, so dass ein kostengünstiges Bildherstellungssystem kleiner Größe zur Verfügung gestellt wird.

Erfindungsgemäß wird ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung gestellt, das aufweist:

eine Ladestufe zum Laden eines Bildträgerelements mit einem Lademittel, das ein Ladelement, das mit einer Spannung versorgt wird und gegen das Bildträgerelement bei einer Kontaktposition anstößt, aufweist;

eine Stufe zur Bildung eines latenten Bilds zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem geladenen Bildträgerelement,

eine Entwicklungsstufe zur Übertragung eines magnetischen Toners, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild, um das latente Bild zu entwickeln und dadurch ein magnetisches Tonerbild auf dem Bildträgerelement zu bilden und

eine Übertragungsstufe zur elektrostatischen Übertragung des magnetischen Tonerbildes auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial über oder nicht über ein Zwischenübertragungselement,

worin das Bildträgerelement einen elektrisch leitenden Träger und eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristall-Material auf Siliciumbasis umfasst und auf dem elektrisch leitenden Träger angeordnet ist, umfasst, und auf ein Potential von 250 bis 600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, durch das Ladelement, das dagegen anstößt, geladen wird,

der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen und ein feines anorganisches Pulver und ein feines elektrisch leitendes Pulver, das an der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, aufweist,

der magnetische Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 3–10 µm aufweist,

der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950–0,995 aufweist, und

der magnetische Toner 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Bildherstellungsvorrichtung zur Verfügung, die aufweist:

ein Bildträgerelement, ein Lademittel zum Laden des Bildträgerelements, ein Mittel zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes zum Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem geladenen Bildträgerelement, ein Entwicklungsmittel, das ein Tonerträgerelement umfasst, das einen magnetischen Toner, der auf dem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild überträgt, um darauf ein Tonerbild zu bilden und ein Übertragungsmittel zum elektrostatischen Übertragen des Tonerbildes auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial,

worin das Lademittel ein Ladeelement umfasst, das mit einer Spannung versorgt wird und gegen das Bildträgerelement stößt, um eine Kontaktspalte mit dem Trägerelement zu bilden,

das Bildträgerelement einen elektrisch leitenden Träger und eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristall-Material auf Siliciumbasis umfasst und auf dem ein elektrisch leitender Träger angeordnet ist, umfasst und auf ein Potential von 250–600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, über das Ladelement, das dagegen stößt, geladen wird,

der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen und ein feines anorganisches Pulver und ein feines elektrisch leitendes Pulver, das an der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, aufweist,

der magnetische Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 3–10 µm aufweist,

der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950–0,995 aufweist und

der magnetische Toner 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun ersichtlich werden unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Graph, der die Ladungsleistungen von verschiedenen Kontaktlademitteln zeigt.

2 und 3 erläutern jeweils eine Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Bildherstellungssystem.

4 erläutert eine Entwicklungsvorrichtung, die für die Anwendung in einem Bildherstellungssystem der Erfindung geeignet ist.

5 und 6 sind schematische Teilansichten zur Erläuterung eines Teils der Organisation eines Bildträgerelements, das in dem erfindungsgemäßen Bildherstellungssystem verwendbar ist.

7 erläutert ein Kontaktübertragungsmittel, das in geeigneter Weise in einem Bildherstellungssystem der Erfindung Verwendung findet.

8 ist eine schematische Teilansicht zur Erläuterung einer Abschnittsorganisation eines lichtempfindlichen Vergleichselements (Bildträgerelements).

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Zum Zweck des Gleichförmigmachens und der Stabilisierung der Ladbarkeit eines Bildträgerelements für einen langen Zeitraum im Bildherstellungssystem der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, eine spezifische Prozentzahl von Eisen enthaltenden, isolierten Teilchen im magnetischen Toner und ein spezifisches Verhältnis von Material und geladenem Potential des Bildträgerelements zu erfüllen.

Die Eisen enthaltenden, isolierten Teilchen (die Eisen oder eine Eisenverbindung umfassen) in dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toner kommen ursprünglich von magnetischen Eisenoxidteilchen, die als magnetisches Pulver in dem magnetischen Toner verwendet werden, und sie spielen eine wichtige Rolle beim Gleichförmigkeitsmachen und Stabilisieren der Ladbarkeit des Bildträgerelements zusammen mit dem elektrisch leitenden feinen Pulver, das von außen zu den magnetischen Tonerteilchen gegeben wird. Isolierte magnetische Eisenoxidteilchen zeigen einen geringen Widerstand und eine schwache Ladbarkeit und ebenfalls die Eigenschaft, ein Element, das mit den Teilchen in Kontakt ist, wegen ihrer hohen Härte abzunutzen. Andererseits weist das Bildträgerelement eine Lichtleiterschicht, die aus einem Nicht-Einkristallmaterial auf Siliciumbasis gebildet ist, auf, so dass es eine hohe freie Oberflächenenergie zeigt und die Tendenz aufweist, eine starke Wechselwirkung mit den anorganischen (feinen) Teilchen zu zeigen. Die magnetischen Eisenoxidteilchen, die somit an der Oberfläche des Bildträgerelements haften, funktionieren derart, dass die Injektionsladungsleistung in der Ladestufe verstärkt wird und das Bildträgerelement an der Kontaktspalte zwischen dem Ladeelement abgenutzt wird, so dass die Oberfläche des Bildträgerelements erneuert wird und die Ladungsgleichmäßigkeit für einen langen Zeitraum behält.

Wenn das Bildträgermaterial auf ein Oberflächenpotential von 250–600 Volt geladen wird, und die isolierten magnetischen Eisenoxidteilchen in einer Prozentzahl (von 0,05–3,00 Zahlen-% der Tonerteilchen) enthalten sind, werden die magnetischen Eisenoxidteilchen und das elektrisch leitende feine Pulver bei einer geeigneten Rate vom magnetischen Toner auf die Oberfläche der Lichtleiterschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial auf Silicium(Si)-Basis umfasst, übertragen und bei einer geeigneten Rate von der Oberfläche der Lichtleiterschicht wieder entfernt, so dass die Mengen der magnetischen Eisenoxidteilchen und des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf der Oberfläche der Lichtleiterschicht stabilisiert sind, um die Injektionsladungsleistung in der Ladungsstufe weiterhin zu stabilisieren und die Abnutzungsunregelmäßigkeit auf der Oberfläche des Bildträgerelements zu unterdrücken, was zu einer nicht gleichmäßigen Ladbarkeit führt.

Hier ist das „Nicht-Einkristallmaterial", das eine Oberfläche oder eine Lichtleiterschicht des Bildträgerelements bildet, prinzipiell in einem amorphen Zustand, es kann allerdings eine geringe Menge von mikrokristallinem oder polykristallinem Material, neben dem Einkristallmaterial, enthalten, was aus den repräsentativen Prozessen für die Herstellung dieses Lichtleiters oder der Oberflächenschicht, was später beschrieben wird, verständlich wird. Der Ausdruck „auf Siliciumbasis" bedeutet, dass das Material Silicium als Hauptelement umfasst.

Um die Zusammensetzung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toners vollständiger zu beschreiben, ist es wichtig, dass der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen, und ein anorganisches feines Pulver und ein elektrisch leitendes feines Pulver, das aus der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, umfasst; eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 0,995 aufweist und 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält.

Wenn der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von mindestens 0,950 aufweist, ist die Oberflächenunebenheit der magnetischen Tonerteilchen bis zu einem gewissen Ausmaß verbessert, so dass das anorganische feine Pulver und das elektrisch leitende feine Pulver wie die anderen Komponenten des magnetischen Toners der vorliegenden Erfindung gleichmäßig an die Oberflächen des magnetischen Tonerteilchens anhaften können, was einen Grad an Fließbarkeit erbringt, der für die Anwendung in einem elektrophotographischen Prozess geeignet ist. Unterhalb von 0,950 kann es dazu kommen, dass eine ausreichende Fließbarkeit in einigen Fällen nicht vorhanden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildherstellungssystem, wenn die Entwicklungsstufe (oder das Mittel) ebenfalls als Stufe (oder als Mittel) zur Wiedergewinnung von Resttoner auf dem Bildträgerelement verwendet wird, verhält sich das elektrisch leitende feine Pulver getrennt von den Tonerteilchen und wird in die Ladungsstufe geführt, um die Ladung des Bildträgerelements zu beschleunigen. In diesem Fall, wenn der Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit unterhalb von 0,950 aufweist, ist die effektive Lieferung des elektrisch leitenden feinen Pulvers vom Toner in die Ladungsstufe eher behindert.

Eine höhere Kreisförmigkeit des Toners tendiert dazu, die Bildherstellungsleistungen zu verbessern, und eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,970 oder höher ist bevorzugt.

Ein Toner, der Tonerteilchen mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit von 0,970 oder höher aufweist, zeigt ein sehr ausgezeichnetes Übertragungsvermögen. Dieses ist wahrscheinlich darauf zurück zu führen, dass bei einem magnetischen Toner mit einer hohen Kreisförmigkeit die magnetischen Tonerteilchen einen kleinen Kontaktbereich mit dem lichtempfindlichen Element aufweisen, was somit zu einer kleinen Kraft der Anhaftungskraft führt, die auf die Bildkraft und van der Waals Kraft auf dem lichtempfindlichen Element zurück zu führen ist. Als Ergebnis des hohen Übertragungsvermögens ist die Menge an übertragenem Resttoner reduziert und die Menge des magnetischen Toners, die an der Druckspalte zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element vorhanden ist, reduziert sich und verhindert das Auftreten von Tonerhaftung auf dem lichtempfindlichen Element, was beträchtlich Bilddefekte reduziert.

Weiterhin sind magnetische Tonerteilchen mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 beinahe frei von Oberflächenkanten, um die Reibung an der Druckspalte zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element zu verringern und den Abrieb der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements zu unterdrücken. Diese Effekte sind insbesondere verstärkt bei einem Herstellungsverfahren, das eine Kontaktübertragungsstufe aufweist und deshalb einen Ausstoß von Hohlübertraqungsbildern verursacht. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der magnetische Toner eine Moduskreisförmigkeit von mindestens 0,990 aufweist, was bedeutet, dass Teilchen mit einer Kreisförmigkeit von mindestens 0,990 vorherrschend sind, weil die Wirkung in einigen Fällen unzureichend sein kann, wenn vorherrschende Teilchen eine geringe Kreisförmigkeit aufweisen, selbst wenn die durchschnittliche Kreisförmigkeit hoch ist.

Wenn der magnetische Toner bevorzugt Merkmale mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 und einer Moduskreisförmigkeit von 0,990 erfüllt, werden Tonerähren, die sich auf dem Tonerträgerelement bilden, fein und dicht und erbringen eine gleichmäßige Ladung, so dass Nebelbildung beträchtlich verringert ist.

Die durchschnittliche Kreisförmigkeit und die Moduskreisförmigkeit werden als quantitative Messungen zur Bewertung der Teilchenformen verwendet, auf der Basis von Werten, die gemessen werden unter Anwendung eines Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp („FPIA-1000", hergestellt von Toa Iyou Denshi K.K.). Die Kreisförmigkeit (Ci) von jedem einzelnen Teilchen (mit einem kreisäquivalenten Durchmesser (DCE) von mindestens 3,0 µm, wird nach der Gleichung (1) unten bestimmt, und die Kreisförmigkeitswerte (Ci) werden insgesamt genommen und durch die Anzahl der gesamten Teilchen (m) geteilt, um die durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) zu bestimmen, was in der Gleichung (2) unten gezeigt ist: Kreisförmigkeit Ci = L0/L,(1) worin L die Umfangslänge eines Teilchenprojektionsbilds bedeutet und L0 die Umfangslänge eines Kreises mit einer Fläche identisch zu derjenigen des Teilchenprojektionsbilds bedeutet.

Weiterhin wird die Moduskreisförmigkeit (Cmod) bestimmt durch Zuteilen der gemessenen Kreisförmigkeitswerte der einzelnen Tonerteilchen in 61 Klassen im Kreisförmigkeitsbereich von 0,40–1,00, d. h. von 0,400–0,410, 0,410–0,420, ..., 0,990–1,000 (für jeden Bereich ist die obere Grenze nicht eingeschlossen) und 1,000, wobei die Kreisförmigkeit einer Klasse, die die höchste Häufigkeit als Moduskreisförmigkeit (Cmod) ergibt, genommen wird.

Im übrigen, für die tatsächliche Berechnung der durchschnittlichen Kreisförmigkeit (Ca), wurden die gemessenen Kreisförmigkeitswerte (Ci) der einzelnen Teilchen in 61 Klassen im Kreisförmigkeitsbereich von 0,40–1,00 aufgeteilt, und ein Mittelwert der Kreisförmigkeit für jede Klasse wurde mit der Häufigkeit der Teilchen der Klasse, die ein Produkt liefert, multipliziert, was dann aufsummiert wurde unter Bildung der durchschnittlichen Kreisförmigkeit. Es ist bestätigt worden, dass die auf diese Weise errechnete durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) im Wesentlichen identisch zu dem durchschnittlichen Kreisförmigkeitswert ist, der erhalten wird (nach der Gleichung (2) oben) als arithmetisches Mittel der Kreisförmigkeitswerte, die direkt für die einzelnen Teilchen gemessen werden, ohne die oben erwähnte Klassifizierung, die für den Zweck der Datenbearbeitung angepasst wurde, z. B. um die Berechnungszeit zu verkürzen.

Insbesondere wird die oben erwähnte FPIA-Messung auf folgende Weise durchgeführt. In 10 ml Wasser, das 0,1 mg eines oberflächenaktiven Mittels enthält, werden 5 mg einer magnetischen Tonerprobe dispergiert und 5 Minuten einer Dispergierung durch Anwenden von Ultraschall (20 kHz, 50 W) unterworfen, um eine Probendispersionsflüssigkeit zu bilden, die 5.000–20.000 Teilchen/µl enthält. Die Probendispersionsflüssigkeit wird der FPIA-Analyse zur Messung der durchschnittlichen Kreisförmigkeit (Ca) und der Moduskreisförmigkeit (Cm) im Hinblick auf Teilchen mit einem DCE ≧ 3,0 µm unterworfen.

Die hier verwendete durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) ist eine Messung der Rundheit, eine Kreisförmigkeit von 1,00 bedeutet, dass die magnetischen Tonerteilchen die Form einer perfekten Kugel haben, und eine niedrigere Kreisförmigkeit bedeutet eine komplexe Teilchenform des magnetischen Toners.

Hier werden nur Teilchen mit einem kreisäquivalenten Durchmesser (DCE = L/&pgr;) von mindestens 3 µm für die Kreisförmigkeitsmessung genommen, weil Teilchen, die kleiner als 3 µm sind, eine wesentliche Menge von externen Additiven enthalten, und der Einschluss dieser Teilchen kann die Kreisförmigkeitseigenschaft der magnetischen Tonerteilchen zerstören.

Ein magnetischer Toner mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit (Ca) von mindestens 0,950, bevorzugt mindestens 0,970 und eine Moduskreisförmigkeit (Cmod) von mindestens 0.990 zeigt ein beträchtlich verbessertes Übertragungsvermögen, selbst bei einer kleinen Teilchengröße, der ein Problem bei der Herstellung eines verbesserten Übertragungsvermögens und ebenfalls eine beträchtlich verbesserte Entwicklungsleistung für ein latentes Bild mit geringem Potential zeigt. Er ist insbesondere effektiv für die Entwicklung digitaler, winziger latenter Punktbilder. Dieses bedeutet, dass der magnetische Toner eine gute Übereinstimmung mit dem lichtempfindlichen Element aus dem Nicht-Einkristall-Silicium (oder grob amorph), das in dem Bildherstellungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.

Wenn die durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) unterhalb von 0,950 liegt, zeigt der magnetische Toner nicht nur ein schwächeres Übertragungsvermögen, sondern er zeigt eine geringere Entwicklungsleistung. Wenn andererseits die durchschnittliche Kreisförmigkeit 0,995 überschreitet, wird die Verschlechterung der Toneroberfläche bemerkbar, was ein Problem bei der Haltbarkeit ist.

Als nächstes wird die Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen beschrieben. Die isolierten Eisen enthaltenden Teilchen sind Teilchen aus Eisen oder einer Eisenverbindung (typischerweise magnetische Eisenoxidteilchen), die aus magnetischen Tonerteilchen isoliert sind. Die Isolationsprozentzahl kann ebenfalls bestimmt werden durch Beobachtung durch beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop, sie kann allerdings auch bequem durch Plasma induzierte Teilchenlumineszenzspektren bestimmt werden. Bei der letzteren Messmethode wird die Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen (Fe.iso(%)) auf der Basis der Frequenz bzw. Häufigkeit der Atomlumineszenz (abgekürzt als „AL") von Eisen getrennt oder gleichzeitig mit der C(Kohlenstoff)-Atomlumineszenz bestimmt und nach folgender Formel berechnet: Fe.iso (%) = 100 × {Zahl von AL von Fe allein}/{Zahl von AL von Fe gleichzeitig mit AL von C) + (Zahl von AL von Fe allein)},

In diesem Fall wird AL von Fe als gleichzeitig betrachtet, wenn sie innerhalb 2,6 m.s von der AL von C auftritt und sie wird als getrennt betrachtet, wenn sie danach auftritt.

Bei einem magnetischen Tonerteilchen, das magnetische Eisenoxidteilchen enthält, bedeuten die gleichzeitigen Lumineszenzen des Kohlenstoffatoms und des Eisenatoms eine Lumineszenz von einem Tonerteilchen, das darin dispergiert magnetisches Eisenoxid enthält, und die Lumineszenz von nur dem Eisenatom bedeutet eine Lumineszenz von einem isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen.

Bei der Plasma induzierten Lumineszenzmessmethode werden feine Teilchen, wie Tonerteilchen, in ein Plasma, Teilchen für Teilchen, eingeführt, um ein Element und eine Teilchengröße eines Lumineszenzenteilchens von seinem Lumineszenzspektrum zu bestimmen. Wenn beispielsweise ein magnetisches Tonerteilchen in das Plasma eingeführt wird, verursacht jedes Tonerteilchen eine Lumineszenz für Kohlenstoff (aus dem Bindemittelharz) und eine Lumineszenz für Eisen (aus dem magnetischen Eisenoxid), die jeweils beobachtet werden können. Da ein Tonerteilchen eine Lumineszenz verursacht, kann die Zahl der Tonerteilchen bestimmt werden auf der Basis der Zahl der beobachteten Lumineszenzen (C mit Fe). Die Messung kann unter Verwendung von beispielsweise einem Teilchenanalysator („PT1000", hergestellt von Yokogawa Denki K.K.) nach einem Prinzip, das in Japan Hardcopy '97 Paper Collection, Seite 65–68 beschrieben ist, durchgeführt werden.

Insbesondere wird für die Messung ein Probetoner, der über Nacht in einer Umgebung von 23° C und 60 %RH stehen gelassen worden ist, einer Messung zusammen mit einem Heliumgas, das 0,1 % O2 enthält, in der obigen Umgebung unterworfen. Für die Spektrumstrennung wird der Kanal 1-Detektor für das Kohlenstoffatom (bei einer Wellenlänge von 247,86 nm, mit einem empfohlenen Wert für den K-Faktor) verwendet und der Kanal 2-Detektor wird für das Eisenatom (bei einer Wellenlänge von 239,56 nm, mit einem K-Faktor von 3.3764) verwendet. Das Probenverfahren wird durchgeführt bei einer Rate für einen Scan zum Abdecken des 1000–1400-fachen der Lumineszenz des Kohlenstoffatoms, und das Probenverfahren wird wiederholt, bis die Lumineszenz des Kohlenstoffatoms mindestens das 10.000-fache erreicht. Durch Integrieren der Lumineszenzen wird eine Teilchengrößenverteilungskurve mit der Zahl der Lumineszenzen, entnommen von der Ordinate und mit der Quadratwurzel der Spannung, die die Teilchengröße auf der Abszisse darstellt, gezeichnet, während das Probenverfahren so durchgeführt wird, dass die Teilchengrößenverteilungskurve einen einzeigen Peak und kein Tal zeigt. Auf der Basis der gemessenen Daten wird, während der Geräuschschnittpegel während der Messung bei 1,50 Volt genommen wird, Fe.iso (%) nach der obigen Formel berechnet.

Im Übrigen kann eine Azoeisenverbindung als Ladungssteuermittel in einem Toner in einigen Fällen enthalten sein, allerdings ist die Azoeisenverbindung eine organische Metallverbindung, so dass sie nicht zu einer Lumineszenz von nur dem Eisenatom kommen kann.

Als Ergebnis unserer Studie ist eine enge Korrelation zwischen der Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen (Fe.iso(%)) und der Rate der Aussetzung der magnetischen Eisenoxidteilchen an den Tonerteilchenoberflächen gefunden worden. Wenn insbesondere Fe.iso (%) höchstens 3,00 % beträgt, ist das Vorhandensein der magnetischen Eisenoxidteilchen an den Teilchenoberflächen unterdrückt, was eine hohe Ladbarkeit bringt. Dies ist zurückzuführen auf die Gleichmäßigkeit der Teilchengrößenverteilung der magnetischen Eisenoxidteilchen und die Gleichmäßigkeit der Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen. Wenn beispielsweise die Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen nicht gleichmäßig ist, sind magnetische feine Eisenoxidteilchen mit einer hohen Hydrophilität aufgrund unzureichender Oberflächenbehandlung an der Tonerteilchenoberfläche ausgesetzt, und ein Teil oder alle davon können von den Tonerteilchen isoliert werden.

Demzufolge tendiert ein magnetischer Toner, der eine niedrige Prozentzahl von isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen enthält, dazu, eine höhere Ladbarkeit zu zeigen. Wenn andererseits Fe.iso (%) höher als 3,00 % ist, sind die Ladungsabflusspunkte erhöht, so dass es dazu kommen kann, dass der magnetische Toner eine unzureichende Ladbarkeit aufweist. Diese Tendenz wird insbesondere beträchtlich in einer Umgebung hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit. Ein magnetischer Toner mit einer niedrigen Ladbarkeit ist nicht erwünscht, weil er erhöhte Nebelbildung verursacht, ein geringeres Übertragungsvermögen verursacht und dazu neigt, Ladungsfehler zu verursachen. Weiterhin kann ein magnetischer Toner, der sowohl eine hohe durchschnittliche Kreisförmigkeit und einen geringen Prozentsatz von isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen erfüllt, ein hohes Ladungsvermögen und ebenfalls ein sehr hohes Übertragungsvermögen als Ergebnis der Synergie mit der Tonerteilchenform annehmen.

Andererseits bedeutet ein Fe-iso (%) von unterhalb 0,05 %, dass im Wesentlichen keine magnetischen Eisenoxidteilchen von den magnetischen Tonerteilchen isoliert sind. Dieser magnetische Toner mit einer niedriger Fe.iso (%) haben eine höhere Ladbarkeit, allerdings kann er eine übermäßige Ladung verursachen, die zu Bildern mit einer geringen Bilddichte, begleitet mit einer Rauheit, bei der Bildherstellung auf einer großen Anzahl von Blättern, insbesondere in einer Umgebung niedriger Temperatur/niedriger Feuchtigkeit führt. Dieses ist wahrscheinlich deshalb, weil der folgende Mechanismus abläuft.

Ein magnetischer Toner, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird, wird nicht ganz für die Entwicklung auf das lichtempfindliche Element übertragen, allerdings verbleibt etwas magnetischer Toner auf dem Tonerträgerelement, selbst sofort nach der Entwicklung. Diese Tendenz ist insbesondere bemerkbar beim Springentwicklungsmodus unter Verwendung eines magnetischen Toners. Weiterhin bilden magnetische Tonerteilchen mit einer hohen Kreisförmigkeit gleichmäßige dünne Ähren in den Entwicklungsbreichen, und Tonerteilchen, die and den Spitzen der Ären vorhanden sind, werden für die Entwicklung verwendet und Tonerteilchen, die in der Nähe des Tonerträgerelements vorhanden sind, werden nicht ohne Weiteres für die Entwicklung verbraucht.

Im Ergebnis neigen die magnetischen Tonerteilchen in der Nähe des Tonerträgerelements dazu, übermäßig geladen zu werden aufgrund der wiederholten Trioelektrifizierung mit den Ladungselementen, und die Übertragung für seine Entwicklung wird weiterhin schwierig. In diesem Zustand ist die Ladungsgleichmäßigkeit des magnetischen Toners beeinträchtigt und führt zu rauen Bildern.

Wenn nun ein magnetischer Toner mit einer Fe.iso (%) ≧ 0,05 % verwendet wird, wird die übermäßige Ladung des Toners aufgrund der isolierten magnetischen Eisenoxidteilchen und den magnetischen Eisenoxidteilchen, die auf der Tonerteilchenoberfläche vorhanden sind, unterdrückt, und die Ladungsgleichmäßigkeit des magnetischen Toners wird gefördert unter Unterdrückung der Rauung der Bilder.

Im Ergebnis, selbst für einen magnetischen Toner mit einer hohen Kreisförmigkeit und einer hohen Ladbarkeit kann die übermäßige Ladung (Aufladungsphänomen) bei der Anwendung über einen langen Zeitraum abgeschwächt werden, wenn die frei liegenden magnetischen Eisenoxidteilchen vorhanden sind, so dass Fe.iso (%) von mindestens 0,05 % wichtig ist.

Wegen des obigen Grundes ist Fe.iso (%) von 0,05 %–3,00 notwendig. Fe.iso (%) beträgt bevorzugt 0,05–2,00 %, bevorzugter 0,05–1,50 %, und weiterhin bevorzugt 0,05–0,80 %.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann bevorzugt magnetische Tonerteilchen umfassen, die mit dem Polymerisationsverfahren hergestellt werden. Die magnetischen Tonerteilchen können mit dem Pulverisierungsverfahren hergestellt werden, allerdings sind die magnetischen Tonerteilchen, die mit dem Polymerisationsverfahren hergestellt werden, im Allgemeinen undefiniert geformt und müssen mechanisch oder thermisch behandelt werden, um eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von mindestens 0.950 als wesentliches Erfordernis oder eine bevorzugte Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 (und ebenfalls eine bevorzugte Modusgleichförmigkeit von mindestens 0,990) aufzuweisen.

Deswegen können in der vorliegenden Erfindung die magnetischen Tonerteilchen mit dem Polymerisationsverfahren hergestellt werden, Beispiele dafür können umfassen: Die direkte Polymerisation, Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisation, Emulsionsassoziierungspolymerisation und Keimpolymerisation. Darunter ist das Suspensionspolymerisationsverfahren insbesondere bevorzugt, um ohne Weiteres ein gutes Gleichgewicht zwischen Teilchengröße und Teilchenform zu schaffen.

Bei dem Suspensionspolymerisationsverfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen magnetischen Toners wird eine Monomermischung gebildet, indem ein Monomer und ein magnetisches Pulver (feine Teilchen) (und wahlweise andere Additive, wie ein Wachs, ein Farbmittel, ein Vernetzungsmittel und ein Ladungssteuermittel) gleichmäßig gelöst oder dispergiert werden, wonach dann die Monomermischung in einem wässrigen Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthält, mit einem geeigneten Rührer dispergiert wird und die dispergierte Monomermischung einer Suspensionspolymerisation in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators unterworfen wird, um Tonerteichen mit einer gewünschten Teilchengröße zu erhalten.

Der magnetische Polymerisationstoner, der mit dem Suspensionspolymerisationsverfahren polymerisiert wird, umfasst einzelne Tonerteilchen mit einer gleichmäßigen kugelförmigen Form, so dass es einfach ist, einen Toner mit einer Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 als bevorzugtes physikalisches Erfordernis der vorliegenden Erfindung zu erhalten und weiterhin hat dieser magnetische Toner eine relativ gleichmäßige Ladungsverteilung, so dass er ein hohes Übertragungsvermögen zeigt.

Allerdings ist es unter Verwendung einer Monomermischung, die ein normales magnetisches Pulver zum Zeitpunkt der Suspensionspolymerisation enthält, schwierig, das Freiliegen des magnetischen Pulvers an der entstandenen Tonerteilchenoberfläche zu unterdrücken, so dass die erhaltenen Tonerteilchen wohl ein beträchtlich niedrigeres Fließvermögen und Ladungsvermögen aufweisen, und es ist ebenfalls schwierig, einen magnetischen Toner mit einer gewünschten Kreisförmigkeit wegen der starken Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Pulver und Wasser zu erhalten. Dieses ist, (1) weil die magnetischen Pulverteilchen im Allgemeinen hydrophil sind, so dass sie dazu neigen, an den Tonerteilchenoberflächen lokalisiert zu werden und (2) weil zum Zeitpunkt der Suspension der Monomermischung in einem wässrigen Medium oder zum Zeitpunkt des Rührens der Suspensionsflüssigkeit wegen der Polymerisation sich das magnetische Pulver wahllos innerhalb der suspendierten Flüssigkeitströpfchen bewegt und die Oberflächen der suspendierten flüssigen Tröpfchen, die das Monomer enthalten, durch das sich wahllos bewegende magnetische Pulver gezogen werden, so dass sich die flüssigen Tröpfchen aus der Kugelform verzerren. Um diese Probleme zu lösen, ist es wichtig, die Oberflächeneigenschaft des magnetischen Eisenoxidpulvers zu modifizieren.

Für das im erfindungsgemäßen magnetischen Toner verwendete magnetische Pulver ist es außerordentlich bevorzugt, dass die magnetischen Eisenoxidteilchen für die Hydrophobisierung oberflächenbehandelt werden, indem die magnetischen Eisenoxidteilchen in einem wässrigen Medium in Primärteilchen derselben dispergiert werden, und während der Primärteilchendispersionszustand erhalten bleibt, wird ein Kupplungsmittel in dem wässrigen Medium hydrolysiert, um die magnetischen Eisenoxidteilchen auf der Oberfläche zu beschichten. Nach dieser Hydrophobisierungsmethode in einem wässrigen Medium neigen die magnetischen Eisenoxidteilchen weniger dazu, miteinander zusammen zu wachsen als bei einer trockenen Oberflächenbehandlung in einem gasförmigen System, und die magnetischen Eisenoxidteilchen können oberflächenbehandelt werden, während der Primärteilchendispersionszustand aufgrund der elektrischen Abstoßung zwischen den hydrophobisierten magnetischen Eisenoxidteilchen erhalten bleibt.

Die Methode der Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen mit einem Kupplungsmittel, während das Kupplungsmittel in einem wässrigen Medium hydrolysiert wird, erfordert keine gaserzeugende Kupplungsmittel, wie Chlorsilane oder Silazane, und ermöglicht die Verwendung eines Kupplungsmittels mit hoher Viskosität, was schwierig anzuwenden war, wegen des häufigen Zusammenwachsens der magnetischen Eisenoxidteilchen in einer herkömmlichen Behandlung in der Gasphase, wobei somit ein bemerkenswerter Hydrophobisierungseffekt gezeigt wird.

Als Kupplungsmittel, das für die Oberflächenbehandlung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen verwendbar ist, kann ein Silankupplungsmittel oder ein Titanatkupplungsmittel verwendet werden. Ein Silikonkupplungsmittel ist bevorzugt, und Beispiele davon können durch die folgende Formel (I) dargestellt werden: RmSiYn (I), worin R eine Alkoxygruppe bedeutet, Y eine Kohlenwasserstoffgruppe, wie Alkyl, Vinyl, Glycidoxy oder Methacryl bedeutet und m und n jeweils ganze Zahlen von 1–3 bedeuten, wobei m + n = 4 erfüllt ist.

Beispiele für die Silankupplungsmittel, die durch die Formel (I) dargestellt sind können umfassen:

Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethylmethoxysilan, Hydroxypropyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, n-Hexadecyltrimethoxysilan und n-Octadecyltrimethoxysilan.

Es ist insbesondere bevorzugt, ein Alkyltrialkoxysilankupplungsmittel, das durch die folgende Formel (II) dargestellt ist, zu verwenden, um das magnetische Pulver für die Hydrophobisierung in einem wässrigen Medium zu behandeln: CpH2p+1-Si-(OCqH2q+1)3 (II) worin p eine ganze Zahl von 2–20 ist und q eine ganze Zahl von 1–3 ist.

In der obigen Formel (II), wenn p kleiner als 2 ist, kann die Hydrophobisierungsbehandlung einfacher werden, allerdings ist es schwierig, eine ausreichende Hydrophobizität zu verleihen, wobei es dann somit schwierig ist, das Freiliegen des magnetischen Pulvers an den Tonerteilchenoberflächen zu unterdrücken. Wenn andererseits p größer als 20 ist, ist die Hydrophobisierungswirkung unzureichend, allerdings wird das Zusammenwachsen der magnetischen Pulverteilchen häufig, so dass es schwierig wird, die behandelten magnetischen Pulverteilchen im Toner zu dispergieren, wobei die Gefahr besteht, dass sich ein Toner bildet, der einen geringeren Nebelverhinderungseffekt und ein geringeres Übertragungsvermögen zeigt.

Wenn q größer als 3 ist, ist die Reaktivität des Silankupplungsmittels verringert, so dass es schwierig wird, eine ausreichende Hydrophobisierung zu bewirken.

Es ist insbesondere bevorzugt, ein Alkyltrialkoxysilankupplungsmittel, das durch die Formel (II) dargestellt ist, zu verwenden, wobei p eine ganze Zahl von 3–15 ist und q eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist.

Das Kupplungsmittel kann bevorzugt zu 0,05–20 Gew.-teilen, bevorzugter 0,1–10 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile des magnetischen Pulvers, verwendet werden.

Vorliegend bedeutet der Ausdruck „wässriges Medium" ein Medium, das hauptsächlich Wasser umfasst. Insbesondere umfasst das wässrige Medium Wasser allein, wobei das Wasser eine kleine Menge oberflächenaktives Mittel eines pH-Einstellmittels und/oder eines organischen Lösungsmittels enthält.

Es ist bevorzugt, als oberflächenaktives Mittel ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, wie Polyvinylalkohol, zu verwenden. Das oberflächenaktive Mittel kann bevorzugt zu 0,1–5 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile Wasser, hinzugegeben werden. Das pH-Einstellmittel kann eine anorganische Säure, wie Chlorwasserstoffsäure, umfassen. Das organische Lösungsmittel kann Methanol umfassen, das bevorzugt in einer Menge von 0–500 Gew.-% Wasser hinzugefügt wird.

Für die Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen mit einem Kupplungsmittel in einem wässrigen Medium können geeignete Mengen von magnetischen Eisenoxidteilchen und einem Kupplungsmittel in einem wässrigen Medium gerührt werden. Es ist bevorzugt, das Rühren mit einem Mischer durchzuführen, der Rührmesser aufweist, beispielsweise ein Mischer mit hoher Scherkraft (wie ein Attritor oder ein TK-Homomischer), um somit die magnetischen Eisenoxidteilchen in Primärteilchen in dem wässrigen Medium unter ausreichendem Rühren zu dispergieren.

Das auf diese Weise oberflächenbehandelte magnetische Eisenoxid ist frei von Teilchenagglomeraten, und die einzelnen Teilchen sind gleichmäßig oberflächenhydrophobisiert. Demzufolge ist das magnetische Pulver gleichmäßig in den Polymerisationstonerteilchen dispergiert unter Bildung von fast kugelförmigen Polymerisationstonerteilchen, die frei von an der Oberfläche frei liegendem magnetischen Eisenoxid sind. Im Ergebnis, unter Verwendung dieser Eisenoxidteilchen, wird es möglich, einen magnetischen Toner mit Ca ≧ 0,970, Cmod ≧ 0,990 und Fe.iso (%) ≦ 1,50 % herzustellen.

Wenn dieser magnetische Toner in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet wird, werden weiterhin der Abrieb des lichtempfindlichen Elements und die Haftung von geschmolzenem Toner daran weiterhin effektiv unterdrückt, und es wird möglich, stabil Bilder hoher Qualität, selbst in einer Umgebung geringer Feuchtigkeit zu bilden.

Während weiterhin der magnetische Toner eine gleichmäßig hohe Ladbarkeit aufgrund der Gegenwart von wenig oder kein magnetisches Eisenoxid auf der Oberfläche aufweist, kann der magnetische Toner ein gutes Bild während der Bildherstellung mit einer großen Anzahl von Blättern in einer Umgebung niedriger Temperatur/geringer Feuchtigkeit aufgrund der Gegenwart des elektrisch leitenden feinen Pulvers an den Oberflächen des magnetischen Tonerteilchens herstellen.

Es ist bevorzugt, dass der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner ein Wachs, wie nachfolgend beschrieben, in einer Menge von 0,1–20 Gew.-% davon enthält.

Bei dem Bildherstellungsverfahren wird ein magnetisches Tonerbild, das auf ein Übertragungs(empfangs)material, wie Papier, übertragen worden ist, danach auf das Übertragungsmaterial durch Anwendung von Energie, wie Hitze und/oder Druck fixiert, um ein semipermanent fixiertes Bild herzustellen. In diesem Fall wird ein Hitze/Druck-Fixierschema, wie ein Heißwalzen-Fixierschema, oftmals angewendet.

Durch Verwenden einer gewichtsmittleren Teilchengröße von höchstens 10 µm ist es möglich, ein Bild sehr hoher Definition zu erhalten, allerdings besteht die Gefahr, dass magnetische Tonerteilchen mit dieser kleinen Teilchengröße sich zwischen die Papierfasern als typisches Übertragungsmedium eingraben und daher nicht ausreichend Hitze bekommen, wobei dann die Gefahr besteht, dass ein Offset bei niedriger Temperatur verursacht wird. Allerdings durch Einschluss einer geeigneten Menge eines Wachses als Freisetzungsmittel, kann der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner sowohl eine hohe Auflösung und eine Anti-Offset-Eigenschaft sowie die Verhinderung der Abnutzung des lichtempfindlichen Elements zufriedenstellend erbringen.

Beispiele für Wachse, die in dem erfindungsgemäß verwendeten magnetischen Toner verwendbar sind, können umfassen: Erdölwachse und Derivate davon, wie Paraffinwachs, mikrokristalliner Wachs und Petrolatum; Montanwachs und Derivate davon; Kohlenwasserstoffwachs nach dem Fischer-Tropsch-Prozess und Derivate davon; Polyolefinwachse, wie dargestellt durch Polyethylenwachs und Derivate davon und natürliche Wachse, wie Carnaubawachs und Candelillawachs und Derivate davon. Die Derivate können Oxide, Blockcopolymere mit Vinylmonomeren und pfropfmodifizierte Produkte umfassen. Weitere Beispiele können umfassen: höhere aliphatische Alkohole, Fettalkohole, wie Stearinsäure und Palmitinsäure und Verbindungen davon, Säureamidwachs, Esterwachs, Ketone, gehärtetes Rizinusöl und Derivate davon, Pflanzenwachse und Tierwachse.

Unter diesen Wachsen ist es bevorzugt, ein Wachs zu verwenden, das einen maximalen Hitzeabsorptionspeak in einem Temperaturbereich von 40–110°C, bevorzugter 45–90°C, im Verlauf eines Temperaturanstiegs auf einer DSC-Kurve, gemessen unter Verwendung eines Differentialrasterkalorimeters, zeigt. Der Einschluss eines Wachses mit einem maximalen Hitzeabsorptionspeak im oben erwähnten Temperaturbereich trägt zu Verbesserungen der Niedrigtemperaturfixierung und effektiven Ablösung bei. Wenn die maximale Hitzeabsorptionspeaktemperatur (Tabs.max) unterhalb von 40°C liegt, besteht die Gefahr, dass das Wachs nur eine schwache Selbstkohäsion zeigt, wobei sich dann die Anti-Offset-Eigenschaft bei hoher Temperatur erniedrigt. Wenn andererseits Tabs.max 110°C überschreitet, erhöht sich die Fixiertemperatur, so dass die Gefahr besteht, dass ein Offset bei niedriger Temperatur eintritt. Bei der Herstellung von magnetischen Tonerteilchen durch Teilchenbildung und Polymerisation in einem wässrigen Medium besteht weiterhin die Gefahr, dass das Wachs während der Teilchenbildung ausfällt.

Die maximale Hitzeabsorptionspeaktemperatur (Tabs.max) eines Wachses kann unter Verwendung eines Differentialrasterkalorimeters (DSC) (z. B. „DSC-7", erhältlich von Perkin-Elmer Corp.) nach ASTM D3418-8 gemessen werden. Die Temperaturkorrektur des Detektors kann auf der Basis der Schmelzpunkte von Indium und Zink durchgeführt werden, und die Kalorienkorrektur kann auf der Basis der Schmelzhitze von Indium durchgeführt werden. Für die Messung wird eine Probe in einen Aluminiumtiegel eingesetzt und Hitze bei einer Anstiegsrate von 10°C/Min parallel mit einem leeren Aluminiumtiegel als Kontrolle unterworfen.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann bevorzugt dieses Wachs in einer Menge von 0,1–20 Gew.-% des gesamten magnetischen Toners enthalten. Unterhalb von 0,1 Gew.-% ist der Offset-Unterdrückungseffekt bei niedriger Temperatur verringert, und oberhalb von 20 Gew.-% ist die Langzeitlagerung verschlechtert und das Dispersionsvermögen der anderen Tonerbestandteile wird verringert, was zu einer schlechteren Fließbarkeit und Bildherstellungsleistungen des erhaltenen magnetischen Toners führt.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann weiterhin ein Ladungssteuermittel enthalten, um die Ladbarkeit zu stabilisieren. Es können bekannte Ladungssteuermittel verwendet werden. Es ist bevorzugt, ein Ladungssteuermittel zu verwenden, das eine schnelle Ladungsgeschwindigkeit herstellt und stabil eine konstante Ladung herstellt. Bei der Polymerisationstonerproduktion ist es insbesondere bevorzugt, ein Ladungssteuermittel zu verwenden, das einen geringen Polymerisationsinhibitoreffekt und im wesentlichen keine Löslichkeit in dem wässrigen Dispersionsmedium zeigt.

Spezifische Beispiele für negative Ladungssteuermittel können umfassen: Metallverbindungen von aromatischen Karbonsäuren, wie Salicylsäure, Alkylsalicylsäuren, Dialkylsalicylsäuren, Naphthoesäure und Dicarbonsäuren; Metallsalze oder Metallkomplexe von Azofarbstoffen und Azopigmenten; Polymerverbindungen mit einer Sulfonsäuregruppe oder Carbonsäuregruppe in den Seitenketten; Borverbindungen, Harnstoffverbindungen, Siliciumverbindungen und Calixarene.

Positive Ladungssteuermittel können umfassen: quaternäre Ammoniumsalze, Polymerverbindungen mit diesen quaternären Ammoniumsalzen in den Seitenketten, Chinacridonverbindungen, Nigrosinverbindungen und Imidazolverbindungen.

Das Ladungssteuermittel kann in den Toner durch interne Zugabe oder externe Zugabe zu den Tonerteilchen gegeben werden. Die Menge des Ladungssteuermittels kann je nach Tonerherstellungsverfahren Faktoren, wie die Bindemittelharzspezies, andere Additive und Dispersionsmethoden, variieren, sie kann allerdings bevorzugt 0,1–10 Gew.-teile, bevorzugter 0,1–5 Gew.-teile, pro 100 Gew.-teile des Bindemittelharzes, betragen.

Bei der Herstellung eines negativ geladenen magnetischen Toners ist es bevorzugt, ein Metallsalz oder ein Metallkomplex eines Azofarbstoffes oder eines Azopigments hinzuzufügen.

Allerdings ist es für den in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toners nicht wesentlich, dass er ein Ladungssteuermittel enthält, allerdings sollte der Toner nicht notwendigerweise ein Ladungssteuermittel enthalten, wobei die Triboelektrifizierung mit einem Tonerschichtdicke-Regulierungselement und einem Trägerelement genutzt wird.

Als nächstes werden nun das magnetische Eisenoxid und das Bindemittelharz, die in den magnetischen Tonerteilchen enthalten sind, beschrieben.

Die magnetischen Tonerteilchen enthalten mindestens Teilchen aus einem magnetischen Eisenoxid, wie Magnetit, Maghemit oder Ferrit.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen können bevorzugt eine spezifische Oberfläche nach BET (SBET) von 2–30 m2/g, bevorzugter 3–28 m2/g, gemessen nach der Stickstoffadsorption, und eine Mohs-Härte von 5–7 aufweisen.

Zur Herstellung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toners können die magnetischen Eisenoxidteilchen bevorzugt zu 10–200 Gew.-teilen, bevorzugter 20–180 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile Bindemittelharz, verwendet werden. Unterhalb von 10 Gew.-teilen besteht die Gefahr, dass die Farbkraft des entstandenen magnetischen Toners unzureichend wird und die Unterdrückung von Nebelbildung wird schwierig. Oberhalb von 200 Gew.-teilen wird der erhaltene Toner mit einer übermäßig starken Kraft auf dem Tonerträgerelement gehalten und zeigt eine geringere Entwicklungsleistung. Darüber hinaus wird die Dispersion der magnetischen Eisenoxidteilchen in den einzelnen Tonerteilchen schwierig und das Fixiervermögen ist verschlechtert.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen, die zur Herstellung des magnetischen Toners verwendet werden, der in dem erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahren angewendet wird, können beispielsweise auf folgende Weise im Fall eines magnetischen Eisenoxids auf Magnetitbasis hergestellt werden.

In eine wässrige Eisen(II)salzlösung wird eine Alkalie, wie Natriumhydroxid, in einer Menge äquivalent zum Eisen im Eisen(II)salz oder größer gegeben, um eine wässrige Lösung herzustellen, die Eisen(II)hydroxid enthält. Während der pH der in dieser Weise hergestellten wässrigen Lösung bei pH 7, bevorzugt pH 8–10 gehalten wird und die wässrige Lösung bei einer Temperatur von 70 °C oder höher erwärmt wird, wird Luft in die wässrige Lösung geblasen, um das Eisen(II)hydroxid zu oxidieren, wobei sich zunächst Impfkristalle bilden, die als Nuklei für die herzustellenden magnetischen Eisenoxidteilchen fungieren.

Dann wird in die aufschlemmungsartige Flüssigkeit, die die Impfkristalle enthält, eine wässrige Lösung, die ein Eisen(II)salz in einer Menge von ca. 1 Äquivalent auf Basis der Menge der zuvor hinzu gegebenen Alkali enthält, hinzugefügt. Während die Flüssigkeit bei einem pH von 6–10 gehalten wird, wird Luft darin eingeblasen, damit die Reaktion des Eisen(II)hydroxids fortschreitet, wobei dann magnetische Eisenoxidteilchen um die Impfkristalle als Nuklei wachsen. Zusammen mit dem Fortschreiten der Oxidationsreaktion wird der pH in der Flüssigkeit gegen die saure Seite verschoben, es ist allerdings bevorzugt, dass der pH der Flüssigkeit nicht bis unterhalb von 6 herunter geht. Beim Endstadium der Oxidation wird der pH der Flüssigkeit eingestellt, und die Aufschlemmungsflüssigkeit wird ausreichend gerührt, um das magnetische Eisenoxid in Primärteilchen zu dispergieren. In diesem Zustand wird ein Kupplungsmittel für die Hydrophobisierung in die Flüssigkeit gegeben und unter Rühren ausreichend vermischt. Danach wird die Aufschlemmung abgefiltert und getrocknet und das Produkt wird leicht gelockert unter Bildung von hydrophob behandelten magnetischen Eisenoxidteilchen.

Alternativ können die Eisenoxidteilchen nach der Oxidationsreaktion gewaschen, abgefiltert und dann, ohne Trocknung, in einem anderen wässrigen Medium wieder dispergiert werden. Dann wird der pH der wieder dispergierten Flüssigkeit eingestellt und einer Hydrophobisierung durch Zugabe eines Kupplungsmittels unter ausreichendem Rühren unterworfen. Es ist auf jeden Fall bevorzugt, dass unbehandelte Eisenoxidteilchen, die sich im Oxidationsreaktionssystem bilden, einer Hydrophobisierung in ihrem nassen Aufschlemmungszustand unterworfen werden, ohne dass sie vor der Hydrophobisierung getrocknet werden.

Als Eisen(II)salz, das in den oben erwähnten Herstellungsverfahren verwenden werden ist es im Allgemeinen möglich, Eisen(II)sulfat als Nebenprodukt im Schwefelsäureverfahren für die Titanproduktion oder Eisen(II)sulfat als Nebenprodukt während des Oberflächenwaschens von Stahlplatten zu verwenden. Es ist ebenfalls möglich, Eisen(II)chlorid zu verwenden. Bei dem oben erwähnten Verfahren zur Herstellung von magnetischem Eisenoxid aus einer wässrigen Eisen(II)salzlösung wird eine Eisen(II)salzkonzentration von 0,5–2 Mol/Liter im Allgemeinen verwendet, um einen übermäßigen Viskositätsanstieg, der die Reaktion begleitet, angesichts der Löslichkeit eines Eisen(II)salzes, insbesondere Eisen(II)sulfat, zu vermeiden. Eine geringere Eisen(II)salzkonzentration führt im Allgemeinen dazu, dass feinere magnetische Eisenoxidteilchen zur Verfügung gestellt werden. Im Hinblick auf die Reaktionsbedingungen neigen eine höhere Rate von Luftzuführung und eine geringere Reaktionstemperatur dazu, feinere Produktteilchen herzustellen.

Unter Verwendung eines magnetischen Toners, der die in dieser Weise hergestellten hydrophoben magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, wird es möglich, ein Bildherstellungsverfahren zu realisieren, wobei der Abrieb des lichtempfindlichen Elements und die Tonerhaftung darauf effektiv unterdrückt werden und somit Bilder hoher Qualität stabil hergestellt werden.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen können eine oktaedrische, hexaedrische, kugelförmige, nadelförmige oder flockenförmige Form aufweisen, allerdings sind magnetische Eisenoxidteilchen mit weniger anisotropen Formen, wie oktaedrisch, hexaedrisch oder kreisförmig, bevorzugt, um eine hohe Bilddichte herzustellen. Diese Teilchenformen können durch Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) bestätigt werden.

Es ist bevorzugt, dass die magnetischen Eisenoxidteilchen eine volumenmittlere Teilchengröße von 0,1–0,3 µm aufweisen und höchstens 40 Zahlen-% Teilchen mit 0,03–0,1 µm, bezogen auf die Messung der Teilchen mit Teilchengrößen von mindestens 0,03 µm, ebenfalls im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Eisenoxidteilchen, enthalten. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Mengen an Teilchen mit 0,3 µm oder größer auf höchstens 10 Zahlen-% unterdrückt ist.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von unter 0,1 µm sind nicht im Allgemeinen bevorzugt, weil sie der Gefahr laufen, einen magnetischen Toner zu liefern, die Bilder ergeben, die etwas rot getönt und unzureichend in Hinblick auf die Schwärze mit einer verstärkt rötlichen Tönen in den Halbtonbildern sind. Weiterhin, weil die magnetischen Eisenoxidteilchen eine vergrößerte Oberfläche aufweisen, ist deren Dispersionsvermögen verringert, und eine ineffiziente größere Energie wird für die Produktion verbraucht. Weiterhin kann die Farbkraft der magnetischen Eisenoxidteilchen verringert sein, was zu einer unzureichenden Bilddichte in einigen Fällen führt.

Wenn andererseits die magnetischen Eisenoxidteilchen eine mittlere Teilchengröße über 0,3 µm aufweisen, ist das Gewicht pro einem Teilchen erhöht und erhöht somit die Möglichkeit seines Freiliegens auf der Tonerteilchenoberfläche aufgrund des Unterschieds der spezifischen Dichte mit dem Bindemittel während der Herstellung. Weiterhin kann die Abnutzung der Produktionsvorrichtung beschleunigt werden, und die Dispersionsstabilität einer Monomerzusammensetzung, die die magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, kann instabil werden.

Wenn weiterhin Teilchen mit 0,1 µm oder kleiner 40 Zahlen-% der gesamten Teilchen (mit Teilchengrößen von 0,03 µm oder größer) überschreiten, laufen die magnetischen Eisenoxidteilchen der Gefahr, ein geringeres Dispersionsvermögen wegen der erhöhten Oberfläche aufzuweisen, es besteht die Gefahr, dass sie Agglomerate im Toner bilden und die Tonerladbarkeit beeinflussen und es besteht die Gefahr, dass sie eine geringere Farbkraft aufweisen. Wenn die Prozentzahl auf höchstens 30 Zahlen-% erniedrigt ist, sind die Schwierigkeiten bevorzugt gemildert.

Im Übrigen erhalten die magnetischen Eisenoxidteilchen mit Teilchengrößen unterhalb 0,03 µm wenig Stress während der Tonerproduktion, so dass die Wahrscheinlichkeit ihres Freiliegens an der Tonerteilchenoberfläche gering ist. Selbst wenn weiterhin diese winzigen Teilchen an der Tonerteilchenoberfläche frei liegen, funktionieren sie nicht im Wesentlichen als Abflussstellen, was die Ladbarkeit der Tonerteilchen erniedrigt. Demzufolge werden hier die Teilchen mit 0,03–0,1 µm festgestellt, und ihre Prozentzahl bezogen auf die Anzahl, wird auf unterhalb einer gewissen Grenze unterdrückt.

Wenn andererseits Teilchen mit 0,3 µm oder größer 10 Zahlen-% überschreiten, haben die magnetischen Eisenoxidteilchen eine geringere Farbkraft, so dass sie der Gefahr unterliegen, eine geringere Bilddichte zu erbringen. Da weiterhin die Anzahl der magnetischen Eisenoxidteilchen bei einer identischen Gewichtsprozentzahl verringert ist, wird es schwierig, dass die magnetischen Eisenoxidteilchen bis zur Nachbarschaft der Tonerteilchenoberfläche vorhanden sind und gleiche Zahlen von magnetischen Eisenoxidteilchen auf die jeweiligen Tonerteilchen zu verteilen. Dieses ist nicht wünschenswert. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Prozentzahl auf höchstens 5 Zahlen-% unterdrückt wird.

Es ist in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Herstellungsbedingungen für das magnetische Eisenoxid so eingestellt werden, dass die oben erwähnten Bedingungen für die Teilchengrößenverteilung erfüllen, oder die hergestellten magnetischen Eisenoxidteilchen werden für die Tonerproduktion verwendet, nachdem die Teilchengrößenverteilung durch Pulverisierung und/oder Klassifizierung eingestellt worden ist. Die Klassifizierung kann in geeigneter Weise durch Anwenden der Sedimentation mit einer Zentrifuge oder einem Verdickungsmittel oder durch die Nassklassifikation unter Verwendung von beispielsweise einem Zyklon durchgeführt werden.

Die volumenmittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung der hier beschriebenen Eisenoxidteilchen basieren auf Werten, die auf folgende Weise gemessen werden.

Die Probenteilchen in einem ausreichend dispergierten Zustand werden bei einer Vergrößerung von 3 × 104 durch ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) fotografiert, und 100 Teilchen mit jeweils einer Teilchengröße von mindestens 0,03 µm, die wahllos ausgewählt in visuellen Feldern der aufgenommenen Fotografien ausgewählt wurden, werden einer Messung von Projektionsflächen unterworfen. Die Teilchengröße (Projektionsfläche – äquivalenter Kreisdurchmesser (DCE)) von jedem Teilchen wird als Durchmesser eines Kreises mit einer Fläche gleich der gemessenen Projektionsfläche des Teilchens bestimmt. Bezogen auf die gemessenen Teilchengrößen der 100 Teilchen werden die volumenmittlere Teilchengröße (Dv = (&Sgr;(nDCE3)/&Sgr;n1/3), die Zahlenprozentzahl der Teilchen mit 0,03 µm–0,1 µm und die Zahlenprozentzahl von Teilchen mit 0,3 µm oder größer bestimmt.

Die volumenmittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung der magnetischen Eisenoxidteilchen, die innerhalb der Tonerteilchen dispergiert sind, können auf folgende Weise gemessen werden.

Probentonerteilchen werden ausreichend in einem kalthärtenden Epoxidharz dispergiert, das dann für zwei Tage bei 40°C gehärtet wird. Das gehärtete Produkt wird mit einem Mikroton in dünne Flocken geschnitten. Die dünnen Flocken werden durch ein TEM beobachtet und bei einer Vergrößerung von 1 × 104–4 × 109 fotografiert. Einhundert Eisenoxidteilchen mit einer Teilchengröße von mindestens 0,03 µm, wahllos ausgewählt in visuellen Feldern der aufgenommenen Fotografien, werden einer Messung der Projektionsflächen unterworfen. Aus den Projektionsflächen der 100 Eisenoxidteilchen werden die volumenmittlere Teilchengröße (Projektionsfläche – äquivalenter Kreisdurchmesser), die Zahlenprozentzahl der Teilchen mit 0,03 µm–0,1 µm und die Prozentzahl der Teilchen mit 0,3 µm oder größer, ähnlich wie oben bestimmt.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen können bevorzugt magnetische Eigenschaften aufweisen, wozu eine Sättigungsmagnetisierung von 10–200 Am2/kg, gemessen in einem Magnetfeld von 795,8 kA/m, eine Restmagnetisierung von 1–100 Am2/kg und eine Koerzitivkraft von 1–30 kA/m zählen.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner eine Magnetisierung von 10–50 Am2/kg bei einem Magnetfeld von 79,6 kA/m (1000 Oersted) aufweist.

Die Magnetisierung bei einem Magnetfeld von 79,6 mA/m wird als Eigenschaft eines magnetischen Toners in einem Magnetfeld, das in einem tatsächlichen Bildherstellungsapparat realisiert wird, genommen, während die Sättigungsmagnetisierung als Parameter verwendet wird, in der die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Eisenoxids dargestellt wird. Das Magnetfeld, das auf den magnetischen Toner wirkt, in dem am meisten kommerziell erhältlichen Bildherstellungsvorrichtungen liegt im Bereich von mehreren 10 bis 100 und mehreren 10 kA/m, um den Abfluss von einem übermäßig großen Magnetfeld aus der Bildherstellungsvorrichtung zu verhindern und die Kosten des Herstellens eines magnetischen Felds herunterzudrücken. Demzufolge wird ein Magnetfeld von 79,6 kA/m (100 Oersted) als repräsentativer Magnetfeldwert genommen, das auf einen magnetischen Toner in einer Bildherstellungsvorrichtung wirkt, um eine Magnetisierung eines magnetischen Toners zu definieren.

Ein magnetischer Toner wird innerhalb einer Entwicklungsvorrichtung gehalten, ohne das der Toner abfließt, indem ein Mittel zur Erzeugung einer Magnetkraft in der Entwicklungsvorrichtung vorgesehen wird. Die Zuführung und das Rühren des magnetischen Toners werden ebenfalls unter einer Magnetkraft bewirkt. Durch Anordnung eines Mittels zur Erzeugung einer Magnetkraft, so dass die Magnetkraft auf das Tonerträgerelement wirkt, wird die Wiedergewinnung von übertragenen Resttoner weiterhin in dem System der gleichzeitigen Entwicklung und Tonerwiedergewinnung beschleunigt, und ein Tonerstreuen wird verhindert durch Bilden von Ähren aus magnetischem Toner auf dem Tonerträgerelement.

Wenn allerdings der magnetische Toner eine Magnetisierung von unterhalb 10 Am2/kg bei einen Magnetfeld von 79,6 kA/m aufweist, wird es schwierig, den magnetischen Toner auf das Tonerträgerelement zu befördern, und die Bildung der Ähre auf den magnetischen Toner auf den Tonerträgerelement wird instabil, so dass der Toner nicht gleichmäßig geladen wird. Im Ergebnis kommen Bilddefekte, wie Nebelbildung, Bilddichteunregelmäßigkeit und Wiedergewinnungsfehler des übertragenen Resttoners zu Tage. Wenn die Magnetisierung 50 Am2/kg überschreitet, laufen die Tonerteilchen der Gefahr, dass sie eine verstärkte magnetische Agglomeration aufweisen, was zu einer beträchtlich geringeren Fließbarkeit und Übertragbarkeit führt. Im Ergebnis ist der übertragene Resttoner erhöht. Wenn weiterhin die Menge des magnetischen Eisenoxids erhöht wird, um die Magnetisierung zu verstärken, kann verursacht werden, dass der entstandene Toner ein geringeres Fixiervermögen aufweist.

Die hier beschriebenen magnetischen Werte basieren auf Werten, gemessen bei 25°C in einem externen Magnetfeld von 79,6 kA/m für die Magnetisierung von magnetischen Tonern und bei 25°C unter einem externen Magnetfeld von 796 kA/m für die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Eisenoxide, jeweils unter Verwendung eines Magnetometers vom Oszillationstyp („VSM P-1-10, hergestellt von Toei Kogyo K.K.).

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann weiterhin ein anderes Farbmittel zusätzlich zum magnetischen Eisenoxid enthalten. Beispiele für dieses andere Farbmittel können umfassen: magnetische oder nicht magnetische anorganische Verbindungen und bekannte Farbstoffe und Pigmente. Spezifische Beispiele dafür können umfassen: Teilchen von ferroelektrischen Metallen, wie Kobalt, Nickel und Eisen, Legierungen daraus mit Chrom, Mangan, Kupfer, Zink, Aluminium und selten Erdenelemente; Hämatit, Titanschwarz, Nigrosinfarbstoffe/-Pigmente, Ruß und Phthalocyanin. Die Materialien können ebenfalls ähnlich wie die magnetischen Eisenoxidteilchen oberflächenbehandelt werden.

Als nächstes wird nun der Suspensionspolymerisationsprozess als Verfahren zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Tonerteilchen beschrieben.

Beispiele für polymerisierbare Monomere, die das Bindemittel Harz in dem magnetischen Eisenoxid bilden, können umfassen:

Styrolmonomere, wie Styrol, O-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Methoylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Ethylstyrol; Acrylatesters, wie Methylacrylat, Ethyacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Propylacrylat, n-Octylacrylat, Dodecylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chlorethylacrylat und Phenylacrylat; Methacrylatester, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat; Acrylonitril, Methacrylonitril und Acrylamide. Diese Monomere können allein oder im Gemisch verwendet werden. Darunter können Styrol oder ein Styrolderivat bevorzugt allein oder im Gemisch mit einem anderen Monomer verwendet werden, um einen magnetischen Toner mit guten Entwicklungseigenschaften und kontinuierlichen Bildherstellungseigenschaften herzustellen.

Bei der Herstellung des magnetischen Polymerisationstoners ist es möglich, ein Harz in die zu polymerisierende Monomerzusammensetzung zu geben. Wenn es beispielsweise bevorzugt ist, eine hydrophile funktionelle Gruppe, wie eine Aminogruppe, Hydroxylgruppe, Sulfonsäuregruppe, Glycidylgruppe oder Nitrilgruppe, in die Tonerteilchen einzuführen, während dieses Monomer, das diese hydrophile Gruppe enthält, nicht wegen seiner Wasserlöslichkeit verwendet werden kann, um in einem wässrigen Medium emulgiert zu werden, ist es möglich, ein statistisches Copolymer, ein Blockcopolymer oder ein Pfropfcopolymer aus diesem Monomer mit einem anderen Vinylmonomer, wie Styrol oder Ethylen, einzugeben. Es ist ebenfalls möglich, ein Polykondensat, wie ein Polyester oder ein Polyamid oder ein Additionspolymer, wie ein Polyether oder ein Polymine, einzugeben.

Wenn dieses Polymer mit einer polaren funktionellen Gruppe in den Tonerteilchen enthalten ist, kann das oben erwähnte Wachs effektiv darin durch Phasentrennung eingeschlossen sein, um einen magnetischen Toner mit einer guten Kombination aus Anti-Offseteigenschaft, Anti-Blockiereigenschaft und Fixierung bei niedriger Temperatur zur Verfügung zu stellen.

Dieses Polymer mit einer polaren funktionellen Gruppe kann bei seiner Verwendung ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von mindestens 5.000 aufweisen. Wenn das Molekulargewicht unterhalb von 5.000, insbesondere 4.000 oder darunter ist, ist das Polymer in Nachbarschaft zu den Oberflächen des magnetischen Teilchens konzentriert, was zu einer geringeren Entwicklungsleistung und Anti-Blockiereigenschaft führt.

Es ist weiterhin zum Zweck des Verbesserns des Dispersionsvermögens der Bestandteile und der Fixierbarkeit und Bildherstellungsleistung des erhaltenen Toners möglich, ein Harz hinzuzufügen, das von dem Obigen in der Monomermischung verschieden ist. Beispiele für dieses andere Harz können umfassen: Homopolymere von Styrol und seinen substituierten Derivaten, wie Polystyrol und Polyvinyltoluol; Styrolcopolymer, wie Styrolpropylen-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrolvinylnaphthalin-Copolymer, Styrolmethylacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylacrylat-Copolymer, Styrolbutylacrylat-Copolymer, Styroloctylacrylat-Copolymer, Styroldimethylaminoethylacrylat-Copolymer, Styrolmethylmethacrylat-Copolymer, Styrolethylmethacrylat-Copolymer, Styrolbutylmethacrylat-Copolymer, Styroldimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer, Styrolvinylmethylether-Copolymer, Styrolvinylethylether-Copolymer, Styrolvinylmethylketon-Copolymer, Styrolbutadien-Copolymer, Styrolisopren-Copolymer, Styrolmaleinsäure-Copolymer und Styrolmaleinsäureester-Copolymer; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylbutyral, Siliconharz, Polyesterharz, Polyamidharz, Epoxidharz, Polyacrylsäureharz, Kolophonium, modifiziertes Kolophonium, Terpenharz, Phenolharz, aliphatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffharze und aromatisches Erdölharz. Diese Harze können allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Spezies verwendet werden.

Dieses Harz kann bevorzugt zu 1–20 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile des Monomers, hinzugegeben werden. Unterhalb von 1 Gew.-teil ist dessen Zugabeeffekt gering, und oberhalb von 20 Gew.-teilen wird die Ausgestaltung verschiedener Eigenschaften des entstandenen Polymerisationstoners schwierig.

Wenn weiterhin ein Polymer mit einem Molekulargewicht, das von dem des Polymeren, das durch Polymerisation erhalten wird, unterschiedlich ist, in dem Monomer für die Polymerisation gelöst wird, ist es möglich, einen Toner mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung zu erhalten, wobei somit eine hohe Anti-Offseteigenschaft gezeigt wird.

Für die Polymerisation kann ein Polymerisationsinitiator, der eine Halbwertszeit von 0,5–30 Stunden bei der Polymerisationstemperatur zeigt, in einer Menge von 0,5–20 Gew.-% des polymerisierbaren Monomeren hinzugegeben werden, um auf diese Weise ein Polymer zu erhalten, das ein Maximum in einem Molekulargewichtsbereich von 1 × 104–1 × 105 zeigt, wobei man den Toner mit einer wünschenswerten Festigkeit und geeigneten Schmelzeigenschaften erhält. Beispiele für den Polymerisationsinitiator können umfassen: Polymerisationsinitiatoren vom Azo- oder Diazotyp, wie 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril, 1,1'-Azobis(cyclohexan-2-carbonitril), 2,2'-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril, Azobisisobutyronitril; und Polymerisationsinitiatoren vom Peroxidtyp, wie Benzoylperoxid, Methylethylketonperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Lauroylperoxid und tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat.

Die polymerisierbare Monomerzusammensetzung zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen kann weiterhin ein Vernetzungsmittel in einer Menge von bevorzugt 0,001–15 Gew.-% enthalten.

Das Vernetzungsmittel kann beispielsweise eine Verbindung mit zwei oder mehreren polymerisierbaren Doppelbindungen sein. Beispiele dafür können umfassen: aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol und die Divinylnaphthalin; Carboxylatester mit zwei Doppelbindungen, wie Ethylenglykoldimethacrylat und 1,3-Butandioldimethacrylat; Divinylverbindungen, wie Divinylanilin, Divinylether, Divinylsulfid und Divinylsulfon und Verbindungen mit drei oder mehreren Vinylgruppen. Diese können allein oder im Gemisch verwendet werden.

Zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen mit dem Suspensionspolymerisationsverfahren kann beispielsweise eine Mischung aus einem polymerisierbaren Monomer und einem magnetischen Pulver und anderen Tonerkomponenten, ein Wachs, Weichmacher, ein Ladungssteuermittel, ein Vernetzungsmittel und ein Farbmittel, je nach Bedarf; weiteren wahlweisen Bestandteilen, wie ein organisches Lösungsmittelpolymer, ein Additivpolymer und ein Dispergiermittel, die einer gleichmäßigen Lösung oder Dispersion durch eine Dispergiervorrichtung, wie ein Homogenisator, eine Kugelmühle, eine Kolloidmühle, ein Entwickler oder eine Ultraschall-Dispergiervorrichtung unterworfen worden ist, in einem wässrigen Medium suspendiert werden.

Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, eine Hochgeschwindigkeitsdispergiervorrichtung, wie ein Hochgeschwindigkeitsrührer oder eine Ultraschall-Dispergiervorrichtung, zu verwenden, um Tröpfchen der Monomermischung in gewünschter Größe auf einmal zu bilden, um Tonerteilchen mit einer engeren Teilchengrößenverteilung zur Verfügung zu stellen.

Der Polymerisationsinitiator kann in das Polymerisationssystem gegeben werden, indem er in die Monomermischung zusammen mit den anderen Bestandteilen gegeben wird, um die Monomermischung herzustellen oder gerade zuvor die Monomermischung im wässrigen Medium zu dispergieren. Alternativ ist es ebenfalls möglich, diesen Peroxidpolymerisatonsinitiator in Lösung innerhalb eines polymerisierbaren Monomeren oder eines anderen Lösungsmittels in das Polymerisationssystem gerade nach der Bildung der Tröpfchen der Monomermischung und vor der Initiierung der Polymerisation zu geben. Nach der Bildung der Tröpfchen der Monomermischung kann das System mit einem normalen Rührer bei einem geeigneten Grad gerührt werden, um den Tröpfchenzustand zu erhalten und zu verhindern, dass die Tröpfchen schweben oder sedimentieren.

In das Suspensionspolymerisationssystem kann man einen Dispersionsstabilisator geben. Es ist möglich, als Dispersionsstabilisator ein bekanntes oberflächenaktives Mittel oder ein organisches oder anorganisches Dispersionsmittel zu verwenden. Unter diesen kann ein anorganisches Dispersionsmittel verwendet werden, weil es weniger der Gefahr läuft, zu übermäßig kleinen Teilchen zu führen, die einige Bilddefekte verursachen können, weil seine Dispersionsfunktion weniger dazu neigt beeinträchtigt zu werden, selbst bei einer Temperaturänderung, weil sich seine Stabilisierungsfunktion prinzipiell auf seine sterische Hinderung verlässt, und es kann ebenfalls ohne weiteres durch Waschen entfernt werden, so dass weniger Gefahr besteht, dass die erhaltene Tonerleistung nachteilig beeinträchtigt wird.

Beispiele für dieses anorganische Dispergiermittel können umfassen: mehrwertige Metallphosphate, wie Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphat und Zinkphosphat; Carbonate, wie Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat; anorganische Salze wie Calciummetasilikat, Calciumsulfat und Bariumsulfat und anorganische Oxide, wie Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Siliciumoxidbentonit und Aluminiumoxid.

Dieses anorgarische Dispersionsmittel kann in wünschenswerter Weise allein in einer Menge von 0,2–20 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile der polymerisierbaren Monomermischung, verwendet werden, es ist allerdings ebenfalls möglich, 0,001–0,1 Gew.-teile eines oberflächenaktiven Mittels in Kombination insbesondere für die Herstellung von Tonerteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 5 µm zu verwenden.

Beispiele für dieses oberflächenaktive Mittel können umfassen: Natriumdodecylbenzolsulfat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecylsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Natriumstearat und Kaliumstearat.

Ein anorganisches Mittel, wie oben erwähnt, kann, wie es ist, verwendet werden, allerdings kann es in situ in dem wässrigen Medium für die Suspensionspolymerisation hergestellt werden, um Tonerteilchen mit einer engeren Teilchengrößenverteilung zur Verfügung zu stellen. Im Fall von Calciumphosphat beispielsweise, können eine wässrige Natriumphosphatlösung und eine wässrige Calciumphosphatlösung unter Hochgeschwindigkeitsrühren gemischt werden, um wasserunlösliches Calciumphosphat zu bilden, die die Dispersion einer Monomermischung in Tröpfchen mit einer gleichmäßigeren Größe ermöglicht. Zu diesem Zeitpunkt liegt das wasserlösliche Natriumchlorid als Nebenprodukt vor, allerdings ist die Gegenwart dieses wasserlöslichen Salzes effektiv für die Unterdrückung der Lösung eines polymerisierbaren Monomeren in dem wässrigen Medium, wobei dann ohne weiteres die Bildung von ultrafeinen Tonerteilchen aufgrund der Emulsionspolymerisation unterdrückt wird.

Der Rest dieses Salzes kann nachteilig die Entfernung des Restmonomeren nach der Polymerisation beeinflussen, so dass es bevorzugt ist, das wässrige Medium zu ersetzen oder ein Entsalzen unter Verwendung eines Eisenaustauschsalzes zu bewirken. Das anorganische Dispergiermittel kann im Wesentlichen vollständig durch Waschen mit Säure oder einer Alkalie nach der Polymerisation entfernt werden.

Die Temperatur für die Suspensionspolymerisation kann auf mindestes 40°C, im Allgemeinen auf einen Bereich von 50–90°C eingestellt werden. Die Polymerisation in diesem Temperaturbereich ist bevorzugt, weil das Wachs durch Phasentrennung ausfällt, wobei es vollständiger eingeschlossen wird. Damit das restliche Polymerisationsmonomer verbraucht wird, kann die Temperatur auf bis zu 90–150°C im Endstadium der Polymerisation erhöht werden.

Die magnetischen Polymerisattonerteilchen nach der Polymerisation können durch Filtration, Waschen und Trocknen gewonnen werden und dann mit einem anorganischen feinen Pulver und elektrisch leitendem feinen Pulver, das von außen für die Haftung an die magnetischen Tonerteilchen hinzugegeben wird, vermischt werden. Es ist ebenfalls ein bevorzugter Modus, eine Stufe der Klassifizierung der Polymerisationstonerteilchen einzuschließen, um eine grobkörnige und/oder eine feine Pulverfraktion zu entfernen.

Nun wird ein Pulverisierungsprozess als anderes Verfahren zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Tonerteilchen beschrieben.

Die Produktion von magnetischen Tonerteilchen nach dem Pulverisierungsverfahren kann auf bekannte Weise durchgeführt werden. Beispielsweise werden Tonerbestandteile, einschließlich das Bindemittelharz, magnetische Eisenoxidteilchen, ein Freisetzungsmittel, ein Ladungsteuermittel und wahlweise ein anderes Farbmittel, etc. ausreichend mit einem Mischer, wie ein Henschel-Mischer oder einer Kugelmühle, vermischt und dann mit einem Heizknetmittel, wie eine Heizwalze, einem Kneter oder einem Extruder, schmelzverknetet, um eine geschmolzene Mischung aus harzartigen Materialien zu bilden, um darin andere pulverförmige Tonermaterialien, wie magnetische Eisenoxidteilchen, zu dispergieren. Das schmelzverknetete Produkt, nachdem es zur Verfestigung abgekühlt worden ist, wird pulverisiert, klassifiziert und wahlweise oberflächenbehandelt, um magnetische Tonerteilchen herzustellen, die dann mit dem anorganischen feinen Pulver und elektrisch leitenden feinen Pulver vermischt werden, um den in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toner zu erhalten. Entweder die Klassifizierung oder die Oberflächenbehandlung können vorher durchgeführt werden. Bei der Klassifikation ist es bevorzugt, einen Multidivisionsklassifizierer wegen der Produktionseffizienz zu verwenden.

Die Pulverisierung kann unter Verwendung einer bekannten Pulverisierungsvorrichtung vom beispielsweise mechanischen Stoßtyp oder Strahltyp durchgeführt werden. Um einen magnetischen Toner mit einer spezifischen Kreisförmigkeit zu erhalten, ist es bevorzugt, die Pulverisierung unter Erhitzen durchzuführen oder einen zusätzlichen mechanischen Stoß anzuwenden. Es ist ebenfalls möglich, die pulverisierten (und wahlweise klassifizierten) magnetischen Tonerteilchen einer Dispersion in heißem Wasser zu unterwerfen oder durch einen Heißluftstrom gehen zu lassen.

Beispiele für die Vorrichtung zur Anwendung eines mechanischen Stoßes können umfassen: die mechanische Stoßpulverisierung, wie „Krypron System" (hergestellt von Kawasaki Jukogyo K.K.) und „Turbomill" (hergestellt von Turbo Kogyo K.K.) und mechanische Stoßvorrichtungen, wie „Mechanofusion System" (hergestellt von Hosokawa Micron K.K.) und „Hybridization System" (hergestellt von Nara Kikai Seisakusho K.K.), wobei Tonerteilchen gegen eine Innenwand eines Gehäuses unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch Messer, die bei hohen Geschwindigkeiten rühren, ausgeübt wird, gepresst werden, wobei mechanische Stoßkräfte, einschließlich Kompressions- und Abnutzungskräfte, auf die die Tonerteilchen ausgeübt werden.

Für die Behandlung der Anwendung eines mechanischen Stoßes zur Kugelbildung der Tonerteilchen ist es bevorzugt, dass die atmosphärische Behandlungstemperatur in einem Temperaturbereich von Tg ± 10°C um die Glasübergangstemperatur (Tg) der magnetischen Tonerteilchen wegen der Verhinderung der Agglomerierung und Produktivität gewählt wird. Eine Behandlungstemperatur in einem Bereich von Tg ± 5°C ist weiterhin bevorzugt, um ein verbessertes Übertragungsvermögen zur Verfügung zu stellen.

Beispiele für das Bindemittelharz zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen mit dem Pulverisierungsprozess können umfassen: Homopolymere von Styrol und seinen substituierten Derivaten, wie Polystyrol und Polyvinyltonol, Styrolcopolymere, wie Styrol/Propylen-Copolymer, Styrol/Vinyltoluol-Copolymer, Styrol/Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol/Methylacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylacrylat-Copolymer, Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol/Octylacrylat-Copolymer, Styrol/Dimethylaminoethylacrylat-Copolymer, Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Vinylmethylether-Copolymer, Styrol-Vinylethylether-Copolymer, Styrol/Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol/Butadien-Copolymer, Styrol/Isopren-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer, Styrol/Isopren-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer und Styrol/Maleiinsäureester-Copolymere; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylbutyral, Siliconharz, Polyesterharz, Polyamidharz, Epoxidharz, Polyacrylsäureharz, Kolophonium modifiziertes Harz, Kolophoniumharz, Phenolharz, aliphatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffharze und aromatisches Erdölharz. Diese Harze können allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Spezies verwendet werden. Es ist insbesondere bevorzugt, ein Styrolcopolymer und/oder ein Polyesterharz wegen der Entwicklungsleistung und der Fixierbarkeit zu verwenden.

Das Bindemittelharz kann bevorzugt durch eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 50–70°C aufweisen. Unterhalb von 50°C läuft der erhaltene magnetische Toner der Gefahr, dass er eine verschlechterte Lagerungsfähigkeit aufweist, und oberhalb 70°C ist das Fixiervermögen verschlechtert.

Als Nächstes werden nun das anorganische Pulver und das elektrisch leitende feine Pulver beschrieben.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner enthält ein anorganisches feines Pulver, bevorzugt mit einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 4–80 nm als Fließbarkeitsverbesserungsmittel. Das anorganische feine Pulver kann hinzugefügt werden, um dem magnetischen Toner eine verbesserte Fließbarkeit zu geben und die Ladbarkeit der magnetischen Tonerteilchen gleichmäßig zu machen, und aus diesem Grund ist es bevorzugt, das anorganische feine Pulver einer Hydrophobisierung zu unterwerfen, um auf diese Weise die Ladbarkeit einzustellen und die Umweltstabilität des magnetischen Toners zu verbessern.

Wenn das anorganische feine Pulver eine zahlenmittlere Primärteilchengröße von größer als 80 nm aufweist oder das feine anorganische Pulver nicht hinzugefügt wird, neigen die übertragenen Resttonerteilchen, wenn sie am Ladeelement haften, dazu, am Ladeelement zu kleben, so dass es schwierig wird, stabil eine gute gleichmäßige Ladbarkeit des Bildträgerelements zu erreichen. Weiterhin wird es schwierig, eine ausreichende Fließbarkeit des magnetischen Toners zu haben, so dass es zur Verursachung von Problemen kommen kann, wie nicht gleichmäßige Ladungen an den magnetischen Tonerteilchen, verstärkte Nebelbildung, Verringerung der Bilddichte und Tonerstreuung.

Wenn das anorganische feine Pulver eine zahlenmittlere Teilchengröße unterhalb von 4 nm aufweist, dann weist das anorganische feine Pulver ein starkes Agglomerationsvermögen, so dass das anorganische feine Pulver leicht eine breite Teilchengrößenverteilung einschließlich Agglomerate aufweisen kann, deren Auflösung schwierig ist, eher als die Primärteilchen, so dass sich Bilddefekte, wie ein Bildausfall aufgrund Entwicklung mit den Agglomeraten des anorganischen feinen Pulvers und Defekten, die Schädigungen auf den Bildträgerelement, Entwicklerträgerelement oder Kontaktladelement durch die Agglomerate zuzuschreiben sind, bilden können. Zur Herstellung einer gleichmäßigeren Ladungsverteilung des magnetischen Toners ist es weiterhin bevorzugt, dass die Zahlen mittlerer Primärteilchengröße des anorganischen feinen Pulvers im Bereich von 6–35 nm liegt.

Die zahlenmittlere Primärteilchengröße des hier beschriebenen anorganischen feinen Pulvers basiert auf Werten, die auf folgende Weise gemessen werden. Eine magnetische Tonerprobe wird in vergrößerter Form durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM), das mit einem Elementaranalysator ausgerüstet, wie XMA, ausgerüstet ist, fotografiert, um ein normales SEM-Bild und ebenfalls ein XMA-Bild, dargestellt mit Elementen, die in dem anorganischen feinen Pulver enthalten sind, herzustellen. Dann werden durch Vergleichen dieser Bilder die Größen von 100 oder mehr anorganischen feinen Pulverprimärteilchen, die auf den magnetischen Tonerteilchen haften oder davon isoliert sind, gemessen, um die zahlenmittlere Teilchengröße zu ermitteln.

Das anorganische feine Pulver, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann bevorzugt ein feines Pulver aus mindestens einer Spezies, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Siliciumoxid, Titanoxid und Aluminium besteht, umfassen.

Beispielsweise kann das feine Siliciumoxidpulver ein Trockenprozess-Siliciumoxid (manchmal pyrogene Kieselsäure genannt), hergestellt durch Dampfphasenoxidation eines Siliciumhalogenids oder ein Nassprozess-Siliciumoxid, das aus Wasserglas gebildet ist, sein. Allerdings ist das Trockenprozess-Siliciumoxid bevorzugt wegen der geringeren Menge an Silanolgruppen an der Oberfläche und im Inneren davon und ebenfalls aufgrund der geringeren Produktion von Resten, wie Na2O und SO3 2-. Das Trockenprozess-Siliciumoxid kann in Form eines komplexen Metalloxidpulvers mit anderen Metalloxiden, beispielsweise unter Verwendung eines anderen Metallhalogenids, wie Aluminiumchlorid oder Titanchlorid, zusammen mit Siliciumhalogenid im Produktionsverfahren vorliegen.

Das anorganische feine Pulver kann bevorzugt in einer Menge von 0,1–3 Gew.-% der magnetischen Tonerteilchen hinzugefügt werden. Unterhalb von 0,1 Gew.-% ist dessen Zugabewirkung gering, und oberhalb von 30 Gew.-% ist das Fixiervermögen des magnetischen Toners verringert.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete anorganische feine Pulver kann bevorzugt wegen der Leistung in einer Umgebung hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit hydrophobisiert worden sein. Wenn das anorganische feine Pulver, das zu dem magnetischen Toner gegeben wird, die Mischung absorbiert, ist die Ladbarkeit der magnetischen Tonerteilchen beträchtlich verringert, was wiederum eine Tonerstreuung verursachen kann.

Als Hydrophobisierungsmittel ist es möglich, ein Silikonlack, verschiedene modifizierte Silikonlacke, Silikonöl, verschiedene modifizierte Silikonöle, Silanverbindungen, Silankupplungsmittel, andere organische Siliciumverbindungen und organische Titanatverbindungen, allein oder in Kombination zu verwenden. Unter diesen ist es bevorzugt, dass das anorganische feine Pulver mit mindestens Silikonöl behandelt worden ist, bevorzugter mit Silikonöl zusammen mit oder nach der Hydrophobisierungsbehandlung mit einem Silankupplungsmittel behandelt worden ist, um eine hohe Ladbarkeit der magnetischen Tonerteilchen zu halten und eine Tonerstreuung zu verhindern, selbst in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit.

Bei dieser bevorzugten Form der Behandlung des anorganischen feinen Pulvers wird eine Silylierung in einem ersten Schritt durchgeführt, um eine hydrophile Stelle, wie eine Silanolgruppe des Siliciumoxids, durch eine chemische Verbindung zu entfernen, und dann wird ein hydrophober Film aus Silikonöl in einem zweiten Schritt gebildet.

Das Silikonöl kann bevorzugt eine Viskosität bei 25°C von 10–200.000 mm2/s, bevorzugter 3.000–80.000 mm2/s aufweisen. Wenn die Viskosität unterhalb von 10 mm2/s ist, kann es dem behandelten anorganischen feinen Pulver an Stabilität mangeln, was zu einer Bildbeschädigung aufgrund thermischen oder mechanischen Schocks kommt. Wenn andererseits die Viskosität größer als 200.000 mm2/s ist, dann kann die Behandlung des anorganischen feinen Pulvers mit dem Silikonöl schwierig werden.

Besonders bevorzugte Spezies des verwendeten Silikonöls können umfassen: Dimethysilikonöl, Methylphenylsilikonöl, &agr;-Methylstyrol-modifiziertes Silikonöl, Chlorphenylsilikonöl und fluorenthaltendes Silikonöl.

Die Silikonölbehandlung kann durchgeführt werden beispielsweise durch direktes Vermischen des anorganischen feinen Pulvers (wahlweise zuvor mit beispielsweise einem Silankupplungsmittel behandelt) mit Silikonöl, mit einem Mischer, wie ein Henschel-Mischer; durch Sprühen von Silikonöl auf das anorganische feine Pulver oder durch Lösen oder Dispergieren von Silikonöl in einem geeigneten Lösungsmittel und Hinzufügen des anorganischen feinen Pulvers dazu unter Mischen, wonach dann das Lösungsmittel entfernt wird. Wegen der geringeren Nebenproduktion der Agglomerate ist das Sprühen insbesondere bevorzugt.

Das anorganische feine Pulver mit einer zahlenmittleren Primärteilchengröße von 4–80 nm kann bevorzugt eine spezifische Oberfläche von 20–250 m2/g, bevorzugter 40–200 m2/g, gemessen nach der Stickstoffadsorptions-BET-Methode z.B. die BET-Vielpunktmethode unter Verwendung eines spezifischen Oberflächenmessers („Autosorb 1", hergestellt von Yuasa Ionix K.K.), aufweisen.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner enthält ein elektrisch leitendes Pulver, das nachfolgende beschrieben wird.

Das elektrisch leitende feine Pulver kann bevorzugt zu 0,2–10 Gew.-% des gesamten magnetischen Toners enthalten sein. Da die in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Tonerteilchen frei von magnetischen Eisenoxidteilchen, die auf deren Oberflächen frei liegen, sind, zeigt der magnetische Toner eine hohe Ladbarkeit, so dass er eine geringere Entwicklungsleistung zeigen kann, wenn er weniger als 0,2 Gew.-% elektrisch leitendes feines Pulver enthält.

Wenn weiterhin der magnetische Toner in dem Bildherstellungsverfahren mit der Entwicklungs-/Reinigungsstufe (eine Stufe mit Funktionen der gleichzeitigen Entwicklung und Reinigung von Resttoner) verwendet wird und wenn die Menge weniger als 0,2 Gew.-% beträgt, wird es schwierig, das elektrisch leitende feine Pulver in den Ladungsbereich an der Kontaktposition zwischen dem Kontaktladelement und dem Bildträgerelement oder in einem Bereich im Nachbarschaft dazu in einer Menge zu liefern, die ausreichend ist, um das Bildträgerelement durch Überwinden der Ladungsbehinderung, die durch die Haftung und das Vermischen des isolierenden übertragenen Resttoners verursacht wird, gut zu laden, wobei die Gefahr besteht, dass ein Ladefehler verursacht wird.

Wenn andererseits die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers oberhalb von 10 Gew.-% ist, wird die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das in der Entwicklungs-Reinigungsstufe wiedergewonnen wird, übermäßig groß, was zu einer geringeren Ladbarkeit und Entwicklungsleistung im Entwicklungsbereich führt, so dass Schwierigkeiten, wie eine Bilddichteverringerung und ein Tonerstreuen, leicht auftreten können. Es ist weiterhin bevorzugt, das elektrisch leitende feine Pulver in einer Menge von 0,5–5 Gew.-% des gesamten magnetischen Toners enthalten ist.

Das elektrisch leitende feine Pulver kann bevorzugt einen Widerstand von höchstens 109 Ohm.cm aufweisen. Wenn das elektrisch leitende feine Pulver einen Widerstand von größer als 109 Ohm.cm aufweist, kann es dazu kommen, dass die Entwicklungsleistung des magnetischen Toners ähnlich wie oben verringert ist. Weiterhin wird die Wirkung der Beschleunigung der gleichmäßigen Ladbarkeit des Bildträgerelements klein, selbst wenn das elektrisch leitende feine Pulver an der Kontaktposition zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement oder im Ladebereich in Nachbarschaft davon in der Weise vorhanden ist, dass ein enger Kontakt über das elektrisch leitende feine Pulver zwischen dem Kontaktladelement und dem Bildträgerelement gehalten wird, wenn dieses in einem Bildherstellungsverfahren mit der Entwicklungs-/Reinigungsstufe verwendet wird.

Um ausreichend die Wirkung der Beschleunigung der Ladbarkeit des Bildträgerelements aufgrund des elektrisch leitenden feinen Pulvers zu erhalten, wobei stabil eine gute gleichmäßige Ladbarkeit des Bildträgerelements hergestellt wird, ist es bevorzugt, dass das elektrisch leitende feine Pulver einen Widerstand geringer als der Widerstand an der Oberfläche oder am Kontaktteil mit dem Bildträgerelement des Kontaktladeelements, bevorzugter einen Widerstand von 106 Ohm.cm oder weniger aufweist.

Der Widerstand des elektrisch leitenden feinen Pulvers kann nach der Tablettenmethode gemessen und normalisiert werden. Insbesondere werden 0,5 g einer pulverförmigen Probe in einen Zylinder mit einer Bodenfläche von 2,26 cm2 gegeben und zwischen einer oberen und einer unteren Elektrode unter einem Gewicht von 15 kg eingeschlossen. In diesem Zustand wird eine Spannung von 100 Volt zwischen den Elektroden angelegt, um den Widerstandswert zu messen, aus dem ein Widerstandswert durch Normalisierung berechnet wird.

Das elektrisch leitende feine Pulver kann bevorzugt eine volumenmittlere Teilchengröße (Dv), die kleiner als diejenige der magnetischen Tonerteilchen ist, aufweisen, und sie beträgt mindestens 0,3 µm. Wenn das elektrisch leitende feine Pulver eine übermäßig kleine volumenmittlere Teilchengröße aufweist, muss der Gehalt des elektrisch leitenden feinen Pulvers im magnetischen Toner niedriger angesetzt werden, um eine Verschlechterung der Entwicklungsleistung zu vermeiden, und wenn der Gehalt übermäßig hoch ist, kann eine effektive Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers nicht sichergestellt werden, wobei nicht die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers zur Verfügung gestellt wird, die ausreichend ist, um die Ladung des Bildträgerelements durch Überwinden der Ladungshemmung, verursacht durch die Haftung und Vermischung der isolierenden übertragenen Resttonerteilchen mit dem Kontaktladelement im Ladungsabschnitt an der Kontaktposition zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement oder in einem Bereich in Nachbarschaft dazu, gut zu bewirken, wobei ein Ladungsfehler leicht verursacht werden kann. Aus diesem Grund ist es weiterhin bevorzugt, dass die volumenmittlere Teilchengröße des elektrisch leitenden feinen Pulvers 0,8 µm oder größer, insbesondere 1,1 µm oder größer, ist.

Wenn andererseits das elektrisch leitende feine Pulver eine volumenmittlere Teilchengröße vergleichbar zu derjenigen der magnetischen Tonerteilchen oder größer als diese aufweist, kann das elektrisch leitende feine Pulver leicht von den Tonerteilchen abgetrennt werden, und dessen Zuführung vom Entwicklerbehälter zum Tonerträgerelement wird unzureichend, so dass eine ausreichende Ladbarkeit nicht gesichert ist. Weiterhin kann das elektrisch leitende feine Pulver, das aus dem Ladeelement gefallen ist, das Belichtungslicht für die latente Bildherstellung unterbrochen oder diffus machen, was zu einer schlechteren Bildqualität aufgrund eines Defektes des elektrostatischen latenten Bilds führt.

Wenn weiterhin die volumenmittlere Teilchengröße größer als der oben erwähnte Bereich ist, ist die Anzahl der elektrisch leitenden feinen Pulverteilchen pro Einheit Gewicht reduziert, so dass es schwierig wird, den Effekt der Beschleunigung der Wiedergewinnung der übertragenen Resttonerteilchen zu erreichen. Wegen der Verringerung der Anzahl der elektrisch leitenden feinen Pulverteilchen, im Hinblick auf die Verringerung und Schädigung des elektrisch leitenden feinen Pulvers in der Nachbarschaft des Ladeelements, wird es weiterhin notwendig, den Gehalt des elektrisch leitenden feinen Pulvers im Entwickler zu erhöhen, um das elektrisch leitende feine Pulver zum Ladungsabschnitt kontinuierlich zuzuführen und die gleichmäßige Ladbarkeit des Bildträgerelements über den engen Kontakt über das elektrisch leitende feine Pulver zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladelement zu stabilisieren. Wenn allerdings der Gehalt des elektrisch leitenden feinen Pulvers übermäßig erhöht ist, kann der Entwickler im Ganzen eine schlechtere Ladbarkeit und Entwicklungsleistung aufweisen, wobei eine Verschlechterung der Bilddichte und ein Tonerstreuen, insbesondere in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit, verursacht wird. Aus dieser Sicht ist es weiterhin bevorzugt, dass die volumenmittlere Teilchengröße des Entwicklers 5 µm oder kleiner ist.

Es ist ebenfalls bevorzugt, dass das elektrisch leitende feine Pulver transparent, weiß oder nur blass gefärbt ist, so dass es nicht als Nebel bemerkbar ist, selbst wenn es auf das Übertragungsmaterial übertragen worden ist. Dieses ist ebenfalls bevorzugt, um die Beeinträchtigung des Belichtungslichts in der Stufe des latenten Bildes zu verhindern. Es ist bevorzugt, dass das elektrisch leitende feine Pulver eine Durchlässigkeit von mindestens 30 % im Hinblick auf das bildweiße Belichtungslicht, das für die latente Bildherstellung verwendet wird, zeigt, was auf folgende Weise gemessen wird.

Eine Probe des elektrisch leitenden feinen Pulvers wird auf eine Haftschicht einer Plastikfolie mit einem Klebstoff auf einer Seite aufgebracht, um eine Schicht mit dichtesten Monoteilchen zu bilden. Ein Lichtstrom für die Messung wird vertikal auf die Pulverschicht auffallen gelassen, und das Licht, das durch die Rückseite durchgeht, wird kondensiert, um die durchgegangene Menge zu messen. Das Verhältnis des durchgegangenen Lichts durch die durchgegangene Lichtmenge durch den Kunststoffhaftfilm allein wird als Nettodurchlässigkeit gemessen. Die Lichtmengenmessung kann unter Verwendung eines Densitometers vom Transmissionstyp (z. B. „310T", erhältlich von X-Rite K.K.) durchgeführt werden.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete elektrisch leitende Pulver kann beispielsweise umfassen: ein feines Kohlenstoffpulver, wie Ruß- und Graphitpulver und feine Metallpulver, wie Kupfer, Gold, Silber, Aluminium und Nickel; Metalloxide, wie Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid, Indiumoxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Bariumoxid, Molybdänoxid, Eisenoxid und Wolframoxid und Metallverbindungen, wie Molybdänsulfid, Cadmiumsulfid und Kaliumtitanat und komplexe Oxide daraus. Darunter ist es bevorzugt, dass das elektrisch leitende feine Pulver ein nicht magnetisches anorganisches Oxid, wie Zinkoxid, Zinnoxid oder Titanoxid mindestens an seinen Oberflächenbereich umfasst.

Es ist ebenfalls bevorzugt, feine Teilchen aus einem elektrisch leitenden anorganischen Oxid zu verwenden, das ein bestimmtes Hauptmetallelement, das weiterhin mit 0,1–5 Gew.-% eines Elements, wie Antimon oder Aluminium, das von dem Hauptmetallelement verschieden ist, dotiert ist oder feine Teilchen, die mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet sind, umfasst. Beispiele für diese elektrisch leitenden feinen Kompositteilchen können umfassen: feine Titanoxidteilchen, die mit Antimon-Zinnoxid oberflächenbehandelt sind, feine Antimon dotierte Zinnoxidteilchen und feine Zinnoxidteilchen.

Hier bedeutet „Hauptmetallelement eines Oxids" ein Hauptmetallelement, das mit Sauerstoff gebunden ist, wie Titan in Titanoxid und Zinn in Zinnoxid.

Ein Sauerstoffmangelzustand der oben erwähnten elektrisch leitenden anorganischen Oxide kann ebenfalls bevorzugt angewendet werden.

Im Handel erhältliche Beispiele für ein elektrisch leitendes feines Titanoxidpulver, das mit Antimon-Zinnoxid beschichtet ist, können umfassen: EC-300" (Titan Kogyo K.K.); „ET-300", „HJ-1" und „HI-2" (Ishihara Sangyo K.K.) und „W-P" (Mitsubishi Material K.K.).

Im Handel erhältliche Beispiele für ein elektrisch leitendes Antimon dotiertes Zinnoxidpulver können umfassen: „T-1" (Mitsubishi Material K.K.) und „SN-100P (Ishihara Sangyo K.K.).

Im Handel erhältliche Beispiele für ein feines Zinnoxidpulver kann umfassen: „SH-S" (Nippon Kagaku Sangyo K.K.).

Wegen der Entwicklungsleistung ist es insbesondere bevorzugt, ein Aluminium enthaltendes Metalloxid und/oder ein Metalloxid im Sauerstoffmangelzustand zu verwenden.

Die volumenmittlere Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung des hier beschriebenen elektrisch leitenden feinen Pulvers basieren auf Werten, die auf die folgende Weise gemessen werden. Eine Teilchengrößenverteilungsmessvorrichtung vom Laserbeugungstyp („Model-LS-230", erhältlich von Coulter Electronics Inc.) wird mit einem Flüssigmodul ausgerüstet, und die Messung wird in einem Teilchengrößenbereich von 0,04–2000 µm durchgeführt, um eine Teilchengrößenverteilung auf Volumenbasis zu erhalten. Für die Messung wird eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Mittels zu 10 cc reines Wasser gegeben, und es werden 10 mg einer Probe des elektrisch leitenden feinen Pulvers dazugegeben, wonach dann 10 Minuten mit einem Ultraschalldispersionsgerät (Ultraschallhomogenisator) dispergiert wird, um eine Probendispersionsflüssigkeit zu erhalten, die für 30 Minuten einer Messung für diese eine Zeit unterworfen wird.

Die Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können beispielsweise eingestellt werden, indem das Produktionsverfahren und -bedingungen so eingestellt werden, dass Primärteilchen des elektrisch leitenden feinen Pulvers mit einer gewünschten Teilchengröße und ihrer Verteilung hergestellt werden. Es ist ebenfalls außerdem möglich, kleinere Primärteilchen zu agglomerieren oder größere Primärteilchen zu pulverisieren oder eine Klassifizierung durchzuführen. Es ist weiterhin möglich, dieses elektrisch leitende feine Pulver zu erhalten, indem die elektrisch leitenden feinen Pulver auf einen Teil oder auf alle Basisteilchen mit einer gewünschten Teilchengröße und ihrer Verteilung gebunden oder fixiert werden oder Teilchen mit einer gewünschten Teilchengröße und Verteilung verwendet werden, die darin dispergiert eine elektrisch leitende Komponente enthalten. Es ist ebenfalls möglich, ein elektrisch leitendes feines Pulver mit einer gewünschten Teilchengröße und deren Verteilung durch Kombinieren dieser Methoden herzustellen.

Wenn das elektrisch leitende feine Pulver aus agglomerierten Teilchen zusammengesetzt ist, wird die Teilchengröße des elektrisch leitenden feinen Pulvers als Teilchengröße des Agglomerats bestimmt. Das elektrisch leitende feine Pulver in Form der agglomerierten Sekundärteilchen kann verwendet werden und auch in Form von Primärteilchen. Ungeachtet seiner agglomerierten Form kann das elektrisch leitende feine Pulver seine gewünschte Funktion der Ladungsbeschleunigung durch die Gegenwart in Form des Agglomerats im Ladungsabschnitt an der Kontaktposition zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement oder in einen Bereich in Nachbarschaft dazu ausüben.

Es ist eine andere bevorzugte Ausführungsform des in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toners, dass er weiterhin fast kugelförmige anorganische oder organische feine Teilchen mit einer Primärteilchengröße von über 30 nm (bevorzugt SBET < 50 m2/g), bevorzugter 50 nm oder größer (SBET < 30 m2/g) enthält. Beispielsweise können bevorzugt kugelförmige Siliciumoxidteilchen, kugelförmige Polymethylsilsesquioxanteilchen oder sphärische Harzteilchen verwendet werden.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann weiterhin Additive in einem Ausmaß enthalten, dass seine Leistungen nicht nachteilig beeinträchtigt werden. Beispiele für diese Additive können umfassen: Schmiermittelpulver, wie Pulver aus Polytetrafluorethylen, Zinkstearat und Polyvinylidenfluorid; Schleifmittel wie Pulver aus Ceroxid, Siliciumcarbid und Strontiumtitanat; Mittel zu Verbesserung der Fließbarkeit, wie Pulver aus Titanoxid und Aluminiumoxid, Antibackmittel und eine kleine Menge eines organischen oder anorganischen feinen Pulvers entgegengesetzter Polaritätsladbarkeit als Entwicklungsleistungsverbesserer. Diese Additive können nach der Oberflächenhydrophobisierung hinzugefügt werden.

Die Teilchengröße dieser Additive kann durch Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop ähnlich wie das oben erwähnte anorganische feine Pulver bestimmt werden.

Als Nächstes wird nun das Bildherstellungssystem (Verfahren und Vorrichtung) der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Das Bildherstellungsverfahren gemäß der folgenden Erfindung umfasst: eine Ladestufe zum Laden eines Bildträgerelements mit einem Lademittel, das ein Ladeelement, das gegen das Bildträgerelement bei einer Kontaktspalte anstößt, aufweist; eine Stufe zur Bildung eines latenten Bildes zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bilds auf den geladenen Bildträgerelement, eine Entwicklungsstufe zur Übertragung eines magnetischen Toners, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild, um das latente Bild zu entwickeln und dadurch ein magnetisches Tonerbild auf dem Bildträgerelement zu bilden und eine Übertragungsstufe der elektrostatischen Übertragung des magnetischen Tonerbilds auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial über oder nicht über ein Zwischenübertragungselement, worin das Bildträgerelement einen elektrisch leitenden Träger und eine Fotoleiterschicht, die ein Nichteinkristallmaterial auf Siliciumbasis umfasst und auf dem elektrisch leitenden Träger angeordnet ist und auf ein Potential von 250–600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, durch das Ladeelement geladen wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Entwicklungsstufe ebenfalls so durchgeführt, dass sie als Reinigungsstufe zur Wiedergewinnung von übertragenen Resttoner, der auf dem Bildträgerelement nach der Übertragung eines Tonerbilds auf ein Übertragungsmaterial verblieben ist, funktioniert (eine Entwicklungs-Reinigungsstufe).

Das Bildherstellungsverfahren mit dieser Entwicklungs-Reinigungsstufe wird nun als erstes beschrieben. Das Bildherstellungsverfahren kann ebenfalls als reinigerloses Bildherstellungsverfahren bezeichnet werden.

Das reinigerlose Bildherstellungsverfahren umfasst insbesondere: eine Ladestufe zur Ladung eines Bildträgerelements durch ein Lademittel, das ein Ladeelement umfasst, das mit einer Spannung versorgt wird und gegen das Bildträgerelement bei einer Kontaktspalte anstößt; eine Stufe zur Bildung eines latenten Bilds zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bilds auf dem geladenen Bildträgerelement, eine Entwicklungsstufe zur Übertragung eines magnetischen Toners, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild, um das latente Bild zu entwickeln und dadurch ein magnetisches Tonerbild auf dem Bildträgerelement zu bilden und eine Übertragungsstufe der elektrostatischen Übertragung des magnetischen Tonerbilds auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial über oder nicht über ein Zwischenübertragungselement, welche Stufen in einem Zyklus eingeschlossen sind, der für die Bildherstellung auf dem Übertragungsmaterial wiederholt wird; wobei die Entwicklungsstufe ebenfalls so durchgeführt wird, dass sie als Reinigungsstufe für die Wiedergewinnung von übertragenen Resttoner, der nach der Übertragung des Tonerbilds auf dem Übertragungsmaterial verblieben ist, funktioniert, und das elektrisch leitende feine Pulver, das in dem magnetischen Toner enthalten ist, haftet sich an das Bildträgerelement in der Entwicklungsstufe und verbleibt auf dem Bildträgerelement nach der Übertragungsstufe, um einen Ladungsabschnitt zu erreichen, der sich an der Kontaktspalte zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement und/oder in Nachbarschaft dazu gebildet hat.

Das Verhalten oder die Bewegung der magnetischen Tonerteilchen und des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das extern zur Bildung des magnetischen Toners hinzugegeben wird, wird nun beschrieben.

Das elektrisch leitende feine Pulver, das in dem magnetischen Toner enthalten ist, wird in einer geeigneten Menge, zusammen mit den Tonerteilchen, unter Bildung eines Tonerbilds von dem Tonerträgerelement auf das Bildträgerelement für die Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bilds auf dem Bildträgerelement in der Entwicklungsstufe übertragen.

Das auf dem Bildträgerelement gebildete Tonerbild wird auf das Übertragungsmaterial (über oder nicht über ein Zwischenübertragungselement) in der Übertragungsstufe übertragen. Eine geringe Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers kann ebenfalls auf die Seite des Übertragungsmaterials übertragen werden, allerdings verbleibt die verbliebene Hauptmenge davon anhaftend auf dem Bildträgerelement. Insbesondere, im Fall der Durchführung der Übertragung des magnetischen Tonerbilds durch Anlegen einer Vorspannung einer Polarität entgegengesetzt zur Ladung des magnetischen Toners, wird das Tonerbild positiv elektrostatisch übertragen, während das elektrisch leitende feine Pulver auf dem Bildträgerelement nicht positiv zum Übertragungsmaterial wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit übertragen wird, so dass der Hauptteil davon anhaftend auf den Bildträgerelement verbleibt.

Bei dem reinigerlosen Bildherstellungsverfahren werden der übertragene Resttoner und das oben erwähnte elektrisch leitende feine Pulver, das auf dem Bildträgerelement verblieben ist, nach der Übertragungsstufe, so wie sie sind, in den Ladeabschnitt, der sich an der Kontaktspalte zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktelement gebildet hat, als Ergebnis der Bewegung der Oberfläche des Bildträgerelements, die sich mit dem Kontaktladelement berührt, gebracht. Demzufolge wird das Bildträgerelement in einem Zustand des Kontaktes geladen, wo das elektrisch leitende feine Pulver an der Kontaktspalte zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladeelement vorhanden ist.

Aufgrund der Gegenwart des elektrisch leitenden feinen Pulvers können ein sehr enger Kontakt und ein niedriger Kontaktwiderstand zwischen dem Kontaktladeelement und den Bildträgerelement erhalten bleiben, ungeachtet der Verschmutzung durch Vermischen des übertragenen Resttoners an der Kontaktspalte, wobei dadurch eine effektive Ladung des Bildträgerelements durch das Kontaktladeelement ermöglicht wird.

Der übertragene Resttoner, der in Mischung an das Kontaktladeelement anhaftet, wird auf eine Polarität identisch zu denjenigen einer Ladungsvorspannung geladen, die vom Ladeelement zum Bildträgerelement aufgrund der Ladungsvorspannung angelegt wird, und dann allmählich aus dem Kontaktladeelement ausgestoßen und zusammen mit der Oberfläche des Bildträgerelements bewegt, um einen Entwicklungsbereich zu erreichen und dort in der Entwicklungs-Reinigungsstufe wiedergewonnen zu werden.

Durch Wiederholen des Bildherstellungszyklus wird das in dem magnetischen Toner enthaltene elektrisch leitende feine Pulver auf die Oberfläche des Bildträgerelements im Entwicklungsabschnitt übertragen und zusammen mit der Bewegung der Oberfläche des Bildträgerelements über den Übertragungsabschnitt befördert, um den Ladungsabschnitt zu erreichen, wobei eine kontinuierliche Zuführung eines elektrisch leitenden feinen Pulvers in den Ladungsabschnitt bewirkt wird. Im Ergebnis, selbst wenn das elektrisch leitende feine Pulver bis zu einem gewissen Ausmaß durch Herunterfallen verloren geht, wird die Verringerung der Ladungsleistung dabei verhindert und man erhält stabil eine gute Ladungsleistung.

Bei der Verwendung eines magnetischen Toners, der ein elektrisch leitendes feines Pulver in einer solchen Menge enthält, die ausreicht, um eine gute Ladungsleistung durch Überwinden der Ladehemmung aufgrund von isolierenden übertragenen Restpulver, der im Gemisch an dem Kontaktladeelement haftet, durch die positive Anwesenheit des elektrisch leitenden feinen Pulvers an der Kontaktspalte zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladeelement sicherzustellen, kann man auf Schwierigkeiten dabei stoßen, eine gute Bildqualität aufgrund einer Verringerung der Bilddichte und verstärkter Nebelbildung als Ergebnis eines niedrigen Gehalts an magnetischen Toner im Entwicklerbehälter sofort vor der Tonerauffüllung sicherzustellen.

Ebenfalls bei einer herkömmlichen Bildherstellungsvorrichtung, die mit einem Reinigungsmechanismus ausgestattet ist, sind bei der Verwendung eines magnetischen Toners, der ein elektrisch leitendes feines Pulver enthält, die oben erwähnten Schwierigkeiten der Verringerung der Bilddichte und erhöhter Nebelbildung zu dem Zeitpunkt aufgetreten, wenn die Bildherstellung fortgesetzt wird, bis die Menge des Toners im Entwicklerbehälter verringert ist, was auf eine Konzentrationsänderung in der Tonermischung, verursacht durch einen selektiven Verbrauch oder eines selektiven Verbleibens des elektrisch leitenden feinen Pulvers in der Entwicklungsstufe zurückzuführen ist. Als Gegenmaßnahme zu diesem Problem war es bekannt, das elektrisch leitende feine Pulver auf die magnetischen Tonerteilchen sicher zu binden, wobei der selektive Verbrauch und die Lokalisierung des elektrisch leitenden feinen Pulvers reduziert wird, um die Verringerung der Bilddichte und eine erhöhte Nebelbildung zu verhindern.

Bei der Verwendung eines magnetischen Pulvers, das ein elektrisch leitendes feines Pulver enthält, in einer reinigerlosen Bildherstellungsmethode beeinträchtigt die Lokalisierung des elektrisch leitenden feinen Pulvers stärker die Bildherstellungsleistungen. Wie oben erwähnt, wird ein Teil des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das in einem magnetischen Toner enthalten ist und in einer geeigneten Menge auf das Bildträgerelement zusammen mit magnetischen Tonerteilchen übertragen worden ist, zusammen mit dem Tonerbild zum Übertragungsmaterial übertragen, allerdings verbleibt der Hauptteil des elektrisch leitenden feinen Pulvers haftend auf dem Bildträgerelement.

Bei dem reinigerlosen Bildherstellungsverfahren werden der übertragene Resttoner und der verbleibende Teil des elektrisch leitenden feinen Pulvers nach der Übertragungsstufe bewegt, wenn sie den Ladeabschnitt erreichen. In diesem Moment ist der Anteil des elektrisch leitenden feinen Pulvers, der den Ladeabschnitt erreicht, deutlich größer als derjenige im ursprünglichen magnetischen Toner aufgrund des Unterschieds des Übertragungsvermögens zwischen dem elektrisch leitenden feinen Pulver, das im Ladeabschnitt enthalten ist, und es wird dann allmählich freigesetzt und zusammen mit dem übertragenen Resttoner in den Entwicklungs-(Reinigungs-)abschnitt bewegt, um dort wiedergewonnen zu werden. Aufgrund des wiedergewonnenen magnetischen Toners, der einen größeren Anteil des elektrisch leitenden feinen Pulvers enthält, kann die Lokalisierung oder die Konzentrationsstörung durch das elektrisch leitende feine Pulver beträchtlich beschleunigt werden, was zu einer bemerkenswerten Verringerung der Bilddichte führt, die die Bildqualität beeinträchtigt.

Um das Problem der Lokalisierung oder Konzentrationsänderung zu überwinden, wenn die oben erwähnte Maßnahme der sicheren Haftung des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf den magnetischen Tonerteilchen für die herkömmliche Bildherstellungsvorrichtung, die mit einem Reinigungsmechanismus ausgestattet ist, in ähnlicher Weise in einem reinigerlosen Bildherstellungssystem angewendet wird, wird das elektrisch leitende feine Pulver zusammen mit den magnetischen Tonerteilchen zum Übertragungsmaterial übertragen, wobei eine ausreichende Zuführung des elektrisch leitenden feinen Pulvers zum Ladeabschnitt sowie dessen Vorhandensein an diesem nicht realisiert ist. Im Ergebnis gibt es keinen engen Kontakt zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement, und die Ladbarkeit des Bildträgerelements ist verringert, was zu einer Nebelbildung und Bildverschmutzung führt. Die Verwendung eines magnetischen Toners, der ein elektrisch leitendes feines Pulver in einem reinigerlosen Bildherstellungsverfahren unter Verwendung eines Kontaktladeelements enthält, zeigt diese ernsthaften Probleme.

Als Ergebnis unserer Studie ist deutlich gemacht worden, dass das oben erwähnte Problem der Lokalisierung oder Konzentrationsstörung aufgrund des Einschlusses des elektrisch leitenden feinen Pulvers in einen magnetischen Toner, der in einen reinigerlosen Bildherstellungssystem verwendet wird (das an sich wünschenswert aus ökologischer Sicht ist, wie das Nichtvorhandensein von Abfalltoner und die Unterdrückung von Abfallprodukten und die Unterdrückung von Abfallprodukten, wie Ozon, aufgrund des Vorhandenseins eines Kontaktladeelements, das den direkten Injektionsladungsmechanismus erlaubt) durch Verwenden eines magnetischen Toners mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße (D4) von 3–10 µm und dem oben erwähnten spezifischen Kreisförmigkeitserfordernis.

Ein magnetischer Toner mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße von unterhalb 3 µm zeigt eine schwächeres Fließvermögen und eine höhere Wahrscheinlichkeit der Bewegung zusammen mit dem elektrisch leitenden feinen Pulver, was die Übertragung des elektrisch leitenden feinen Pulvers in der Übertragungsstufe fördert und die Zuführung des elektrisch leitenden feinen Pulvers in den Ladeabschnitt reduziert. Im Ergebnis ist die Ladehemmung aufgrund des übertragenen Resttoners vorherrschend, wobei es dann dazu kommen kann, dass sich Nebel und eine Bildverschmutzung bilden.

Bei der Verwendung eines magnetischen Toners mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße oberhalb 10 µm kann sich das Ladungsvermögen der magnetischen Tonerteilchen beträchtlich verringern, wenn die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers erhöht ist. Im Ergebnis, wenn die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf einen Grad erhöht ist, der ausreicht, um einen engen Kontakt zwischen dem Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement am Ladungsabschnitt zu halten, kann sich das Ladungsvermögen der magnetischen Tonerteilchen stark verringern und somit eine schwächere Entwicklungsleistung zeigen. Im Ergebnis, selbst durch einen geringen Grad an Konzentrationsstörung aufgrund der Wiedergewinnung des magnetischen Toners, der einen größeren Anteil an elektrisch leitenden feinen Pulver in der Entwicklungsreinigungsstufe enthält, kann es zu einen Problem der Verringerung der Bilddichte kommen, was zu einer schlechteren Bildqualität führt. Um eine stabile Ladbarkeit und Entwicklungsleistung zu sichern, kann der magnetische Toner bevorzugt eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 4,0–8,0 µm aufweisen.

Ebenfalls in Hinblick auf die Bildung hochqualitativer Bilder durch eine getreue Wiedergabe von winzigen latenten Bildpunkten, ist eine gewichtsmittlere Teilchengröße des magnetischen Toners von 3–10 µm, insbesondere 4,0–8 µm bevorzugt.

Ein magnetischer Toner mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße (D4) unterhalb von 3 µm kann ein verringertes Übertragungsvermögen verursachen, was zu einer erhöhten Menge an übertragenen Resttoner führt und zu Problemen führt, wie ein Kleben von geschmolzenen Toner und ein verstärkter Abrieb des Bildträgerelements im Kontaktladeabschnitt. Da weiterhin das Fließvermögen und die Lagerung des magnetischen Toners aufgrund einer vergrößerten Oberfläche des gesamten magnetischen Toners verringert sind, wird es schwierig, die einzelnen magnetischen Tonerteilchen gleichmäßig zu laden, wobei es zu Bildunregelmäßigkeiten durch Nebelbildung und geringeres Übertragungsvermögen und Abrieb und Schmelzverklebung kommt.

Wenn der magnetische Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von über 10 µm aufweist, können Buchstaben oder Linienbilder mit Tonerstreuung begleitet sein, so dass es schwierig wird, eine hohe Auflösung zu erreichen. Weiterhin, in einem Bildherstellungssystem hoher Auflösung, kann ein magnetischer Toner mit D4 > 8 µm eine schwächere Einpunktreproduktion zeigen.

Die Teilchengrößenverteilungen und die durchschnittlichen Teilchengrößen können unter Verwendung von beispielsweise einem Coulter-Zähler Modell TA-II oder Coulter Multisizer (jeweils erhältlich von Coulter Electronics, Inc.) gemessen werden. Hier werden diese Werte auf der Basis der Werte bestimmt, die unter Verwendung eines Coulter Multisizers gemessen werden, der mit einer Schnittstelle (hergestellt von Nikkaki K.K.) und einem Personalcomputer („PC 9801" hergestellt von NEC K.K.) verbunden ist, um die Verteilung auf Zahlenbasis und die Verteilung auf Volumenbasis auf folgende Weise zu ermitteln. Eine 1 %-wässrige Lösung wird als Elektrolytlösung durch lösen von Natriumchlorid vom Reagenzgrad (es ist ebenfalls möglich, ISOTON R-II (erhältlich von Coulter Scientific Japan K.K.) zu verwenden) hergestellt. Für die Messung werden 0,1–5 ml eines oberflächenaktiven Mittels, bevorzugt eine Lösung aus einem Alkylbenzolsulfonsäuresalz, als Dispergiermittel in 100–150 ml der Elektrolytlösung gegeben, und es werden 2–20 mg einer Tonerprobe dazu gegeben. Die erhaltene Dispersion der Probe in der Elektrolytlösung wird einer Dispersionsbehandlung für ca. 1–3 Minuten mit einem Ultraschalldispersionsgerät unterworfen und dann einer Messung der Teilchengrößenverteilung im Bereich von 2,00–40,30 µm, geteilt in 13 Kanäle unter Verwendung des oben erwähnten Coulter-Zählers mit einer 100 µm-Öffnung unterworfen, um die Verteilung auf Volumenbasis und die Verteilung auf Zahlenbasis zu erhalten. Aus der Verteilung auf Volumenbasis werden die gewichtsmittleren Teilchengröße (D4) und die volumenmittlere Teilchengröße (Dv) unter Verwendung eines Mittelwerts als repräsentativen Wert für den Kanal berechnet. Aus der Verteilung auf Zahlenbasis werden die Zahl mittlerer Teilchengröße (D1) und der Variationskoeffizient auf Zahlenbasis (S1) berechnet.

Die magnetischen Tonerteilchen können bevorzugt einen Widerstand von mindestens 1010 Ohm.cm, insbesondere mindestens 1012 Ohm.cm aufweisen. Wenn allerdings die magnetischen Tonerteilchen im Wesentlichen eine isolierende Eigenschaft zeigen, ist es schwierig, die Entwicklungsleistung und das Übertragungsvermögen in Kombination zu erfüllen. Weiterhin kann es zu einer Ladungsinjektion in die magnetischen Tonerteilchen unter einem elektrischen Entwicklungsfeld kommen, so dass die Ladung des magnetischen Toners gestört werden kann, was zu Nebelbildung führt.

Als nächstes wird das Bildherstellungssystem (Verfahren und Vorrichtung) der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die 2 und 3 erläutern Ausführungsformen mit einem Reiniger der erfindungsgemäßen Bildherstellungsvorrichtung bzw. ohne diesen Reiniger.

In 2 weist die Bildherstellungsvorrichtung ein lichtempfindliches Element (lichtempfindliche Trommel) 1, und eine Primärladewalze 306, eine Entwicklungsvorrichtung 307, eine Übertragungsladungswalze 302, ein Reinigungselement 312 und Beförderungswalzen 308a, 30b, die um das lichtempfindliche Element angeordnet sind, auf. Das lichtempfindliche Element 1 wird durch die Ladewalze 306 mit Hilfe des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das auf die Ladewalze 306 von einem Mechanismus zum Auftragen des elektrisch leitenden feinen Pulvers 304 aufgetragen worden ist, geladen und mit dem Laserlicht L von einer Laserlichtquelle (nicht gezeigt) belichtet, um darauf ein elektrostatisches Bild zu bilden, das dann mit einen trockenen magnetischen Einkomponententoner T in der Entwicklungsvorrichtung 307 entwickelt wird, um darauf ein Tonerbild zu bilden. Das Tonerbild wird auf das Übertragungsmaterial P durch die Übertragungswalze 302 übertragen, die gegen das lichtempfindliche Element 1 über das Übertragungsmaterial P anstößt. Das Übertragungsmaterial P, das das Tonerbild trägt, wird dann über eine Beförderungsführung 311 zu einer Fixiervorrichtung 313 befördert, wo das Tonerbild auf dem Übertragungsmaterial P fixiert wird. Ein kleiner Teil des magnetischen Toners, der auf dem lichtempfindlichen Element 1 nach der Übertragung verblieben ist, wird dann mit dem Reinigungsmittel 312 gereinigt. Im Übrigen kann das Reinigungsmittel in einem System, wie in 3 gezeigt ist, weggelassen werden, wobei die Entwicklungsvorrichtung 307 ebenfalls als Reinigungsmittel zur Reinigung dieses übertragenen Resttoners auf dem lichtempfindlichen Element funktioniert.

4 ist eine vergrößerte schematische Ansicht dieser Entwicklungsvorrichtung 307.

In 4 weist die Entwicklungsvorrichtung (307) ein zylindrisches Tonerträgerelement (Entwicklungstrommel) 12 auf, das ein nicht magnetisches Metall, wie Aluminium oder rostfreier Stahl, umfasst und in Nachbarschaft des lichtempfindlichen Elements 1 angeordnet ist. Das lichtempfindliche Element 1 und die Entwicklungstrommel 12 sind mit einer Lücke von etwa 200 µm dazwischen durch ein Element zum Erhalten einer Lücke zwischen Trommel/lichtempfindlichem Element (nicht gezeigt) angeordnet. In der drehbaren Entwicklungstrommel 12 ist eine fixierte Magnetwalze 14 nicht bewegbar und konzentrisch mit der Entwicklungstrommel 12 angeordnet.

Die fixierte Magnetwalze 14 weist eine Vielzahl von magnetischen Polen, wie gezeigt, auf, zu denen S1 für die Entwicklung, N1 zur Regulierung der Tonerbeschichtungsmenge, S2 für die Aufnahme und Beförderung des Toners und N1 zur Verhinderung des Tonerausblasens gehören. Als Element zur Regulation der Menge des magnetischen Toners, der an der Entwicklungstrommel haftet und mit dieser befördert wird, ist eine Magnetrakel 11a angeordnet, um die Menge des magnetischen Toners zu regulieren, die zu einem Entwicklungsbereich in Abhängigkeit einer Lücke zwischen der magnetischen Rakel 11a und der Entwicklungstrommel 12 befördert wird. Am Entwicklungsbereich wird eine DC/AC-überlagerte Vorspannung zwischen dem lichtempfindlichen Element und der Entwicklungstrommel 12 angelegt, wodurch verursacht wird, dass der magnetischen Toner auf der Entwicklungstrommel 12 auf das elektrostatische latente Bild auf dem lichtempfindlichen Element 1 fliegt, um darauf ein magnetisches Tonerbild zu bilden.

Nun wird eine Ladestufe des erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahrens beschrieben.

In der Ladungsstufe wird das Bildträgerelement (lichtempfindliche Element) durch ein Ladeelement geladen, das mit einer Spannung versorgt wird und in Kontakt mit dem Bildträgerelement derart steht, dass sich eine Kontaktspalte mit dem Bildträgerelement bildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahren ist das oben erwähnte elektrisch leitende feine Pulver bevorzugt an der Kontaktspalte zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement beispielsweise durch Auftragung des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf die Ladewalze 306 von einem Mechanismus zum Auftragen des elektrisch leitenden feinen Pulvers (Walze 316, etc.) vorhanden. Demzufolge kann das Ladeelement bevorzugt eine Elastizität und elektrische Leitfähigkeit erhalten, um das Bildträgerelement zu laden, während dieses mit einer Spannung versorgt wird. Für diesen Zweck kann das Ladeelement bevorzugt eine elastische elektrisch leitende Walze, ein Kontaktladeelement mit magnetischer Bürste, das eine Magnetbürste aus magnetisch ausgerichteten magnetischen Teilchen aufweist und mit dem Bildträgerelement in Kontakt steht oder eine elektrisch leitende Faserbürste, die mit dem Bildträgerelement in Kontakt steht, umfassen.

Bezüglich der zeitweisen Wiedergewinnung von übertragenem Resttoner auf dem Bildträgerelement und des Tragens des elektrisch leitenden feinen Pulvers, um in vorteilhafter Weise eine direkte Injektionsladung zu bewirken, kann das Kontaktladeelement bevorzugt eine elastische elektrisch leitende Walze oder eine drehbare Ladungsbürstenwalze als flexibles Element umfassen.

Wenn das Kontaktladeelement flexibel ist, erhält das elektrisch leitende feine Pulver verstärkt die Möglichkeit des Kontakts des Bildträgerelements an der Kontaktspalte mit dem Bildträgerelement, wobei eine verbesserte direkte Injektionsladungsleistung durch den hohen Kontakt gezeigt wird. Da das Kontaktladeelement eng mit dem Bildträgerelement über das elektrisch leitende Pulver steht, um die Oberfläche des Bildträgerelements ohne Lücke mit den elektrisch leitenden feinen Pulver, das an der Kontaktspalte zwischen dem Kontaktladelement und dem Bildträgerelement vorhanden ist, zu reiben, wird die Ladung des Bildträgerelements durch das Kontaktladelement vornehmlich durch einen stabilen und sicheren Direktinjektionsladungsmechanismus, der frei von dem Entladungsphänomen ist, beherrscht, wobei eine hohe Ladungseffizienz, die nicht mit einen herkömmlichen Walzenladeschema erreichbar ist, realisiert werden kann, um das Bildträgerelement mit einem Potential auszustatten, das fast identisch zur Spannung ist, die am Kontaktladeelement angelegt ist.

Es ist bevorzugt, einen relativen Unterschied der Oberflächengeschwindigkeit zwischen dem Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement herzustellen. Im Ergebnis wird die Möglichkeit des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das mit dem Bildträgerelement an der Kontaktstelle zwischen dem Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement in Kontakt steht, beträchtlich erhöht, wobei weiterhin die direkte Injektionsleitung des Bildträgerelements über das elektrisch leitende feine Pulver gefördert wird.

Da das elektrisch leitende feine Pulver an der Kontaktstelle zwischen dem Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement vorhanden ist, zeigt das elektrisch leitende feine Pulver einen Schmiereffekt (d.h. ein reibungsreduzierender Effekt), so dass es möglich wird, diesen Unterschied der relativen Oberflächengeschwindigkeit zwischen den Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement herzustellen, ohne dass ein beträchtlicher Anstieg des Drehmoments, das zwischen diesen Element wirkt oder ein beträchtlicher Abrieb dieser Elemente verursacht wird.

Dieser Unterschied der relativen Oberflächengeschwindigkeit kann durch Drehen des Kontaktladeelements und des Bildträgerelements mit einem bestimmten Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis hergestellt werden.

Es ist bevorzugt, dass das Ladeelement und das Bildträgerelement in wechselseitig entgegen gesetzten Richtungen am Kontaktteil bewegt werden. Dieses ist bevorzugt, um die Wirkung der zeitweisen Dämmung und Einebnung der übertragenen Resttonerteilchen auf dem Bildträgerelement, das in Kontakt mit dem Kontaktladeelement gebracht ist, zu verstärken. Dieses wird beispielsweise erreicht durch Treiben des Kontaktladeelements unter Drehen in einer Richtung und ebenfalls durch Antreiben des Bildträgerelements in Drehung, so dass sich die Oberflächen dieser Elemente in wechselseitig entgegen gesetzten Richtungen bewegen. Im Ergebnis werden die übertragenen Resttonerteilchen auf dem Bildträgerelement ein Mal von dem Bildträgerelement freigesetzt, um auf vorteilhafte Weise die direkte Injektionsladung zu bewirken und die Hemmung der latenten Bildbildung zu unterdrücken.

Es ist möglich, einen Unterschied der relativen Oberflächengeschwindigkeit durch Bewegen des Ladungselements und des Bildträgerelements in gleicher Richtung herzustellen. Da allerdings die Ladungsleistung bei der direkten Injektionsladung von dem Bewegungsgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Bildträgerelement und den Kontaktladeelement abhängt, ist eine größere Bewegungsgeschwindigkeit in der gleichen Richtungsbewegung erforderlich, um einen identischen Unterschied der relativen Bewegungsgeschwindigkeit wie bei der entgegen gesetzten Richtungsbewegung zu erhalten. Dieses ist nicht vorteilhaft. Weiterhin ist die entgegen gesetzte Richtungsgeschwindigkeit auch deswegen vorteilhafter, um die Wirkung des Einebnens des Musters aus dem übertragenen Resttonerteilchen auf dem Bildträgerelement zu bewirken. Dieser relative Geschwindigkeitsunterschied kann ebenfalls durch das relative (Bewegungs-)geschwindigkeitsverhältnis dargestellt werden, was nach der folgenden Formel bestimmt wird: Relatives Geschwindigkeitsverhältnis (%) = |[(Vc – Vp)/Vp] × 100|, worin Vp die Oberflächenbewegungsgeschwindigkeit des Bildträgerelements bedeutet, Vc die Oberflächenbewegungsgeschwindigkeit des Ladeelements bedeutet, wobei das Zeichen positiv genommen wird, wenn sich die Oberfläche des Ladeelements in die gleiche Richtung wie die Oberfläche des Bildträgerelements an der Kontaktposition bewegt.

Das relative (Bewegungs-)geschwindigkeitsverhältnis liegt im Allgemeinen in einem Bereich von 10–500 %, allerdings bevorzugt oberhalb von 100 %, bevorzugter 150 % oder höher.

Auch wegen der temporären Wiedergewinnung des übertragenen Resttoners auf dem Bildträgerelement und des Tragens des elektrisch leitenden feinen Pulvers, um in vorteilhafter Weise die direkte Injektionsladung zu bewirken, ist es bevorzugt, ein flexibles Ladeelement zu verwenden, wie eine leitende elastische Ladewalze oder eine drehbare Ladungsbürstenwalze, die oben als Kontaktladeelement erwähnt worden ist.

Das Kontaktladeelement kann die Form beispielsweise einer Ladewalze, einer Laderakel oder einer elektrisch leitenden Bürste einnehmen und erreicht damit Vorteile, wie die nicht bestehende Notwendigkeit, eine hohe Spannung zu verwenden und die Reduktion von Entladungsprodukten, wie Ozon.

Die Ladewalze oder Laderakel als Kontaktladeelement kann bevorzugt einen elektrisch leitenden Kautschuk umfassen, der mit einem Freisetzungsfilm auf der Oberfläche beschichtet ist, der beispielsweise ein Nylonharz, PVdF (Polyvinylidenfluorid), PVdC (Polyvinylidenchlorid) oder ein Fluor enthaltendes Acrylharz, um die Haftung des übertragenen Resttoners zu vermeiden.

Eine zu geringe Härte der elastischen leitenden Walze führt zu einem geringeren Kontakt mit dem Bildträgerelement wegen der instabilen Form und des Abriebs oder der Schädigung der Oberflächenschicht aufgrund des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das am Kontaktteil zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement vorhanden ist, wobei es schwierig wird, eine stabile Ladbarkeit des Bildträgerelements herzustellen. Andererseits ist es bei einer zu hohen Härte schwierig, einen Kontaktteil mit dem Bildträgerelement sicher zu stellen, was zu einem schwachen mikroskopischen Kontakt mit der Oberfläche des Bildträgerelements führt, was es dann schwierig macht, eine stabile Ladbarkeit des Bildträgerelements zu erreichen. Aus diesen Gründen ist es weiterhin bevorzugt, dass die elastische leitende Walze eine Asker-C-Härte von höchstens 50 Grad, bevorzugter 25–50 Grad aufweist.

Zusätzlich zur Elastizität zum Erreichen eines ausreichenden Kontakts mit dem Bildträgerelement, ist es wichtig für die elastische leitende Walze, dass sie als Elektrode mit ausreichend geringem Widerstand zur Ladung des sich bewegenden Bildträgerelements funktioniert. Wenn andererseits das Bildträgerelement einen Oberflächendefekt, wie ein Pinhole aufweist, ist es notwendig, einen Spannungsabfluss zu verhindern. Bei einem Bildträgerelement, wie einem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element, um eine ausreichende Ladungsleistung und Abflussgeschwindigkeit zu erreichen, kann die elastische leitende Walze bevorzugt einen Widerstand von 103–108 Ohm.cm, bevorzugter 104–107 Ohm.cm aufweisen. Die Widerstandswerte der hier beschriebenen elastischen leitenden Walze basieren auf Werten, die gemessen werden durch Pressen der Walze gegen eine zylindrische Aluminiumtrommel mit einem Durchmesser von 30 mm unter einem Anstoßdruck von 49 N/m und Anlegen von 100 Volt zwischen dem Kernmetall der Walze und der Aluminiumtrommel.

Diese elastische leitende Walze kann hergestellt werden durch Bilden einer Schicht aus einem Kautschuk oder einem Schaummaterial mittleren Widerstands auf einem Kernmetall. Die Schicht mit dem mittleren Widerstand kann in einer Walzenform auf dem Kernmetall aus einer geeigneten Zusammensetzung, die ein Harz (beispielsweise aus Urethan), Leiterteilchen (beispielsweise aus Ruß), einen Vulkanisator und ein Schäumungsmittel umfasst, gebildet werden. Danach kann eine Nachbehandlung, wie ein Schneiden oder eine Oberflächenpolierung, für die Formeinstellung durchgeführt werden, um eine elastische leitende Walze herzustellen. Die elastische leitende Walze kann bevorzugt eine Oberfläche aufweisen, die winzige Zellen oder Unebenheiten aufweist, um auf diese Weise das elektrisch leitende feine Pulver stabil halten zu können.

Die Zellen können bevorzugt Austiefungen aufweisen, die einen durchschnittlichen Zelldurchmesser entsprechend Kugeln mit 5–300 µm und ebenfalls eine Hohlraumprozentzahl an der Oberfläche von 15–90 % zur Verfügung stellen.

Wenn der durchschnittliche Zelldurchmesser unterhalb des oben erwähnten Bereichs ist, kann die Zuführung des elektrisch leitenden feinen Pulvers kurz sein, und oberhalb des oben erwähnten Bereichs kann die Haltbarkeit des Walzenelements beeinträchtigt werden. Der durchschnittliche Zelldurchmesser ist ein kugelförmiger Durchmesser, wenn jede Zelle oder Oberflächenhöhlung als Teil einer Kugel betrachtet wird, und er kann mit einen Rasterelektronenmikroskop gemessen werden. Ein Bildanalysator kann nach Wunsch zu diesem Zeitpunkt verwendet werden.

Wenn weiterhin die Hohlraumprozentzahl unterhalb des oben erwähnten Bereichs ist, kann die Zuführung des elektrisch leitenden feinen Pulvers kurz sein, und oberhalb des oben erwähnten Bereichs kann die Haltbarkeit des Walzenelements kurz sein.

Die elastische leitende Walze kann aus anderen Materialien gebildet sein. Ein leitendes elastisches Material kann hergestellt werden, indem eine leitende Substanz, wie Ruß oder ein Metalloxid zur Einstellung des Widerstands in einem Elastomeren, wie ein Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk (EPDM), ein Urethan-Kautschuk, ein Butadien/Acrylonitril-Kautschuk (NBR), ein Silikon-Kautschuk oder ein Isopren-Kautschuk, dispergiert werden. Es ist ebenfalls möglich, ein Schaumprodukt aus diesem elastischen leitenden Material zu verwenden. Es ist ebenfalls möglich, die Widerstandseinstellung zu bewirken, indem ein ionisch-leitendes Metall allein oder zusammen mit einer Leitersubstanz, wie oben beschrieben, verwendet wird.

Eine elastische leitende Walze ist unter einem vorbeschriebenen Druck gegen das Bildträgerelement unter Anwendung ihrer Elastizität angeordnet, um einen Ladekontaktteil (oder -bereich) zwischen der elastischen leitenden Walze und dem Bildträgerelement herzustellen. Die Breite des Kontaktteils ist nicht insbesondere eingeschränkt, allerdings sollte er bevorzugt mindestens 1 mm, bevorzugter mindestens 2 mm, sein, um auf diese Weise stabil einen engen Kontakt zwischen der elastischen leitenden Walze und Bildträgerelement herzustellen.

Das in der Ladestufe der vorliegenden Erfindung verwendete Ladeelement kann ebenfalls in Form einer Bürste vorliegen, die leitende Fasern umfasst, um mit einer Spannung versorgt zu werden und das Bildträgerelement zu laden. Die Ladebürste kann ein normales faserartiges Material, das darin dispergiert einen Leiter für die Einstellung des Widerstands enthält, umfassen. Es ist beispielsweise möglich, eine Faser aus Nylon, Acrylharz, Rayon, Polycarbonat oder Polyester zu verwenden.

Beispiele für den Leiter können ein feines Pulver aus elektrisch leitenden Metallen, wie Nickel, Eisen, Aluminium, Gold und Silber, umfassen; elektrisch leitende Metalloxide, wie Eisenoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Antimonoxid und Titanoxid und Ruß. Diese Leiter können nach Bedarf für die Hydrophobisierung oder Einstellung des Widerstands oberflächenbehandelt worden sein. Diese Leiter können in geeigneter Weise im Hinblick auf das Dispersionsvermögen mit dem Fasermaterial und die Produktivität gewählt werden.

Die Ladebürste als Kontaktladeelement kann einen Fixiertyp oder eine Drehwalzenform umfassen. Eine Ladebürste in Walzenform kann gebildet sein durch Wickeln eines Bandes, auf das ein Stapel aus leitenden Fasern gestanzt ist, um ein Kernmaterial in Spiralform. Die leitende Faser kann eine Dicke von 1–2 Denier (Faserdurchmesser von ca. 10–500 µm) und eine Bürstenfaserlänge von 1–15 mm angeordnet in einer Dichte von 104–3 × 105 Fasern/Inch (1,5 × 107–4,5 × 108 Fasern pro m2) aufweisen.

Die Ladebürste kann bevorzugt eine Dichte so hoch wie möglich aufweisen. Es ist ebenfalls bevorzugt, ein Garn oder eine Faser, zusammengesetzt aus mehreren oder mehreren Hundert feinen Filamenten, beispielsweise Garne mit 300 Denier/50 Filamente etc., wobei jedes Garn aus einem Bündel von 50 Filamenten mit 30 Denier zusammengesetzt ist, zu verwenden. In der vorliegenden Erfindung werden allerdings die Ladepunkte bei der direkten Injektionsladung prinzipiell bestimmt durch die Dichte des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das am Kontaktteil und in seiner Nachbarschaft zwischen den Ladeelement und dem Bildträgerelement vorhanden ist, so dass die Größe der Auswahl der Materialien für das Ladeelement verbreitert ist.

Ähnlich wie bei der elastischen leitenden Walze kann die Ladbürste einen Widerstand von 103–108 Ohm.cm, bevorzugter 104–107 Ohm.cm aufweisen, um eine ausreichende Ladbarkeit und Abflussbeständigkeit des Bildträgerelements zur Verfügung zu stellen.

Kommerziell erhältliche Beispiele für Materialien für die Ladebürste können umfassen: elektrisch leitende Rayonfaser „REC-B", „REC-B", „REC-C", „REC-M1" und „REC-M10" (erhältlich von Unitika K.K.), „SA-7" (Toray K.K.), „THUNDERRON" (Nippon Sanmo K.K.), „BELTRON" (Kanebo K.K.), „KURACARBO" Kohlenstoff dispergiertes Rayon, Kuraray K. K.) und „ROABAL" (Mitsubishi Rayon K.K.), „REC-B", „REC-C", „REC-M1" und „REC-M10" sind insbesondere bevorzugt wegen ihrer Umweltstabilität.

Es ist bevorzugt, die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das an der Kontaktposition zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladeelemente vorhanden ist, bei einem geeigneten Wert zu steuern. Wenn die Menge zu klein ist, kann der Schmiereffekt des elektrisch leitenden feinen Pulvers nicht ausreichend erreicht werden, allerdings kommt es zu einer großen Reibung zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladeelement, so dass es schwierig wird, das Kontaktladeelement in Drehrichtung mit einem Geschwindigkeitsunterschied relativ zum Bildträgerelement anzutreiben. Im Ergebnis erhöht sich das Antriebdrehmoment, und wenn das Kontaktladeelement unter Zwang betrieben wird, können die Oberflächen des Kontaktladeelements und des Bildträgerelements abgenutzt werden. Da weiterhin die Wirkung der Erhöhung der Kontaktgelegenheit aufgrund des elektrisch leitenden feinen Pulvers nicht erreicht wird, wird es schwierig, eine ausreichende Ladbarkeit des Bildträgerelements zu erreichen. Wenn andererseits das elektrisch leitende feine Pulver in einer übermäßig großen Menge vorhanden ist, ist das Abfallen des elektrisch leitenden feinen Pulvers vom Kontaktladeelement verstärkt, wobei nachteilige Wirkungen verursacht werden können, wie die Hinderung der Bildung des latenten Bilds durch Unterbrechen des bildweisen Belichtungslichts.

In Hinblick darauf beträgt die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers an der Kontaktposition zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladeelement bevorzugt mindestens 103 Teilchen/mm2, bevorzugter 103–5 × 105 Teilchen/mm2, weiterhin bevorzugt 104–5 × 105 Teilchen/mm2. Unterhalb von 103 Teilchen/mm2, wird es schwierig, einen ausreichenden Schmiereffekt und Kontaktgelegenheit zu erreichen, wobei es zu einer geringeren Ladbarkeit kommen kann. Oberhalb von 104 Teilchen/mm2 kann die Ladbarkeit etwas verringert sein bei einer erhöhten Menge an übertragenem Resttoner.

Der geeignete Bereich der Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf dem Bildträgerelement in der Ladestufe wird ebenfalls in Abhängigkeit der Dichte des elektrisch leitenden feinen Pulvers, die die gleichmäßige Ladung auf dem Bildträgerelement bewirkt, bestimmt.

Es ist selbstverständlich, dass das Bildträgerelement gleichmäßiger als mindestens die Aufzeichnungsauflösung geladen werden muss. Allerdings in Hinblick auf die visuelle Eigenschaft des menschlichen Auges, bei räumlichen Häufigkeiten oberhalb von 10 Zyklen/mm, kommt die Zahl der unterscheidbaren Abstufungsgerade unendlich gegen 1, d.h. die Unterscheidbarkeit der Dichteunregelmäßigkeit wird unmöglich. Als positive Nutzung dieser Eigenschaft, bei der Haftung des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf dem Bildträgerelement, ist es effektiv, das elektrisch leitende feine Pulver bei einer Dichte von mindestens 10 Zyklen/mm anzuordnen und die direkte Injektionsladung durchzuführen.

Selbst wenn ein Ladungsfehler an Stellen ohne elektrisch leitendes feines Pulver verursacht wird, tritt eine dadurch verursachte bilddichte Unregelmäßigkeit bei einer räumlichen Häufigkeit außerhalb der menschlichen visuellen Empfindung auf, so dass sich kein praktisches Problem auf den erhaltenen Bildern zeigt.

Im Hinblick darauf, ob ein Ladungsfehler als Dichteunregelmäßigkeit in den erhaltenen Bildern erkannt wird, wenn die Auftragungsdichte des elektrisch leitenden Pulvers geändert ist, kann nur eine kleine Menge (z. B. 10 Teilchen/mm2) des elektrisch leitenden Pulvers einen erkennbaren Effekt der Unterdrückung der Ladungsunregelmäßigkeit zeigen, allerdings ist dieses unzureichend im Hinblick darauf, ob die Dichteunregelmäßigkeit in menschlichen Augen tolerierbar ist. Allerdings führt eine Auftragungsmenge von 102 Teilchen/mm2 zu einem beträchtlich bevorzugten Effekt durch die objektive Bewertung des Bildes. Weiterhin führt eine Auftragungsmenge von 103 Teilchen/mm2 oder höher überhaupt zu keinem Bildproblem, das einem Ladefehler zuzuschreiben ist.

Bei der Ladungsstufe auf der Basis des direkten Ladungsinjektionsladungsmechanismus, der grundsätzlich unterschiedlich ist von demjenigen auf der Basis des Entladungsmechanismus, wird die Ladung durch einen positiven Kontakt zwischen dem Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement bewirkt, allerdings, selbst wenn das elektrisch leitende feine Pulver in einer übermäßig großen Dichte aufgetragen wird, gibt es immer noch Stellen ohne Kontakt. Dieses führt allerdings in der Praxis zu keinem Problem durch das Auftragen des elektrisch leitenden feinen Pulvers, während positiv die oben erwähnten visuellen Eigenschaften der menschlichen Augen genutzt werden.

Allerdings verursacht die Anwendung des direkten Injektionsladeschemas für die gleichmäßige Ladung des Bildträgerelements in einem Bildherstellungsverfahren auf Basis der Entwicklung/Reinigung eine Verringerung der Ladungsleistung aufgrund des Haftens und Vermischens des übertragenen Resttoners mit dem Ladeelement. Zum Unterdrücken der Anhaftung und der Mischung des übertragenen Resttoners mit dem Ladeelement und zur Überwindung der Ladungshemmung, um auf diese Weise die direkte Injektionsladung gut zu bewirken, ist es bevorzugt, dass das elektrisch leitende feine Pulver bei einer Dichte von 104 Teilchen/mm2 oder höher an der Kontaktposition zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladeelement vorhanden ist.

Die obere Grenze der Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das auf dem Bildträgerelement vorhanden ist, wird durch die Bildung einer dichtesten Monoteilchenschicht aus dem elektrisch leitenden feinen Pulver bestimmt. Bei einer übermäßigen Menge ist der Effekt des elektrisch leitenden feinen Pulvers nicht verstärkt, allerdings kann dann eine übermäßige Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf dem Bildträgerelement nach der Ladestufe vorhanden sein, wobei es zur Verursachung von Schwierigkeiten kommen kann, wie eine Unterbrechung oder Streuung des bildweisen Belichtungslichts.

Demzufolge kann eine bevorzugte obere Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers als die Menge bestimmt werden, die eine dichteste Monoteilchenschicht aus dem elektrisch leitenden feinen Pulver auf dem Bildträgerelement ergibt, während sie von der Teilchengröße des elektrisch leitenden feinen Pulvers und dem Haltevermögen des elektrisch leitenden feinen Pulvers durch das Kontaktladeelement abhängig sein kann.

Wenn insbesondere das elektrisch leitende feine Pulver auf dem Bildträgerelement bei einer Dichte von mehr als 5 × 105 Teilchen/mm2 vorhanden ist, während es von der Teilchengröße des elektrisch leitenden feinen Pulvers abhängig ist, ist die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das vom Bildträgerelement fällt, erhöht, so dass die Bildherstellungsvorrichtung innen verschmutzt wird, und die Menge des Belichtungslichts kann unzureichend werden, ungeachtet der Lichtdurchlässigkeit des elektrisch leitenden feinen Pulvers. Wenn die Menge auf 5 × 105 Teilchen/mm2 oder niedriger herabgesetzt wird, wird die Menge der fallenden Teilchen, die die Vorrichtung verschmutzen, unterdrückt, und die Behinderung des Belichtungslichts kann beseitigt werden. Als experimentelles Ergebnis, führte die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers im oben erwähnten Bereich am Kontaktteil zwischen dem Bildträgerelement und dem Kontaktladeelement zu Mengen des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das auf das Bildträgerelement fällt (d.h. die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf dem Bildträgerelement in der Stufe der Bildung des latenten Bildes) in einem Bereich von 102–105 Teilchen/mm2. Ebenfalls im Hinblick auf die nachteilige Wirkung für die Bildung eines latenten Bildes, beträgt ein bevorzugter Bereich des elektrisch leitenden feinen Pulvers am Kontaktteil zwischen dem Ladeelement und dem Bildträgerelement 104–5 × 105/mm2.

Die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers am Ladungskontaktteil und auf dem Bildträgerelement in der hier beschriebenen Stufe der Bildung des latenten Bildes basieren auf Werten, die wie folgt gemessen werden. In Hinblick auf die Menge des elektrisch leitenden Pulvers am Kontaktteil, ist es bevorzugt, den Wert an den Kontaktoberflächen auf dem Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement direkt zu messen. Allerdings, bei den entgegen gesetzten Oberflächenbewegungsrichtungen des Kontaktladeelements und des Bildträgerelements, werden die meisten Teilchen, die auf dem Bildträgerelement vorhanden sind, vor dem Kontakt mit dem Kontaktladeelement durch das Ladeelement, das mit dem Bildträgerelement während der Bewegung in umgekehrter Richtung in Kontakt steht, abgelöst, so dass die Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das auf den Kontaktladeelement gerade vor Erreichen des Kontaktteils vorhanden ist, hier als Menge des elektrisch leitenden feinen Pulvers am Kontaktteil genommen wird.

Insbesondere, im Zustand ohne Anlegung der Ladungsvorspannung, wird die Drehung des Bildträgerelements und der elastischen leitenden Walze gestoppt, und die Oberflächen des Bildträgerelements und der elastischen leitenden Walze durch ein Videomikroskop („OVM 1000N", hergestellt von Olympus K.K.) und einen Digitalruherekorder („SR-310", hergestellt von Deltis K.K.) fotografiert.

Zum Fotografieren stößt die elastisch leitende Walze gegen ein Objektglas unter den gleichen Bedingungen wie gegen das Bildträgerelement an, und die Kontaktoberfläche wird bei 10 Teilen oder mehr durch das Objektglas und einer Objektivlinse mit einer Vergrößerung von 1000 des Videomikroskops fotografiert. Die in dieser Weise erhaltenen digitalen Bilder werden in binäre Daten mit einer bestimmten Schwelle für die regionale Trennung der individuellen Teilchen verarbeitet, und die Anzahl der Bereiche, die Teilchenfraktionen halten, werden mit einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware gezählt. Das elektrisch leitende feine Pulver auf dem Bildträgerelement wird ebenfalls ähnlich durch das Videomikroskop fotografiert, und die Menge davon wird mit der ähnlichen Verarbeitung gezählt.

In der Ladestufe des erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahren bringt man ein elektrisch leitendes Kontaktladeelement (oder Kontaktlader), wie eine Ladewalze oder ein Pelzbürstenlader, magnetischer Bürstenlader oder ein Rakellader (Laderakel) in Kontakt mit einem lichtempfindlichen Element, (ein zu ladendes Element, ein Bildträgerelement) und versorgt mit einer vorbeschriebenen Ladungsvorspannung, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf ein vorbeschriebenes Potential auf einer vorbeschriebenen Polarität zu laden. Die Ladungsvorspannung, die an dem Kontaktladeelement angelegt ist, kann eine DC-Spannung allein für eine gute Ladungsleistung oder ebenfalls eine Überlagerung einer DC-Spannung und einer AC-Spannung (Wechselspannung) sein.

Die AC-Spannung kann eine geeignete Spannung, Wellenform, wie eine Sinuswelle, eine rechteckige Welle, eine dreieckige Welle, etc. sein. Weiterhin kann die AC-Spannung eine Pulswelle umfassen, die durch periodisches An- und Abschalten einer DC-Spannungszuführung gebildet wird. Demzufolge kann die AC-Spannung periodisch ändernde Spannungen aufweisen.

Die AC-Spannung kann bevorzugt eine Peakspannung von unterhalb 2 × Vth (Vth: Entladungsinitiationsspannung zum Zeitpunkt der DC-Spannungsanlegung) aufweisen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, kann das Potential auf dem Bildträgerelement instabil werden. Die AC-Spannung, die mit einer AC-Spannung überlagert angelegt ist, kann bevorzugter eine Peakspannung unterhalb von Vth aufweisen, um das Bildträgerelement zu laden, ohne dass ein Entladungsphänomen auftreten kann.

Als bevorzugte Bedingungen zur Antreibung der Ladewalze, kann die Walze bei einem Druck von 4,9–490 N/m (5–500 g/cm) anstoßen und mit einer DC-Spannung allein oder überlagert mit einer AC-Spannung versorgt werden. Die überlagerte DC/AC-Spannung kann beispielsweise bevorzugt mit einer AC-Spannung von 0,5–5 kV (Vpp) und einer Frequenz von 50 Hz bis 5 kHz und einer DC-Spannung von ± 0,2–± 5 kV umfassen.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ladungsstufe durchgeführt werden unter Verwendung eines magnetischen Bürstenladers, der eine Bürste aus magnetisch ausgerichteten magnetischen Teilen, die gegen die Oberfläche des Bildträgerelements stoßen, umfasst und mit einer Spannung versorgt wird, um die Oberfläche des Bildträgerelements zu laden.

Insbesondere kann dieser magnetische Bürstenlader eine Magnetwalze als Mittel zur Erzeugung einer magnetischen Kraft, eine nicht magnetische elektrisch leitende Trommel aus beispielsweise Aluminium, rostfreiem Stahl oder einem elektrisch leitenden Harz, drehbar so angeordnet umfassen, dass die äußere Peripherie der Magnetwalze bedeckt ist, und eine Schicht aus magnetischen Teilchen (magnetische Bürste), die haftend auf der elektrisch leitenden Trommel unter einer magnetischen Kraft, die von der Magnetwalze ausgelöst wird. Man bringt die magnetische Bürste mit dem Bildträgerelement in Kontakt und lädt die Oberfläche des Bildträgerelements durch Anlegen einer Spannung an die elektrisch leitende Trommel.

Die magnetische Bürste ist aus magnetischen Teilchen, die elektrisch leitende und magnetisch empfindliche Materialien, wie einzelne oder Mischkristalle, wie Ferrit und Magnetit, umfassen, zusammen gesetzt. Es ist ebenfalls möglich, leitende und magnetische Teilchen zu verwenden, die aus einer gekneteten Mischung aus einem elektrisch leitenden und magnetisch feinen Pulver mit einen Bindemittelpolymer, gebildet sind und wahlweise weiterhin mit einer Harzschicht beschichtet sind. Darunter sind Ferritteilchen bevorzugt, und das Ferrit kann in geeigneter Weise ein Metallelement, wie Kupfer, Zink, Mangan, Magnesium, Eisen, Lithium, Strontium oder Barium, umfassen.

Die magnetischen Teilchen können bevorzugt eine Sättigungsmagnetisierung von 15 bis 70 Am2/kg aufweisen. Wenn die Sättigungsmagnetisierung 70 Am2/kg überschreitet, wegen einer übermäßig großen magnetischen Ausrichtungskraft, wird die erhaltene magnetische Bürste hart und kann sich nicht mehr frei bewegen, wobei ein geringerer Kontakt und Ladungsfehler verursacht werden kann und die Abnutzung des lichtempfindlichen Elements beschleunigt wird. Wenn die Sättigungsmagnetisierung unterhalb 15 Am2/kg liegt, ist die magnetische Ausrichtungskraft verringert, und die auf das lichtempfindliche Element übertragenen magnetischen Teilchen können auf dem lichtempfindlichen Element verbleiben, ohne dass sie in die magnetische Bürste zurückkehren, wobei Schwierigkeiten verursacht werden, wie ein Ladungsfehler aufgrund der Verringerung der magnetischen Teilchen und nachteilige Wirkungen bei der Entwicklung, Übertragung und Fixierung.

Die hier beschriebenen Werte für die Sättigungsmagnetisierung basieren auf Werten, die in einen Magnetfeld von 1 Kilooersted unter Verwendung eines Oszillationsmagnetometers („VSM-35-15", hergestellt von Toei Kogyo K.K.) gemessen werden.

Die magnetischen Teilchen können bevorzugt eine durchschnittliche Teilchengröße (DV. 50%, mittlerer Durchmesser auf Volumenbasis von 10–50 µm) aufweisen. Unterhalb von 10 µm können die magnetischen Teilchen in der Bürste an dem lichtempfindlichen Element haften, und die Beförderbarkeit der magnetischen Teilchen, die die Bürste bilden, kann beeinträchtigt sein. Oberhalb 50 µm sind die Kontaktpunkte zwischen den magnetischen Teilchen und den lichtempfindlichen Element verringert, wobei es zu einer Verringerung der Gleichmäßigkeit der Injektionsladungsleistung kommen kann. Eine durchschnittliche Teilchengröße von 15–30 µm ist weiterhin bevorzugt.

Diese durchschnittliche Teilchengröße kann eingestellt werden durch Steuerung der Produktionsbedingungen oder durch Einstellen der Teilchengrößenverteilung durch Klassifizierung nach der Herstellung.

Die Klassifizierungsmethode und die Vorrichtung, die für die Herstellung der magnetischen Teilchen verwendet wird, unterliegen keinen besonderen Einschränkungen. Um eine gewünschte Teilchengrößeneffizienz zu erhalten, ist es bevorzugt, einen Neigungsträgheitsklassifizierer, wie „Elbow Jet", einen Zentrifugenseparator, wie „Dispersion Separator" oder „Turboplex" oder eine Siebmethode anzuwenden.

Die mittlere Teilchengröße auf Volumenbasis und die Teilchengrößenverteilung der hier beschriebenen magnetischen Teilchen basieren auf Werten, die unter Verwendung eines Teilchengrößenmessers vom Laserbeugungstyp („HELOS", hergestellt von Nippon Denshi K.K.) in Kombination mit einer Trockendispersionseinheit („RODOS", hergestellt von Nippon Denshi K.K.) bei Bedingungen einer Linsenfokalentfernung von 200 mm, eines Dispersionsdrucks von 300 kPa und einer Messdauer von 1–2 s, gemessen werden, um eine Messung in einem Bereich von 0,5 µm bis 350,0 µm geteilt durch 31 Kanäle zu bewirken und die Anzahl der Teilchen in jedem Kanal zu messen, wobei eine Teilchengröße bestimmt wird, die 50 Volumen-Prozent auf einer akkumulativen Volumenteilchengrößenkurve als mittlere Teilchengröße (Dv. 50%) und Volumen-%-Werte von Teilchen für die jeweiligen Teilchengrößenbereiche ergeben.

Der Teilchengrößenverteilungsmesser vom Laserbeugungstyp („HELOS") ist eine Vorrichtung für eine Messung auf der Basis des Beugungsprinzips nach Fraunhofer, wobei eine Teilchenprobe mit Laserlicht von einer Laserlichtquelle beleuchtet wird, um ein Beugungsbild auf einer Linsenvokalebene auf der gegenüberliegenden Seite von der Lichtquelle zu bilden, und das Beugungsbild wird nachgewiesen und verarbeitet, um die Teilchengrößenverteilung der Probenteilchen zu bestimmen.

Die magnetischen Teilchen können bevorzugt einen Volumenwiderstand von 104 bis 109 Ohm.cm aufweisen. Unterhalb von 104 Ohm.cm kann es zu einem Pinhole-Abfluss kommen und oberhalb von 109 Ohm.cm kann das lichtempfindliche Element unzureichend geladen werden. Im Hinblick auf den Abfluss durch die magnetischen Teilchen ist es weiterhin bevorzugt, dass die magnetischen Laderteilchen einen Widerstand von 106 Ohm.cm oder höher aufweisen.

Die Werte für den Volumenwiderstand der hier beschriebenen magnetischen Teilchen basieren auf Werten, die gemessen werden durch Aufbringen einer Menge von magnetischen Teilchen zwischen einer oberen und einer unteren Elektrode von 2 cm2 auf einen Bereich derart, dass sich eine Dicke von 1 mm unter einer Belastung von 1 kg auf der oberen Elektrode bildet und durch Anlegen einer Spannung von 100 Volt zwischen den Elektroden in einer Umgebung mit 23°C/65%RH. Aus dem gemessenen Stromwert wird der Widerstand errechnet. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die magnetischen Tonerteilchen einen geringen Widerstandsunterschied zwischen den kleineren und größeren Teilchengrößen zeigen.

Die magnetischen Teilchen können bevorzugt mit einer Oberflächenschicht zur Steuerung des Widerstands und triboelektrischen Ladbarkeit beschichtet sein. Die Oberflächenschicht kann beispielsweise ein dampfabgeschiedener Film, ein Harzfilm, ein elektrisch leitender Harzfilm, ein Harzfilm mit einem elektrisch leitenden Mittel, das darin dispergiert ist oder ein Kupplungsmittelfilm sein.

Die Oberflächenschicht muss nicht vollständig die magnetischen Teilchen bedecken, allerdings können die magnetischen Teilchen teilweise freiliegen, z.B. können sie mit einem diskreten Film beschichtet sein.

Das Harz, das die Oberflächenbeschichtungsschicht bildet, kann beispielsweise umfassen: Homopolymere oder Copolymere von Monomeren, einschließlich Styrolmonomere, wie Styrol und Chlorstyrol; Olefine, wie Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen; Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat und Vinylbutyrat; &agr;-Methylen-aliphatiches Monocarboxylat, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Dodecylacrylat, Octylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und Dodecylmethacrylat; Vinylester, wie Vinylmethylether, Vinylethylether und Vinylbutylether und Vinylketone, wie Vinylmethylketone, Vinylhexylketon und Vinylisopropenylketon. Insbesondere, wegen der Dispersion der elektrisch leitenden feinen Pulver und der Filmbildung und Produktivität der Beschichtungsschicht, sind Polystyrol, Styrolalkylacrylat-Copolymer, Styrolacrylonitril-Copolymer, Styrolbutadien-Copolymer, Styrolmaleinanhydrid-Copolymer, Polyethylen und Polypropylen bevorzugt. Es ist ebenfalls bevorzugt, ein Polycarbonatharz, Phenolharz, Polyester, Polyurethan, ein Epoxidharz, Polyolefin, ein Fluor enthaltendes Harz, ein Siliconharz oder Polyamid zu verwenden.

Beispiele für das Fluor enthaltende Harz können umfassen: Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polytrifluorethylen, Polychlororifluorethylen, Polydichlordifluorethylen, Polytetrafluorethylen, Polydichlordifluorethylen, Polytetrafluorethylen und Polyhexafluorpropylen und lösungsmittelösliche Präpolymere aus diesen Monomeren mit einen anderen Monomer.

Beispiele für das elektrisch leitenden Mittel, das in dem Harz zur Bildung der Oberflächenschicht dispergiert ist, können umfassen: ionisch leitende Pulver, einschließlich Pulver aus Metallen, wie Kupfer, Nickel, Eisen, Aluminium, Gold und Silber; Metalloxide, wie Eisenoxid, Ferrit, Zinkoxid, Zinnoxid, Antimonoxid und Titanoxid und Ruß und weitere ionische leitende Mittel, wie Lithiumperchlorat und Tetraammoniumsalze.

Beispiele für das Kupplungsmittel können umfassen: Titanatkupplungsmittel, wie Isoproposytriisostearoyltitanat, Dihydroxybis(lactato)titan und Diisopropoxybis(acetylacetonato)titan; Aluminiumkupplungsmittel, wie Acetoalkoxyaluminiumdiisopropylat und Silankupplungsmittel, wie Dimethylaminopropyltrimethoxysilan, n-Octadecyldemethylmethoxysilan, n-Hexyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan und n-Octadecyltrimethoxysilan. Es ist ebenfalls möglich, eine funktionelle Gruppe, wie Amino oder Fluor, einzuführen. Die Beschichtung mit einer Schicht aus einem Kupplungsmittel ermöglicht die Bildung eines sehr dünnen Films in molekularer Größe auf der Oberfläche der magnetischen Teilchen, wobei der Widerstand der magnetischen Teilchen nur wenig beeinträchtigt wird, so dass die Steuerung des Widerstands der Beschichtungsschicht nicht durchgeführt werden muss, wenn der Widerstand der magnetischen Kernteilchen eingestellt worden ist.

Ein charakteristisches Merkmal des erfindungsgemäßen Bildherstellungssystems ist die Verwendung eines lichtempfindlichen Elements, das einen elektrisch leitenden Träger und eine nicht Einkristall-Fotoleiterschicht auf Si-Basis (manchmal auch „a-Si (lichtempfindliche)-Schicht" genannt) die auf dem elektrisch leitenden Träger gebildet ist, umfasst. Das lichtempfindliche Element kann auch manchmal typischerweise ein „lichtempfindliches a-Si-Element" genannt werden.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete lichtempfindliche a-Si-Element umfasst einen elektrisch leitenden Träger und eine lichtempfindliche Schicht aus einem nicht Einkristallmaterial auf Si-Basis (das typischerweise amorph sein kann, allerdings kann es bis zu einem gewissen Ausmaß mikrokristallin oder polykristallin, außer einem Einkristallmaterial, sein), die auf dem lichtleitenden Träger gebildet ist.

Es ist möglich, eine untere Ladungsinjektionssperrschicht unterhalb der lichtempfindlichen a-Si-Schicht vorzusehen, um die Ladungsinjektion vom Träger zu verhindern. Es ist ebenfalls möglich, eine obere Ladungsinjektionssperrschicht, eine Interferenzverhinderungsschicht (oder eine Reflektionsverhinderungsschicht) oder eine Oberflächenschicht, oberhalb oder unterhalb der lichtempfindlichen Schicht, nach Bedarf, anzuordnen.

Um die geeigneten Eigenschaften zu erhalten, kann die a-Si-Schicht gebildet werden durch Inkorporieren von einem oder mehreren anderen Dotierungselementen, einschließlich: Wasserstoff; Elemente der Gruppe III, wie Bor, Aluminium und Gallium; Elemente der Gruppe IV, wie Germanium und Zinn; Elemente der Gruppe V, wie Stickstoff, Phosphor und Arsen; Elemente der Gruppe VII, wie Sauerstoff, Schwefel und Selen; Halogenatome, wie Fluor, Chlor und Brom. Ein lichtempfindliches a-Si-Element, das als negativ geladenes Bildträgerelement funktioniert, kann als Kombination aus Schichten mit gesteuerten Eigenschaften gebildet sein; beispielsweise als Kombination einer Wasserstoff-enthaltenden a-Si-Schicht als lichtempfindliche Schicht, eine Phosphor-dotierte, Wasserstoff-enthaltende a-Si-Schicht als untere Ladungsinjektionssperrschicht und eine Bor-dotierte, Wasserstoff-enthaltende a-Si-Schicht als obere Ladungsinjektionssperrschicht.

Nachfolgend werden einige spezielle Beispiele einer Schichtstruktur des lichtempfindlichen Elements (Bildträgerelement), die in geeigneter Weise in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben, die ein lichtempfindliches Element vom Einzelschichttyp mit einer einzelnen Lichtleiterschicht (5) und ein lichtempfindliches Element vom Funktionsseparationstyp mit einer Lichtleiterschicht, die funktionell getrennt in eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht ist (6), zeigen.

Insbesondere umfasst das in 5 gezeigte lichtempfindliche a-Si-Element einen elektrisch leitenden Träger 201 aus beispielsweise Aluminium und eine Ladungsinjektionssperrschicht 202, eine Lichtleiterschicht 203 und eine Oberflächenschicht 204, die nacheinander auf dem elektrisch leitenden Träger 201 ausgebildet sind. Die Ladungsinjektionssperrschicht 202 kann nach Bedarf angeordnet werden, um die Ladungsinjektion vom elektrisch leitenden Träger 201 in die Lichtleiterschicht 203 zu verhindern. Die Lichtleiterschicht 203 umfasst mindestens ein Einkristallmaterial auf Si-Basis und zeigt Lichtleitfähigkeit. Die Oberflächenschicht 204 kann nach Bedarf angeordnet werden, um darauf ein entwickeltes Bild zu halten.

Die folgende Beschreibung erfolgt nun unter der Annahme, dass die Ladungsinjektionssperrschicht 202 und die Oberflächenschicht 204 vorhanden sind, mit Ausnahme des Falls, wobei die Gegenwart oder Abwesenheit der Ladungsinjektionssperrschicht und der Oberflächenschicht 204 die betreffenden Leistungen beeinträchtigt.

Das in 6 gezeigte lichtempfindliche a-Si-Element umfasst ein Lichtleiterschichtlaminat 203, das funktionell getrennt in eine Ladungstransportschicht 206, die ein amorphes Material umfasst, das mindestens Silicium- und Kohlenstoffatome enthält und eine Ladungserzeugungsschicht 205, die ein amorphes Material umfasst, das mindestens ein Siliciumatom enthält, ist. Wenn das lichtempfindliche Element belichtet wird, gehen Träger, die prinzipiell in der Ladungserzeugungsschicht 205 erzeugt werden, durch die Ladungstransportschicht 206 und erreichen den elektrisch leitenden Träger 201.

Die Oberflächenschicht 204 kann aus einem Gas, wie CH4, C2H6, C3H8 oder C4H10 oder einem vergasbaren Kohlenwasserstoff, gebildet sein. Dieses Gas für die Kohlenstoffquelle kann mit einem Gas, wie H2, He, Ar und Ne, verdünnt sein.

Der elektrisch leitende Träger 201 kann ein elektrisch leitendes oder nicht leitendes Substrat umfassen. Der elektrisch leitende Träger kann aus einem elektrisch leitenden Substrat zusammengesetzt sein, das umfasst: ein Metall, wie Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Ge, V, Ti, Pt, Pd oder Fe oder eine Legierung aus diesen Metallen, wie rostfreier Stahl. Alternativ kann der elektrisch leitende Träger ebenfalls gebildet werden durch Beschichten von mindestens einer Seite zur Bildung einer lichtempfindlichen Schicht aus einem isolierenden Substrat, wie ein Film oder eine Folie aus synthetischen Harzen, wie Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Polyamid oder eine Glas- oder Keramikfolie mit einer elektrisch leitenden Schicht.

Der elektrisch leitende Träger 201 kann die Form eines Zylinders oder eines endlosen Bands mit einer glatten oder unebenen Oberfläche annehmen. Seine Dicke kann in geeigneter Weise so bestimmt werden, dass ein gewünschtes Bildträgerelement hergestellt wird, allerdings beträgt sie normalerweise mindestens 10 µm im Hinblick auf die Produktion, Verarbeitung und mechanische Festigkeit des elektrisch leitenden Trägers 201.

Insbesondere, bei der Verwendung von kohärentem Licht, wie Laserlicht, das Interferenzringe, die als Bilddefekte in den entwickelten Bildern erscheinen, verursachen kann, kann der elektrisch leitende Träger 201 mit einer Oberflächenunebenheit innerhalb eines Ausmaßes, das keine substantielle Verringerung der lichterzeugten Träger verursacht, auf eine Weise ausgestattet werden, wie es in JP-A 60-168156, JP-A 60-178457, JP-A 60-225854 und JP-A 61-231561 beschrieben ist.

Als anderes Verfahren zur Vermeidung von Bilddefekten, wie Interferenzringe, die durch kohärentes Licht, wie Laserlicht, verursacht werden, ist es möglich, eine Interferenzverhinderungsschicht, wie eine Lichtabsorptionsschicht oder einen ähnlichen Bereich, innerhalb oder unterhalb der lichtempfindlichen Schicht anzuordnen.

Weiterhin, durch Vorsehen von winzigen Kratzern auf der Oberfläche des elektrisch leitenden Trägers, kann die Oberflächenrauheit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements gesteuert werden. Diese Kratzer können hergestellt werden unter Verwendung eines Schleifmittels, durch chemisches Ätzen, sog.

Trockenätzen im Plasma oder Sputtern. Die Tiefe und Größe der in dieser Weise geformten Kratzer kann derart gesteuert werden, dass sie keine substantielle Verringerung der lichterzeugten Träger verursachen.

Die Lichtleiterschicht 203 als Teil der lichtempfindlichen Schicht kann durch einen Vakuumfilmabscheidungsprozess unter gesteuerten Bedingungen gebildet werden, um auf dem elektrisch leitenden Träger 201 oder wahlweise auf der Ladungsinjektionssperrschicht 202 eine gewünschte Eigenschaft aufzubringen.

Insbesondere können verschiedene Vakuumfilmabscheidungsprozesse, einschließlich Glimmentladungsprozesse (AC-Entladungs-CVD, wie Niedrigfrequenz-CVD, Hochfrequenz-CVD und Mikrowellen-CVD oder DC-Entladungs-CVD), Sputtern, Vakuumverdampfung, Ionenplattieren, Photo-CVD und Thermo-CVD, angewendet werden. Diese Vakuumfilmabscheidungsprozesse und die Bedingungen dafür können in geeigneter Weise ausgewählt werden, im Hinblick auf die in zu investierenden Kosten, die Produktionsskala und gewünschte Eigenschaften der entstehenden lichtempfindlichen Elemente, allerdings ist es im Allgemeinen geeignet, einen Glimmentladungsprozess, insbesondere einen Hochfrequenz-Glimmentladungsprozess unter Anwendung einer Stromquellenfrequenz aus dem Rf-Band, µW-Band oder VHF-Band anzuwenden.

Wie gut bekannt ist, kann die Bildung einer Lichtleiterschicht 203 durch den Glimmentladungsprozess grundsätzlich durchgeführt werden durch Einführung einer Si-Zuführungsgasquelle zum Zuführen von Silicium (Si)-Atomen, einer H-Zuführungsgasquelle zum Zuführen von Wasserstoff (H)-Atomen und/oder einer X-Zuführungsgasquelle zum Zuführen von Halogen (X)-Atomen in einen Reaktionsbehälter, der unter einen verminderten Druck gesetzt werden kann, um darin die Glimmentladung zu bewirken, wobei eine Schicht aus a-Si;H,X auf einem elektrisch leitenden Träger 201, der zuvor auf einer vorbeschriebenen Position im Behälter angeordnet wurde, gebildet wird.

Um die hängenden Bindungen der Siliciumatome zu kompensieren und eine Schicht mit verbesserten Eigenschaften insbesondere Lichtleitfähigkeit und Ladungsretentionseigenschaft auszustatten, ist es notwendig, dass die lichtleitende Schicht 203 Wasserstoffatome oder/und Halogenatome in einer Menge von bevorzugt 10–30 Atom-%, bevorzugter 15–25 Atom-%, bezogen auf die Gesamtmenge Silicium und Wasserstoff oder/und Halogen enthält.

Um Wasserstoff in die Lichtleiterschicht bei einer gesteuerten Prozentzahl strukturell zu inkorporieren, um eine Schicht mit den gewünschten Eigenschaften zu bilden, ist es erwünscht, weiterhin einen Gasstrom aus H2 und/oder He oder einer Wasserstoff enthaltende Siliciumverbindung in einem gewünschten Mischverhältnis einzuführen. Jede Gasquelle kann eine einzelne Spezies oder eine Mischung aus verschiedenen Spezies in einem gewünschten Verhältnis umfassen.

Eine bevorzugte Halogenzuführungsgasquelle, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann umfassen: gasförmige oder vergasbare Halogenverbindungen, wie Halogengas, Halogenverbindungen und halogensubstituierte Silanderivate. Es ist ebenfalls möglich, eine gasförmige oder vergasbare halogenenthaltende hydrierte Siliciumverbindung, die sowohl Silicium und Halogen enthält, zu verwenden. Geeignete Beispiele für die Halogenverbindungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, können umfassen: Fluorgas (F2), und Inter-Halogenverbindungen, wie BrF, ClF, ClF3, BrF3, BrF5, IF3 und IF7.

Geeignete Beispiele für die halogenenthaltenden Siliciumverbindungen oder sogenannte halogensubstituierte Silanderivate können umfassen: Siliciumfluoride, wie SiF4 und Si2F6.

Der Gehalt (die Gehalte) des Wasserstoffatoms oder/und Halogenatoms, die in der Lichtleiterschicht enthalten sind, kann bzw. können eingestellt werden durch Steuern der Temperatur des elektrisch leitenden Trägers 201, die Einführungsraten der Wasserstoff- oder/und Halogengasquelle in den Reaktionsbehälter und die Intensität der Entladungsstromzuführung.

Der Lichtleiter 203 kann bevorzugt ein Atom für die Steuerung der Leitfähigkeit, das gleichmäßig in der Lichtleiterschicht 203 oder in unterschiedlicher Konzentration in Dickenrichtung enthalten sein kann, enthalten.

Das Atom zur Steuerung der Leitfähigkeit kann eine sogenannte Verunreinigung sein, wie sie auf dem Halbleitergebiet angewendet wird, und sie kann ein Atom der Gruppe IIIb im Periodensystem sein, um eine Leitfähigkeit vom p-Typ zu verleihen oder ein Atom der Gruppe Vb im Periodensystem, um eine Leitfähigkeit vom n-Typ zu verleihen.

Die Atome der Gruppe IIIb können umfassen: Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) und Tallium (Tl), und insbesondere geeignet sind B, Al und Ga. Die Atome der Gruppe Vb können umfassen: Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb) und Wismut und insbesondere bevorzugt sind P und As.

Das Atom zur Steuerung der Leitfähigkeit kann bevorzugt in der Photoleiterschicht 203 bei einer Konzentration von 1 × 10-2–1 × 104 Atom.ppm, bevorzugter 5 × 10-2–5 × 103 Atom.ppm, insbesondere 1 × 10-1–1 × 103 Atom.ppm enthalten sein.

Zur Einführung des Atoms der Gruppe IIIb oder des Atoms der Gruppe Vb in die Lichtleiterschicht 23, kann eine Verbindung als Quelle für das IIIb-Atom oder eine Verbindung als Quelle für das Vb-Atom im gasförmigen Zustand in den Reaktionsbehälter zusammen mit den anderen Gasquellen eingeführt werden, um die Lichtleiterschicht 203 herzustellen. Die Verbindung als Quelle für das IIIb-Atom oder die Verbindung als Quelle für das Vb-Atom kann bevorzugt eine gasförmige Verbindung unter Normaltemperatur und Normaldruck sein, oder mindestens eine Verbindung, die schnell vergasbar unter der Schichtherstellungsbedingung sein kann.

Spezifische Beispiele für Verbindung als Quelle für das IIIb-Atom können umfassen: Verbindungen als Bor-Quelle einschließlich Borhydride, wie B2H6, B4H10, B5H9 B5H11, B5H10, B6H12 und B6H14 und Borhalogenide, wie BF3, BCl3 und BBr3 und weiterhin AlCl3, GaCl3, Ga(CH3)3, InCl3 und TlCl3.

Spezifische Beispiele für die Verbindungen als Quelle für das Vb-Atom können umfassen: Verbindungen als Phosphorquelle, einschließlich Borhydride, wie PH3 und P2H4 und Phosphorhalogenide, wie PH4I, PF3, PF5, PCl3, PCL5, PBr3, PBr5 und PI3 und weiterhin AsH3, AsF3, AsCl3, AsBr3, AsF5, SbH3, SbF3, SbF5, SbCl3, SbCl5, BiH3, BiCl3 und BiBr3. Diese Verbindungen als Quelle für Atome, die die Leitfähigkeit steuern, können mit H2 und/oder He nach Wunsch verdünnt werden.

Es ist ebenfalls effektiv für die Lichtleiterschicht, dass sie ein Kohlenstoffatom und/oder Sauerstoffatom und/oder Stickstoffatom enthält. Der Gehalt des Kohlenstoffs und/oder Sauerstoffs und/oder Stickstoffs kann bevorzugt in einer Menge von 1×10-5–10 Atom-%, bevorzugter 1 × 10-4–8 Atom-%, weiterhin bevorzugt 1×10-3–5 Atom-%, bezogen auf Silicium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff insgesamt, vorliegen. Der Kohlenstoff und/oder Sauerstoff und/oder Stickstoff kann in einer gleichmäßigen Konzentration durch die Lichtleiterschicht 203 oder bei unterschiedlichen Konzentrationen in der dicken Richtung der Lichtleiterschicht enthalten sein.

Die Fotoleiterschicht 203 kann eine Dicke aufweisen, die in geeigneter Weise in Abhängigkeit der gewünschten elektrophotographischen Eigenschaften und ökonomischen Gesichtspunkten bestimmt wird, sie beträgt bevorzugt 5–45 µm, weiterhin bevorzugt 10–40 µm.

Während der Bildung der Lichtleiterschicht 203 kann der elektrisch leitende Träger 21 bei einer optimal eingestellten Temperatur, bevorzugt 200–350 °C, bevorzugter 230–330 °C, weiterhin bevorzugt 250–310 °C, gehalten werden.

Die Trägertemperatur und der Gasdruck zur Herstellung der Lichtleiterschicht 203 sollte nicht unabhängig bestimmt werden, allerdings können diese in wünschenswerter Weise bestimmt werden im Zusammenhang miteinander, damit ein lichtempfindliches Element mit den geeigneten Eigenschaften zur Verfügung gestellt wird.

Die auf dem elektrisch leitenden Träger 201 ausgebildete Lichtleiterschicht 203 kann bevorzugt mit einer Oberflächenschicht (äußerste Oberflächenschicht) 204, die ein Nichteinkristallmaterial umfasst, beschichtet sein. Die Oberflächenschicht 204 hat eine freie Oberfläche und ist vorhanden, um Verbesserungen, prinzipiell im Hinblick auf die Feuchtigkeitsbestimmung, Leistungen bei der kontinuierlichen und wiederholten Anwendung, die elektrische Haltbarkeit, Umwelteigenschaften und Haltbarkeit, liefern.

Die Oberflächenschicht 24 kann jedes Nichteinkristallmaterial umfassen. Beispielsweise kann die Oberflächenschicht umfassen: amorphes Silicium, das Wasserstoff (H) und/oder Halogen (X) und weiterhin Kohlenstoff (C) (bezeichnet als „a-SiC:H,X") enthält, amorphes Silicium, das Wasserstoff (H) und/oder Halogen (X) und weiterhin Sauerstoff (O) (bezeichnet als „a-SiO:H,X"), enthält, amorphes Silicium, das Wasserstoff (H) und/oder Halogen (X) und weiterhin Stickstoff (N) (bezeichnet als „a-SiN:H,X") enthält und amorphes Silicium, das Wasserstoff (H) und/oder Halogen (X) und weiterhin mindestens ein Element aus Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) (bezeichnet als „a-SiCON:H,X") enthält.

Die Oberflächenschicht 204 kann gebildet werden durch verschiedene Vakuumfilmabscheidungsprozesse, einschließlich Glimmentladungsprozesse (AC-Entladungs-CVD, wie Niedrigfrequenz-CVD, Hochfrequenz-CVD und Mikrowellen-CVD oder DC-Entladungs-CVD), Sputtern, Vakuumverdampfung, Ionenplattierung, Photo-CVD und Thermo-CVD. Diese Vakuumfilmabscheidungsprozesse und Bedingungen dafür können in geeigneter Weise ausgewählt werden im Hinblick auf die zu investierenden Kosten, die Produktionsskala und die geeigneten Eigenschaften der erhaltenen lichtempfindlichen Elemente, allerdings ist es im Allgemeinen geeignet, den Glimmentladungsprozess anzuwenden, ähnlich wie für die Herstellung der Lichtleiterschicht 203.

Beispielsweise kann eine Oberflächenschicht 204, die a-SiC:H,X umfasst, nach dem Glimmentladungsprozess hergestellt werden, durch Einführung eines Silicium(Si)-Quellengases, eines Kohlenstoff(C)-Quellengases, eines Wasserstoff(H)-Quellengases und/oder eines Halogen(X)-Quellengases in einen Reaktionsbehälter, der unter verminderten Druck gesetzt werden kann, um darin eine Durchfluss zu verursachen und einen Film aus a-SiC:H,X auf der Photoleiterschicht 203 auszubilden, die bereits auf einem elektrisch leitenden Träger, der zuvor bei einer vorgeschriebenen Position im Reaktionsbehälter angeordnet worden ist, gebildet worden ist.

In der Oberflächenschicht 204, die prinzipiell SiC umfasst, kann der Kohlenstoffgehalt bevorzugt 30–90 Atom-%, bezogen auf die Silicium- und Kohlenstoffatome insgesamt, betragen. Insbesondere, durch Steuern des Wasserstoffgehalts auf 30–70 Gew.-% in der Oberflächenschicht wird es möglich, eine Oberflächenschicht mit einer hohen Härte sicher zu stellen, die beträchtlich verbesserte elektrische Eigenschaften und kontinuierliche Bildherstellungsleistungen bei hoher Geschwindigkeit zeigt.

Der Wasserstoffgehalt in der Oberflächenschicht kann gesteuert werden durch Steuern der H2-Gasströmungsrate, der Trägertemperatur, des Entladungsstroms, des Gasdrucks, etc.. Weiterhin kann der Gehalt von Wasserstoff oder/und Halogen in der Oberflächenschicht gesteuert werden durch Steuern der Trägertemperatur, der Raten der Einleitung der Wasserstoff- und/Halogenquellengase und Entladungsstrom, etc..

Der Kohlenstoff, Sauerstoff, und/oder Stickstoff kann bzw. können bei konstanten Konzentrationen über die Oberflächenschicht oder bei verschiedenen Konzentrationen in der Dickenrichtung der Oberflächenschicht enthalten sein.

Die Oberflächenschicht 204 kann bevorzugt ein Atom zur Steuerung der Leitfähigkeit bei einer Konzentration, die konstant durch die Oberflächenschicht sein kann oder in der Dickenrichtung der Oberflächenschicht 204 variieren kann, enthalten.

Das Atom zur Steuerung der Leitfähigkeit kann ein sogenanntes Verunreinigungsatom sein, das auf dem Halbleitergebiet verwendet wird, wie ein Atom der Gruppe IIIb oder ein Atom der Gruppe Vb, das in die Reaktion in Form einer gasförmigen oder vergasbaren Quellenverbindung, die wahlweise mit einem Gas, wie H2, He, Ar oder Ne, verdünnt ist, eingeführt werden.

Die Oberflächenschicht 204 kann bevorzugt in einer Dicke von 0,01–3 µm, bevorzugter 0,5–2 µm, weiterhin bevorzugt 0,1–1 µm, ausgebildet werden. Wenn die Dicke unterhalb von 0,01 µm ist, kann die Oberflächenschicht verloren gehen aufgrund des Abriebs während der kontinuierlichen Anwendung des lichtempfindlichen Elements, und oberhalb von 3 µm kann sich die elektrophotographische Leistung des lichtempfindlichen Elements verringern, wie ein erhöhtes Restpotential.

Die Oberflächenschicht 204 mit den gewünschten Eigenschaften kann hergestellt werden, während die Temperatur des Trägers und der Gasdruck im Reaktionsbehälter eingestellt werden, was in geeigneter Weise in Verbindung miteinander bestimmt werden kann, um eine Oberflächenschicht mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen.

Es ist effektiv, zwischen der Lichtleiterschicht und der Oberflächenschicht eine Pufferschicht (untere Oberflächenschicht), die Kohlenstoff, Sauerstoff und/oder Stickstoff bei einer Konzentration niedriger als in der Oberflächenschicht anzuordnen, um die Ladbarkeit des lichtempfindlichen Elements zu verbessern.

Es ist ebenfalls weiterhin möglich, zwischen der Oberflächenschicht 204 und der lichtleitenden Schicht 203 einen Dickenbereich anzuordnen, worin die Konzentration von Kohlenstoff, Sauerstoff und/oder Stickstoff zur Lichtleiterschicht 203 abnimmt. Dieses ist effektiv dafür, die Haftung zwischen der Oberflächenschicht und der Lichtleiterschicht zu verbessern und jede Interferenz, die durch Lichtreflektion verursacht wird, an der Grenzfläche zu reduzieren.

In der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin bevorzugt, eine Oberflächenschicht zu verwenden, die einen Nichteinkristall-Kohlenstoffhydridfilm oder einen amorphen Wasserstoff enthaltenden Kohlenstofffilm (bezeichnet als „a-C:H") umfasst, zu verwenden.

Ein a-C:H-Film hat ebenfalls eine hohe Härte und er weist eine ausgezeichnete Haltbarkeit auf. Ein a-C:H-Film hat ebenfalls einen niedrigen Reibungskoeffizienten und zeigt ein ausgezeichnetes Wasserabweisungsvermögen, so dass es möglich ist, eine Bildverschmierung in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit zu verhindern, ohne dass ein Heizelement verwendet wird, das dieses Problem beseitigt. Weiterhin ist es möglich, die Haftung des elektrisch leitenden feinen Pulvers und anderer Teilchen aufgrund mechanischer Reibung zu verhindern.

Die a-C:H-Oberflächenschicht kann bevorzugt einen Wasserstoffgehalt von 41–60 Atom-%, bevorzugter 45–55 Atom-%, berechnet als H/(C+H), enthalten. Wenn der Wasserstoffgehalt unterhalb 40 % ist, kann das erhaltene lichtempfindliche Element eine unzureichende Empfindlichkeit zeigen, so dass es für eine Bildherstellungsvorrichtung ungeeignet wird. Oberhalb von 60 kann die feine Textur des Films beeinträchtigt werden, was zu einer schwächeren mechanischen Festigkeit führt.

Die Dicke der Oberflächenschicht des Bildträgerelements, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann optimal im Hinblick auf die Verschleißrate und die Lebensdauer der Bildherstellungsvorrichtung eingestellt werden, allerdings beträgt sie normalerweise 0,01–10 µm, bevorzugter 0,1–1 µm. Unterhalb von 0,01 µm kann die mechanische Festigkeit beeinträchtigt sein, und oberhalb 10 µm kann das Restpotential erhöht sein. Die Oberflächenschicht kann in geeigneter Weise einen Brechungsindex von ca. 1,8–2,8 aufweisen.

Die Kohlenstoffquellenverbindung kann in geeigneter Weise einen gasförmigen oder vergasbaren Kohlenwasserstoff, wie CH4, C2H6, C3H8 oder C4H10, umfassen. Wegen der leichteren Handhabbarkeit und Kohlenstoffzuführungseffizienz zum Zeitpunkt der Schichtbildung sind CH4 und C2H6 bevorzugt. Diese Kohlenstoffquellenverbindung oder -gas kann mit einem anderen Gas, wie H2, Ne, Ar oder Ne vor dem Einleiten in den Reaktionsbehälter verdünnt werden.

Die Substrat (elektrisch leitender Träger)-Temperatur kann in einem Bereich von Raumtemperatur bis 350 °C eingestellt werden. Eine ziemlich niedrige Temperatur kann bevorzugt sein, weil eine zu hohe Substrattemperatur zu einem Film mit einer geringeren Transparenz wegen der Verringerung der Bandlücke führen kann. Eine höhere Rate der Stromzuführung bei hoher Frequenz ist im Allgemeinen bevorzugt, um den Kohlenwasserstoff ausreichend zu zersetzen, insbesondere bei einer Rate von 5 × 10-6 J/(s/m3) für die Kohlenwasserstoffgaszuführung, da allerdings eine zu hohe Stromzuführungsrate zu einer anormalen Entladung führt, wobei die Eigenschaften des erhaltenen Bildträgerelements zerstört werden, sollte die Stromzuführungsrate auf einen Wert heruntergesetzt werden, bei dem keine anormale Entladung verursacht wird. Der Entladungsraumdruck kann bei einem Grad von 1,33 × 10-2–1,33 kPa für eine Stromzuführung eines normalen RF-Bands (typischerweise 13,56 MHz und 1,33 × 10-5–1,33 × 10-3 kPa für eine Stromzuführung eines VHF-Bands (typischerweise 50–450 MHz) gehalten werden.

Die a-C:H-Oberflächenschicht kann weiterhin nach Bedarf ein Halogenatom enthalten. Insbesondere kann ein amorpher kohlenstoffhaltiger Film, der hauptsächlich Kohlenstoff umfasst und ebenfalls gebundenes Fluor innen oder an der äußersten Oberfläche der Filmschicht (bezeichnet als „a-C:H:F") enthält, ein ausgezeichnetes Wasserabweisungsvermögen und eine schwache Reibungseigenschaft zeigen und kann eine Bildverzerrung in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit ohne die Verwendung eines Heizelements zur Vermeidung dieser Schwierigkeit vermeiden.

Diese Halogen enthaltende Oberflächenschicht kann auf ähnliche Weise wie die a-C:H-Oberfläche hergestellt werden, mit der Ausnahme, dass ein Halogenquellengas verwendet wird. Beispiele für die Halogenquellengasverbindung können umfassen: F2 und Interhalogenverbindungen, wie BrF, ClF, ClF3, BrF3, BrF5, IF3 und IF7. Für die Fluoreinleitung ist es günstig, ein Fluor enthaltendes Gas, wie CH4, CHF3, C2F6, ClF3, CHClF2, F2, C3F8 oder C9F10, zu verwenden.

Es ist ebenfalls geeignet, eine Schicht aus einem amorphen Material zwischen der Lichtleiterschicht und der Oberflächenschicht anzuordnen, um die Funktion des Bildträgerelements zu verbessern. Diese Schicht kann beispielsweise aus einem Nichteinkristall-Silicium, Nichteinkristall-Siliciumcarbid oder Nichteinkristall-Kohlenstoffhydrid zusammengesetzt sein.

Das lichtempfindliche Element (Bildträgerelement), das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird, kann bevorzugt eine Ladungsinjektionssperrschicht (202, wie in den 5 und 6 gezeigt) zwischen dem elektrisch leitenden Träger (201) und der Lichtleiterschicht (203) umfassen, um die Ladungsinjektion vom elektrisch leitenden Träger zu verhindern. Insbesondere hat die Ladungsinjektionssperrschicht die Funktion, die Ladungsinjektion vom Träger zur Lichtleiterschicht zu verhindern, wenn das lichtempfindliche Element auf eine vorgeschriebene Polarität auf seiner freien Oberfläche geladen ist, allerdings zeigt sie nicht diese Funktion, wenn die freie Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf eine entgegengesetzte Polarität geladen ist, wobei sich eine sogenannte Polaritätsabhängigkeit zeigt. Um diese Funktion herzustellen, sollte die Ladungsinjektionsschicht eine relativ große Menge eines Atoms zur Steuerung der Leitfähigkeit im Vergleich zur Lichtleiterschicht enthalten.

Das Atom zur Steuerung der Leitfähigkeit kann in der Ladungsinjektionssperrschicht bei konstanter Konzentration oder bei unterschiedlichen Konzentrationen mit einer bestimmten Konzentrationsverteilung enthalten sein. Bei verschiedenen Konzentrationen ist es bevorzugt, dass das Atom zur Steuerung der Leitfähigkeit in einer höheren Konzentration in Nachbarschaft zum Träger vorhanden ist Auf jeden Fall ist es bevorzugt, dass das Steueratom bei konstanter Temperatur in einer Ebene parallel zur Substratoberfläche vorhanden ist, um die Leistung in der Flächenrichtung gleichmäßig zu machen.

Das Atom zur Steuerung der Leitfähigkeit, das in der Ladungsinjektionssperrschicht vorhanden ist, kann ein sogenanntes Verunreinigungsatom sein, das auf dem Halbleitergebiet verwendet, wie ein Atom der Gruppe IIIb oder ein Atom der Gruppe Vb.

Die Ladungsinjektionssperrschicht kann bevorzugt in einer Dicke von 0,1–5 µm, mehr bevorzugt 0,3–4 µm, weiterhin bevorzugt 0,5–3 µm gebildet werden.

Die Ladungsinjektionssperrschicht kann unter Bedingungen, zu denen das Verdünnungsgasmischungsverhältnis, der Gasdruck, der Entladestrom und die Substrattemperatur zählen, hergestellt werden, die zusammen miteinander aus Bereichen, die oben zur Herstellung der optimalen Eigenschaft beschrieben wurden, gewählt werden.

Um weiterhin eine verbesserte Haftung zwischen dem elektrisch leitenden Träger 201 und der Lichtleiterschicht 203 oder der Ladungsinjektionssperrschicht 202 herzustellen, ist es möglich, eine Haftschicht einzusetzen, die aus einem amorphen Material gebildet ist, das hauptsächlich Si3N4, SiO2 oder ein Siliciumatom umfasst und weiterhin Wasserstoff und/oder Halogen und Kohlenstoff und/oder Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält. Um weiterhin das Auftreten von Interferenzringen aufgrund von Reflektionslicht vom Träger zu verhindern, ist es möglich, eine Lichtabsorptionsschicht anzuordnen.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahren wird das Bildträgerelement (lichtempfindliche Element) primär mit einem Kontaktladeelement auf ein Potential von 250 bis 600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, geladen. Wenn das Potential auf dem Bildträgerelement unterhalb 250 Volt ist, wird es schwierig, ein Gleichgewicht zwischen der Bildteildichte und Nebelbildung am Hintergrundteil zu halten. Andererseits, oberhalb von 600 Volt, ist ein erhöhter Strom erforderlich, um das Bildträgerelement auf ein solches Primärpotentialniveau zu laden, und es können Bilddefekte aufgrund von Ladungsverlust entsprechend darauf auftreten. Aus einem ähnlichen Grund ist weiterhin ein Potential von 250 bis 500 Volt bevorzugt. Die Polarität (positiv oder negativ), des Primärladepotential kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit den Prozessstufen der Entwicklung, Ladung, Bildung des elektrostatischen latenten Bilds und Übertragung des Bildherstellungssystems (Verfahren und Vorrichtung) bestimmt werden.

Die hier beschriebenen Primärladewerte basieren auf Werten, die auf folgende Weise gemessen werden.

Ein Bildträgerelement, das in einer Bildherstellungsvorrichtung eingebaut ist, wird primär mit einem vorbeschriebenen Lader geladen, und eine geladene Position bewegt sich zu einem Punkt, der am nächsten zu einer Entwicklungstrommel einer Entwicklungsvorrichtung ist, wo das Oberflächenpotential an drei Punkten entlang einer Generatrix des Bildträgerelements gemessen wird, d. h., an zwei Punkten bei Entfernungen von 50 mm + 10 mm zur Mitte von beiden Enden und an 1 Punkt von + 10 mm von der Mitte mit einem Nichtkontakt-Potentiometer („Model 344", erhältlich von T Rek K.K.). Das Mittel dieser drei gemessenen Werte wird als gemessene Primärladespannung aufgenommen.

Die erfindungsgemäße Bildherstellungsvorrichtung kann bevorzugt kein Mittel aufweisen, um das Bildträgerelement direkt zu erwärmen, beispielsweise um den Stromverbrauch zu minimieren, allerdings stellt es kein Hindernis dar, dieses Erwärmungsmittel nach Bedarf vorzusehen.

In der Stufe zur Bildung des latenten Bilds des erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahrens, kann die geladene Oberfläche des Bildträgerelements bildweise mit einem Belichtungslicht, das gegebene Bilddaten trägt, die bevorzugt von einem bildweisen Belichtungsmittel ausgesendet werden, belichtet werden, um ein elektrostatisches latentes Bild auf der geladenen Oberfläche des Bildträgerelements zu bilden.

Das bildweise Belichtungsmittel ist nicht auf ein Laserrasterbelichtungsmittel, das für die Bildung eines digitalen latenten Mittels geeignet ist, beschränkt, es kann auch ein normales analoges bildweises Belichtungsmittel oder andere Licht emittierende Vorrichtungen sein, wie LED oder eine Kombination aus einer Lichtquelle, wie eine Fluoreszenzlampe und ein Flüssigkristallverschluss.

In der Entwicklungsstufe des erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahrens wird ein elektrostatisches latentes Bild auf dem Bildträgerelement mit dem oben erwähnten spezifischen Toner, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird (z. B. 12, wie in 4 gezeigt), entwickelt.

Das Tonerträgerelement kann bevorzugt einen elektrisch leitenden Zylinder (Entwicklungswalze), der aus einem Metall oder einer Legierung, wie Aluminium oder rostfreier Stahl, gebildet ist, umfassen. Es ist ebenfalls möglich, diesen elektrisch leitenden Zylinder mit einer Harzzusammensetzung mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit und elektrischen Leitfähigkeit auszubilden oder eine elektrisch leitende Kautschukwalze zu verwenden. Anstelle des Zylinderelements ist es ebenfalls möglich, ein endloses Band, das in Drehung betrieben wird, zu verwenden.

In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, eine magnetische Tonerschicht 13 bei einer Beschichtungsrate von 5–50 g/m2 auf dem Tonerträgerelement zu bilden. Wenn die Tonerbeschichtungsrate unterhalb von 5 g/m2 liegt, wird es schwierig, eine ausreichende Bilddichte zu erreichen, und es kann eine Tonerschichtunregelmäßigkeit aufgrund übermäßiger Ladung des magnetischen Toners auftreten. Wenn die Tonerbeschichtungsrate oberhalb von 50 g/m2 ist, kann eine Tonerstreuung auftreten.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Tonerträgerelement kann bevorzugt eine Oberflächenrauhigkeit (ausgedrückt als JIS Mittellinien-durchschnittliche Oberflächenrauheit (Ra)) in einem Bereich von 0,2–3,5 µm aufweisen.

Wenn Ra unterhalb von 2 µm ist, kann der Toner auf dem Tonerträgerelement übermäßig geladen werden und dann eine unzureichende Entwicklungsladungsleistung zeigen. Wenn Ra 3,5 µm überschreitet, kann die magnetische Tonerbeschichtungsschicht auf dem Tonerträgerelement von Unregelmäßigkeiten begleitet sein, wobei Bilder mit dichter Unregelmäßigkeit entstehen. Ra liegt weiterhin bevorzugt in einem Bereich von 0,5–3,0 µm.

Die hier beschriebenen Werte für die Oberflächenrauheit (Ra) basieren auf Werten, die als Werte für die Mittelliniendurchschnittliche Rauheit unter Verwendung eines Oberflächenrauheit-Messgeräts („Surfcorder SE-3OH", erhältlich von K.K. Kosaka Kenkyusho) nach JIS B-0601 gemessen werden. Insbesondere, auf der Basis der Oberflächenrauheitskurve, die für eine Probenoberfläche erhalten wird, wird die Länge a entlang der Mittellinie der Rauheitskurve genommen. Die Rauheitskurve wird durch die Funktion Y = f(x) dargestellt, während die X-Achse auf der Mittellinie und die Rauheitsskala (y) auf der Y-Achse entlang der Länge x-Bereich festgesetzt werden. Die Mittellinien-durchschnittliche Rauheit Ra der Rauheitskurve wird nach der folgenden Formel bestimmt: Ra = (1/a)∫0a f(x)dx

Das Tonerträgerelement kann mit einer Oberflächenrauheit Ra im oben erwähnten Bereich ausgestattet werden, beispielsweise durch Einstellung eines Abriebzustands der Oberflächenschicht. Insbesondere schafft ein grobkörniger Abrieb der Oberfläche des Tonerträgerelements eine größere Rauheit, und ein feinerer Abrieb schafft eine kleinere Rauheit.

Da der erfindungsgemäße magnetische Toner eine hohe Ladbarkeit aufweist, ist es ebenfalls wünschenswert, seine gesamte Ladung für die Anwendung in der aktuellen Entwicklung zu steuern, so dass in der vorliegenden Erfindung verwendete Tonerträgerelement bevorzugt auf der Oberfläche einer Harzschicht aufweisen kann, die elektrisch leitende feine Teilchen und/oder Schmiermittelteilchen, die darin dispergiert sind, enthält.

Die in der Beschichtungsharzschicht des Tonerträgerelements dispergierten feinen elektrisch leitenden Teilchen können bevorzugt einen Widerstand von höchstens 0,5 Ohm.cm, gemessen bei einem Druck von 14,7 MPa (120 kg/cm2), zeigen.

Die elektrisch leitenden feinen Teilchen können bevorzugt feine Kohlenstoffteilchen, kristalline Graphitteilchen oder eine Mischung daraus umfassen, und sie können bevorzugt eine Teilchengröße von 0,005–10 &mgr;m aufweisen.

Beispiele für das Harz, das die Oberflächenschicht des Entwicklerträgerelements bildet, können umfassen: ein thermoplastisches Harz, wie ein Styrolharz, ein Vinylharz-Polyethersulfonharz, ein Polycarbonatharz, ein Polyphenylenoxidharz, ein Polyamidharz, ein fluorenthaltendes Harz, ein Celluloseharz und ein Acrylharz; Wärme härtbare Harze, wie ein Epoxidharz, Polyesterharz, Alkydharz, Phenolharz, Harnstoffharz, Silikonharz und Polyimidharz; Wärme härtbare Harze.

Unter diesen obigen ist es bevorzugt, ein Harz zu verwenden, das ein Ablösevermögen zeigt, wie ein Silikonharz oder fluorenthaltendes Harz oder ein Harz mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, wie Polyethersulfon, Polycarbonat, Polyphenylenoxid, Polyamid, ein Phenolharz, Polyester, ein Polyurethanharz oder Styrolharz. Das Phenolharz ist insbesondere bevorzugt.

Die elektrisch leitenden feinen Teilchen können bevorzugt zu 3–20 Gew.-teilen, pro 10 Gew.-teile des Harzes, verwendet werden. Bei der Verwendung einer Mischung aus Kohlenstoffteilchen und Graphitteilchen, können die Kohlenstoffteilchen bevorzugt zu 1–50 Gew.-teilen, pro 10 Gew.-teile der Graphitteilchen verwendet werden. Die Beschichtungsschicht, die die elektrisch leitenden feinen Teilchen enthält, des Tonerträgerelements kann bevorzugt einen Volumenwiderstand von 10-6 bis 106 Ohm.cm, bevorzugter 10-1 bis 106 Ohm.cm, aufweisen.

Es ist in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der magnetische Toner 13 auf dem Tonerträgerelement 12 durch eine ferromagnetische Metallrakel 11a, die gegenüber mit einer kleinen Lücke vom Tonerträgerelement 12, wie in 4 gezeigt ist, angeordnet ist, reguliert wird, um so stabil die Pulvereigenschaft und die Ladbarkeit des magnetischen Toners für einen langen Zeitraum zu erhalten, wobei ein magnetischer Toner mit einer gleichmäßigen Ladung zur Verfügung gestellt wird, der wohl kaum eine Tonerstreuung verursachen kann, ohne durch Umweltbedingungen, wie Temperatur und Feuchtigkeit beeinflusst zu werden.

Das Tonerträgerelement kann bevorzugt mit einem Geschwindigkeitsunterschied relativ zur Geschwindigkeit der Oberfläche des Bildträgerelements bewegt werden, um so ausreichend magnetische Tonerteilchen und elektrisch leitendes feines Pulver vom Tonerträgerelement auf die Seite des Bildträgerelements zu schaffen, wobei gute Bilder zur Verfügung gestellt werden.

In der vorliegenden Erfindung kann die Oberfläche des Tonerträgerelements in die Richtung bewegt werden, die identisch oder entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der Oberfläche des Bildträgerelements am Entwicklungsabschnitt ist. Bei der Bewegung in identischer Richtung kann das Tonerträgerelement bevorzugt bei einer Oberflächengeschwindigkeit bewegt werden, die mindestens 100 % derjenigen des Bildträgerelements beträgt. Unterhalb von 100 % kann in einigen Fällen die Bildqualität verschlechtert sein. Ein höheres Oberflächengeschwindigkeitsverhältnis schafft eine größere Menge Toner in den Entwicklungsabschnitt, wobei die Häufigkeit des Anhaftens auf dem latenten Bild auf dem Bildträgerelement des Toners und des Ablösens davon, erhöht wird, d. h. eine häufigere Wiederholung der Entfernung von einem nicht notwendigen Teil und die Haftung auf einem notwendigen Teil des Tonerbildes, um ein Tonerbild zur Verfügung zu stellen, das getreuer dem latenten Bild ist. Das Geschwindigkeitsverhältnis kann nach folgender Formel berechnet werden: Geschwindigkeitsverhältnis (%) = {(Geschwindigkeit der Oberfläche des Tonerträgerelements)/(Geschwindigkeit der Oberfläche des Bildträgerelements)} × 100.

Ein Oberflächengeschwindigkeitsverhältnis von 105–300 % zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement ist weiterhin bevorzugt.

Im Entwicklungsbereich sind das Tonerträgerelement und das lichtempfindliche Element gegenüber zueinander mit einer bestimmten Lücke dazwischen angeordnet. Um nebelfreie hoch qualitative Bilder zu erhalten, ist es bevorzugt, den magnetischen Toner in einer Schichtdicke auf dem Tonerträgerelement aufzutragen, die kleiner als die engste Lücke zwischen dem Tonerträgerelement und dem lichtempfindlichen Element ist und die Entwicklung unter Anlegung einer Wechselspannung durchzuführen. Die geringe Tonerschichtdicke auf dem Tonerträgerelement kann durch die Wirkung eines Elements zur Regulation der Tonerschichtdicke erreicht werden. Dem zu Folge wird die Entwicklung in einem Zustand ohne Kontakt zwischen der Tonerschicht auf dem Tonerträgerelement und dem lichtempfindlichen Element (Bildträgerelement) im Entwicklungsbereich bewirkt. Im Ergebnis ist es möglich, die Entwicklung von Nebel, der durch Injektion der Entwicklungsvorspannung in das Bildträgerelement verursacht wird, zu verhindern, selbst wenn elektrisch leitendes feines Pulver mit geringem Widerstand in dem Toner hinzugefügt worden ist.

Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Tonerträgerelement mit einem Abstand von 100–1000 µm, bevorzugter 120–500 µm, vom Bildträgerelement angeordnet ist. Wenn der Abstand unterhalb 100 µm ist, kann die Entwicklungsleistung mit dem Toner schwanken in Abhängigkeit der Schwankung des Abstands, so dass es schwierig wird, eine Bildherstellungsvorrichtung, die stabile Bildqualitäten erfüllt, in Masse zu produzieren. Wenn der Abstand 1000 µm überschreitet, ist die Fließbarkeit des Toners auf das latente Bild auf das Bildträgerelement verringert, wobei eine Verschlechterung der Bildqualität, wie eine geringere Auflösung und eine geringere Bilddichte, verursacht werden können.

In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, die Entwicklungsstufe unter Anlegung eines elektrischen Wechselfeldes (elektrisches AC-Feld) zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement durchzuführen. Die Entwicklungswechselvorspannung kann eine Überlagerung einer DC-Spannung mit einer Wechselspannung (AC-Spannung) sein.

Die Wechselvorspannung kann eine Wellenform haben, die eine Sinuswelle, eine rechteckige Welle, eine dreieckige Welle, etc. sein kann und jeweils geeignet ausgewählt wird. Es ist ebenfalls möglich, Pulsspannungen zu verwenden, die durch periodisches An- und Abschalten einer DC-Stromquelle gebildet ist. Dem zu Folge ist es möglich, eine Wechselspannungswellenform mit periodisch sich ändernden Spannungswerten zu verwenden.

Es ist bevorzugt, ein elektrisches AC-Feld bei einer Peak-zu-Peak Intensität von 3 × 106–10 × 106 V/m und einer Frequenz von 100 von 5000 Hz zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement durch Anlegung einer Entwicklungsvorspannung zu bilden.

Wenn die Stärke des elektrischen AC-Felds unterhalb von 3 × 106 V/m ist, ist die Leistung der Wiedergewinnung des übertragenen Resttoners verringert, wobei es zu nebelartigen Bildern kommen kann. Wegen des verringerten Entwicklungsvermögens kann man dann weiterhin Bilder mit einer geringeren Dichte bilden. Wenn andererseits das elektrische AC-Feld 1 × 107 V/m überschreitet, kann eine zu große Entwicklungsfähigkeit zu einer geringeren Auflösung wegen des Zusammenbrechens dünner Linien und Bilderqualitätsverschlechterung aufgrund von Nebel zu einer Verringerung des Ladevermögens des Bildträgerelements und Bilddefekten aufgrund des Abfließens der Entwicklungsvorspannung zum Bildträgerelement führen.

Wenn die Frequenz des elektrischen AC-Felds unterhalb von 100 Hz ist, ist die Häufigkeit der Tonerhaftung auf dem latenten Bild und die Tonerentfernung vom latenten Bild verringert und die Wiedergewinnung des übertragenen Resttoners kann verschlechtert sein, wobei es zu einer schwächeren Entwicklungsleistung kommen kann. Wenn die Häufigkeit 5000 Hz überschreitet, ist die Menge des Toners nach der Änderung des elektrischen Felds verringert, wobei es zu einer Verschlechterung der Wiedergewinnung des übertragenen Resttoners und zu einer Verringerung der Entwicklungsleistung kommen kann.

Durch Anlegen eines elektrischen Wechselfelds als Entwicklungsvorspannung ist die Ladungsinjektion zum Bildträgerelement am Entwicklungsabschnitt verhindert, selbst wenn ein hoher Potentialunterschied zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement vorhanden ist, so dass das elektrisch leitende feine Pulver, das in den magnetischen Toner gegeben wurde, auf dem Tonerträgerelement gleichmäßig auf das Bildträgerelement übertragen werden kann, wobei der gleichmäßige Kontakt und die Ladung im Ladungsabschnitt beschleunigt werden.

Als nächstes wird eine Kontaktübertragungsstufe, die bevorzugt im erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahren angewendet wird, beschrieben. Die Übertragungsstufe der vorliegenden Erfindung kann eine Stufe sein, wobei einmal das Tonerbild, das sich in der Entwicklungsstufe gebildet hat, auf ein Zwischenübertragungselement übertragen wird und dann das Tonerbild auf das Aufzeichnungsmedium, wie Papier, wieder übertragen wird. Dem zu Folge kann das Übertragungs-(Empfangs)Material, das die Übertragung des Tonerbilds vom Bildträgerelement empfängt, ein Zwischenübertragungselement, wie eine Übertragungstrommel, anstelle des Übertragungsmaterials P, wie Papier, sein, was in den 2 und 3 gezeigt ist.

In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, eine Kontaktübertragungsstufe anzuwenden, wobei ein Tonerbild auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungs(Empfangs)- Material übertragen wird, während ein Übertragungs(Beschleunigungs)-Element gegen das Bildträgerelement über das Übertragungsmaterial anstößt, und der Anstoßdruck des Übertragungselements kann bevorzugt ein linearer Druck von mindestens 2,9 N/m (3 g/cm), bevorzugter mindestens 19,6 N/m (20 g/cm) sein. Wenn der Anstoßdruck unterhalb von 2,9 N/m ist, können Schwierigkeiten, wie ein Abweichen der Beförderung des Übertragungsmaterials und ein Übertragungsfehler, auftreten.

Das in der Kontaktübertragungsstufe verwendete Übertragungselement kann bevorzugt eine Übertragungswalze, wie in 7gezeigt, oder eine Übertragungsband sein. In 7 kann die Übertragungswalze 34 ein Kernmetall 34a und eine leitende elastische Schicht 34b, die das Kernmetall 34a bedeckt, umfassen und gegen ein lichtempfindliches Element 100 in der Weise anstoßen, dass sie der Drehung des lichtempfindlichen Elements 100 folgend, das in Richtung des gezeigten Pfeils A dreht, gedreht wird. Die leitende elastische Schicht 34b kann ein elastisches Material wie Polyurethankautschuk oder Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk (EPDM) und ein Mittel zur Verleihung von elektrischer Leitfähigkeit, wie Ruß, dispergiert in dem elastischen Material umfassen, wobei ein mittlerer Grad eines elektrischen Widerstands (Volumenwiderstand) von 106–1010 Ohm.cm hergestellt wird. Die leitende elastische Schicht kann als Feststoff- oder Schaumkautschukschicht ausgebildet sein. Die Übertragungswalze 34 wird mit einer Übertragungsvorspannung von einer Übertragungsvorspannungsquelle versorgt.

Als nächstes wird ein Bildherstellungsverfahren mit einer Entwicklungsreinigungsstufe (reinigerloses System) als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

3 erläutert schematisch eine Ausführungsform der Bilderherstellungsvorrichtung, die eine Ladewalze für das Injektionsladungsschema aufweist und dafür ausgerichtet ist, eine Entwicklungsreinigungsstufe (reinigerloses System) durchzuführen. Eine Reinigungseinheit, die ein Reinigungselement, wie eine Reinigungsrakel, aufweist, ist aus der Bildherstellungsvorrichtung entfernt worden, und eine Schicht aus dem oben erwähnten spezifischen magnetischen Toner (Einkomponententoner), der auf dem Tonerträgerelement getragen wird, wird dafür verwendet, ein latentes Bild auf einem Bildträgerelement zu entwickeln, während es nicht in Kontakt mit dem Bildträgerelement ist.

Das Bildherstellungssystem weist ein sich drehendes a-Si-Bildträgerelement vom Trommeltyp 1 auf, das in Drehung in der mit dem Pfeil angegebenen Richtung bei einer konstanten Umfangsgeschwindigkeit (Prozessgeschwindigkeit) angetrieben wird.

Eine Ladewalze 306 als Kontaktladeelement stößt gegen das Bildträgerelement 1 bei einer vorgeschriebenen Presskraft im Widerstand zu seiner Elastizität an, um eine Ladekontaktspalte zwischen dem Bildträgerelement und der Ladewalze 306 zu bilden. Die Ladewalze 306 wird in Drehung in Gegenrichtung bezüglich des Bildträgerelements (d. h. zur Herstellung einer Oberflächenbewegungsrichtung entgegengesetzt zu derjenigen des Bildträgerelements) an der Kontaktspalte angerieben, wobei ein Oberflächengeschwindigkeitsunterschied zwischen dem Bildträgerelement 1 und der Ladewalze 306 hergestellt wird. Das oben erwähnte elektrisch leitende feine Pulver wird bei einer gleichmäßigen Beschichtungsrate auf die Oberfläche der Ladewalze 306 aufgetragen.

Die Ladewalze 306 weist ein Kernmetall (nicht gezeigt) auf, an das eine DC-Ladungsvorspannung von einer Ladungsvorspannungsquelle (nicht gezeigt) angelegt ist. In Ergebnis wird die Oberfläche des Bildträgerelements 1 gleichmäßig auf ein Potential geladen, das fast identisch zur DC-Vorspannung ist, die an der Ladewalze 306 nach dem direkten Injektionsladungsschema angelegt ist.

Die in dieser Weise geladene Oberfläche des Bildträgerelements 1 wird dann mit Laserlicht L belichtet, das objektive Bilddaten trägt, um darauf ein elektrostatisches Bild zu bilden, das dann mit einem magnetischen Toner T, der von einer Entwicklungsvorrichtung 307 zugeführt wird, entwickelt wird.

Die Entwicklungsvorrichtung 307 ist eine Nichtkontakt-Umkehrentwicklungsvorrichtung mit der Struktur, die in 4 gezeigt ist, und weist eine Entwicklungstrommel (Tonerträgerelement) 1, die sich in Pfeilrichtung dreht, um eine vorbeschriebene Umfangsgeschwindigkeit in der Oberflächenbewegungsrichtung identisch zu derjenigen des Bildträgerelements am Entwicklungsabschnitt, der ein Bereich ist, wo das Bildträgerelement 1 und die Entwicklungstrommel 12 gegenüber zueinander angeordnet sind, auf. Der magnetische Toner 20 (T in 3) wird in einer dünnen Schicht 13 auf die Entwicklungstrommel 12 unter der Wirkung eines Magnetfelds, das von einer magnetischen Rakel 11 ausgeübt wird, aufgetragen. Unter der Wirkung eines Magnetfelds, das zwischen der magnetischen Rakel 11a und einem Pol N1 eines statischen Vielpolmagneten 14, der in der Trommel angeordnet ist, gebildet ist, wird der magnetische Toner geladen und als dünne Schicht 13 bei einer regulierten Dicke aufgetragen. Die Schicht 13 des magnetischen Toners, der auf der Entwicklungstrommel 12 gebildet ist, wird in den Entwicklungsabschnitt gegenüber dem Bildträgerelements 1 gebracht, wo man den magnetischen Toner auf das elektrostatische latente Bild auf dem Bildträgerelement 1 unter der Wirkung einer Entwicklungsvorspannung, die an der Entwicklungstrommel 12 von einer Vorspannungsquelle 21 angelegt worden ist, springen lässt, wobei ein Tonerbild auf dem Bildträgerelement 1 (Einkomponenten-Sprungentwicklung) gebildet wird.

In 3 stößt eine Übertragungswalze 302 als Kontaktübertragungsmittel gegen das Bildträgerelement 1 bei einem vorgeschriebenen linearen Druck an und bildet eine Übertragungsspalte, wo ein Übertragungsmaterial P über die Beförderungswalzen 308a und 308b und Führungen 309a und 309b zu einer vorbestimmten Zeit zugeführt wird, d. h. synchron mit der Tonerbildherstellung auf dem Bildträgerelement 1, wobei das Tonerbild auf dem Bildträgerelement 1 nacheinander auf eine Oberfläche des Übertragungsmaterials P unter der Wirkung einer vorbeschriebenen Übertragungsvorspannung, die an die Übertragungswalze 302 von einer Übertragungsvorspannungsquelle (nicht gezeigt) angelegt worden ist, übertragen wird. Die Übertragungswalze 302 ist so ausgestaltet, dass sie einen vorbeschriebenen Widerstandwert aufweist und mit einer DC-Spannung versorgt wird, um die Übertragung zu bewirken. Das Übertragungsmaterial, das zur Übertragungsspalte befördert wird, wird durch die Spalte befördert, während es das Tonerbild auf dem Bildträgerelement 1 unter der Wirkung einer elektrostatischen Kraft und einer Presskraft erhält.

Das Übertragungsmaterial P, das das Tonerbild am Übertragungsabschnitt erhalten hat, wird dann vom Bildträgerelement 1 abgetrennt und über eine Führung 311 zu einer Fixiervorrichtung vom Hitzefixierungstyp 313 befördert, wo das Tonerbild auf das Übertragungsmaterial fixiert wird, um ein Bildprodukt (Druck oder Kopie) zu bilden, das dann aus der Vorrichtung geworfen wird.

Eine Reinigungseinheit 312, die in der Vorrichtung von 3 enthalten ist, ist aus der Vorrichtung von 3 entfernt worden. Im Ergebnis wird übertragener Resttoner, der auf dem Bildträgerelement 1 nach der Tonerbildübertragung auf das Übertragungsmaterial verblieben ist, nicht durch diese Reinigungseinheit entfernt und zusammen mit der Drehung des Bildträgerelements 1 über den Ladeabschnitt befördert, um den Entwicklungsabschnitt zu erreichen, wo der Resttoner einem Entwicklungsreinigungsvorgang zu unterworfen wird, um diesen dabei wieder zu gewinnen.

Nun wird das Verhalten oder die Bewegung des elektrisch leitenden feinen Pulvers in dem oben erwähnten reinigerlosen Bildherstellungssystem beschrieben.

Das elektrisch leitende feine Pulver, das in dem magnetischen Toner T in der Entwicklungsvorrichtung 307 gemischt ist, wird zusammen mit dem Toner bewegt und in einer geeigneten Menge zum lichtempfindlichen Element (Bildträgerelement) 1 zum Zeitpunkt des Entwicklungsvorgangs der Entwicklungsvorrichtung 307 übertragen.

Das Tonerbild (zusammengesetzt aus Tonerteilchen) auf dem lichtempfindlichen Element 1 wird positiv auf das Übertragungsmaterial P (Aufzeichnungsmedium) unter dem Einfluss einer Übertragungsvorspannung am Übertragungsabschnitt übertragen. Wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit wird allerdings das elektrisch leitende feine Pulver auf dem lichtempfindlichen Element 1 nicht positiv auf das Übertragungsmaterial P übertragen, sondern verbleibt im wesentlichen haftend auf dem lichtempfindlichen Element 1.

Da in der Bildherstellungsvorrichtung von 3 keine Reinigungseinheit beteiligt ist, werden in die übertragenen Resttonerteilchen und das elektrisch leitende feine Pulver, das auf dem lichtempfindlichen Element 1 nach der Übertragungsstufe verblieben ist, zusammen mit der Drehung des lichtempfindlichen Elements 1 in den Ladungsabschnitt gebracht, der am Kontaktteil zwischen dem lichtempfindlichen Element 1 und der Ladewalze 306 (Kontaktladewalze) gebildet ist, um sich an die Ladewalze 306 zu haften oder sich damit zu vermischen. Im Ergebnis wird das lichtempfindliche Element 1 durch direkte Ladungsinjektion in Gegenwart des elektrisch leitenden feinen Pulvers am Kontaktteil zwischen dem lichtempfindlichen Element 1 und der Ladewalze 306 geladen.

Durch das Vorhandensein des elektrisch leitenden feinen Pulvers kann der enge Kontakt und der geringe Kontaktwiderstand zwischen der Ladewalze 306 und dem lichtempfindlichen Element 1 erhalten bleiben, selbst wenn übertragene Resttonerteilchen an der Ladewalze 306 haften, wobei die direkte Injektionsladung des lichtempfindlichen Elements durch die Ladewalze 306 ermöglicht wird.

Insbesondere ist die Ladewalze 306 eng im Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element 1 über das elektrisch leitende feine Pulver, und das elektrisch leitende feine Pulver reibt ohne Diskontinuität die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1. Im Ergebnis wird die Ladung des lichtempfindlichen Elements durch die Ladewalze 306 durchgeführt, indem nicht auf den Entladungsladungsmechanismus zurückgegriffen wird, sondern vornehmlich auf den stabilen und sicheren direkten Injektionsladungsmechanismus, um eine hohe Ladeeffizienz zu realisieren, die nicht durch herkömmliche Walzenladung realisiert worden ist. Im Ergebnis kann dem lichtempfindlichen Element 1 ein Potential, das fast identisch zu der Spannung ist, die an der Ladewalze 306 angelegt ist, verliehen werden.

Der übertragene Resttoner, der an der Ladewalze 306 haftet, wird allmählich entfernt oder freigesetzt von der Ladewalze 306 zum lichtempfindlichen Element 1, und zusammen mit der Bewegung des lichtempfindlichen Elements erreicht dieser den Entwicklungsabschnitt, wo der Resttoner in die Entwicklungsvorrichtung 307 im Entwicklungsreinigungsbetrieb wiedergewonnen bzw. rückgeführt wird.

Die Entwicklungsreinigungsstufe ist eine Stufe, in der der Toner wieder gewonnen wird, der auf dem lichtempfindlichen Element 1 nach der Übertragungsstufe zum Zeitpunkt des Entwicklungsbetriebs in einem darauffolgenden Zyklus der Bildherstellung (Entwicklung eines latenten Bildes, das durch Wiederladen und Belichten nach einem vorangegangenen Bildherstellungszyklusbetrieb gebildet wird, wobei übertragene Resttonerteilchen entstanden sind) unter der Wirkung einer Nebel entfernenden Vorspannung der Entwicklungsvorrichtung (Vback, d. h. der Unterschied zwischen einer DC-Spannung, die an der Entwicklungsvorrichtung angelegt ist und einem Oberflächenpotential auf dem lichtempfindlichen Element) verblieben ist. In einer Bildherstellungsvorrichtung, die ein Umkehrentwicklungsschema in dieser Ausführungsform anwendet, wird der Entwicklungsreinigungsvorgang durchgeführt unter der Wirkung eines elektrischen Felds zur Wiedergewinnung der Tonerteilchen von einem Dunkelpotentialteil auf dem lichtempfindlichen Element und eines elektrischen Felds zum Anhaften der Tonerteilchen von der Entwicklungstrommel und einem Hellpotentialteil auf dem lichtempfindlichen Element, die durch die Entwicklungsvorspannung ausgeübt werden.

Wenn die Bildherstellungsvorrichtung betrieben wird, wird das elektrisch leitende Pulver, das in dem magnetischen Toner T in der Entwicklungsvorrichtung 307 enthalten ist, auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 am Entwicklungsabschnitt übertragen und über den Übertragungsabschnitt zum Ladebereich zusammen mit der Bewegung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 bewegt, wobei der Ladeabschnitt nacheinander mit frischem, elektrisch leitenden feinen Pulver versorgt wird. Im Ergebnis, selbst wenn das elektrisch leitende feine Pulver sich durch Fallen, etc., reduziert, oder das elektrisch leitende feine Pulver am Ladeabschnitt verschlechtert ist, wird verhindert, dass sich die Ladbarkeit des lichtempfindlichen Elements 1 am Ladeabschnitt verringert, wobei eine gute Ladbarkeit des lichtempfindlichen Elements 1 stabil erhalten bleibt.

Auf diese Weise, bei der Bildherstellungsvorrichtung, die ein Kontaktladeschema, ein Übertragungsschema und ein Tonerrecyclingschema aufweist, kann das lichtempfindliche Element 1 (als Bildträgerelement) gleichmäßig bei einer geringen angelegten Spannung unter Verwendung einer einfachen Ladewalze 306 geladen werden. Weiterhin kann die direkte Injektionsladung vom Ozondosentyp stabil erhalten bleiben, um eine gleichmäßige Ladungsleistung zu zeigen, selbst wenn die Ladewalze 306 mit den übertragenen Resttonerteilchen verschmutzt ist. Im Ergebnis ist es möglich, eine kostengünstige Bildherstellungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur, die frei von Problemen ist, wie die Erzeugung von Ozonprodukten und Ladefehler zur Verfügung zu stellen.

Wie oben erwähnt wurde, ist es für das elektrisch leitende feine Pulver notwendig, dass es einen Widerstand von höchstens 1 × 109 Ohm.cm aufweist, damit es nicht die Ladeleistung beeinträchtigt.

Im Ergebnis, in einer Entwicklungsvorrichtung, worin ein magnetischer Toner direkt mit dem lichtempfindlichen Element in Kontakt steht, werden Ladungen in das lichtempfindliche Element über das elektrisch leitende feine Pulver im Entwickler am Entwicklungsabschnitt unter Anlegung einer Entwicklungsvorspannung injiziert. Allerdings wird in dieser Ausführungsform eine nicht Nichtkontakt-Entwicklungsvorrichtung verwendet, so dass gute Bilder gebildet werden können, ohne dass eine Ladungsinjektion zum lichtempfindlichen Element durch die Entwicklungsvorspannung verursacht wird. Da weiterhin die Ladungsinjektion zum lichtempfindlichen Element nicht am Entwicklungsabschnitt verursacht wird, ist es möglich, einen hohen Potentialunterschied zwischen der Trommel (12 in 4) und dem lichtempfindlichen Element 1 durch die Anlegung einer AC-Vorspannung herzustellen. Im Ergebnis wird es möglich, das elektrisch leitende feine Pulver auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements gleichmäßig aufzutragen, um einen gleichmäßigen Kontakt am Ladeabschnitt zu erreichen und eine gleichmäßige Ladung durchzuführen, wobei man gute Bilder erhält.

Aufgrund des Schmiereffekts (reibungsreduzierender Effekt) des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das am Kontaktteil zwischen der Ladewalze 306 und dem lichtempfindlichen Element 1 vorhanden ist, wird es möglich, einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Ladewalze 306 und dem lichtempfindlichen Element 1 leicht und effektiv herzustellen. Aufgrund des Schmiereffekts ist die Reibung zwischen der Ladewalze 306 und dem lichtempfindlichen Element 1 reduziert, das Antriebsdrehmoment ist reduziert und der Oberflächenabrieb oder eine Schädigung der Ladewalze 306 und des lichtempfindlichen Elements 1 können reduziert werden. Als Ergebnis des Geschwindigkeitsunterschieds wird es möglich, die Gelegenheit des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das lichtempfindliche Element 1 am Kontaktteil (Ladeabschnitt) zwischen der Ladewalze 306 und dem lichtempfindlichen Element 1 zu kontaktieren, beträchtlich zu verstärken, wobei eine gute direkte Injektionsladung ermöglicht wird.

In dieser Ausführungsform wird die Ladewalze 306 in Drehung betrieben, um eine Oberflächenbewegungsrichtung zur Verfügung zu stellen, die entgegengesetzt zu derjenigen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 am Ladeabschnitt ist, wobei die übertragenen Resttonerteilchen auf dem lichtempfindlichen Element, die in den Ladebereich verbracht werden, einmal durch die Ladewalze 1 wieder gewonnen werden, um die Dichte der übertragenen Resttonerteilchen, die am Ladeabschnitt vorhanden sind, einzustellen. Im Ergebnis wird es möglich, einen Ladefehler aufgrund der Lokalisierung von übertragenen Resttonerteilchen am Ladeabschnitt zu verhindern, wobei eine stabilere Ladungsleistung erreicht wird.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung spezifischer auf der Grundlage der Beispiele beschrieben, die allerdings nicht so konstruiert sind, dass sie den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken.

(Magnetische Pulver)

Es wurden auf folgende Weise Oberflächen behandelte magnetische Pulver 1–6 und das unbehandelte magnetische Pulver 1 hergestellt.

<Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 1>

In eine wässrige Eisen(II)sulfatlösung wurde eine kaustische Sodalösung in einer Menge von 1,0–1,1 Äquivalenten Eisen(II)ion gegeben und vermischt, um eine wässrige Lösung herzustellen, die Eisen(II)hydroxid enthält.

Während der pH bei ca. 9 gehalten wurde, wurde Luft in die wässrige Lösung eingeblasen, um eine Oxidation bei 80–90 °C zu verursachen, wobei eine Aufschlemmung gebildet wurde, die Impfkristalle enthält.

Dann wurde in die Aufschlemmung eine wässrige Eisen(II)sulfatlösung in einer Menge von 0,9–1,2 Äquivalenten der Alkalie (d. h. Natrium in der kaustischen Sodalösung) hinzugefügt, und während der pH der Aufschlemmung bei 8 gehalten wurde, wurde Luftwachs in die Aufschlemmung geblasen, um die Oxidation fortschreiten zu lassen. Nach der Oxidation wurde das erhaltene magnetische Eisenoxidpulver gewaschen und einmal durch Filtration wieder gewonnen. Ein kleiner Teil der nassen Probe wurde gesammelt, um den Flüssigkeitsgehalt zu messen. Dann wurde die nasse Probe (ohne Trocknen) in einem separaten wässrigen Medium wieder dispergiert, und der pH der Dispersionsflüssigkeit wurde auf etwa 6 eingestellt. Dann wurde in die Dispersionsflüssigkeit unter ausreichendem Rühren ein Silankupplungsmittel (n-C10H21 Si(OCH3)3) in einer Menge von 1,9 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile des magnetischen Eisenoxids (dessen Menge vorher durch Subtraktion des Feuchtigkeitsgehalts vom Gewicht des nassen magnetischen Eisenoxids gemessen wurde) hinzugegeben, um eine Kupplungsbehandlung zu bewirken. Das erhaltene hydrophobe Eisenoxidpulver wurde gewaschen, abgefiltert und auf normale Weise getrocknet, wonach dann kleine Agglomerate davon getrennt wurden zur Bildung des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers 1.

<Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 2>

Es wurde das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 2 ähnlich wie das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass n-C6H13Si (OCH3)3 als Silankupplungsmittel verwendet wurde.

<Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 3>

Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 3 wurde in ähnlicher Weise wie das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass n-C18H37Si (OCH3)3 als Silankupplungsmittel verwendet wurde.

<Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 4>

Das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 4 wurde ähnlich wie das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 1,0 Gew.-teile n-C4H9Si(OCH3)3 als Silankupplungsmittel verwendet wurde.

<Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 5>

Das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 5 wurde ähnlich wie das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 0,7 Gew.-teile n-C4H9Si(OCH3)3 als Silankupplungsmittel verwendet wurden.

<Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 6>

Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 6 wurde ähnlich wie das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 0,3 Gew.-teile n-C4H9Si(OCH3)3 als Silankupplungsmittel verwendet wurden.

Die oben hergestellten oberflächenbehandelten magnetischen Pulver 1–6 sind in Tabelle 1 unten zusammen mit ihren Oberflächenbehandlungsmitteln und deren Mengen zusammengefasst.

Tabelle 1: Oberflächenbehandelte magnetische Pulver

<Unbehandeltes magnetisches Pulver 1>

In eine wässrige Eisen(II)sulfatlösung wurde eine kaustische Sodalösung in einer Menge von 1,0–1,1 Äquivalenten des Eisen(II)ions gegeben und gemischt, um eine wässrige Lösung herzustellen, die Eisen(II)hydroxid enthält.

Während der pH bei ca. 9 gehalten wurde, wurde Luft in die wässrige Lösung eingeblasen, um eine Oxidation bei 80–90 °C zu verursachen, wobei eine Aufschlemmung gebildet wurde, die Impfkristalle enthält.

Dann wurde in die Aufschlemmung eine wässrige Eisen(II)sulfatlösung in einer Menge von 0,9–1,2 Äquivalenten der Alkalie (d. h. Natrium in der kaustischen Sodalösung) hinzugegeben, und während der pH der Aufschlemmung bei 8 gehalten wurde, wurde Luftwachs in die Aufschlemmung geblasen, um die Oxidation fortschreiten zu lassen. Nach der Oxidation wurde das erhaltene magnetische Eisenoxidpulver gewaschen, abgefiltert und auf normale Weise getrocknet, wonach dann kleine Agglomerate davon getrennt wurden unter Bildung von nicht behandeltem magnetischen Pulver 1.

(Elektrisch leitende feine Pulver)

Die elektrisch leitenden feinen Pulver 1–5 wurden auf folgende Weise hergestellt.

<Elektrisch leitendes feines Pulver 1>

Es wurden Zinkoxidprimärteilchen mit einer Primärteilchengröße von 0,1–0,3 µm unter Druck agglomeriert, um das elektrisch leitende feine Pulver 1 herzustellen, das eine weiße Farbe aufwies und eine volumenmittlere Teilchengröße (Dv) von 3,6 µm, eine Teilchengrößenverteilung mit 6,4 Volumen-% Teilchen mit 0,5 µm oder kleiner (V % (D ≦ 0,5 µm) = 6,4 Volumen-%) und 7 Zahlen-% Teilchen mit 5 µm oder größer (N % (D ≧ 5 µm) = 7 Zahlen-%) und einen Widerstand (Rs) von 1400 Ohm.cm zeigte.

Als Ergebnis der Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) bei Vergrößerungen von 3 × 103 und 3 × 104 wurde festgestellt, dass das elektrisch leitende feine Pulver 1 prinzipiell aus Zinkoxid-Primärteilchen mit einer Primärteilchengröße von 0,1–0,3 µm und agglomerierten Teilchen mit 1–5 µm zusammen gesetzt war.

Das elektrisch leitende feine Pulver 1 zeigte ebenfalls eine Durchlässigkeit einer dichtesten Monoteilchenschicht bezogen auf Licht von 675 nm Wellenlänge (T675(%)) von ca. 36 %, gemessen mit einem Durchlässigkeitsdensitometer („310T", erhältlich von X-Rite K.K.). Die Wellenlänge von 675 nm war identisch zur Belichtungswellenlänge eines Laserstrahlscanners, der in den nachfolgend beschriebenen Beispielen verwendet wird.

<Elektrisch leitendes feines Pulver 2>

Es wurde das elektrisch leitende feine Pulver 1 pneumatisch unter Bildung des elektrisch leitenden Pulvers 2 klassifiziert, das Dv = 2,2 µm, V % (D ≦ 0,5 µm) = 4,2 Volumen-%), N (D ≧5 µm) = 1 Zahlen-%, Rs = 1400 Ohm.cm und T675 (%) = 36 zeigte.

Als Ergebnis der SEM-Beobachtung wurde festgestellt, dass das elektrisch leitende feine Pulver 2 hauptsächlich aus Zinkoxid-Primärteilchen mit einer Primärteilchengröße von 0,1–0,3 µm und agglomerierten Teilchen von 1–5 µm zusammen gesetzt war, allerdings war die Menge der Primärteilchen im Vergleich zum elektrisch leitenden Pulver 1 verringert.

<Elektrisch leitendes feines Pulver 3>

Das elektrisch leitende feine Pulver 1 wurde pneumatisch unter Bildung des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 klassifiziert, das Dv = 1,3 µm, V % (D ≦ 0,5 µm) = 30 Volumen-%), N (D ≧ 5 µm) = 0 Zahlen-%, Rs = 1400 Ohm.cm und T675 (%) = 36 zeigte.

Als Ergebnis der SEM-Beobachtung wurde festgestellt, dass das elektrisch leitende feine Pulver 3 hauptsächlich aus Zinkoxid-Primärteilchen mit einer Primärteilchengröße von 0,1–0,3 µm und agglomerierten Teilchen von 1–4 µm zusammen gesetzt war, allerdings war die Menge der Primärteilchen im Vergleich zum elektrisch leitenden Pulver 1 verringert.

<Elektrisch leitendes feines Pulver 4>

Es wurden weiße, feine Zinkoxidteilchen als elektrisch leitendes feines Pulver 4 verwendet, das Dv = 0,3 µm, V % (≦ 0,5 µm) = 81 Volumen-%), N % (≧ 5 µm) = 0 Zahlen-%, Primärteilchengrößen (Dp) = 0,1–0,3 µm, Rs = 100 Ohm.cm, eine Reinheit von 99 oder höher und T675 (%) = 36 % zeigte.

Als Ergebnis der TEM-Beobachtung wurde festgestellt, dass das elektrisch leitende feine Pulver 4 aus Zinkoxid-Primärteilchen von Dp = 0,1–0,3 µm zusammengesetzt war und kleine Agglomeratteilchen enthielt.

<Elektrisch leitendes feines Pulver 5>

Ein Aluminiumboratpulver, das mit Antimonzinkoxid auf der Oberfläche beschichtet war und eine Dv = 2,5 µm aufwies, wurde pneumatisch klassifiziert, um grobkörnige Teilchen zu entfernen und dann wiederholt in einem wässrigen Medium dispergiert und filtriert, um feine Teilchen zu entfernen und das elektrisch leitende feine Pulver 5 zu gewinnen, das ein gräulichweißes elektrisch leitendes feines Pulver war und Dv = 3,1 µm, V % (D ≦ 0,5 µm) = 0,7 Volumen-%) und N % (D ≧ 5 µm) = 1 Zahlen-% zeigte.

(Magnetische Toner)

Die magnetischen Toner, die in den nachfolgend beschriebenen Beispielen verwendet wurden, wurden auf folgende Weise hergestellt.

<Magnetischer Toner 1>

In 709 Gew.-teilen deionisiertes Wasser wurden 451 Teile einer wässrigen 0,1 Mol Na3PO4-Lösung gegeben, und nach dem Erhitzen auf 60 °C wurde Chlorwasserstoffsäure hinzugegeben, um einen pH von 6,0 nach der darauffolgenden Zugabe von Calciumchlorid herzustellen. Danach wurden 67,5 Gew.-teile einer wässrigen 1,0 Mol CaCl2-Lösung hinzugegeben, um ein wässriges Medium zu bilden, das Calciumsulfat enthält. Styrol 78 Gew.-Teil(e) n-Butylacrylat 22'' ungesättigtes Polyesterharz 2'' (gebildet durch Kondensation eines Bisphenol-A-PO(Propylenoxid)-und EO (Ethylenoxid)-Addukts mit Fumarsäure) gesättigtes Polyesterharz 3'' (gebildet durch Kondensation eines Bisphenol-A-PO-und EO-Addukts mit Terephthalsäure) Negatives Ladungssteuermittel 1'' (Monoazofarbstoff-Fe-Verbindung) Oberflächenbehandeltes magnetisches 90'' Pulver 1

Die obigen Bestandteile wurden gleichmäßig mit einem Attritor dispergiert und vermischt (hergestellt von Mitsui Miike Kakoki K.K.), um eine Monomerzusammensetzung zu bilden.

In die Monomerzusammensetzung, die bei 60 °C erwärmt war, wurde 4,5 Gew.-teile eines Esterwachses (Tabs.max (maximale Hitzeabsorptionspeaktemperatur auf der DSC-Kurve) = 72 °C) gegeben und darin gelöst, und es wurden 5 Gew.-teile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Polymerisationsinitiator, der t1/2 = 140 Min. bei 60 °C zeigte) hinzugefügt und gelöst, wobei eine polymerisierbare Monomermischung gebildet wurde.

Die in dieser Weise gebildete polymerisierbare Monomermischung wurde in das oben hergestellte wässrige Medium gegeben und bei 60 °C in einer N2-Atmosphäre für 15 Min. bei 10.000 Upm mit einem TK-Homomischer (hergestellt von Tokushu Kika Kogyo K.K.) gerührt, um die Tröpfchen der Monomermischung zu dispergieren. Dann wurde das System weiterhin mit einem Schaufelrührer gerührt und 6 Stunden einer Reaktion bei 60 °C unterworfen. Danach wurde die Temperatur der Flüssigkeit auf 80 °C für weitere 4 Stunden der Reaktion erhöht. Nach der Umsetzung wurde das System 2 Stunden einer Destillation bei 80 °C unterworfen.

Nach dem Abkühlen wurde Chlorwasserstoffsäure in die Suspensionsflüssigkeit gegeben, um das Calciumphosphatsalz zu lösen. Dann wurde das Polymerisat abgefiltert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, um die schwarzfarbigen magnetischen Tonerteilchen mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße (D4) von 7,1 µm zu gewinnen.

Dann wurden 100 Gew.-teile der magnetischen Tonerteilchen 1 mit 0,9 Gew.-teilen hydrophobem feinen Siliciumoxidpulver (SBET 200 m2/g), das nacheinander mit Hexamethyldisilazan und Silikonöl behandelt worden war, und 1,6 Gew.-teilen des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 mit einem Henschel-Mischer gemischt, um den magnetischen Toner 1 herzustellen.

Einige Zusammensetzungsmerkmale und Eigenschaften des magnetischen Toners 1 sind in der Tabelle 2 zusammen mit denjenigen der anderen magnetischen Tonern, die wie unten beschrieben hergestellt werden, zusammengefasst.

<Magnetischer Toner 2>

Es wurde ein magnetischer Toner 2 in der gleichen Weise, wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 2 anstelle des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers 1 verwendet wurde und tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat als Polymerisationsinitiator verwendet wurde.

<Magnetischer Toner 3>

Es wurde der magnetische Toner 3 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 3 anstelle des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers 1 verwendet wurde und die pH-Einstellung durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure weggelassen wurde, um ein wässriges Medium mit einem pH von 10,3 für die Polymerisation herzustellen und zu verwenden.

<Magnetischer Toner 4>

Es wurde der magnetische Toner 4 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 4 anstelle des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers 1 verwendet wurde.

<Magnetischer Toner 5>

Es wurde der magnetische Toner 5 in der gleichen Weise, wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 5 anstelle des oberflächenbehandelten Pulvers 1 verwendet wurde.

<Magnetischer Toner 6>

100 Gew.-teile der magnetischen Tonerteilchen 1, die im Verlauf der Herstellung des magnetischen Toners 1 hergestellt wurden, wurden mit 0,8 Gew.-teilen hydrophobem Siliciumoxidpulver (SBET = 250 m2/g), das mit Hexamethyldisilazan behandelt worden war, und 1,6 Gew.-teilen des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 mit einem Henschel-Mischer vermischt, um den Magnetischen Toner 6 herzustellen.

<Magnetischer Toner 7>

Es wurde der magnetische Toner 7 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 1,5 Gew.-teile Nigrosin anstelle des 1 Gew.-Teil des negativen Ladungssteuermittels (Monoazofarbstoff-Fe-Verbindung) verwendet wurden und dass 0,9 Gew.-teile eines positiv ladbaren hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers nach dem Trockenverfahren (SBET = 200 m2/g) anstelle der 0,9 Gew.-teile des hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers (SBET = 200 m2/g) verwendet wurden.

<Magnetischer Toner 8>

Es wurde der magnetische Toner 8 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des Esterwaches auf 1,2 Gew.-teile verringert wurde.

<Magnetischer Toner 9>

Es wurde der magnetische Toner 9 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des Esterwaches auf 54 Gew.-teile erhöht wurde.

<Magnetischer Toner 10>

Es wurde der Magnetische Toner 10 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Polyethylenwachs (Tabs.max = 100°C) anstelle des Esterwaches verwendet wurde.

<Magnetischer Toner 11>

Es wurde der magnetische Toner 11 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers auf 1–40 Gew.-teile verringert wurde.

<Magnetischer Toner 12>

Es wurde der magnetische Toner 12 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers 1 auf 150 Gew.-teile erhöht wurde. <Magnetischer Toner 13> Styrol/n-Butylacrylat-Copolymer 100 Gew.-teile (Gewichtsverhältnis = 80/20) Ungesättigtes Polyesterharz 2'' Gesättigtes Polyesterharz 3'' Negatives Ladungssteuermittel 1'' (Monoazofarbstoff-Fe-Verbindung) Oberflächenbehandeltes magnetisches Pulver 1 90'' Esterwachs, das im magnetischen Toner 1 verwendet wird 4,5''

Die obigen Bestandteile wurden in einem Mischer gemischt und mit einem Doppelschraubenextruder, der auf 105°C erhitzt war, schmelzverknetet. Nach der Abkühlung wurde das geknetete Produkt grob mit einer Hammermühle zerkleinert und mit einer Strahlmühle fein pulverisiert, wonach eine pneumatische Klassifizierung folgte. Das klassifizierte Pulver wurde mit einer Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung vom Stoßtyp bei Bedingungen mit der Behandlungstemperatur von 50°C und einer Rotorblattumfangsgeschwindigkeit von 90 m/s oberflächenbehandelt, um kugelförmige magnetische Tonerteilchen 13 mit einer D4 = 9,3 µm zu erhalten. Dann wurden 100 Gew.-teile der magnetischen Tonerteilchen mit 1,2 Gew.-teilen des hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers, das im magnetischen Toner 1 verwendet wurde und 1,6 Gew.-teilen des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 mit einem Henschel-Mischer zur Herstellung des Magnetischen Toners 13 vermischt.

<Magnetischer Toner 14>

Es wurden kugelförmige magnetische Tonerteilchen 14 mit D4 = 8,6 µm ähnlich wie die magnetischen Tonerteilchen 13 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das grob zerkleinerte Produkt mit einer Turbomühle (hergestellt von Turbo Kogyo K.K.) pulverisiert wurde, wonach dann eine Behandlung mit einer Vorrichtung zur Behandlung der Oberfläche von Stoßtyp (Behandlungstemperatur = 50°C, Rotationsblattumfangsgeschwindigkeit = 90 m/s) folgte.

Dann wurden 100 Gew.-teile der magnetischen Tonerteilchen 14 mit 1,0 Gew.-teilen des im magnetischen Toner 6 verwendeten hydrophoben kolloidalen Siliciumoxids und 1,6 Gew.-teilen des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 mit einem Henschel-Mischer zur Herstellung des Magnetischen Toners 14 vermischt.

<Magnetischer Toner 1517>

Es wurden die magnetischen Toner 15–17 in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die elektrisch leitenden feinen Pulver 2, 1 und 5 anstelle des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 verwendet wurden.

Hinsichtlich der Magnetisierung, die bei einem Magnetfeld von 79,6 kA/m gemessen wurde, zeigte der magnetische Toner 11 17,3 Am2/kg, zeigte der magnetische Toner 12 37,2 Am2/kg, und alle anderen magnetischen Toner zeigten Werte im Bereich von 26–30 Am2/kg.

<Magnetischer Vergleichstoner 1>

Der magnetische Vergleichstoner 1 wurde in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das oberflächenbehandelte magnetische Pulver 6 anstelle des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers 1 verwendet wurde.

<Magnetischer Vergleichstoner 2>

Der magnetische Vergleichstoner 2 wurde in der gleichen Weise wie der magnetische Toner 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das unbehandelte magnetisches Pulver 1 anstelle des oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers 1 verwendet wurde.

<Magnetischer Vergleichstoner 3>

Es wurden die magnetischen Vergleichstonerteilchen 3 mit D4 = 2,9 µm in der gleichen Weise wie die magnetischen Tonerteilchen 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Mengen der wässrigen N3PO4-Lösung und der wässrigen CaCl2-Lösung erhöht wurden.

Dann wurden 100 Gew.-teile der magnetischen Vergleichstonerteilchen mit 2,2 Gew.-teilen des im Magnetischen Toner 1 verwendeten hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers und 3,9 Gew.-teile des elektrisch leitenden feinen Pulvers 4 mit einem Henschel-Mischer zur Herstellung des magnetischen Vergleichstoners 3 vermischt.

<Magnetischer Vergleichstoner 4>

Es wurden die magnetischen Vergleichstonerteilchen 4 mit D4 = 10,4 µm in der gleichen Weise wie die magnetischen Tonerteilchen 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Mengen der wässrigen N3PO4-Lösung und der wässrigen CaCl2-Lösung verringert wurden. Dann wurden 100 Gew.-teile der magnetischen Vergleichstonerteilchen mit 0,6 Gew.-teilen des im magnetischen Toner 1 verwendeten hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers und 1,0 Gew.-teile des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 mit einem Henschel-Mischer zur Herstellung des magnetischen Vergleichstoners 4 vermischt.

<Magnetischer Vergleichstoner 5>

Es wurden in die magnetischen Vergleichstonerteilchen 5 mit D4 = 8,7 µm in der gleichen Weise wie die Tonerteilchen 13 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Oberflächenbehandlung nach der Klassifizierung weggelassen wurde. Dann wurden 100 Teile der magnetischen Tonerteilchen 13 mit 1,2 Gew.-teilen des im magnetischen Toner 1 verwendeten hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers und 1,8 Gew.-teile des elektrisch leitenden feinen Pulvers 3 vermischt, um den magnetischen Vergleichstoner 5 herzustellen.

Einige Zusammensetzungsmerkmale und Eigenschaften der obigen hergestellten magnetischen (Vergleichs)toner sind insgesamt in der folgenden Tabelle 2 zusammengefasst.

(Lichtempfindliches Element)

Es wurden lichtempfindliche Elemente (Bildträgerelemente) auf folgende Weise hergestellt.

<Lichtempfindliches Element 1>

Es wurde ein elektrisch leitendes Substrat aus einem Al-Zylinder mit einem Außendurchmesser von 3 mm, einer Länge von 357 mm und einer Dicke von 3 mm nacheinander mit einer Ladungsinjektionssperrschicht, einer Photoleiterschicht, einer Pufferschicht und einer Oberflächenschicht unter Anwendung einer Plasma-CVD-Vorrichtung jeweils unter den folgenden Bedingungen beschichtet, um das lichtempfindliche Element 1 mit einer 0,5 µm dicken Oberflächenschicht herzustellen.

Ladungsinjektionssperrschicht:

  • SiH4 300 ml/Min (unter NTP = 298 K/105 Pa)
  • H2 500 ml/Min (NTP)
  • NO 8 ml/Min (NTP)
  • PH3 800 ppm (basierend auf SiH4)
  • Strom 400W (13,56 MHz)
  • Innendruck 53,3 Pa
  • Substrattemperatur 250 °C
  • Dicke 1 µm

Lichtleiterschicht:

  • SiH4 500 ml/Min (NTP)
  • H2 500 ml/Min (NTP)
  • Strom 800W (13,56 MHz)
  • Innendruck 66,7 Pa
  • Substrattemperatur 250 °C
  • Dicke 20 µm

Pufferschicht:

  • SiH4 50 ml/Min (NTP)
  • CH4 350 ml/Min (NTP)
  • Strom 200W (13,56 MHz)
  • Innendruck 66,7 Pa
  • Substrattemperatur 250 °C
  • Dicke 0,2 µm

Oberflächenschicht:

  • SiH4 20 ml/Min (NTP)
  • CH4 500 ml/Min (NTP)
  • Strom 300 Volt (13,56 MHz)
  • Innendruck 40,0 Pa
  • Substrattemperatur 250 °C

<Lichtempfindliches Element 2>

Es wurde das lichtempfindliche Element 2 mit einer 0,2 µm dicken Oberflächenschicht ähnlich wie das lichtempfindliche Element 1 hergestellt, während die Bildherstellungsbedingungen wie folgt geändert wurden.

Ladungsinjektionssperrschicht:

  • SiH4 100 ml/Min (unter NTP)
  • H2 500 ml/Min (NTP)
  • NO 5 ml/Min (NTP)
  • PH3 500 ppm (basierend auf SiH4)
  • Strom 100W (105 MHz)
  • Innendruck 1,0 Pa
  • Substrattemperatur 250 °C
  • Dicke 1 µm

Lichtleiterschicht:

  • SiH9 50 ml/Min (NTP)
  • H2 500 ml/Min (NTP)
  • Strom 300W (105 MHz)
  • Innendruck 1,0 Pa
  • Substrattemperatur 250 °C
  • Dicke 15 µm

Pufferschicht:

  • SiH4 50 ml/Min (NTP)
  • CH4 500 ml/Min (NTP)
  • Strom 300W (105 MHz)
  • Innendruck 1,0 Pa
  • Substrattemperatur 250 °C
  • Dicke 0,2 µm

Oberflächenschicht:

  • CH4 500 ml/Min (NTP)
  • Strom 1000W (105 MHz)
  • Innendruck 0,27 Pa
  • Substrattemperatur 100 °C

<Lichtempfindliches Element 3>

Es wurde das lichtempfindliche Element 3 mit einer 0,5 µm dicken Oberflächenschicht ähnlich wie das lichtempfindliche Element 1 hergestellt, während die Stufe der Bildung der Pufferschicht weggelassen wurde und die Schichtbildungsbedingungen wie folgt geändert wurden.

Ladungsinjektionssperrschicht:

  • SiH4 100 ml/Min (unter NTP)
  • H2 300 ml/Min (NTP)
  • NO 5 ml/Min (NTP)
  • B2H6 2000 ppm (basierend auf SiH4)
  • Strom 400W (13,56 MHz)
  • Innendruck 53,3 Pa
  • Substrattemperatur 290 °C
  • Dicke 2 µm

Lichtleiterschicht:

  • SiH4 200 ml/Min (unter NTP)
  • H2 800 ml/Min (NTP)
  • B2H6 1 ppm (basierend auf SiH4)
  • Strom 800W (13,56 MHz)
  • Innendruck 66,7 Pa
  • Substrattemperatur 290 °C Dicke 27 µm

Oberflächenschicht:

  • SiH4 10 ml/Min (NTP)
  • CH4 500 ml/Min (NTP)
  • Strom 300W (13,56 MHz)
  • Innendruck 66,7 Pa
  • Substrattemperatur 290 °C

<Lichtempfindliches Vergleichselement 1>

Es wurde das lichtempfindliche Vergleichselement 1 mit einer wie in 8 gezeigten Laminatstruktur hergestellt, indem nacheinander die folgenden Schichten durch Tauchen auf einen Aluminiumzylinderträger 1 mit einem Durchmesser von 30 mm gebildet wurden.

  • (1) Die erste Schicht 2 war eine 15 µm dicke elektrisch leitende Beschichtungsschicht (elektrisch leitend) Schicht, die hauptsächlich ein Phenolharz mit einem darin dispergierten Pulver aus Zinnoxid und Titaniumoxid umfasst.
  • (2) Die zweite Schicht 3 war eine 0,6 µm dicke Unterschicht, die hauptsächlich modifiziertes Nylon und ein Copolymernylon umfasst.
  • (3) Die dritte Schicht 4 war eine 0,6 µm dicke Ladungserzeugungsschicht, die hauptsächlich ein Azopigment mit einem Absorptionspeak im Langwellenbereich, das in einem Butyralharz dispergiert ist, umfasst.
  • (4) Die vierte Schicht war eine 25 µm dicke Ladungstransportschicht, die hauptsächlich eine Loch transportierende Triphenylaminverbindung umfasst, die in einem Polycarbonatharz (mit einem Molekulargewicht von 2 × 104 nach der Ostwald-Viskositätsmethode) in einem Gewichtsverhältnis von 8:10 gelöst ist und weiterhin 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, eines Polytetrafluorethylenpulvers (volumenmittlere Teilchengröße (Dv) = 0,2 µm), das darin dispergiert ist, enthält. Die Schichtoberfläche zeigte einen Kontaktwinkel mit reinem Wasser von 95 Grad, gemessen mit einem Kontaktwinkelmesser („CA-X", erhältlich von Kyowa Kaimen Kagaku K. K.).

(Ladeelemente)

Die Ladeelemente 1–3 wurden auf folgende Weisen hergestellt.

<Ladeelement 1>

Das Ladelement 1 (Ladewalze) wurde auf folgende Weise hergestellt.

Eine aus SUS (rostfreiem Stahl) hergestellte Walze mit einem Durchmesser von 9 mm und einer Länge von 346 mm wurde als Kernmetall verwendet und mit einer Schaumurethanschicht in Walzenform, die aus einer Zusammensetzung aus Polyurethanharz, Ruß (als elektrisch leitende Teilchen), einem Vulkanisiermittel und einem Schäummittel gebildet ist, und einen mittleren Widerstand aufweist, in Walzenform beschichtet, wonach dann für die Formgebung und die Oberflächeneinstellung geschnitten und poliert wurde, um eine Ladewalze mit einer flexiblen Schaumurethanbeschichtungsschicht mit einem Außendurchmesser von 16 mm und einer Länge von 318 mm herzustellen.

Die in dieser Weise erhaltene Ladewalze zeigte einen Widerstand von 105 Ohm.cm und eine Asker C-Härte von 30 Grad, bezogen auf die Schaumurethanschicht. Als Ergebnis einer Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop war die Oberfläche der Ladewalze mit konkaven Zellen bedeckt, die einen durchschnittlichen Zellendurchmesser von ca. 100 µm und eine Zellflächenprozentzahl von 65% zeigen.

<Ladelement 2>

Eine SUS-Walze mit einem Durchmesser von etwa 9 mm und einer Länge von 346 mm als Kernmetall, wurde ein Band aus übereinander gestapelten elektrisch leitenden Nylonfasern spiralförmig umwickelt, um eine Ladebürstenwalze (Ladeelement 2) herzustellen. Die elektrisch leitenden Nylonfasern waren aus Nylon gebildet, worin Ruß für die Einstellung des Widerstands dispergiert war und umfassten Garne mit 6 Denier (zusammengesetzt aus 50 Filamenten mit 300 Denier). Die Nylongarne mit einer Länge von 3 mm wurden bei einer Dichte von 105 Garnen/in2 eingepflanzt, um eine Bürstenwalze herzustellen, die einen Widerstand von 1 × 107 Ohm.cm zeigte.

<Ladelement 3>

In eine Mischung aus Fe2O3 50 Mol-%, CuO 25 Mol-% und ZnO 25 Mol.-% wurden 0,05 Gew.-% Phosphor zusammen mit einem Dispersionsmittel, einem Bindemittel und Wasser gegeben, und die Mischung wurde in einer Kugelmühle dispergiert und vermischt und dann mit einem Sprühtrockner in Teilchen geformt. Die Teilchen wurden bei 1.150°C für 6 Stunden calciniert, und die calcinierten Teilchen wurden dann mit einem Dispersionsseparator getrennt und klassifiziert, um kugelförmige Ferritteilchen mit Dv. 50 % = 35 µm zu erhalten.

100 Gew.-teile der Ferritteilchen wurden mit einer Lösung aus 0,10 Gew.-teilen eines Titankupplungsmittels (Isopropoxytriisostearoyltitanat) in Toluol vermischt, um mit dem letztgenannten nassbeschichtet zu werden, und dann bei 170°C in einem elektrischen Ofen ausgehärtet, um magnetische Teilchen, die eine magnetische Bürste bilden, herzustellen. Die magnetischen Teilchen zeigten einen Volumenwiderstand von 3,5 × 107 Ohm.cm.

Getrennt davon, damit die magnetischen Teilchen eine Magnetbürste bilden, wurde eine Magnetwalze, die eine magnetische Flussdichte von 0,1 T (Tesla) ergab, in einem Aluminiumzylinder mit einem Außendurchmesser von 16 mm eingeschlossen, um eine Elektrodentrommel zu bilden, die dann so ausgestaltet wurde, dass sie mit einer Lücke von ca. 500 µm von einem lichtempfindlichen Element angeordnet war und dann mit den oben hergestellten magnetischen Teilchen bei einer Rate von 170 mg/m2 beschichtet wurde, um das Ladeelement 4 herzustellen.

Beispiel 1

Eine Bildherstellungsvorrichtung mit der in 2 gezeigten Organisation wurde hergestellt, indem ein kommerziell erhältlicher Kopierer, der Laserlicht für digitale latente Bildherstellung verwendet („GP-405", hergestellt von Canon K.K.), modifiziert wurde.

Das in der oben beschriebenen Weise hergestellte lichtempfindliche Element wurde als Bildträgerelement 1 verwendet. In das Bildträgerelement 1 ließ man das Ladeelement 1 als Primärladeelement 306 bei einem vorbestimmten Druck im Widerstand zu seiner Elastizität anstoßen, und es wurde eine DC-Ladungsvorspannung von –440 Volt an das Kernmetall des Ladeelements 306 angelegt, während das Ladeelement 306 gedreht wurde, während das Ladelement 306 bei einer Umfangsgeschwindigkeit von –100 % relativ zu derjenigen des Bildträgerelements 1 (210 mm/s) in Gegenrichtung bezüglich des Bildträgerelements 1, das heißt, bei einem relativen Geschwindigkeitsverhältnis von 200 %, gedreht wurde, wobei das Bildträgerelement 1 gleichmäßig geladen wird. Die Oberfläche des Ladeelements 306 wurde gleichmäßig mit dem elektrisch leitenden feinen Pulver 3 bei einer Geschwindigkeit von 1 × 104 Teilchen/mm2 beschichtet, während ein Mechanismus für die Zuführung des elektrisch leitenden feinen Pulvers 314 betrieben wurde. Die auf diese Weise primär geladene Oberfläche des Bildträgerelements 1 wurde einem bildweisen Laserlicht mit einer Wellenlänge von 675 nm belichtet, um ein elektrostatisches latentes Bild zu bilden, das ein Dunkelteilpotential (Vd) von –400 Volt und ein Hellteilpotential (V1) von –20 Volt als durchschnittliche Potentiale, gemessen an drei Punkten auf dem Bildträgerelement, wenn dieses in einer Position am nächsten zur Entwicklungstrommel gebracht wird (12 in 4), aufwies.

In 4 wurde die Entwicklungstrommel 12 mit einer Lücke von 200 µm vom Bildträgerelement 1 angeordnet, und sie wies einen Auminiumzylinder mit einem Durchmesser von 20 mm auf, der auf der Oberfläche mit Glasperlen gesprengt war und dann mit einer 1.0 mm dicken Harzschicht, die aus der folgenden Zusammensetzung gebildet war, beschichtet war und eine JIS-Mittelliniendurchschnittliche Rauhigkeit (Ra) von 0,85 µm aufwies.

Phenolharz 100 Gew.-teile

Graphit 36 Gew.-teile

(Teilchengröße = ca. 7 µm)

Ruß 4 Gew.-teile

In der Entwicklungstrommel 12 wurde ein fixierter Vielpolmagnet 14, der einen Entwicklungspol S1 von 95 mT (950 Gauss) und eine Messerkanten geformte ferromagnetische Rakel 11a (aus einer Fe-Ni-Legierung) mit einem verjüngten Bereich zum lichtempfindlichen Element 1 aufwies, mit einer Lücke von 210 µm von der Trommel 12 angeordnet.

Für die Entwicklung, eine Entwicklungsvorspannung einer DC-Komponente mit Vdc = –270 Volt und einer AC-Komponente mit Vpp = 800 Volt und f = 1900 Hz in Überlagerung. Die Entwicklungstrommel 12 wurde gedreht, um eine Umfangsgeschwindigkeit von 378 mm/s herzustellen, die 180 % der Umfangsgeschwindigkeit (210 mm/s) des Bildträgerelements in identischer Richtung betrug. Eine Übertragungsvorrichtung 302 für die kommerzielle Vorrichtung wurde durch einen Coronaübertragungstyp ersetzt.

Weiterhin wurde eine Vorbelichtungsvorrichtung, die Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm emittiert, zwischen dem Reinigungselement 312a und dem Ladelement 306 angeordnet. Eine Heißwalzenfixiervorrichtung 313, die in der kommerziellen Vorrichtung enthalten war, wurde wie sie war verwendet.

In diesem Beispiel wurde der magnetische Toner 1 für die kontinuierliche Bildherstellung auf unbedrucktem Papier mit 64 g/m2 als Übertragungsmaterial P in einer Umgebung normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit verwendet, während der magnetische Toner nach Bedarf aufgefüllt wurde. Im Ergebnis erhielt man am Anfangsstadium gute Bilder ohne Übertragungsmängel der Buchstaben- und Linienbilder, Rückseitenverschmutzung aufgrund Offset oder Nebelbildung an Nichtbildteilen.

Dann wurde zur Bewertung der Bildherstellungsleistungen im weiteren Detail ein Bild der Lateralgröße A4 eines Testlaufs mit einer Bildflächenprozentzahl von ca. 5 % („TC-A1 Chart: FY9-9045-000", hergestellt von Canon K.K.) auf 20.000 Blättern in einem kontinuierlichen Modus in den verschiedenen nachfolgend beschriebenen Umgebungen reproduziert, und die Bildbewertung wurde im Hinblick auf die folgenden Eigenschaften durchgeführt.

(1) Bilddichte (I.D.)

Die Bilddichte, auf einem unbedruckten Papier für das Kopieren (64 g/m2) gebildet war, wurde relativ zur Dichte (0,00) am Nichtbildbereich unter Verwendung eines Macbeth-Reflektions-Densitometers („RD 918", hergestellt von Macbeth Co.) gemessen. Auf der Basis der gemessenen Bilddichte wurde die Bewertung nach dem folgenden Standard durchgeführt:

  • A: ≥ 1,40 (sehr gut)
  • B: ≥ 1,35 und < 1,40 (gut)
  • C: ≥ 1,00 und < 1,35 (praktisch kein Problem)
  • D: < 1,00 (etwas problematisch)

(2) Nebel

Die Nebeldichte (%) wurde als Unterschied der Weißheit (Reflektion) zwischen einem weißen Hintergrundbereich eines gedruckten Bildes und eines rein-weißen Papiers gemessen, was mit einem Reflektometer „MODEL TC-6DS", hergestellt von Tokyo Denshoku K.K.) gemessen wurde. Auf der Basis der gemessenen Nebeldichte wurde die Bewertung nach dem folgenden Standard durchgeführt.

  • A: < 1,0 % (sehr gut)
  • B: ≥ 1,0 % und < 2,0 % (gut)
  • C: ≥ 2,0 % und < 3,0 % (praktisch kein Problem)
  • D: > 3,0 % (etwas problematisch)

(3) Übertragungsvermögen

Übertragener Resttoner, der auf dem lichtempfindlichen Element nach der Bildung und Übertragung eines festen schwarzen Bilds (unter Verwendung eines Messprotokolls „FY9-9073-000", hergestellt von Canon K.K.) verblieben ist, wurde mit einem Polyesterhaftband abgelöst, und dann wurde das Haftband auf ein weißes Papier aufgetragen, um die Macbeth-Dichte (bezeichnet mit „C") zu messen. Ein identisches Polyesterhaftband wurde auf das feste schwarze Bild, das auf das weiße Papier übertragen worden war, aufgetragen, um die Macbeth-Dichte (bezeichnet mit „D") zu messen. Ein identisches Polyesterhaftband wurde auf ein reines weißes Papier aufgetragen, um die Macbeth-Dichte (bezeichnet mit „E") zu messen. Auf der Basis der gemessenen Dichtewerte wird die Übertragungseffizienz nach der folgenden Formel berechnet: Übertragungseffizienz (%) = {(D – C)/(D – E)} × 100

Auf der Basis der gemessenen Übertragungseffizienzwerte wurde die Bewertung nach dem folgenden Standard durchgeführt.

  • A: ≧ 97 % (sehr gut)
  • B: ≧ 94 % und < 9,7 % (gut)
  • C: ≧ 90 % und < 94 % (mittel)
  • D: < 90 % (schwach)

(4) Bildrauheit

Eine Bildherstellungsvorrichtung, die ein lichtempfindliches Element und einen zu testenden magnetischen Toner aufwies, ließ man für mindestens 72 Stunden in jeder Testumgebung stehen. Danach wurde ein kontinuierliches Kopieren auf 20.000 Blättern durchgeführt, und dann wurde die Stromzuführung zur Vorrichtung abgeschaltet, wonach für 24 Stunden in der Umgebung stehen gelassen wurde. Danach wurde die Vorrichtung für die kontinuierliche Reproduktion von zwei Arten von Halbtonprotokollen mit Bilddichten von 0,3 und 0,4 („FY9-9042-000" und FY9-9098-000", beide hergestellt von Canon K.K.) auf 100 Blättern verwendet. Die reproduzierten Halbtonbilder wurden nach dem folgenden Standard bewertet.

  • A: Die Halbtondichteunregelmäßigkeit konnte nicht mit den Augen erkannt werden.
  • B: Die Erkennung der Halbtonerbildunregelmäßigkeit war fast unmöglich mit den Augen.
  • C: Die Halbtondichteunregelmäßigkeit konnte mit den Augen erkannt werden.
  • D: Die Halbtondichteunregelmäßigkeit war deutlich mit den Augen erkennbar.

(5) Tonerverbrauch

Aus der Menge des verbrauchten Toners nach der kontinuierlichen Bildherstellung auf 20.000 Blättern in der Umgebung normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit (NT/NH, Umgebung wurde der Tonerverbrauch (mg/A4-Blatt) berechnet.

Die Testumgebungen (Temperatur und Feuchtigkeit) wurden wie folgt gewählt:

HT/HH: 30 ± 2 °C/80 ± 10 % RH

HT/NH: 25 ± 2 °C/50 ± 10 % RH

NT/LH: 25 ± 2 °C/10 ± 5 % RH

LT/LH: 15 ± 2 °C/10 ± 5 % RH

Die obigen Gegenstände (1)–(3) wurden in einer Umgebung normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit (NT/NH), sowohl im Anfangsstadium als auch nach 20.000 Blättern des Kopierens, bewertet, und der Gegenstand (4) wurde in allen Umgebungen nach 20.000 Blättern, wie oben erwähnt, bewertet. Jede Testbildherstellung wurde durchgeführt, während der Trommelheizer als Antifeuchtigkeitsmaßnahme abgeschaltet war. Weiterhin wurde die kontinuierliche Bildherstellung auf 20.000 Blättern grundsätzlich durchgeführt unter Anwendung des „TC-A1-Protokolls: FY9-9045-000", hergestellt von Canon K.K.), und die spezifischen Testprotokolle für die jeweiligen Gegenstände wurden an einem geeigneten Punkt der Bildherstellung und nach der kontinuierlichen Bildherstellung verwendet.

Die Ergebnisse der obigen Tests für das Beispiel 1 sind insgesamt in Tabelle 3 zusammen mit denjenigen der folgenden Beispiele gezeigt.

Im Übrigen wurde in den folgenden Beispielen eine identische Spezies des elektrisch leitenden feinen Pulvers, das in dem zu testenden magnetischen Toner enthalten war, durch Auftragen auf das Ladeelement zugeführt.

Beispiel 2

Die Bildherstellung und Bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der magnetische Toner 2 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurde.

Beispiel 3

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Ersatz der Übertragungsvorrichtung durch eine Corona-Übertragungsvorrichtung weggelassen wurde und der magnetische Toner 3 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurde.

Beispiele 4–6

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Toner 4–6 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurden.

Beispiel 7

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der magnetischen Toner 7 (positiv ladbarer Toner) anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurde und das lichtempfindliche Element 3 (positiv ladbar) anstelle des lichtempfindlichen Elements 1 verwendet wurde und die Polaritäten der Ladungsvorspannung und der DC-Komponente der Entwicklungsvorspannung und der Übertragungsvorspannung entgegengesetzt zu denjenigen, die in Beispiel 1 angewendet wurden, geändert wurden.

Beispiele 8–17

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Toner 8–17 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurden.

Beispiel 18

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Bildträgerelement auf Vd = –540 Volt und Vl = –100 Volt geladen wurde und die DC-Komponente (Vdc) der Entwicklungsvorspannung auf –400 Volt geändert wurde.

Beispiel 19

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Bildträgerelement auf Vd = –540 Volt und Vl = –100 Volt geladen wurde und die Vdc der Entwicklungsvorspannung auf –400 Volt geändert wurde.

Beispiel 20

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Bildträgerelement auf Vd = –490 Volt und Vl = –80 Volt geladen wurde und die Vdc auf –360 Volt geändert wurde.

Beispiel 21

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Bildträgerelement auf Vd = –310 Volt und Vl = –10 Volt geladen wurde und die Vdc auf –200 Volt geändert wurde.

Beispiel 22

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Bildträgerelement auf Vd = –290 Volt und Vl = –5 Volt geladen wurde und die Vdc auf –190 Volt geändert wurde.

Beispiel 23

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Bildträgerelements auf 263 mm/s geändert wurde, während die Umfangsgeschwindigkeit der Ladewalze erhalten blieb und die Entwicklungstrommel auf Ra = 1,10 µm und die Umfangsgeschwindigkeit auf 426 mm/s geändert wurde.

Beispiel 24

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Ladeelement 2 anstelle des Ladeelements 1 verwendet wurde und eine Ladungsvorspannung von –450 Volt an das Kernmetall des Ladeelements angelegt wurde.

Beispiel 25

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Ladeelement 3 anstelle des Ladeelements 1 verwendet wurde, während der Auftragungsmechanismus für das elektrisch leitende feine Pulver und der Betrieb des Ladeelements 3 weggelassen wurden, so dass seine Elektrodentrommelumfangsbewegungsrichtung entgegengesetzt zu derjenigen des Bildträgerelements war, um ein relatives Geschwindigkeitsverhältnis von 150 % herzustellen, während die magnetische Walze darin so fixiert wurde, dass sich eine magnetische Bürste bildete, die die Oberfläche des Bildträgerelements rieb. Dann wurde eine Elektrodentrommel mit einer Ladespannung von Vdc = –450 Volt und VAC = 0,5 k-Volt (Peak-zu-Peak) in Überlagerung versorgt, um das Bildträgerelement zu laden.

Vergleichsbeispiele 1 und 2

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das magnetischen Vergleichstoner 1 und 2 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurden.

Vergleichsbeispiel 3

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das lichtempfindliche Vergleichselement 1 anstelle des lichtempfindlichen Elements 1 verwendet wurde und das relative Geschwindigkeitsverhältnis auf 150 % geändert wurde, um ein identisches Dunkelpotential am Bildträgerelement herzustellen, während die Bewegungsrichtung des Ladeelements erhalten blieb.

Vergleichsbeispiel 4

Das Kontaktladeelement des kommerziellen Kopierers („GP 405") wurde wie es war verwendet, um das lichtempfindliche Element 1 durch Anlegen einer Ladevorspannung von Vdc = –400 Volt und Vac von Vpp = 800 Volt und f = 1900 Hz in Überlagerung zu laden, wobei man das Auftreten einer Lademenge Ozon erkannte und die Ladungseffizienz im Vergleich zu Beispiel 1 verringert war.

Vergleichsbeispiel 5

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Bildträgerelement auf Vd = –540 Volt und Vl = –150 Volt geladen wurde und die Vdc (der Entwicklungsvorspannung) auf –480 Volt geändert wurde.

Vergleichsbeispiel 6

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Bildträgerelement auf Vd = –240 Volt und Vl = 0 Volt geladen wurde und die Vdc auf –170 Volt geändert wurde.

Vergleichsbeispiele 7–9

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Vergleichstoner 3–5 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurden.

Die Ergebnisse der Bewertung der obigen Beispiele und Vergleichsbeispiele sind insgesamt in der Tabelle 3 gezeigt.

Ergänzend zu den Bewertungsergebnissen in Tabelle 3, in Vergleichsbeispiel 3, traten Bilddefekte, die einer Ladungsunregelmäßigkeit zuzusprechen sind, nach einem kontinuierlichen Kopieren auf 15.000 Blättern auf, so dass die Bildherstellung und -bewertung beendet waren. In Vergleichsbeispiel 5 trat ein Ladungsabfluss auf dem Bildträgerelement nach 100 Blättern auf, so dass die Bildherstellung und -bewertung danach beendet waren.

In allen Beispielen, mit Ausnahme der Beispiele 8 und 10, erhielt man gute Bilder ohne Geisterbildung und Rückseitenverschmutzung der kopierten Bilder, ohne dass eine Verschmutzung des Bildträgerelements, der Übertragungsvorrichtung und der Fixiervorrichtung verursacht wurden. In den Beispielen 8 und 10 beobachtete man eine leichte Tonerverschmutzung auf der Presswalze in der Fixiervorrichtung nach dem kontinuierlichen Bildherstellungstest, allerdings zeigten die Bilder keine Rückseitenoberflächenverschmutzung.

Beispiel 26

Eine Bildherstellungsvorrichtung (eine sogenannte reinigerlose Vorrichtung) mit einer Organisation, die man erhält durch Entfernen der Reinigungsvorrichtung 312 und des Mechanismus zum Auftragen des elektrisch leitenden feinen Pulvers 314 aus der in Beispiel 1 verwendeten Vorrichtung, wurde für die kontinuierliche Bildherstellung auf 50.000 Blättern in einer Umgebung normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit verwendet und bezüglich identischer Eigenschaften wie in Beispiel 1 bewertet. Weiterhin wurde eine Halbtonbildrauheitsbewertung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass sie nach einem kontinuierlichen Kopieren auf 50.000 Blättern anstelle von 20.000 Blättern durchgeführt wurde.

Vor jeder kontinuierlichen Bildherstellung wurde das elektrisch leitende feine Pulver 3 auf die Oberfläche des Ladeelements 1 bei einer Beschichtungsrate von 1 × 104 Teilchen/mm2 aufgetragen. Zur Bewertung der Übereinstimmung zwischen dem Bildträgerelement und der Lademethode wurde ein Potentialunterschied (Verringerung) &Dgr;Vd (Volt) zwischen dem Anfangsstadium und nach 50.000 Blättern der kontinuierlichen Bildherstellung gemessen.

Nach dem Kopieren auf 50.000 Blättern wurde ein Haftband auf eine Oberfläche auf der Ladewalze aufgelegt, um das haftende Pulver zu gewinnen, von dem man festgestellt hatte, dass es gleichmäßig die Walze bedeckt und das, wie erkannt wurde, fast nur weiße Zinkoxidteilchen (elektrisch leitendes feines Pulver 3) umfasst, während eine geringe Menge an übertragenem Resttoner erkannt wurde. Das elektrisch leitende feine Pulver wurde gemessen und es war vorhanden bei einer Dichte von ca. 2 × 10 Teilchen/mm2. Als Ergebnis der Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop waren die übertragenen Resttonerteilchen frei von elektrisch leitendem feinen Pulver, das daran klebt.

Die Ergebnisse der Leistungsbewertung in diesem Beispiel sind in Tabelle 4 zusammen mit denjenigen der folgenden Beispiele zusammengefasst.

In jedem der folgenden Beispiele wurde das in jedem verwendeten magnetischen Toner enthaltende feine elektrisch leitende Pulver auf das Ladelement vor der kontinuierlichen Bildherstellung aufgetragen.

Beispiele 27–31

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 26 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Toner 2–6 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurden.

Beispiel 32

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Bildherstellungsvorrichtung, die hergestellt wurde durch Entfernen des Reinigers und des Mechanismus zum Auftragen des elektrische leitenden feinen Pulvers verwendet wurde.

Beispiele 33–42

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 26 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Toner 8–17 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurden.

Beispiele 43–49

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 26 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Bildherstellungsvorrichtung von Beispiel 26 unter den in den Beispielen 18–24 spezifizierten Bedingungen betrieben wurde.

Vergleichsbeispiele 10–14

Die Bildherstellung und -bewertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 26 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die magnetischen Vergleichstoner 1–5 anstelle des magnetischen Toners 1 verwendet wurden.

Im Vergleichsbeispiel 11 trat ein Ladefehler nach dem Kopieren auf 1.000 Blättern auf, so dass danach die Bildherstellung beendet war.

Die Bewertungsergebnisse in den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen sind in der folgenden Tabelle 4 zusammengefasst.

Das Ergebnis der Tonerverbrauchsmessung (pro Blatt während kontinuierlichem Kopieren auf den ersten 20.000 Blättern) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Beispiele 26–49 zeigten einen Tonerverbrauch (mg/A4-Blatt), der etwa 10 % weniger als derjenige der entsprechenden Beispiele 1–25 war.


Anspruch[de]
Bildherstellungsverfahren, das aufweist:

eine Ladestufe zum Laden eines Bildträgerelements mit einem Lademittel, das ein Ladelement, das mit einer Spannung versorgt wird und gegen das Bildträgerelement bei einer Kontaktposition anstößt, aufweist;

eine Stufe zur Bildung eines latenten Bilds zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem geladenen Bildträgerelement,

eine Entwicklungsstufe zur Übertragung eines magnetischen Toners, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild, um das latente Bild zu entwickeln und dadurch ein magnetisches Tonerbild auf dem Bildträgerelement zu bilden und

eine Übertragungsstufe zur elektrostatischen Übertragung des magnetischen Tonerbildes auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial über oder nicht über ein Zwischenübertragungselement,

worin das Bildträgerelement einen elektrisch leitenden Träger und eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial auf Siliciumbasis umfasst und auf dem elektrisch leitenden Träger angeordnet ist, umfasst, und auf ein Potential von 250 bis 600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, durch das Ladelement, das dagegen anstößt, geladen wird,

der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen und ein feines anorganisches Pulver und ein feines elektrisch leitendes Pulver, das an der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, aufweist, der magnetische Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 3–10 µm aufweist,

der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950–0,995 aufweist, und

der magnetische Toner 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält, wobei die Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen (Fe.iso(%)) bestimmt wird durch Plasma induzierte Lumineszenzmessung auf der Basis der Frequenz der Atomlumineszenz (AL) von Fe (Eisen), getrennt von oder gleichzeitig mit C (Kohlenstoff), was nach der folgenden Formel berechnet wird: Fe.iso (%) = 100 × {Zahl von AL von Fe allein}/{Zahl von AL von Fe gleichzeitig mit AL von C) + (Zahl von AL von Fe allein)}, wobei die AL von Fe als gleichzeitig betrachtet wird,

wenn sie innerhalb 2,6 m.s von der AL von C auftritt, und als getrennt betrachtet wird, wenn sie danach auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in der Ladestufe das elektrisch leitende feine Pulver zwischen dem Lademittel und dem Bildträgerelement vorhanden ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Bildträgerelement auf ein Potential von 250 – 550 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, geladen wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Bildträgerelement auf ein Potential von 250 – 500 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, geladen wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin der magnetische Toner eine Magnetisierung von 10–15 Am2/kg, bei einem Magnetfeld von 79,6 kA/m aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, worin der magnetische Toner 0,05–2,00 % isolierte, eisenenthaltende Teilchen enthält. Verfahren nach Anspruch 1, worin der magnetische Toner 0,05–1,50 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält. Verfahren nach Anspruch 1, worin der magnetische Toner 0,05–0,80 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält. Verfahren nach Anspruch 1, worin der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,970 bis 0,995 aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, worin der magnetische Toner eine Moduskreisförmigkeit von mindestens 0,990 aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, worin das magnetische Eisenoxid im magnetischen Toner in einem wässrigen Medium mit einem Kupplungsmittel, das in dem Medium hydrolysiert ist, oberflächenbehandelt worden ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin das feine anorganische Pulver, das mit den magnetischen Tonerteilchen im magnetischen Toner vermischt ist, eine durchschnittliche Primärteilchengröße von 4–80 nm aufweist. Verfahren nach Anspruch 12, worin das anorganische feine Pulver mindestens ein Element aufweist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Siliciumoxid, Titanoxid Aluminiumoxid und Doppeloxiden daraus besteht. Verfahren nach Anspruch 1, worin das anorganische feine Pulver hydrophobisiert worden ist. Verfahren nach Anspruch 14, worin das feine anorganische Pulver mit mindestens Siliconöl behandelt worden ist. Verfahren nach Anspruch 14, worin das feine anorganische Pulver mit mindestens einer Silanverbindung und Siliconöl behandelt worden ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin das elektrisch leitende feine Pulver nicht magnetisch ist. Verfahren nach Anspruch 17, worin der magnetische Toner einen Widerstand von höchstens 109 Ohm.cm aufweist und das elektrisch leitende feine Pulver eine volumenmittlere Teilchengröße kleiner als diejenige des magnetischen Pulvers aufweist und in einer Menge von 0,2–10 Gew.-% des magnetischen Toners enthalten ist. Verfahren nach Anspruch 17, worin das nicht magnetische elektrisch leitende feine Pulver einen Widerstand von höchstens 106 Ohm.cm aufweist. Verfahren nach Anspruch 17, worin mindestens ein Oberflächenbereich des nicht magnetischen, elektrisch leitenden feinen Pulvers ein Metalloxid, das ein Hauptmetallelement und ebenfalls ein Element unterschiedlich vom Hauptmetallelement in einer Menge von 0,1–5 Atom-% des Hauptmetallelements enthält, oder ein Metalloxid im Sauerstoffmangelzustand umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, worin der magnetische Toner ein Wachs in einer Menge von 0,1–20 Gew.-% des magnetischen Toners enthält. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Wachs eine maximale Wärmeabsorptionspeaktemperatur von 40–110°C, gemessen mit Differenzialrasterkaloriemetrie, aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Wachs eine maximale Wärmeabsorptionspeaktemperatur von 45–90°C, gemessen mit Differenzialrasterkaloriemetrie, aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, worin der elektrisch leitende Träger des Bildträgerelements eine zylindrische Form aufweist, und das Bildträgerelement kein Heizelement dafür im zylindrischen Träger aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bildträgerelement eine Laminatstruktur aufweist, die einen elektrisch leitenden Träger, eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial auf Siliciumbasis umfasst und eine Oberflächenschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial unterschiedlich von demjenigen der Lichtleiterschicht umfasst. Verfahren nach Anspruch 25, worin die Oberflächenschicht einen Nicht-Einkristall-Kohlenstoffhydrid-Film umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Entwicklungsstufe derart durchgeführt wird, dass sie ebenfalls als Stufe funktioniert, in der ein Teil des magnetischen Toners, der auf dem Bildträgerelement nach der Übertragungsstufe zur Übertragung des Tonerbilds auf das Übertragungsmaterial verblieben ist, wiedergewonnen wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Bildträgerelement mit dem Ladelement in Gegenwart eines elektrisch leitenden feinen Pulvers, das in einer Dichte von höchstens 103 Teilchen/mm2 an der Kontaktposition vorhanden ist, geladen wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Bildträgerelement geladen wird, während sich das Bildträgerelement und das Ladeelement derart bewegen, dass sich ein Unterschied der relativen Geschwindigkeit zwischen den Oberflächenbewegungsgeschwindigkeiten dieser Elemente an der Kontaktposition ergibt. Verfahren nach Anspruch 29, worin in der Ladestufe das Bildträgerelement und das Ladeelement in entgegengesetzten Oberflächenbewegungsrichtungen an der Kontaktposition bewegt werden. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Ladeelement ein Walzenelement mit einer Asker C-Härte von mindestens 50 Grad ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Ladeelement ein Walzenelement mit einem Volumenwiderstand von 103–108 Ohm.cm ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Ladeelement ein Walzenelement mit einer Oberfläche ist, die winzige Zellen aufweist, die einen durchschnittlichen kreisförmigen Zelldurchmesser von 5–300 µm und eine Hohlraumflächenprozentzahl an der Oberfläche von 15–90 zur Verfügung gestellt wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Ladelement ein elektrisch leitendes Bürstenelement ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Ladeelement mit einer DC-Spannung allein oder überlagert mit einer AC-Spannung mit einer Peak-zu-Peak-Spannung unterhalb von 2 × Vth, bezogen auf die Entladungsanfangsspannung Vth bei der DC-Spannungsanlegung versorgt wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Ladelement mit einer DC-Spannung allein oder überlagert mit einer AC-Spannung mit einer Peak-zu-Peak-Spannung unterhalb Vth, bezogen auf die Entladungsanfangsspannung Vth bei der DC-Spannungsanlegung versorgt wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Ladelement magnetische Teilchen umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladestufe das Ladeelement eine Magnetbürste, die aus magnetisch ausgerichteten magnetischen Teilchen gebildet ist, aufweist und mit einer Spannung versorgt wird, während das Bildträgerelement in Kontakt kommt, um das Bildträgerelement zu laden. Verfahren nach Anspruch 38, worin die magnetischen Teilchen einen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis von 10–50 µm aufweisen. Verfahren nach Anspruch 38, worin die magnetischen Teilchen einen Volumenwiderstand von 1 × 109–1 × 109 Ohm.cm aufweisen. Verfahren nach Anspruch 1, worin das elektrostatische latente Bild ein latentes Digitalbild ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Entwicklungsstufe der magnetische Toner in einer Schicht bei einer Dichte von 5–50 g/m2 auf dem Tonerträgerelement getragen wird, um das elektrostatische latente Bild auf dem Bildträgerelement zu entwickeln. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Entwicklungsstufe der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement in einer Menge getragen wird, die durch eine ferromagnetische Metallrakel, die sich gegenüber dem Trägerelement und mit einer schmalen Lücke von diesem befindet, reguliert wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Entwicklungsstufe das Tonerträgerelement gegenüber dem Bildträgerelement und mit einer Lücke von 100–1.000 µm von diesem angeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Entwicklungsstufe der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement in einer Schichtdicke, die kleiner als die Lücke zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement ist, angeordnet wird und auf das Bildträgerelement übertragen wird, um darauf das elektrostatische latente Bild zu bilden. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Entwicklungsstufe eine Entwicklungsvorspannung, die mindestens AC-Spannung umfasst, so angelegt wird, dass sich ein elektrisches Wechselfeld zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement bildet, wobei das elektrische Wechselfeld eine Peak-zu-Peak-Intensität von 3 × 106–1 × 107 V/m und eine Frequenz von 100–5.000 Hz aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, worin in der Übertragungsstufe ein Übertragungselement gegen das Bildträgerelement über das Übertragungsmaterial anstößt, um das Tonerbild vom Bildträgerelement auf das Übertragungsmaterial zu übertragen. Bildherstellungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Bildträgerelement, ein Lademittel zum Laden des Bildträgerelements, ein Mittel zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes zum Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem geladenen Bildträgerelement, ein Entwicklungsmittel, das ein Tonerträgerelement umfasst, das einen magnetischen Toner, der auf dem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild überträgt, um darauf ein Tonerbild zu bilden und ein Übertragungsmittel zum elektrostatischen Übertragen des Tonerbildes auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial über oder nicht über ein Zwischenübertragungselement,

worin das Lademittel ein Ladeelement umfasst, das mit einer Spannung versorgt wird und gegen das Bildträgerelement stößt, um eine Kontaktspalte mit dem Trägerelement zu bilden,

das Bildträgerelement einen elektrisch leitenden Träger und eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial auf Siliconbasis umfasst und auf dem ein elektrisch leitendender Träger angeordnet ist, umfasst und auf ein Potential von 250–600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, über das Ladelement, das dagegen stößt, geladen wird,

der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen und ein feines anorganisches Pulver und ein feines elektrisch leitendes Pulver, das an der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, aufweist, der magnetische Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 3–10 µm aufweist,

der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950–0,995 aufweist, und

der magnetische Toner 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält, wobei die Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen (Fe.iso(%)) bestimmt wird durch eine Plasma induzierte Lumineszenzmessung auf der Basis der Frequenz der Atomlumineszenz (AL) von Fe (Eisen), getrennt von oder gleichzeitig mit C (Kohlenstoff), was nach der folgender Formel berechnet wird: Fe.iso (%) = 100 × {Zahl von AL von Fe allein}/{Zahl von AL von Fe gleichzeitig mit AL von C) + (Zahl von AL von Fe allein)}, wobei AL von Fe als gleichzeitig betrachtet wird, wenn sie innerhalb 2,6 m.s von der AL von C auftritt, und als getrennt betrachtet wird, wenn sie danach auftritt.
Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Entwicklungsmittel ebenfalls als Mittel zum Wiedergewinnen eines Teils des magnetischen Toners, der auf dem Bildträgerelement nach dem Übertragen des Tonerbilds auf das Übertragungsmaterials verblieben ist, funktioniert. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin bei dem Lademittel das Bildträgerelement auf ein Potential von 250 bis 550 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, geladen ist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin bei dem Lademittel das Bildträgerelement auf ein Potential von 250–500 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, geladen ist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Bildträgerelement frei von einem Mittel zu dessen Erwärmung ist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Bildträgerelement eine Laminatstruktur aufweist, die einen elektrisch leitenden Träger, eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial auf Siliciumbasis umfasst und eine Oberflächenschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial unterschiedlich von demjenigen der Lichtleiterschicht umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin die Oberflächenschicht einen Nicht-Einkristall-Kohlenstoffhydrid-Film umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Lademittel ein Mittel zum Laden des Bildträgerelements ist, wobei das Ladelement gegen das Bildträgerelement über ein elektrisch leitendes feines Pulver anstößt. Vorrichtung nach Anspruch 55, worin das elektrisch leitende feine Pulver bei einer Dichte von mindestens 103 Teilchen/mm2 vorhanden ist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Bildträgerelement geladen wird, während das Bildträgerelement und das Ladeelement so bewegt werden, dass sich ein Unterschied der relativen Geschwindigkeit zwischen den Oberflächenbewegungsgeschwindigkeiten dieser Elemente an der Kontaktposition ergibt. Vorrichtung nach Anspruch 57, worin das Bildträgerelement und das Ladeelement in entgegengesetzten Oberflächenbewegungsrichtungen an der Kontaktposition bewegt werden. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Ladeelement ein Walzenelement mit einer Asker C-Härte von mindestens 50 Grad ist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Ladeelement ein Walzenelement mit Volumenwiderstand von 103–108 Ohm.cm ist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Ladeelement ein Walzenelement mit einer Oberfläche ist, die winzige Zellen aufweist, die einen durchschnittlichen kreisförmigen Zelldurchmesser von 5–300 µm und eine Hohlraumflächenprozentzahl an der Oberfläche von 15–90 % aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Ladelement ein elektrisch leitendes Bürstenelement ist, das mit einer Spannung versorgt wird, um das Bildträgerelement zu laden. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Ladeelement mit einer DC-Spannung allein oder überlagert mit einer AC-Spannung mit einer Peak-zu-Peak-Spannung unterhalb von 2 × Vth, bezogen auf die Entladungsanfangsspannung Vth bei der DC-Spannungsanlegung versorgt wird. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Ladelement mit einer DC-Spannung allein oder überlagert mit einer AC-Spannung mit einer Peak-zu-Peak-Spannung unterhalb Vth, bezogen auf die Entladungsanfangsspannung Vth bei der DC-Spannungsanlegung versorgt wird. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Ladeelement eine Magnetbürste, die aus magnetisch ausgerichteten magnetischen Teilchen gebildet ist, aufweist und mit einer Spannung versorgt wird, während das Bildträgerelement in Kontakt kommt, um das Bildträgerelement zu laden. Vorrichtung nach Anspruch 65, worin die magnetischen Teilchen einen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis von 10–50 µm aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 65, worin die magnetischen Teilchen einen Volumenwiderstand von 1 × 104–1 × 109 Ohm.cm aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin bei dem Entwicklungsmittel der magnetische Toner in einer Schicht bei einer Dichte von 5–50 g/m2 auf dem Tonerträgerelement getragen wird, um das elektrostatische latente Bild auf dem Bildträgerelement zu entwickeln. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin bei dem Entwicklungsmittel der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement in einer Menge getragen wird, die durch eine ferromagnetische Metallrakel, die sich gegenüber dem Trägerelement und mit einer schmalen Lücke von diesem befindet, reguliert wird. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin bei dem Entwicklungsmittel das Tonerträgerelement gegenüber dem Bildträgerelement und mit einer Lücke von 100–1.000 µm von diesem angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin bei dem Entwicklungsmittel der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement in einer Schichtdicke, die kleiner als die Lücke zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement ist, angeordnet ist und auf das Bildträgerelement übertragen wird, um darauf das elektrostatische latente Bild zu bilden. Vorrichtung nach Anspruch 48, wobei bei dem Entwicklungsmittel eine Entwicklungsvorspannung, die mindestens AC-Spannung umfasst, so angelegt ist, dass sich ein elektrisches Wechselfeld zwischen dem Tonerträgerelement und dem Bildträgerelement bildet, wobei das elektrische Wechselfeld eine Peak-zu-Peak-Intensität von 3 × 106–1 × 107 V/m und eine Frequenz von 100–5.000 Hz aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 48, worin das Übertragungsmittel ein Übertragungselement umfasst, das gegen das Bildträgerelement über das Übertragungsmaterial stößt, um das Tonerbild vom Bildträgerelement auf das Übertragungsmaterial zu übertragen.






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