DE60123548T2

DE60123548T2 - Bilderzeugungsvorrichtung und Bilderzeugungsverfahren

Info

Publication number: DE60123548T2
Application number: DE60123548T
Authority: DE
Inventors: Junichiro Ohta-ku Hashizume; Ryuji Ohta-ku Okamura; Kazuto Ohta-ku Hosoi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: DE60123548D1; US6576387B2; JP2002148838A; EP1207430A2; EP1207430A3; EP1207430B1; US20020115012A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren, wobei ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element aus amorphem Silicium, eine Kontaktladevorrichtung und ein kugelförmiger Toner verwendet werden.
Verwandter Stand der Technik
Als Techniken für Elementgruppen, die in elektrophotographischen lichtempfindlichen Elementen verwendet werden, sind Vorschläge hinsichtlich verschiedener Materialien, wie Selen, Cadmiumsulfid, Zinkoxid, Phtalocyanin und amorphes Silicium (nachfolgend „a-Si" bezeichnet), gemacht worden. Insbesondere sind abgeschiedene Nicht-Einkristall Filme, die Siliciumatome als Hauptkomponente, die auch a-Si-Filme genannt werden, enthalten und ebenfalls amorphe abgeschiedene Filme, die aus a-Si in Kombination mit beispielsweise Wasserstoff und/oder einem Halogen (wie Fluor oder Chlor) gebildet sind, für lichtempfindliche Elemente hoher Leistung, hoher Haltbarkeit und Umweltverschmutzungsfreundlichkeit vorgeschlagen worden, und einige davon sind bereits in die Praxis umgesetzt worden.
In den letzten Jahren, seitdem die elektrophotographische Vorrichtung immer leistungsfähiger werden sollte, sollte eine e lektrophotographische Vorrichtung unter Verwendung von a-Si ebenfalls eine höhere Bildqualität und höhere Auflösung als bisher erreichen.
Es ist herkömmlicherweise bekannt, Corona-Ladungsanordnungen in Ladungseinheiten für lichtempfindliche Elemente, die beispielsweise in Normalpapierkopierern, Laserstrahldruckern, LED-Druckern und Flüssigkristall-Verschlussdrucker, verwendet werden, zu verwenden, und diese Corona-Ladungsanordnungen sind im großen Umfang im Gebrauch. Die Corona-Ladungsanordnungen laden die jeweiligen Elemente elektrostatisch durch Anlegen einer hohen Spannung von etwa 5 bis 10 kV an einen Metalldraht mit einem Durchmesser von etwa 50 bis 100 μm, um die Atmosphäre zu ionisieren.
Aus strukturellen Gründen haben die Corona-Ladungsanordnungen den Nachteil, dass die Erzeugung von Ozon in großer Menge die Corona-Entladung beeinflusst. Bei wiederholter Anwendung können sich Ozon- und Corona-Produkte auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements abscheiden, und unter diesem Einfluss kann die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements feuchtigkeitsempfindlich werden, was dazu führen kann, dass sie Feuchtigkeit adsorbiert. Dieses kann einen lateralen Strom elektrischer Ladungen auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements in einer Umgebung hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit verursachen, was eine Verschlechterung der Bildqualität verursacht, die auch Schmierbilder genannt wird. Es gibt dieses Problem. Insbesondere haben die elektrophotographischen lichtempfindlichen Elemente unter Verwendung von a-Si eine derart hohe Oberflächenhärte, dass, während sie durchaus eine große Anzahl von Blättern drucken können, ihre Oberflächen nur schlecht durch Abrieb gereinigt werden können. Wenn daher Coronaprodukte einmal daran anhaften, können sie nur mit Schwierigkeiten entfernt werden, was einen großen Einfluss hat.
Ein anderes Problem bei den Corona-Ladungsanordnungen besteht darin, dass sie durch irgendwelche unebenen Schichtdicken und Widerstandsverteilungen des lichtempfindlichen Elements beeinträchtigt werden können. Dieses kann eine Ungleichmäßigkeit des Oberflächenpotentials verursachen, wodurch dann eine ungleichmäßige Dichte auf den Bildern verursacht werden kann.
Um dieses Problem der Bildqualität zu lösen, sind verschiedene Ladeeinheiten vorgeschlagen worden.
Bei einer Kontaktladeeinheit, die in der japanischen offen gelegten Patentanmeldung Nr. 63-208878 beschrieben ist, wird ein Ladeelement, an das eine Spannung angelegt worden ist, mit einem entsprechenden zu ladenden Element (lichtempfindliches Element) in Kontakt gebracht, welches Objektladeelement genannt wird, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf ein gewünschtes Potential zu laden. Im Vergleich mit den Corona-Ladeanordnungen, kann diese Einheit eine geringe Spannung bezogen auf die angelegte Spannung, die notwendig ist zum Erreichen des gewünschten Potentials auf der Oberfläche des Objektladeelements notwendig ist, erreichen, und sie verursacht auch keine Schmierbilder aufgrund von Ozonprodukten, weil die Menge des Ozons, das im Verlauf der Ladung auftritt, Null oder nur sehr klein ist. Ebenfalls wird bei dieser Kontaktladung die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements geladen, so dass sie ein im Wesentlichen gleichmäßiges Potential gemäß der angelegten Spannung aufweist, wobei nur eine geringe ungleichmäßige Bilddichte auftreten kann. Dieses hat Vorteile.
Im Zuge weiteren Fortschritts derart, dass eine Serie von Kontaktladelementen auf verschiedene Weisen bereits verbessert worden sind, die in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 8-6353 beschrieben sind, ist ein Mechanismus vorgeschlagen worden, wobei ein Kontaktladelement unter Verwendung von Teilchen in Form einer Magnetbürste, die ein magnetisches Material und magnetische Teilchen (oder Pulver) umfasst, in Kontakt mit einem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebracht wird, um dieses zu laden. Ebenfalls vorgeschlagen ist, wie in der japanischen offen gelegten Patentanmeldung Nr. 10-307454 beschrieben worden ist, ein neues Verfahren mit einem Mechanismus, wobei ein Trägerelement mit Leitfähigkeit und Elastizität, das so konstruiert ist, dass geladene Teilchen auf der Oberfläche getragen werden, in Kontakt mit einem lichtempfindlichen Element gebracht wird, um dieses zu laden.
Versuche zum Erreichen einer viel höheren Bildqualität sind ebenfalls aus Sicht der Verbesserung der Toner gemacht worden. Insbesondere werden polymerisierte Toner anstelle herkömmlicher pulverisierter Toner studiert.
Die polymerisierten Toner haben eine ausgezeichnete Fluidität, weil sie Teilchen in im Wesentlichen gleichmäßiger kugelförmiger Gestalt aufweisen und weniger Streuung hinsichtlich des Teilchendurchmessers aufweisen. Sie sind ebenfalls vorteilhaft im Hinblick auf das Erreichen einer hohen Bildqualität, weil die Farbmittel kaum an die Teilchenoberfläche treten und sie eine gleichmäßige triboelektrische Ladbarkeit aufweisen. Sie können in den Teilchen ebenfalls Wachs einschließen und können eine gute Fixierleistung und Anti-Offseteigenschaften errei chen. Deswegen werden die polymerisierten Toner allmählich in großem Ausmaß in Geräten hoher Bildqualität verwendet. Als Patentanmeldung, die magnetische polymerisierte Toner vorschlägt, ist die EP 1058157 A1 zugänglich.
Wie oben ausgeführt wurde, sind Versuche zum Erreichen einer höheren Bildqualität gemacht worden, indem die Bildung gleichmäßiger latenter Bilder, die frei von irgendwelchen unfokussierten oder ungleichen Bildern sind, was den Kontaktladeeinheiten zuzuschreiben ist, mit der Bildung verlässlicher sichtbarer Bilder, was den polymerisierten Tonern zuzuschreiben ist, verbunden wurde.
Allerdings bei den Bildherstellungsvorrichtungen hoher Bildqualität, mit denen gleichmäßige latente Bilder durch Anwendung einer unter Spannung gesetzten Kontaktladeeinheit als Mittel zum Laden des elektrophotografischen lichtempfindlichen Elements gebildet werden und die latenten Bilder durch die Verwendung des polymerisierten Toners, mit dem man, wie oben beschrieben, eine sehr genaue Entwicklung durchführen kann, sichtbar gemacht werden, gibt es die folgenden Probleme.
In dieser Kontaktladeeinheit gibt es eine sehr gute Ladungspotentialgleichmäßigkeit bei der makroskopischen Betrachtung, wie oben ausgeführt wurde. Allerdings bei der mikroskopischen Betrachtung, können Kontaktpunkte der Magnetbürste oder der geladenen Teilchen mit dem lichtempfindlichen Element (Bürstenbilder) auftreten, was auf die Konstruktion zurückzuführen ist. Diese Bürstenbilder treten in den Halbtonbildbereichen auf, und deswegen wird die Bildqualität sehr schlecht, selbst wenn der polymerisierte Toner verwendet wird.
Zur Verhinderung dieser Bürstenbilder ist es notwendig, die relative Geschwindigkeit zwischen der Ladeeinheit und dem lichtempfindlichen Element höher zu machen, damit sie gegeneinander stärker reiben können, so dass die Ladeeinheit in gleichmäßigem Kontakt mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebracht werden kann. Wegen dieser Reibung kann allerdings die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements abschleifen oder abnutzen, wenn auch nur gering. Obwohl diese Abnutzung nur gering ist, kann auch die mikroskopische Abschleifung einen großen Einfluss haben, wenn sie über einen langen Zeitraum geschieht, weil eigentlich das lichtempfindliche a-Si-Element eine lange Lebensdauer hat.
Ein anderes Problem außer dieser ungleichmäßigen Ladung ist ebenfalls das Problem, das sich die Kontaktladeeinheiten verschlechtern. Beispielsweise, bei einer Kontaktladeanordnung vom Magnetbürstentyp können die magnetischen Teilchen auf die Seite des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements wandern, was ein Problem ist, das man Magnetteilchenverlust nennt. Bei einer Kontaktladeeinheit mit einer elastischen Walze gibt es das Problem, dass die Walze abnutzen kann oder sich deformiert. Wenn sich die Kontaktladeeinheit einmal auf diese Weise verschlechtert hat, kann eine fehlerhafte Ladung auftreten, oder es kann sogar eine Bildzerstörung auftreten. Dieses wirft die Frage auf, wie man die Kontaktladeeinheiten so gestalten kann, dass sie eine lange Lebensdauer aufweisen.
Viele Vorschläge sind ebenfalls hinsichtlich der Verbesserung der lichtempfindlichen Elemente selbst gemacht worden. Als Patentanmeldung, die ein lichtempfindliches a-Si-Element mit einer Oberflächenschicht, die aus einem Nicht-Einkristall- Kohlenstofffilm gebildet ist, betrifft, ist die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 11-184121 zugänglich.
Die EP-A-1 004 938 beschreibt ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element, worin eine erste Oberflächenschicht, die die Bedingung erfüllt, das die durchschnittliche Mittellinienrauhheit (Ra) in einem Bereich von 50 Å bis 5000 Å liegt und eine zweite Oberflächenschicht, die ein Nicht-Einkristall-Kohlenstoff, das mindestens Fluor enthält, umfasst, in dieser Reihenfolge laminiert sind.
Die EP-A-0 913 733 beschreibt ein elektrophotografisches lichtempfindliches Element, worin die äußerste Oberfläche aus einem Nicht-Monokristallin-Kohlenstofffilm, der Wasserstoff enthält, zusammengesetzt ist und eine dynamische Härte von nicht weniger als 300 kgf/mm² und nicht mehr als 1300 kgf/mm², gemessen unter Verwendung einer Diamantnadel der Form einer dreieckigen Pyramide mit einer Spitze mit einem Radius von nicht mehr als 0,1 μm und einem Kante-zu-Kante-Winkel 115°, umfasst.
Die EP-A-0 709 746 offenbart ein Bildherstellungsverfahren, das das elektrostatische Laden einem Bildträgerelements unter Anwendung einer Kontaktladeanordnung, die Bildung eines elektrostatischen latenten Bilds auf dem in dieser Weise geladenen Bildträgerelement, das Entwickeln des elektrostatischen latenten Bilds mit einem magnetischen Toner und die Übertragung des Tonerbilds auf ein Übertragungsmedium umfasst, worin der magnetische Toner einen Wert von σ·D·δ oder weniger aufweist, wobei der Wert durch i) Multiplizieren einer Magnetisierungsmenge σ (Am²/kg) in einem Magnetfeld von 1K Oersted, gemessen in einem Vibrationsmagnetometer, ii) des gewichtsmittleren Teilchendurchmessers D (μm) des magnetischen Toners und iii) der Dichte δ (g/cm³) erhalten wird.
US-A-6 118 965 beschreibt eine Bildherstellungsvorrichtung, die ein Bildträgerelement, eine Ladevorrichtung, die ein Ladeelement, an das als Spannung angelegt werden kann, wobei sich eine Spalte mit dem Bildträgerelement bildet und sich elektrisch leitende Teilchen in der Spalte aufhalten, einen Entwickler, der ein Entwicklerträgerelement aufweist, aufweist, wobei der auf dem Entwicklerträgerelement während der Entwicklung getragene Entwickler mit dem Bildträgerelement am Kontaktbereich, wo die Umfangsgeschwindigkeitsrichtungen des Bildträgerelements und des Entwicklerträgerelements die gleichen sind, in Kontakt gebracht wird.
Die JP-A-2 000 029239 offenbart einen magnetischen Toner, den man durch Schmelzen und Verkneten eines Bindemittelharzes und eines magnetischen Materials erhält. Das erhaltene geknetete Material wird zerkleinert, klassifiziert und mindestens einer Behandlung unter Anwendung von Schlagkräften, Kompressionskräften oder Erhitzen behandelt, um einen magnetischen Toner herzustellen, worin die durchschnittliche Kreisförmigkeit der Teilchen mit ≥ 1,6 μm äquivalentem kugelförmigen Durchmesser 0,96–0,98 ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei die obigen Probleme gelöst worden sind.
Genauer ausgeführt, eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei ein lichtempfindliches a-Si-Element verwendet wird und eine hohe Bildqualität in Aussicht gestellt wird, welche im Hinblick auf die Kontaktleistung verbessert worden sind, obwohl die Abriebmenge der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements verringert ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, womit man Bilder hoher Qualität, die frei von irgendwelchen unfokussierten Bildern und Schmierbildern in jeder Umgebung sind, ohne das irgendwelche Ozonprodukte aufgrund von Coronaentladung erzeugt werden, erhalten kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei das lichtempfindliche a-Si-Element gleichmäßig geladen werden kann, um gleichmäßige Bilder, die frei von irgendwelchen ungleichmäßigen Bildern sind und ebenfalls frei von irgendwelchen Bürstenbildern oder grobkörnigen Bildern in den Halbtonbildern sind, zu erhalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem man scharfe Bilder in hoher Auflösung erhalten kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei sich das lichtempfindliche a-Si-Element nicht abnutzt und stabil über einen langen Zeitraum in Betrieb bleibt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildherstellungsvorrichtung und ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei die Kontaktladeeinheit eine lange Lebensdauer aufweist und Bilder bei geringen Betriebskosten und über einen langen Zeitraum stabil erhalten werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung, das folgendes umfasst:
Eine Ladestufe mit der elektrostatischen Ladung eines elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements mit einem leitenden Substrat und mindestens einer lichtleitenden Schicht und
einer Oberflächenschicht auf dem leitenden Substrat;
eine Stufe zur Bildung eines latenten Bilds mit der Bildung eines elektrostatischen latenten Bilds auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element durch bildweise Belichtung;
eine Entwicklungsstufe mit der Übertragung eines Toners auf das elektrostatische latente Bild, das auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebildet ist, um das elektrostatische latente Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu bilden und
eine Übertragungsstufe mit der Übertragung des Tonerbilds auf ein Übertragungsmedium; worin
die lichtleitende Schicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements ein Nicht-Einkristallmaterial, das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, umfasst;
die Oberflächenschicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements einen Nicht-Einkristall-Kohlenstofffilm, der mindestens Wasserstoff enthält, umfasst und eine dynamische Härte im Bereich von 4,90 × 10⁹ bis 1,76 × 10¹⁰ Pa (500 bis 1.800 kgf/mm²) aufweist);
die Ladestufe eine Ladungsstufe ist, mit der eine Spannung an das Ladeelement, das in Kontakt mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element steht, wobei dadurch eine Kontaktzone gebildet wird, angelegt wird, um das elektrophotographische lichtempfindliche Element elektrostatisch zu laden und
der Toner ein magnetischer Toner mit Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und magnetisches Material enthalten und einem anorganischen feinen Pulver ist, der eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 1,000 aufweist;
wobei der Toner eine Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 50 Am²/kg (emu/g) unter Anlegung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m (1.000 Oersted) aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine Bildherstellungsvorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens zur Verfügung, die aufweist:
Ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element mit einem leitenden Substrat und mindestens einer lichtleitenden Schicht und einer Oberflächenschicht auf dem leitenden Substrat;
eine Ladevorrichtung zum elektrostatischen Laden des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements;
eine Vorrichtung zur Bildung eines latenten Bilds zur Durchführung einer bildweisen Belichtung, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element zu bilden;
eine Entwicklungsvorrichtung, die einen Toner enthält und diesen auf das elektrostatische latente Bild, das auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebildet ist, überträgt, um das elektrostatische Bild sichtbar zu machen und
ein Tonerbild zu bilden und
eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen des Tonerbilds auf ein Übertragungsmedium;
worin die lichtleitende Schicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements ein Nicht-Einkristallmaterial, das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, umfasst;
die Oberflächenschicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements einen Nicht-Einkristall-Kohlenstofffilm, der mindestes Wasserstoff enthält, umfasst, und eine dynamische Härte im Bereich von 4,90 × 10⁹ bis 1,76 × 10¹⁰ Pa (500 bis 1.800 kgf/mm²) aufweist;
die Ladevorrichtung ein Ladeelement aufweist, die in Kontakt mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gehalten wird, wobei sich damit eine Kontaktzone ausbildet, welches eine Ladevorrichtung zum elektrostatischen Laden des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements unter Anlegung einer Spannung ist und
der Toner ein magnetischer Toner mit Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Material enthalten und einem anorganischen feinen Pulver ist, der eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 1,000 aufweist;
wobei der Toner eine Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 50 Am²/kg (emu/gl unter Anlegung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m (1.000 Oersted) aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm mit der Erläuterung des Querschnitts eines Beispiels für ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element, das in der Bildherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Abscheidungssystem zur Bildung eines elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements.
3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Abscheidungssystem zur Bildung von elektrophotographischen lichtempfindlichen Elementen.
4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Kontaktladeeinheit, die in der erfindungsgemäßen Bildherstellungsvorrichtung verwendet wird.
5 ist eine schematische Darstellung eines anderen Beispiels für eine Kontaktladeeinheit, die in der erfindungsgemäßen Bildherstellungsvorrichtung verwendet wird.
6 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für eine Kontaktladeeinheit, die in der erfindungsgemäßen Bildherstellungsvorrichtung verwendet wird.
7 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die erfindungsgemäße Bildherstellungsvorrichtung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegenden Erfinder haben intensive Studien hinsichtlich des Erreichens einer höheren Bildqualität in einer Bildherstellungsvorrichtung, in der lichtempfindliche a-Si-Elemente verwendet werden, durchgeführt. Im Ergebnis sind sie zu der Feststellung gelangt, dass es effektiv ist, eine Ladeanordnung vom Kontaktladetyp zu verwenden, um Schmierbilder und eine ungleichmäßige Ladung zu vermeiden, wenn das lichtempfindliche a-Si-Element mit einer Corona-Entladeanordnung geladen wird und ebenfalls einen polymerisierten Toner (Polymerisationstoner) in Kombination damit zu verwenden, um scharfe Bilder mit einer hohen Auflösung zu bilden.
Da allerdings bei der Kontaktladeeinheit die Kontaktpunkte der magnetischen Bürste oder geladenen Teilchen mit dem lichtempfindlichen Element, was man Bürstenbilder nennt, auf den Bildern auftreten können, müssen die Kontaktladeeinheit und das lichtempfindliche a-Si-Element gegeneinander bei relativen Geschwindigkeiten, die entsprechend höher eingestellt werden, gerieben werden. In diesem Fall, obwohl das lichtempfindliche a-Si-Element eine hohe Härte aufweist, kann sich die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements anschleifen, wenn es über einen langen Zeitraum verwendet wird. Um diesen Problemen zu begegnen, sind ausführliche Studien darüber gemacht worden, wie man das lichtempfindliche a-Si-Element optimal einstellen kann. Im Ergebnis hat man festgestellt, dass es effektiv ist, ein Nicht-Einkristall-Material zu verwenden, das mindestens Wasserstoff enthält und hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, das heißt, ein so genannter hydrierter amorpher Kohlenstoff (nachfolgend als „a-C:H" bezeichnet). Es ist deutlich geworden, dass die a-C:H-Filme eine viel höhere Härte als diejenigen aufweisen, die aus herkömmlichen Materialien gebildet sind, und deswegen kann man eine ausreichend lange Lebensdauer erreichen, selbst wenn mit einer Kontaktladeanordnung eine Reibung erfolgt.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Basis dieser Feststellungen entstanden.
Die erfindungsgemäße Bildherstellungsvorrichtung umfasst ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element mit einem leitenden Substrat und mindestens einer lichtleitenden Schicht und einer Oberflächenschicht auf dem leitenden Substrat; eine Ladevorrichtung zum elektrostatischen Laden des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements; eine Vorrichtung zur Bildung eines latenten Bilds zur Durchführung einer bildweisen Belichtung, um eine elektrostatisches latentes Bild auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element zu bilden; eine Entwicklungsvorrichtung zur Übertragung eines Toners auf das elektrostatische latente Bild, das auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebildet ist, um das elektrostatische latente Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu bilden und eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen des Tonerbilds auf ein Übertragungsmedium.
Um die Effekte der vorliegenden Erfindung auch ausreichend zu erhalten, kann die Oberflächenschicht des lichtempfindlichen Elements bevorzugt eine dynamische Härte in einem Bereich von 4,90 × 10⁹ bis 1,76 × 10¹⁰ Pa (500 bis 1.800 kgf/mm²) aufweisen. Damit ausreichender Spielraum im Hinblick auf die Abriebgeschwindigkeit und Filmablösung gewährleistet ist, kann die Oberflächenschicht bevorzugt eine dynamische Härte im Bereich von 6,86 × 10⁹ bis 1,47 × 10¹⁰ Pa (700 bis 1.500 kgf/mm²) aufweisen.
Damit die Oberflächenschicht des lichtempfindlichen Elements eine ausreichende Abnutzungsbeständigkeit gegenüber den Kontaktladeanordnungen, die in der Bildherstellungsvorrichtung in verschiedenen Typen verwendet werden können, aufweist, kann der beabsichtigte Effekt gut erhalten werden, so lange wie die Oberflächenschicht als Härte eine dynamische Härte von 4,90 × 10⁹ (500 kgf/mm²) oder höher aufweist. Wenn sie andererseits eine dynamische Härte in einem Wertebereich von größer als 1,76 × 10¹⁰ Pa (1.800 kgf/mm²) aufweist, kann eine Filmablösung auftreten, wenn die Oberflächenschicht in einer Schichtdicke aufgetragen ist, die groß genug ist, um zufrieden stellende Funktionen als elektrophotographisches lichtempfindliches Element auszuüben.
Der a-C:H-Film weist ebenfalls den zusätzlichen Vorteil auf, dass er eine Verbesserung im Hinblick auf die Gleitfähigkeit der Oberfläche verbringt. Insbesondere, wenn eine Magnetbürstenladeanordnung als Kontaktladeeinheit verwendet wird, kann weniger Verlust der magnetischen Teilchen auftreten. Wenn eine elastische Walze verwendet wird, wird ihre Kontaktoberfläche weniger ständig eingestellt werden müssen. Deswegen hat der a- C:H-Film den weiteren Effekt, dass die Kontaktladeeinheit weniger schnell zerstört wird.
Um Bilder mit hoher Auflösung zu erreichen, ist es ebenfalls effektiv, einen Polymerisationstoner zu verwenden. Der Toner dieses Typs hat, aufgrund seines Herstellungsprozesses, eine im wesentlichen kugelförmige Teilchenform im Vergleich mit herkömmlichen Tonern, die aus einem Harz durch Pulverisierung und Klassifizierung hergestellt werden, und des weiteren weist der Toner eine gleichmäßige Teilchengrößeverteilung auf und eine sehr gute Fluidität. Bei dem Polymerisationstoner kommt das Farbmittel kaum an die Teilchenoberflächen, und er hat eine gleichmäßige triboelektrische Ladbarkeit, was ein etwas höheres triboelektrisches Ladungspotential schafft. Im Ergebnis kann jedes sehr kleines latentes Bild getreu entwickelt werden, das außerdem eine verbesserte Auflösung und Schärfe aufweist.
Die erfindungsgemäße Kombination dieses Polymerisationstoners mit der Oberflächenschicht, die aus dem a-C:H-Film gebildet ist, kann im erheblichen Ausmaß die Schärfe verbessern im Vergleich mit irgendwelchen herkömmlichen lichtempfindlichen Elementen. Der Mechanismus dafür ist augenblicklich noch im Einzelnen unklar. Es wird angenommen, dass es auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass der a-C:H-Film eine viel geringere oberflächenfreie Energie aufweist, als Filme, die aus Materialien, wie amorphes Siliciumcarbid, amorphes Siliciumnitrid und amorphes Siliciumoxid, gebildet sind und herkömmlicherweise verwendet werden, und deswegen erbringt der synergistische Effekt in Kombination mit der Teilchenform des Polymerisationstoners eine weitere Verbesserung im Hinblick auf die Fluidi tät, was es einfach macht, latente Bilder getreu zu Reproduzieren.
Wie oben ausgeführt wurde, ermöglicht es die vorliegende Erfindung erstmals, eine Bildherstellungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die nicht durch die Umgebung beeinflusst ist und eine hohe Bildqualität und eine lange Lebensdauer aufgrund der Kombination der drei Faktoren, die Kontaktladeeinheit, der Polymerisationstoner und das lichtempfindliche a-Si-Element mit der aus a-C:H-gebildeten Oberflächenschicht, verspricht.
Die vorliegende Erfindung wird nun spezifisch nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
[1] Elektrophotografisches lichtempfindliches Element gemäß der vorliegenden Erfindung:
Erste Ausführungsformen des elektrophotografischen lichtempfindlichen Elements, das in der erfindungsgemäßen Bildherstellungsvorrichtung und im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Diagrammansicht zur Beschreibung einer Ausführungsform des in der vorliegenden Erfindung verwendeten elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements.
Gezeigt ist hier ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element, das ein leitendes Substrat 101 hergestellt aus einem leitenden Material wie beispielsweise Aluminium oder rostfreier Stahl, eine auf diesem leitenden Substrat angeordnete lichtleitende Schicht 102 und eine Oberflächenschicht 103 als äußerste Schicht, wobei diese in dieser Anordnung übereinander gelagert sind, aufweist.
Die lichtleitende Schicht 102 enthält mindestens Wasserstoff und/oder ein Halogen und ist aus einem Nicht-Einkristall-Material (a-Si), das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, gebildet. Als Oberflächenschicht 103 wird ein Nicht-Einkristall-Kohlenstofffilm (a-C:H-Film) verwendet.
Die lichtleitende Schicht 102 kann weiterhin wahlweise, an der Grenzschicht mit der Oberflächenschicht 103, eine Pufferschicht 105, die beispielsweise aus amorphem Siliciumcarbid, amorphem Siliciumnitrid oder amorphem Siliciumoxid gebildet ist, aufweisen.
Zwischen der lichtleitenden Schicht 102 und dem leitenden Substrat 101 kann eine Blockierungsschicht 104 im unteren Teil weiterhin vorgesehen sein, welche die Injektion von Trägern auf dem leitenden Substrat 101 blockiert und ebenfalls die Haftung der lichtleitenden Schicht 102 verbessert. In der Pufferschicht 105 und der unteren Blockierungsschicht 104 können Dotierungsmittel, wie Elemente der Gruppe 3B oder der Gruppe 5B entsprechend ausgewählt enthalten sein, so dass die Polarität der Ladung, das heißt, die positive Ladung oder negative Ladung, gesteuert werden kann.
Die lichtleitende Schicht 102 in der vorliegenden Erfindung kann ebenso funktionell in eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht (beide nicht gezeigt) getrennt sein, die aus einem amorphen Material, das mindestens Siliciumatome enthält, zusammengesetzt sind, um ein funktionsgetrenntes lichtempfindliches Element zur Verfügung zu stellen. Bei diesem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element werden Lichtträger hauptsächlich in der Ladungserzeugungsschicht bei Bestrahlung mit Licht gebildet und durch die Ladungstransportschicht geleitet, um das leitende Substrat 101 zu erreichen.
Das leitende Substrat 101 kann jede gewünschte Form in Abhängigkeit der Antriebsmethode des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements aufweisen.
(1) Leitendes Substrat:
Das leitende Substrat 101 in der vorliegenden Erfindung kann isolierende Substrate aus Materialien, wie Aluminium, Eisen, Chrom, Magnesium, rostfreier Stahl und Legierungen daraus, so wie Glas, Quarz, Keramikmaterialien und hitzebeständige synthetische Harzfilme, deren Oberflächen auf mindestens der Seite, auf der die lichtleitende Schicht gebildet werden soll, leitend behandelt worden sind, umfassen. Es ist ebenfalls für diese Oberflächen bevorzugt, dass sie in einer Drehbank hochglanzpoliert werden. Das leitende Substrat kann jede Gestalt aufweisen, einschließlich die Form einer Walze und die Form eines endlosen Bandes.
(2) Oberflächenschicht:
Die Oberflächenschicht 103 in der vorliegenden Erfindung umfasst einen Nicht-Einkristall-Kohlenstofffilm, der mindestens Wasserstoff enthält. Der hier bezeichnete „Nicht-Einkristall-Kohlenstoff" bedeutet hauptsächlich einen amorphen Kohlenstoff mit Eigenschaften zwischen Graphit und Diamant, und er kann mikrokristallin oder teilweise polykristallin sein. Diese Oberflächenschicht 103 hat eine freie Oberfläche, und sie wird hauptsächlich für den Zweck vorgesehen, dass die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann, das heißt also, eine Abnutzung und Verkratzung während des Gebrauchs über einen langen Zeitraum zu verhindern.
Die Oberflächenschicht 103 in der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt, wie bereits zuvor beschrieben, eine dynamische Härte im Bereich von 4,90 × 10⁹ bis 1,76 × 10¹⁰ Pa (500 bis 1.800 kgf/mm²) aufweisen. Damit ein ausreichender Spielraum gegenüber der Abnutzungsbeständigkeit und Filmablösung vorhanden ist, kann die Oberflächenschicht bevorzugter eine dynamische Härte im Bereich von 6,86 × 10⁹ bis 1,47 × 10¹⁰ Pa (700 bis 1.500 kgf/mm²) aufweisen.
In der vorliegenden Erfindung wird die dynamische Härte der Oberflächenschicht auf folgende Weise gemessen. Auf die Oberfläche einer Oberflächenschichtprobe, die auf einem Siliciumwafer abgeschieden ist, wird ein Gewicht vertikal unter Anwendung eines konischen Diamantstifts mit einer Spitze von 0,1 μm oder kleiner hinsichtlich des Radius und mit einem Flächenwinkel von 115°C angewendet, wobei das Verhältnis zwischen dem Gewicht und der Tiefe der Einkerbung in der Gleichung DH = α × p/d² verwendet wird, um die dynamische Härte DH zu berechnen. Hier bedeutet α 3,8584, p ist das Gewicht (mN) und d ist die Tiefe der Einkerbung (μm). Die Tiefe der Einkerbung wird auf etwa 1/5 oder kleiner der Schichtdicke des a-C:H-Films eingestellt, um irgendwelchen Einfluss der darunter liegenden Schicht auszuschließen. Spezifischer ausgeführt, es wird ein Stück mit 3 cm × 3 cm aus dem lichtempfindlichen Element herausgeschnitten, und die dynamische Härte wird mit einem dyna mischen Härtemessgerät DUH-201S, hergestellt von Shimadzu Corporation, gemessen.
Die Oberflächenschicht, die den erfindungsgemäßen a-C:H-Film umfasst, kann durch die bekannte Plasma-unterstützte CVD (chemische Dampfabscheidung), als Beispiel, gebildet werden. Die Plasma-unterstützte CVD weist üblicherweise eine große Systemabhängigkeit auf, und deswegen können die Bedingungen für die Filmbildung, mit denen die Oberflächenschicht 103 gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, nicht umfassend vorbeschrieben werden.
Im Allgemeinen können sich die Eigenschaften der zu bildenden abgeschiedenen Filme im großen Ausmaß ändern, was von den Arten der Materialgase, den Arten der Trägergasen, den Methoden des Vermischens der Gase, den Methoden der Zuführung der Gase, der Regulation der Evakuierung, der Regulation des Drucks, der Regulation des elektrischen Stroms, der Regulation der Frequenz, der Regulation der Wellenform des elektrischen Stroms, der Regulation der direkten Vorspannung, der Regulation der Temperatur des leitenden Substrats, der Regulation der Filmbildungszeit usw. abhängig ist. Demzufolge, auch bei der Steuerung der Einkerbungshärte im dynamischen Härtetest, können ebenfalls erfindungsgemäß diese Parameter in geeigneter Weise reguliert werden, wobei die Bedingungen dafür ohne weiteres in den Filmherstellungssystemen eingestellt werden können. Es ist insbesondere effektiv, den elektrischen Strom und die direkte Vorspannung zu regulieren, wenn die dynamische Härte gesteuert wird. Die Oberflächenschicht 103 in der vorliegenden Erfindung kann durch Plasma-unterstützte CVD, Sputtern, Ionenplatierung und dergleichen, wobei Kohlenwasserstoffe, die bei Normaltemperatur und Normaldruck gasförmig sind, als Materialgase ver wendet werden, gebildet werden. Filme, die nach einem Plasmaunterstützten CVD-Verfahren, das später beschrieben wird, gebildet werden, sind bevorzugt für die Verwendung als Oberflächenschichten, weil sie sowohl eine hohe Transparenz wie auch eine hohe Härte aufweisen. Als Entladungsfrequenz bei der Plasma-unterstützten CVD, wenn die Oberflächenschicht 103 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, kann ebenfalls jede Frequenz verwendet werden. Bevorzugt kann eine Frequenz von 1 bis 450 MHz verwendet werden. In industriellem Maß sind bevorzugt anwendbar eine hohe Frequenz von 1 MHz oder höher bis niedriger als 450 MHz, und typischerweise 13,56 MHz, was auch RF-Frequenzband genannt wird, und eine hohe Frequenz von 50 MHz oder höher bis 450 MHz oder höher, und typischerweise 105 MHz, was auch VHF-Frequenzband genannt wird.
Materialien, die als Materialgase für den Kohlenstoff dienen können, können gasförmige oder vergasbare Kohlenwasserstoffe, wie CH₄, C₂H₆, C₃H₈ und C₄H₁₀, umfassen. Wegen der Einfachheit der Handhabung in der Schichtbildung und der Effizienz, den Kohlenstoff zur Verfügung zu stellen, können die Materialien bevorzugt CH₄ und C₂H₆ umfassen. Diese Kohlenstoffmaterialgase können wahlweise nach ihrer Verdünnung mit einem Gas, wie H₂, He, Ar oder Ne, verwendet werden.
Die Oberflächenschicht 103 aus dem a-C:H in der vorliegenden Erfindung kann den gleichen Effekt erreichen, selbst wenn einige Verunreinigungen enthalten sind. Selbst wenn beispielsweise Verunreinigungen, wie Si, N, O, P und/oder B in der Oberflächenschicht 103 enthalten sind, kann der Effekt der vorliegenden Erfindung erreicht werden, solange wie sie in einem Gehalt von nicht mehr als 10 %, bezogen auf die Gesamtelemente, vorhanden sind.
Die Oberflächenschicht 103 nach der vorliegenden Erfindung enthält Wasserstoffatome. Die Inkorporation von Wasserstoffatomen kompensiert effektiv Strukturdefekte, die in dem Film vorhanden sind, was seine Dichte im lokalisierten Zustand verringert. Deswegen weist der Film eine verbesserte Transparenz auf, und die Oberflächenschicht kann vor ungewünschter unnötiger Lichtabsorption geschützt werden, was eine Verbesserung der Lichtempfindlichkeit erbringt. Ebenfalls soll die Gegenwart von Wasserstoffatomen eine wichtige Rolle für die Feststoffgleitfähigkeit spielen.
Die Wasserstoffatome, die in dem Oberflächenschichtfilm 103 aus a-C:H enthalten sind, können bevorzugt in einer Menge von 41–60 Atom-% und bevorzugter von 45 bis 50 Atom-% vorhanden sein. Wenn der Wasserstoffgehalt weniger als 41 Atom-% beträgt, kann die Oberflächenschicht eine enge optische Bandlücke aufweisen, womit sie ihre Eignung im Hinblick auf die Empfindlichkeit einbüßt. Wenn er andererseits mehr als 60 Atom-% beträgt, kann die Oberflächenschicht eine geringe Härte aufweisen, was wiederum einen Abrieb verursachen kann.
In der vorliegenden Erfindung, als Methode zur Messung des Gehalts der Wasserstoffatome, die in der Oberflächenschicht des lichtempfindlichen Elements enthalten sind, kann folgende Methode genannt werden.
Auf ein Siliciumwafer, das bei der Bildung der Oberflächenschicht hochglanzpoliert war, wird ein Film in einer Dicke von 1 μm unter den gleichen Produktionsbedingungen wie zum Zeitpunkt der Filmbildung abgeschieden, um eine Probe herzustellen. Die Infrarot-Absorptionsspektren dieser Proben wurden mit einem Infrarot-Spektrometer gemessen. Bei der Messung des Wasserstoffgehalts kann der Wasserstoffgehalt im Film aus den Bereich des C-Hn-Absorptionspeak, der bei 2.920 cm^–1 in Nachbarschaft und der Schichtdicke bestimmt werden.
Die Menge der Wasserstoffatome, die in die Oberflächenschicht inkorporiert werden, kann gesteuert werden, indem beispielsweise die Temperatur des leitenden Substrats, wenn das lichtempfindliche Element hergestellt wird, die Menge der Materialien für die Inkorporation der Wasserstoffatome, die in einen Reaktor geführt werden und der elektrische Entladungsstrom gesteuert werden. Optische Bandlücken der Oberflächenschicht können im Allgemeinen bei einem Wert von 1,2 bis 2,2 eV liegen, was bevorzugt sein kann, und sie können bevorzugter, mit Blick auf die Empfindlichkeit, bei 1,6 eV oder mehr liegen.
Die Oberflächenschicht 103 kann bevorzugt einen Brechungsindex von 1,6 bis 2,8 aufweisen.
Die Oberflächenschicht kann eine Schichtdicke von 5 bis 1.000 nm und bevorzugt von 10 bis 200 nm aufweisen. Wenn sie eine Dicke von kleiner als 5 nm aufweist, wird ihre mechanische Festigkeit fraglich. Wenn sie eine Dicke von größer als 1000 nm aufweist, kann ein Problem auftreten im Hinblick auf die Lichtempfindlichkeit. Die Schichtdicke der Oberflächenschicht kann mit einem Messgerät für die Interferenzschichtdicke gemessen werden. Mit dieser Messung kann bestätigt werden, ob die Oberflächenschicht in der gewünschten Schichtdicke gebildet worden ist oder nicht.
Es können wahlweise Halogenatome in der Oberflächenschicht 103 in der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Materialien, die als Materialgase für die Halogenatome dienen können, können beispielsweise F₂ und Interhalogenverbindungen wie BrF, ClF, ClF₃, BrF₃, BrF₅, IF₃ und IF₁, umfassen. Fluor enthaltende Gase, wie CF₄, CHF₄, C₂F₆, ClF₃, CHClF₂, C₃F₈ und C₄F₁₀ können weiterhin bevorzugt verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung können weiterhin Atome, die die Leitfähigkeit steuern können, wahlweise in der Oberflächenschicht 103 enthalten sein. Die Atome, die die Leitfähigkeit steuern können, können sog. Verunreinigungen, die auf dem Gebiet von Halbleitern verwendet werden, umfassen. Verwendbar sind Atome, die zur Gruppe 3B des Periodensystems gehören und eine Leitfähigkeit vom p-Typ verleihen können, oder Atome, die zur Gruppe 5B des Periodensystems gehören, die eine Leitfähigkeit vom n-Typ verleihen können. Die Atome, die die Leitfähigkeit steuern können und in der Oberflächenschicht 103 der vorliegenden Erfindung enthalten sein können, können bevorzugt in einer Menge von 10 bis 1 × 10⁴ Atom-ppm, bevorzugter von 50 bis 5 × 10³ Atom-ppm und am meisten bevorzugt von 1 × 10² bis 1 × 10³ Atom-ppm vorhanden sein.
Die Temperatur des leitenden Substrats bei der Abscheidung der Oberflächenschicht kann von Raumtemperatur bis 400°C reguliert werden. Zu hohe Substrattemperaturen können die Bandlücken erniedrigen, was zu einer geringeren Transparenz führt, und deswegen kann die Temperatur bevorzugt im niedrigeren Bereich eingestellt werden.
Im Hinblick auf den Hochfrequenzstrom, ist es bevorzugt, dass dieser so hoch wie möglich ist, damit die Abscheidung der Materialgase ausreichend fortschreitet. Insbesondere kann er bevorzugt 5 W oder höher pro 1 ml/Min. (normal) der Materialgase betragen. Ein zu hoher Strom verursacht eine abnormale Entladung und eine Zerstörung der Eigenschaften des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements, und deswegen sollte der Strom so gesteuert sein, dass er keine abnormale Entladung verursacht. Hinsichtlich des Drucks des Entladungsraums kann dieser bei 13,3 bis 1.330 Pa gehalten werden, wenn ein üblicher RF-Strom (typischerweise 13,56 MHz) verwendet wird, und bei 13,3 mPa bis 1.330 Pa, wenn ein VHF-Strom (typischerweise 50 bis 450 MHz) verwendet wird. Es kann bevorzugt ein Druck sein, der so niedrig wie möglich ist.
(2) Lichtleitende Schicht
Die lichtleitende Schicht 102 des lichtempfindlichen Elements der vorliegenden Erfindung umfasst ein Nicht-Einkristallmaterial, das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, und Wasserstoff und/oder ein Halogen enthält.
Das hier bezeichnete „Nicht-Einkristallmaterial", das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist bedeutet hauptsächlich amorphes Silicium, und es kann monokristallin oder teilweise polykristallin sein.
Die lichtleitende Schicht 102 der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt jedes Nicht-Einkristallmaterial, das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, das heißt, ein solches, das ein a-Si-Film genannt wird, sein.
Der a-Si-Film kann durch Plasma-unterstützte CVD, Sputtern oder Ionenplatierung gebildet werden. Der Film, der durch Plasmaunterstützte CVD gebildet wird, ist bevorzugt, weil man da durch einen Film mit besonders hoher Qualität erhalten kann. Als Anregungsquelle für die Plasma-unterstützte CVD werden bevorzugt ein Glimmentladungsplasma hergestellt durch Hochfrequenzstrom, VHF-Strom oder Mikrowellen mit jeder Frequenz verwendet. Ein Materialgas, das Siliciumatome enthält, wird durch dieses GlimmentladungsPlasma zersetzt, um den Film zu bilden.
Als Materialgas kann ein gasförmiges oder vergasbares Siliciumhydrid (Silan), wie SiH₄, Si₂H₆, Si₃H₅ oder Si₄H₁₀, verwendet werden, das unter Verwendung eines Hochfrequenzstroms zersetzt werden kann, um den Film zu bilden.
Wenn die lichtleitende Schicht abgeschieden wird, kann das leitende Substrat bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 150 bis 450°C mit Blick auf die Filmeigenschaften gehalten werden. Dieses geschieht zur Beschleunigung der Oberflächenreaktion auf der Substratoberfläche, um sie ausreichend entspannen. Das obige Gas kann ebenfalls weiterhin mit H₂ oder einem Halogen enthaltenden Gas in einer gewünschten Menge vermischt werden, um die Schicht zu bilden. Dieses ist bevorzugt, um die Eigenschaften zu verbessern.
Materialien, die als Materialgase für die Halolgenatome effektiv sein können, können Fluorgas (F₂) und Interhalogenverbindungen, wie BrF, ClF, ClF₃, BrF₃, BrF₃, IF₃ und IF₇, umfassen.
Eine Siliciumverbindung, die ein Halogenatom enthält, wie beispielsweise ein Silanderivat, das mit einem Halogenatom substituiert ist, kann ebenfalls als Material verwendet werden. Dieses Silanderivat kann Siliciumfluoride, wie SiF₄ und Si₂F₆ als bevorzugte Beispiele umfassen. Diese Halogenmaterialgase können wahlweise auch nach ihrer Verdünnung mit einem Gas wie H₂, He, Ar oder Ne, verwendet werden.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Schichtdicke der lichtleitenden Schicht, sie kann in geeigneter Weise in einen Bereich von 1 bis 100 μm wegen der Ladbarkeit und Empfindlichkeit, die durch die Bildherstellungsvorrichtung selbst vorgegeben werden, liegen. Im Normalfall beträgt sie bevorzugt 10 μm oder mehr wegen der Ladbarkeit und Empfindlichkeit und 50 μm oder weniger im Hinblick auf die industrielle Produktivität.
Die lichtleitende Schicht kann ebenfalls in einer Vielschichtkonstruktion gebildet werden, um die Eigenschaften zu verbessern. Beispielsweise kann eine Schicht mit engeren Bandlücken auf der Oberflächenseite und eine Schicht mit breiteren Bandlücken an der Substratseite angeordnet werden. Das ermöglicht eine gleichzeitige Verbesserung der Lichtempfindlichkeit und der Ladungsleistung. Insbesondere kann die Strukturierung dieser Schichtkonstruktion einen bemerkenswerten Effekt auf Lichtquellen mit relativ langer Wellenlänge und wenig Streuung der Wellenlänge wie in Halbleiterlasern ausüben.
Als Entladungsfrequenz in der Plasma-unterstützten CVD, wenn die lichtleitende Schicht der vorliegenden Erfindung gebildet wird, kann jede Frequenz verwendet werden. Im industriellen Maß sind bevorzugt anwendbar eine hohe Frequenz von 1 MHz oder höher bis weniger als 50 MHz, auch RF-Frequenzband genannt, und eine Hochfrequenz von 50 MHz oder höher bis 450 MHz oder niedriger, auch VHF-Frequenzband genannt.
Die oben beschriebene lichtleitende Schicht kann ebenfalls so konstruiert sein, dass sie funktionell in zwei Schichten geteilt ist, in eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht, was bereits zuvor beschrieben wurde.
(3) Pufferschicht:
Das elektrophotographische lichtempfindliche Element in der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls eine Form aufweisen, worin eine Pufferschicht zwischen der Oberflächenschicht 103 und der lichtleitenden Schicht 102 angeordnet ist.
Die Pufferschicht 105 umfasst ein Nicht-Einkristallmaterial, das im Wesentlichen aus amorphem Silicium, das hauptsächlich aus Siliciumatomen zusammengesetzt ist, gebildet ist und Wasserstoff und/oder ein Halogen enthält, [a-Si(H,X)] und die weiterhin mindestens eine Atomart enthält, die aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen gewählt ist. Dieses Nicht-Einkristallmaterial kann amorphes Siliciumcarbid, amorphes Siliciumnitrid und amorphes Siliciumoxid umfassen. Es kann bevorzugter aus einem amorphen Siliciumcarbid mit einer Zusammensetzung zwischen a-Si und a-C:H, (a-Si:C(H,X)), gebildet sein. In diesem Fall kann sich die Zusammensetzung der Pufferschicht kontinuierlich von der Seite der lichtleitenden Schicht zur Seite der Oberflächenschicht 103 ändern. Dieses ist dafür effektiv, um eine Interferenz oder dergleichen zu verhindern. Ebenfalls können in der Pufferschicht 105 Dotiermittel, wie Elemente der Gruppe 3B oder Elemente der Gruppe 5B enthalten sein, so dass ihre Leitfähigkeit gesteuert werden kann, und die Schicht kann so hergestellt werden, dass sie eine Blockierfähigkeit im oberen Teil aufweist, um die Injektion von geladenen Trägern von der Oberfläche zu blockieren.
Materialgase für die Pufferschicht in der vorliegenden Erfindung können bevorzugt die folgenden umfassen.
Materialien, die als Materialgase für den Kohlenstoff dienen können, können gasförmige oder vergasbare Kohlenwasserstoffe wie CH₄, C₂H₆, C₃H₈ und C₄H₁₀, umfassen.
Materialien, die als Materialgase für den Stickstoff oder Sauerstoff dienen können, können gasförmige oder vergasbare Verbindungen, wie NH₃, NO, N₂O, NO₂, O₂, CO, CO₂ und N₂ umfassen.
Die Pufferschicht kann durch Plasma-unterstützte CVD, Sputtern oder Ionenplatierung gebildet werden. Als Entladungsfrequenz führ die Plasma-unterstützte DVD bei der Bildung der Pufferschicht in der vorliegenden Erfindung kann jede Frequenz verwendet werden. Im industriellen Maß sind insbesondere anwendbar eine Hochfrequenz von 1 MHz oder höher bis niedriger als 50 MHz, auch RF-Frequenzband genannt und eine Hochfrequenz von 50 MHz bis 450 MHz oder niedriger, auch VHF-Frequenzband genannt.
Wenn die Pufferschicht abgeschieden wird, kann das leitende Substrat bevorzugt auf eine Temperatur von 50 bis 450°C und bevorzugter von 100 bis 300°C, reguliert werden.
(4) Andere Schicht:
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Oberflächenschicht, Pufferschicht und lichtempfindlichen Schicht kann das lichtempfindliche Element der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine Blockierungsschicht 104 im unteren Teil zwischen der lichtleitenden Schicht und dem leitenden Substrat aufweisen.
Wenn die Blockierungsschicht 104 im unteren Teil vorgesehen ist, kann sie in der Regel hauptsächlich als a-Si(H,X) gebildet sein, und sie kann Dotiermittel, wie Elemente der Gruppe 3B oder der Gruppe 5B enthalten, so dass ihre Leitfähigkeit gesteuert werden kann, und die Schicht kann in der Weise hergestellt sein, dass sie die Fähigkeit hat, die Injektion von Trägern vom leitenden Substrat zu blockieren. In diesem Fall können wahlweise mindestens eine Atomart, ausgewählt aus Kohlenstoffatomen, Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen, enthalten sein, um Belastungen zu regulieren und die Schicht derart einzustellen, dass sie die Funktion hat, die Haftung an die lichtleitende Schicht zu verbessern.
[2] Herstellung des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements der vorliegenden Erfindung:
Ein Beispiel für die Herstellung des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements der vorliegenden Erfindung wird nun nachfolgend beschrieben.
2 zeigt im Diagramm ein Beispiel für eine Abscheidungsvorrichtung zur Herstellung des lichtempfindlichen Elements durch RF-Plasma-unterstützte CVD unter Verwendung einer Hochfrequenzstromquelle.
Allgemein ausgedrückt, besteht diese Vorrichtung hauptsächlich aus einem Abscheidungssystem 2100, einem Materialgaszuführungssystem 2200 und einem Entlüftungssystem (nicht gezeigt) zur Evakuierung des Innenraums des Filmherstellungsreaktors 2110.
In dem Filmbildungsreaktor 2110 im Abscheidungssystem 2100 befinden sich ein leitendes Substart 2112, das geerdet ist, ein Heizelement 2113 zum Aufheizen des leitenden Substrats und eine Materialgaszuführungsleitung 2114. Ein Hochfrequenzstrom 2120 ist ebenfalls mit dem Filmherstellungsreaktor durch eine Hochfrequenzanpassungszelle 2115 verbunden.
Das Materialgaszuführungssystem 2200 ist aus den Gaszylindern 2221 bis 2226 für die Materialgase, wie SiH₄, H₂, CH₄, NO, B₂H₆ und CF₄, den Ventilen 2231 bis 2236, 2241 bis 2246 und 2251 bis 2256 und den Massenstromreglern 2211 bis 2216 zusammengesetzt. Die Gaszylinder für die jeweiligen Materialgase sind mit einer Gaszuführungsleitung 2114 im Filmbildungsreaktor 2110 durch ein Ventil 2260 verbunden.
Das leitende Substrat 2112 wird auf einen leitenden Halteständer 2123 gesetzt und somit mit der Erde verbunden.
Ein Beispiel für die Prozedur eines Verfahrens zur Bildung von auf dem lichtempfindlichen Element abgeschiedenen Filmen mit dem in 2 gezeigten System wird nachfolgend beschrieben.
Das leitende Substrat 2112 wird in den Filmherstellungsreaktor 2110 gesetzt, und der Innenraum des Filmbildungsreaktors 2110 wird mit einer Evakuierungseinheit (z. B. eine Vakuumspumpe) (nicht gezeigt) evakuiert. Danach wird die Temperatur des leitenden Substrats 2112 auf eine gewünschte Temperatur von 150 bis 450°C mit dem Heizelement 2113 zum Aufheizen des leitenden Substrats gesteuert. Dann, bevor die Materialgase zur Bildung der auf dem lichtempfindlichen Element abgeschiedenen Filme in den Filmherstellungsreaktor 2110 strömen, werden die Gaszylinderventile 2231 bis 2236 und ein Klappenventil 2117 des Filmherstellungsreaktors überprüft, um sicherzustellen, dass sie geschlossen sind, und die Einströmventile 2241 bis 2246, die Ausströmventile 2251 bis 2256 und ein Hilfsventil 2260 werden ebenfalls überprüft, um sicherzustellen, dass sie geöffnet sind. Dann wird als erstes das Hauptventil 2118 geöffnet, um den Innenraum des Filmherstellungsreaktors 2110 und eine Gaszuführungsleitung 2116 zu evakuieren.
Danach, als ein Vakuummeter 2119 abgelesen worden ist, das einen Druck von 0,67 mPa anzeigte, werden das Hilfsventil 2216 und die Ausströmventile 2251 bis 2256 geschlossen. Danach werden die Ventile 2231 bis 2236 geöffnet, so dass die Gase aus den Gaszylindern 2221 bis 2226 jeweils einströmen, und jedes Gas wird durch die Betriebsdruckregler 2261 bis 2266 in der Weise gesteuert, dass es ein Gas von 0,2 MPa aufweist. Als nächstes werden die Einströmventile 2241 bis 2246 langsam geöffnet, so dass die Gase in die Massenstromregler 2211 bis 2216 einströmen.
Nachdem die Filmbildung auf diese Weise für den Start bereit ist, wird die lichtleitende Schicht zunächst nach folgender Prozedur gebildet.
Das heißt, zum Zeitpunkt, wenn das leitende Substrat 2112 die gewünschte Temperatur erreicht hat, werden einige notwendige Ausströmventile 2251 bis 2256 und das Hilfsventil 2260 langsam geöffnet, so dass die gewünschten Gase in den Filmherstellungsreaktor 2110 aus den Gaszylindern 2221 bis 2226 durch die Gaszuführungsleitung 2214 geleitet werden. Als nächstes werden die Massenstromregler 2211 bis 2216 in der Weise in Betrieb genommen, dass jedes Materialgas bei einer gewünschten Rate reguliert fließt. In diesem Verlauf wird die Öffnung des Hauptventils 2118 so eingestellt, dass der Druck im Innenraum des Filmherstellungsreaktors 2210 zu dem gewünschten Druck von 13,3 Pa bis 1330 Pa gelangt, wobei das Vakuummeter 2119 beobachtet wird. An dem Zeitpunkt, wenn der Innendruck stabil geworden ist, wird die Hochfrequenzstromquelle 2120 auf den gewünschten elektrischen Strom eingestellt, beispielsweise eine Hochfrequenz von 1 bis 50 MHz, zum Beispiel 13,56 MHz, und der Hochfrequenzstrom wird zu einer Kathodenelektrode 2111 durch die Hochfrequenzanpassungszelle 2115 geleitet, um eine Glimmentladung stattfinden zu lassen.
Die Materialgase, die in den Filmherstellungsreaktor 2110 geleitet werden, werden durch die in dieser Weise hergestellte Ladungsenergie zersetzt, so dass sich die gewünschte lichtleitende Schicht, die hauptsächlich aus Siliciumatomen zusammensetzt ist, auf dem leitenden Substrat 2112 bildet. Nachdem die Schicht mit einer gewünschten Dicke gebildet worden ist, wird die Zuführung des Hochfrequenzstroms gestoppt, und die Ausströmventile 2251 bis 2226 werden geschlossen, um das Einströmen der Materialgase in den Filmherstellungsreaktor 2210 zu stoppen. Die Bildung der lichtleitenden Schicht ist somit vervollständigt. Die lichtleitende Schicht kann in bekannter Zusammensetzung und Schichtdicke ausgebildet werden.
Als nächstes wird die Oberflächenschicht als Film gebildet. Die Oberflächenschicht kann gebildet werden, indem im Wesentlichen die gleiche Prozedur für die Filmbildung der lichtleitenden Schicht angewendet wird, mit der Ausnahme, dass ein Kohlenwasserstoffgas, wie CH₄ oder C₂H₆ als Materialgas verwen det wird und ein Verdünnungsgas, wie H₂, wahlweise verwendet wird. Bei der Filmbildung der Oberflächenschicht wird die Hochfrequenzstromquelle 2120 auf eine Frequenz von beispielsweise von 1 bis 50 MHz, und typischerweise 13,56 MHz, eingestellt, und der Hochfrequenzstrom wird an die Kathodenelektrode 2111 durch die Hochfrequenzanpassungszelle 2115 geleitet, um eine Glimmentladung stattfinden zu lassen. Um eine gleichmäßige Bildung der Schicht im Verlauf der Schichtbildung zu erreichen, können ebenfalls das leitende Substrat 2112 und der leitende Halteständer 2132 wahlweise bei einer gewünschten Geschwindigkeit mit einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) gedreht werden.
Auf diese Weise wird das lichtempfindliche Element der vorliegenden Erfindung hergestellt.
3 erläutert im Diagramm ein Beispiel für eine Abscheidungsvorrichtung zur Herstellung des lichtempfindlichen Elements durch die VHP-Plasma-unterstützte CVD-Methode unter Verwendung einer VHF-Stromquelle.
Diese Vorrichtung ist in der Weise konstruiert, indem das in 2 gezeigte Abscheidungssystem 2100 durch das in 3 gezeigte Abscheidungssystem 3100 ersetzt wurde.
Die Bildung der abgeschiedenen Filme durch die VHF-Plasma-unterstützte CVD-Methode unter Anwendung dieser Vorrichtung kann im Wesentlichen in der gleichen Weise wie die RF-Plasma-unterstützte CVD-Methode durchgeführt werden, mit der Maßgabe, dass der anzulegende Hochfrequenzstrom von einer VHF-Stromquelle mit 50 bis 450 MHz, z. B. 105 MHz, als Frequenz, zugeführt wird, und der Druck wird auf etwa 13,3 mPa bis 13,3 Pa eingestellt, was ein bisschen geringer ist als bei der RF-Plasma-unterstützten CVD-Methode. Als erstes werden die leitenden Substrate 3112 in den Innenraum des Reaktors 3110 gesetzt. Dann wird der Innenraum des Reaktors 3110 mit einer Evakuierungseinheit, die nicht gezeigt ist (z. B. eine Diffusionspumpe) durch eine Entlüftungsleitung 3121 evakuiert. Danach werden die leitenden Substrate 3112 durch die Heizelemente 3113 erhitzt, um die leitenden Substrate zu erhitzen. Dann werden die Materialgase in den Reaktor durch die Gaszuführungsleitung (nicht gezeigt) geführt. In einem Entladungsraum 3130 der von den leitenden Substraten 3112 umgeben ist, werden die in den Reaktor zugeführten Materialgase angeregt und durch Glimmentladung, die stattfindet durch Zuführen eines VHF-Stroms in den Entladungsraum 3130 durch eine Anpassungszelle 3115 stattfindet, dissoziiert und auf diese Weise werden die gewünschten abgeschiedenen Filme auf den leitenden Substraten 3112 gebildet. Um hier eine gleichmäßige Bildung der Schichten zu erreichen, können die leitenden Substrate 3112 bevorzugt bei einer gewünschten Rotationsgeschwindigkeit mit den Motoren 3120 gedreht werden, um die Substrate zu drehen.
[3] Ladevorrichtung in der vorliegenden Erfindung:
Die Ladevorrichtung in der vorliegenden Erfindung kann jede Ladeanordnung sein, solange wie sie eine Kontaktladung durchführen kann. Bevorzugt kann sie eine Kontaktladeeinheit mit einem Magnetbürstenladelement sein, dessen Magnetbürste durch magnetisches Binden der magnetischen Teilchen an seinem Trägerelement bildet.
4 erläutert ein Beispiel für eine Bildherstellungsvorrichtung, in der dieses Magnetbürstenladelement als Kontaktladeeinheit verwendet wird. Das Magnetbürstenladelement weist einen Dorn (das Trägerelement) 401 aus einem magnetischen Körper auf, auf dem außen eine Magnetbürstenschicht 402, die aus magnetischen Teilchen zusammengesetzt ist, gebildet ist. Der Dorn 401 ist mit einer Spannungsanlegungsvorrichtung 404 verbunden, und die Magnetbürstenschicht 402 wird in Kontakt mit der Oberfläche des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements gehalten, um die Ladung durchzuführen. Das Bezugszeichen 406 bedeutet eine Entwicklungsanordnung und 407 ein Reinigungselement.
Als Dorn 401 kann man einen Ferritmagnet oder einen magnetischen Körper, der eine Multipolare Konstruktion eines Kunststoffmagneten bilden kann, verwenden.
Mit dem Dorn 401 wird die Spannungsanlegungsvorrichtung 404 verbunden, und es wird eine direkte Stromspannung (Vdc) oder eine Spannung, die sich über Überlagerung einer Wechselstromspannung auf eine Direktstromspannung (Vdc + Vac) bildet, an die magnetischen Teilchen der Magnetbürste 402 über den Dorn 401 angelegt. Auf diese Weise werden die elektrischen Ladungen direkt durch den Teil des Kontakts mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 403 injiziert, und das lichtempfindliche Element wird gleichmäßig geladen.
Das Magnetbürstenladeelement wird bei einer geeigneten relativen Geschwindigkeit bezogen auf die Drehrichtung x des lichtempfindlichen Elements 403 gedreht und bewegt. Es kann ebenfalls in Schwingung gehalten werden.
Die magnetischen Teilchen können bevorzugt ein volumenmittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 50 μm und bevorzugter von 15 bis 30 μm aufweisen. Wenn die Teilchen kleiner als 10 μm sind, neigt die Magnetbürste dazu, an dem lichtempfindlichen Element zu haften, und die magnetischen Teilchen können ebenfalls eine schwache Transportleistung aufweisen, wenn sie sich zu der Magnetbürste ausbilden. Wenn die Teilchen größer als 50 μm sind, können die magnetischen Teilchen und das lichtempfindliche Element weniger Kontaktpunkte aufweisen, so dass sich die Ladungsgleichmäßigkeit der Injektionsladung verschlechtern kann.
In der vorliegenden Erfindung werden der volumenmittlere Teilchendurchmesser und die Teilchengrößenverteilung der magnetischen Teilchen, gemessen unter Verwendung eines Laserbeugungsteilchenverteilungsmessinstruments HELOS (hergestellt von Nippon Denshi K.K.) und einer Trockendispersionseinheit RODOS (hergestellt von Nippon Denshi K.K.) in Kombination, bei den Bedingungen einer Linsenfokallänge von 200 mm, einem Dispersionsdruck von 3,0 bar und einer Messzeit von 1 bis 2 Sekunden, wobei der Bereich der Teilchendurchmesser von 0,5 μm bis 350 μm in 31 Kanäle geteilt wird. Die 50 % Teilchendurchmesser (mittlerer Durchmesser) der Volumenverteilung wird als volumenmittlerer Teilchendurchmesser bestimmt, und die Volumenprozent (%) der Teilchen in jedem Teilchendurchmesserbereich kann aus der Frequenzverteilung auf Volumenbasis bestimmt werden. In der vorliegenden Erfindung ist das Laserbeugungsteilchengrößenverteilungsmessinstrument HELOS ein Instrument, das die Messung auf dem Prinzip der Fraunhofer-Beugung durchführt. Um dieses Messprinzip zu erklären, wird ein Laserstrahl auf die zu messenden Teilchen von einer Laserstrahlquelle gerichtet, wobei sich ein Beugungsbild auf der Fokalebene einer Linse, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der Laserstrahlquelle befindet, bildet. Dieses Beugungsbild wird mit einem Detektor nachgewiesen, wonach eine arithmetische Verarbeitung folgt, um die Teilchengrößenverteilung der gemessenen Teilchen zu berechnen.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Teilchen können bevorzugt einen Volumenwiderstand von 1 × 10⁴ bis 1 × 10⁹ Ω·cm aufweisen. Wenn der Volumenwiderstand geringer als 1 × 10⁴ Ω·cm ist, kann es zu einem „Pinhole"-Verlust kommen. Wenn er höher als 1 × 10⁹ Ω·cm ist, kann es dazu kommen, dass sich das lichtempfindliche Element unzureichend auflädt. Im Hinblick auf den Verlust der magnetischen Teilchen können die magnetischen Teilchen für die Ladung bevorzugter einen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ Ω·cm oder höher aufweisen.
In der vorliegenden Erfindung wird der Volumenwiderstand der magnetischen Teilchen auf folgende Weise gemessen. Es wird eine Isolationszelle mit dem magnetischen Teilchen gefüllt und es werden gegenüberliegende Elektroden in Kontakt mit den magnetischen Teilchen vorgesehen, wobei eine Spannung über die Elektroden angelegt wird, und der elektrische Strom wird gemessen. Die Messbedingungen sind wie folgt: In einer Umgebung mit 23°C/65 % RH werden die magnetischen Teilchen und die Elektroden in einem Kontaktbereich von 2 cm² und einer Dicke von 1 mm in Kontakt gehalten, unter Anwendung eines Gewichts von 10 kg auf die obere Elektrode und bei einer angelegten Spannung von 100 Volt. Weiterhin, da die Widerstandsverteilung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, können die magnetischen Teilchen einen geringen Unterschied des Widerstands zwischen den Teilchen mit einem relativ kleinen Teilchendurch messer und Teilchen mit einem relativ großen Durchmesser aufweisen.
Als magnetische Teilchen in der vorliegenden Erfindung können verschiedene Materialien aus Ein- oder Mischkristallen von leitenden Metallen, wie Ferrit und Magnetit, verwendet werden. Außerdem können die magnetischen Teilchen Teilchen sein, die feine Teilchen mit Leitfähigkeit und magnetischen Eigenschaften umfassen, welche in einem Bindemittelharz dispergiert sind und die man erhält durch Verkneten der feinen Teilchen mit Leitfähigkeit und magnetischen Eigenschaften zusammen mit dem Bindemittelharz, was später beschrieben wird und durch Formen des gekneteten Produkts in Teilchen. Die magnetischen Teilchen können ebenfalls derart aufgebaut sein, dass die leitenden magnetischen Teilchen weiterhin mit einem Harz beschichtet sind. In dieser Zusammensetzung können bevorzugt Ferritteilchen verwendet werden. Als Zusammensetzung für das Ferrit können bevorzugt solche, die ein metallisches Element, wie Kupfer, Zink, Mangan, Magnesium, Eisen, Lithium, Strontium oder Barium enthalten, verwendet werden.
Das in den magnetischen Teilchen verwendete Bindemittelharz kann Homopolymere oder Copolymere des Styrols, wie Styrol und Chlorstyrol; Monoolefine, wie Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen; Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat und Vinyllactat; α-Methylen-aliphatische Monocarboxylat, wie Methylacrylat, Ethylarcylat, Butylacrylat, Dodecylacrylat, Octoylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und Dodecylmethacrylat; Vinylether, wie Methylevinylether, Ethylvinylether und Butylvinylether; Vinylketone, wie Methylvinylketon, Hexylvinylketon und Isopropenylvinylketon, umfassen. Insbesondere, im Hinblick auf das Dispersionsvermögen der leitenden feinen Teilchen und Produktivität, sind bevorzugt ein Styrol/Alkylacrylat-Copolymer, ein Styrol/Acrylonitril-Copolymer, ein Styrol/Butadien-Copolymer, ein Styrol/Maleinanhydrid-Copolymer, Polyethylen und Polypropylen. Ebenfalls bevorzugt sind Polycarbonat, Phenolharze, Polyester, Polyurethane, Epoxidharze, Polyolefine, Fluorharze, Silikonharze und Polyamide.
Hier können die Fluorharze beispielsweise lösungsmittellösliche Copolymere, die erhalten werden durch Polymerisation von Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polytrifluorethylen, Polychlortrifluorethylen, Polydichlordifluorethylen, Polytetrafluorethylen oder Polyhexafluorpropylen mit anderen Monomeren umfassen.
Die magnetischen Teilchen können bevorzugt eine Sättigungsmagnetisierung von 15 bis 70 Am²/kg aufweisen. Wenn die magnetischen Teilchen eine Sättigungsmagnetisierung von höher als 70 Am²/kg aufweisen, erbringen sie eine so große magnetische Bindungskraft, dass die Ähren der magnetischen Bürste zu hart werden, um sich frei zu bewegen, was eine fehlerhafte Ladung verursachen kann, wegen der Verschlechterung der Kontaktleistung mit dem lichtempfindlichen Element oder Verschleiß des lichtempfindlichen Elements (Trommel) aufgrund der harten Ähren der magnetischen Bürste. Wenn die magnetischen Teilchen eine Sättigungsmagnetisierung von geringer als 15 Am²/kg aufweisen, erbringen sie eine so geringe magnetische Bindungskraft, so dass sie nicht zu der Magnetbürste zurückkehren, nachdem sie auf das lichtempfindlichen Element (Trommel) übergegangen sind, so dass, wegen der Verringerung der Teilchen, die Ladung schlechter werden kann und die Schritte der Ent wicklung, Übertragung und Fixierung negativ beeinflusst werden können.
In der vorliegenden Erfindung wird die Sättigungsmagnetisierung mit einem Messgerät für die magnetische Schwingkraft VSM-3S-15 (hergestellt von Toei Kogyo) unter Anlegung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m (1 k Oersted) gemessen, und die Menge der Magnetisierung wird als Sättigungsmagnetisierung betrachtet.
Die magnetischen Teilchen in der vorliegenden Erfindung können bevorzugt eine solche Form aufweisen, dass die Teilchenoberflächenschichten für die Regulierung des Widerstands und die Steuerung der Polarität der triboelektrischen Ladung für den Toner aufweisen.
Die Form dieser Oberflächenschichtung soll die Oberflächen der magnetischen Teilchen mit Vakuum abgeschiedenen Filmen, Harzfilmen, leitenden Harzfilmen oder Harzfilmen mit einem darin dispergierten leitenden Mittel bedecken oder die Oberflächen mit einem Kupplungsmittel oder dergleichen bedecken.
Die Oberflächenschichten sollen nicht notwendigerweise die magnetischen Teilchen vollständig bedecken oder beschichten, und die magnetischen Teilchen können teilweise unbedeckt bleiben, solange wie der Effekt der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann. Das heißt also, die Oberflächenschichten können in diskontinuierlicher Form gebildet werden.
Für den Harzfilm als Oberflächenschicht der magnetischen Teilchen verwendet man ein Bindemittelharz. Das Bindemittelharz kann, wie für die magnetischen Teilchen, Homopolymere oder Co polymere von Styrolen, wie Styrol und Chlorstyrol; Monoolefine, wie Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen; Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat und Vinylactat; α-Methylen-aliphatische Monocarboxylate, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Dodecylacrylat, Octylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und Dodecylmethacrylat; Vinylether, wie Methylvinylether, Ethylvinylether und Butylvinylether; Vinylketone, wie Methylvinylketon, Hexylvinylketon und Isopropenylvinylketon umfassen. Insbesondere, mit Blick auf die Filmbildungseigenschaften als Beschichtungsschichten und Produktivität, sind bevorzugt Polystyrol, ein Styrol/Alkylacrylat-Copolymer, ein Styrol/Acrylonitril-Copolymer, ein Styrol/Butadien-Copolymer, ein Styrol/Maleinanhydrid-Copolymer, Polyethylen und Polypropylen. Ebenfalls bevorzugt sind Polycarbonat, Phenolharze, Polyester, Polyurethane, Epoxidharze, Polyolefin, Fluorharze, Silikonharze und Polyamide.
Hier können die Fluorharze beispielsweise lösungsmittellösliche Copolymere, die man durch Polymerisation von Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polytrifluorethylen, Polychlortrifluorethylen, Polydichlordifluorethylen, Polytetrafluorethylen oder Polyhexafluorpropylen mit anderen Monomeren erhält, umfassen.
Die Harzfilme mit einem darin dispergierten leitenden Mittel kann man erhalten durch Dispergieren eines leitenden Mittels in dem obigen Bindemittelharz. Das leitende Mittel kann Metalle, wie Kupfer, Nickel, Eisen, Aluminium, Gold und Silber, Metalloxide, wie Eisenoxid, Ferrit, Zinkoxid, Zinnoxid, Antimonoxid und Titaniumoxid und ebenfalls leitende Pulver auf der Basis von Elektronenleitfähigkeit, wie Ruß, umfassen. Es kann weiterhin als ionisches leitendes Mittel, Lithiumperchlorat und quaternäre Ammoniumsalze umfassen.
Das Kupplungsmittel kann Kupplungsmittel vom Titanattyp, wie Isopropoxytriisostearoyltitanat, Dihydroxybis(lactato)titan und Diisopropoxybis(acetylacetonato)titanium; Kupplungsmittel vom Aluminiumtyp, wie Acetoalkoxyaluminiumdiisopropylat; und Kupplungsmittel vom Silantyp, wie Dimethylaminopropyltrimethoxysilan, n-Octadecyldimethylmethoxysilan, n-Hexyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan und n-Octadecyltrimethoxysilan umfassen. Eine funktionelle Gruppe, wie eine Aminogruppe oder Fluor kann ebenfalls in geeigneter Weise darin enthalten sein. Im Falle des Kupplungsmittels werden sehr dünne Beschichtungsfilme (auf molekularer Ebene) auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen gebildet, und deswegen kann es weniger Einfluss auf den Widerstandswert der magnetischen Teilchen geben. Demzufolge braucht nicht jede Behandlung für die Regulation des Widerstands auf den Beschichtungsschichten durchgeführt werden, solange wie der Widerstand der Kerne, die die magnetischen Teilchen darstellen, reguliert ist.
Die Ladevorrichtung in der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls eine Kontaktladeeinheit sein, die ein leitendes feines Pulver aufweist, das am Ort des Kontakts (Kontaktzone) zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Ladeelement angeordnet ist.
5 erläutert ein Beispiel für eine Bildherstellungsvorrichtung, worin eine elastische Walze mit dem leitenden feinen Pulver, das an der Kontaktzone angeordnet ist, als Ladeelement der Kontaktladeeinheit verwendet wird.
5 zeigt eine Kontakteinheit mit einem Ladeelement, das einen Dorn 501, der aus einem leitenden Material gebildet ist, umfasst und darauf angeordnet eine elastische Schicht 502 aufweist, die aus einem elastischen Material mit einer Oberfläche aus einem porösen Material, wie ein Schwamm, gebildet ist und einem leitenden feinen Pulver 505, das an dieser Oberfläche haftet. Das leitende feine Pulver 505, das sich zwischen der elastischen Schicht 502 des Ladeelements und einem lichtempfindlichen Element 503 befindet, verbessert stärker den Zustand des Kontakts und führt zu einem Ladeverfahren, das hinsichtlich der Injektion der elektrischen Ladungen durch das Laden verbessert ist. Das Bezugszeichen 504 bedeutet eine Spannungsanlegungsvorrichtung und 506 eine Entwicklungsanordnung.
Zum Auftragen des leitenden feinen Pulvers an der Kontaktzone gibt es eine Methode, wobei, was später beschrieben wird, die Ladevorrichtung eine Zuführungsvorrichtung für das leitende feine Pulver aufweist, um das leitende feine Pulver auf die Oberfläche des Ladeelements zu bringen, oder das leitende feine Pulver wird von außen zu dem Toner gegeben, damit es indirekt an der Kontaktzone vorgesehen wird.
Das Ladeelement in der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls bevorzugt ein Walzenelement mit einer Asker-C-Härte von 50 Grad oder weniger sein. Eine zu geringe Härte kann das Walzenelement so instabil in der Form machen, dass es nur in schlechtem Kontakt mit dem Objektladeelement (lichtempfindliches Element) kommt. Ebenfalls können das leitende feine Pulver angeordnet am Kontaktort zwischen dem Walzenelement und dem lichtempfindlichen Element die Oberfläche des Walzenele ments abschleifen oder verkratzen, so dass keine stabile Ladungsleistung erreicht werden kann. Andererseits ist es bei einer zu hohen Härte nicht nur unmöglich, die Ladekontaktzone zwischen dem Walzenelement und dem Objektladeelement sicherzustellen, sondern es kommt auch zu einem schlechten genauen Kontakt zwischen dem erstgenannten und der Oberfläche des letztgenannten. Demzufolge kann das Walzenelement eine Asker-C-Härte von 25 Grad oder höher bis 50 Grad oder niedriger als bevorzugter Bereich aufweisen.
Es ist für das Walzenelement wichtig, dass es eine Elastizität aufweist, um einen ausreichenden Kontaktzustand mit dem Objektladeelement zu erreichen und zur gleichen Zeit als Elektrode mit einem Widerstand, der gering genug ist, um das sich bewegende Objektladeelement zu laden, zu funktionieren. Andererseits ist es notwendig, einen Spannungsverlust zu verhindern, wenn irgendwelche defekte Bereiche, wie Pinholes, im Objektladeelement vorhanden sind. Wenn das elektrophotographische lichtempfindliche Element als Objektladeelement verwendet wird, kann das Walzenelement an Volumenwiderstand von 1 × 10³ bis 1 × 10⁸ Ω·cm aufweisen, um eine ausreichende Ladung und Verhinderung des Ladungsverlusts zu erreichen.
Zur Messung des Volumenwiderstands des Walzenelements wird eine Walze in Druckkontakt mit einer zylindrischen Aluminiumtrommel mit einem Durchmesser von 30 mm in der Weise gebracht, dass ein Gewicht von 1 kg, als Gesamtdruck, auf den Dorn der Walze in dem Zustand ausgeübt wird, wo eine Spannung von 100 V über dem Dorn und die Aluminiumtrommel zur Durchführung der Messung angelegt ist.
Das Walzenelement in der vorliegenden Erfindung kann man herstellen durch beispielsweise Ausbilden einer Medium beständigen Schicht aus einem Kautschuk oder Schaum als flexibles Element auf einem Dorn. Die Medium beständige Schicht kann ein Harz (z.B. Urethan), leitende Teilchen (z.B. Ruß), ein Härtungsmittel, ein Blähmittel usw. umfassen, und sie wird auf dem Dorn unter Bildung der Form einer Walze ausgebildet. Danach kann die gebildete Walze wahlweise geschnitten werden, und ihre Oberfläche kann in gewünschter Weise in Form gebracht werden, um auf diese Weise das Walzenelement herzustellen. Eine Spannungsanlegungsvorrichtung 504 ist mit dem Dorn 501 verbunden, und es wird eine direkte Stromspannung (Vdc) an das Ladeelement über den Dorn 501 angelegt, wo die elektrischen Ladungen direkt durch das leitende feine Pulver 505, das sich am Kontaktpunkt zwischen dem Ladeelement und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements befindet, injiziert werden. Auf diese Weise wird die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements gleichmäßig geladen.
Das Ladeelement mit der elastischen Walze wird gedreht und bei einer geeigneten relativen Geschwindigkeit bezogen auf die Drehrichtung x des lichtempfindlichen Elements 503 bewegt. Es kann ebenfalls in Schwingung gehalten werden.
Es kann ein Unterschied der relativen Geschwindigkeit zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Ladungselements und der Geschwindigkeit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements hergestellt werden. Dieses kann beträchtlich die Eigenschaften des Kontakts des leitenden feinen Pulvers mit dem lichtempfindlichen Element am Kontaktpunkt zwischen dem Kontaktladeelement und dem lichtempfindlichen Element verbessern, womit man eine höhere Kontaktleistung erreicht.
Dies ist bevorzugt im Hinblick auf die Verbesserung der Ladungsleistung bei der direkten Injektion.
Das leitende feine Pulver am Kontaktpunkt zwischen dem Kontaktladeelement und dem lichtempfindlichen Element macht es möglich, den Unterschied in der Geschwindigkeit herzustellen, ohne dass irgendeine große Drehmomenterhöhung zwischen dem Kontaktladeelement und dem lichtempfindlichen Element und ohne einen bemerkenswerten Abrieb der Oberflächen des Kontaktladeelements und lichtempfindlichen Elements verursacht werden, was auf den Schmiereffekt (Reibungsreduktionseffekt) aufgrund des leitenden feinen Pulvers zurückzuführen ist.
Um übertragenen Resttoner, der auf dem lichtempfindlichen Element verblieben ist und in die Ladezone getragen wird, zu gegebener Zeit in dem Kontaktladeelement zu sammeln und dort aufzubewahren, können das Kontaktladeelement und das lichtempfindliche Element bevorzugt in die Richtung entgegengesetzt zueinander an deren Kontaktzone bewegt werden. Beispielsweise kann das Kontaktladeelement bevorzugt so aufgebaut sein, dass es drehbar angetrieben wird, und außerdem wird es in seiner Drehrichtung in die Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements an der Kontaktzone dazwischen gedreht. Das bedeutet, die Ladung wird in dem Zustand durchgeführt, in dem der übertragene Resttoner, der auf dem lichtempfindlichen Element verblieben ist, durch die Rotation in entgegen gesetzter Richtung entfernt worden ist, und auf diese Weise kann die Ladung in geeigneter Weise durchgeführt werden.
Der Unterschied der Geschwindigkeit kann ebenfalls hergestellt werden durch Bewegung des Ladeelements in der gleichen Rich tung wie die Richtung der Bewegung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements. Allerdings hängt die Ladungsleistung bei der Direktinjektionsladung vom Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements zur Umfangsgeschwindigkeit des Ladeelements ab. Deswegen, um das gleiche Umfangsverhältnis wie bei der entgegengesetzten Richtung zu erreichen, muss die Anzahl der Drehung des Ladeelements, das sich in gleiche Richtung dreht, größer als bei der entgegengesetzten Richtung sein. Im Hinblick auf die Anzahl der Rotation ist es daher vorteilhafter, das Ladeelement in entgegen gesetzter Richtung zu bewegen.
Als Index, um den Unterschied der relativen Geschwindigkeit zu zeigen, gibt es das Verhältnis der relativen Bewegungsgeschwindigkeit, das durch die folgende Gleichung (I) dargestellt ist.
Gleichung (I)

Verhältnis der relativen Bewegungsgeschwindigkeit (%) = |(Vc – Vp)/VP| × 100
(in der Gleichung bedeutet Vc die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Ladeeelements; bedeutet Vp die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements und bedeutet Vc der Wert dargestellt durch das gleiche Plus- oder Minuszeichen wie das von Vp, wenn die Oberfläche des Ladeelements in die gleiche Richtung wie die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements an der Kontaktzone bewegt wird.

Das Gewichtsverhältnis der relativen Geschwindigkeit kann in der Regel 10 bis 500% betragen.
5 zeigt eine reinigerlose Bildherstellungsvorrichtung. Das latente Bild, das durch Laden und Belichten gebildet wird, wird sichtbar gemacht mit der Entwicklungsanordnung 506 als Entwicklungsvorrichtung und wird auf ein Übertragungsmedium mit einer Übertragungsvorrichtung (nicht gezeigt) übertragen. In diesem Verlauf wird der übertragene Resttoner, der auf dem lichtempfindlichen Element 503 verblieben ist, durch das Ladeelement mit der elastischen Walze geladen und erreicht wieder die Entwicklungsanordnung 506, wo er gleichzeitig während der Entwicklung gesammelt wird. In der in 5 gezeigten Vorrichtung wird das leitende feine Pulver 505 zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element von außen zu dem Toner hinzugegeben, und das leitende feine Pulver 505, das auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 503 verblieben ist, erreicht die Ladungsanordnung, wo es das leitende feine Pulver wieder auffüllt.
Eine Ladevorrichtung kann ebenfalls bevorzugt sein, die derartig aufgebaut ist, dass eine Nachfüllvorrichtung für leitendes feines Pulver zum Zuführen des leitenden feinen Pulvers weiterhin am oberen Teil des Ladeelements vorgesehen ist. 6 erläutert schematisch diese Ladevorrichtung, die eine Nachfüllvorrichtung für leitendes feines Pulver 508 am oberen Teil des Ladeelements in der gleichen Ladeeinheit, die in 5 gezeigt ist, aufweist.
Das leitende feine Pulver kann bevorzugt einen Widerstand von 1 × 10⁹ Ω·cm oder weniger aufweisen. Wenn das leitende feine Pulver einen Widerstand von höher als 1 × 10⁹ Ω·cm aufweist, kann man den Effekt der Beschleunigung der Ladung zum Erreichen einer guten Ladungsleistung, wohl nicht erhalten, selbst wenn das leitende feine Pulver am Kontaktpunkt zwischen dem Ladeelement und dem elektrophotographischen Element oder am Ladebereich benachbart zu diesem Punkt vorgesehen ist.
Das leitende feine Pulver kann andererseits einen Widerstand von 1 × 10^–1 Ω·cm aufweisen. Dieses bevorzugt, weil in diesem Fall das leitende feine Pulver die Ladung hält und sich zu Nichtbildbereichen in der Entwicklungsstufe bewegt, so dass es folglich die Ladung des lichtempfindlichen Elements in der nachfolgenden Ladestufe beschleunigt.
Das leitende feine Pulver kann bevorzugt einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von 0,5 bis 10 μm aufweisen. Wenn das leitende feine Pulver einen kleinen mittleren Teilchendurchmesser aufweist, muss der Gehalt des leitenden feinen Pulvers bezogen auf den Gesamttoner klein eingestellt werden, um zu verhindern, dass sich die Entwicklungsleistung verschlechtert. Aus dieser Sicht kann das leitende feine Pulver bevorzugt einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von 0,8 μm oder größer und bevorzugt bei 1,1 μm oder größer aufweisen. Wenn das leitende feine Pulver einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von größer als 10 μm aufweist, kann das leitende feine Pulver, das sich von dem Ladeelement gelöst hat, das belichtende Licht unterbrechen oder diffus machen, wobei elektrostatische latente Bilder geschrieben werden, die dazu neigen, Defekte in den elektrostatischen latenten Bildern zu verursachen, was die Bildqualität verringert.
Das leitende feine Pulver kann ebenfalls ein transparentes, weißes oder blassfarbiges leitendes feines Pulver sein. Dieses ist bevorzugt, weil das leitende feine Pulver, das auf das Übertragungsmedium übertragen worden ist, nicht als Nebel sichtbar wird. Damit es nicht das belichtende Licht in der Stufe der Bildung der latenten Bilder behindert, kann das leitende feine Pulver bevorzugt ein transparentes, weißes oder blassfarbiges leitendes feines Pulver sein, und das leitende feine Pulver kann bevorzugt eine Durchlässigkeit von 30 % oder höher gegenüber dem belichtenden Licht aufweisen.
Als Materialien für das leitende feine Pulver in der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise feine Kohlenstoffpulver, wie Ruß und Graphitpulver; feine Pulver von Metallen, wie Kupfer, Gold, Silber, Aluminium und Nickel; feine Pulver von Metalloxiden, wie Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Aluminiumoxid, Indiumoxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Bariumoxid, Molybdänoxid, Eisenoxid und Wolframoxid und feine Pulver von Metallverbindungen, wie Molybdänsulfid, Cadmiumsulfid und Kaliumtitanat oder Doppeloxide davon, geeignet, wobei jedes davon bei entsprechender Regulation der Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung verwendet werden kann. Von diesen sind feine Pulver von Metalloxiden, wie Zinkoxid, Zinnoxid und Titanoxid, bevorzugt.
Zur Steuerung des Widerstandswertes der leitenden anorganischen Oxide sind ebenfalls geeignet feine Teilchen von Metalloxiden, die mit einem Element, wie Antimon oder Aluminium dotiert sind und ebenfalls feine Teilchen mit einem leitenden Material auf ihren Oberflächen. Beispielsweise sind diese feinen Titanoxidteilchen mit Zinn auf der Oberfläche behandeltes Antimonoxid, feine Zinnoxidteilchen, die mit Antimon dotiert sind und feine Zinnoxidteilchen.
Der volumenmittlere Teilchendurchmesser und die Teilchengrößenverteilung des leitenden feinen Pulvers in der vorliegenden Erfindung können mit einem Laserbeugungsteilchengrößenverteilungsmessinstrument, hergestellt von Coulter Company, ausgerüstet mit einem Flüssigmodul in einem Messbereich von 0,04 bis 2.000 μm gemessen werden. Als Messmethode gibt es eine Methode, worin ein oberflächenaktives Mittel in sehr kleiner Menge in 10 ml reines Wasser gegeben wird, 10 mg einer Probe mit leitendem feinen Pulver dazugegeben werden, die gebildete Mischung für 10 Minuten mit einem Ultraschalldispersionsgerät (Ultraschallhomogenisator) dispergiert wird und danach die Messung einmal für eine Messzeit von 90 Sekunden durchgeführt wird.
In der vorliegenden Erfindung sind, als Methoden für die Regulierung der Teilchengröße und der Teilchengrößenverteilung des leitenden feinen Pulvers, eine Methode, wobei ein Herstellungsverfahren und die Herstellungsbedingungen so eingestellt werden, dass die gewünschte Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung erreicht werden, wenn die Primärteilchen des leitenden feinen Pulvers hergestellt werden, und neben der Methode, wobei Teilchen mit einem kleinen Primärteilchendurchmesser agglomeriert sind, eine Methode, wobei Teilchen mit einem großen Primärteilchendurchmesser pulverisiert werden oder eine Methode unter Anwendung der Klassifikation geeignet. Ebenfalls geeignet sind eine Methode, wobei das leitende feine Pulver an die gesamten Oberflächen, oder nur einem Teil davon, der Basisteilchen (Teilchen, die als Basis dienen, wenn das leitende Material bei der Herstellung des leitenden feinen Pulvers haftend oder bindend gemacht wird), die die geeignete Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung aufweisen, haftend oder bindend gemacht wird, und eine Methode, wobei ein leitendes feines Pulver die Form aufweist, dass die leitende Komponente in den Teilchen mit der gewünschten Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung dispergiert ist. Jede dieser Methoden kann ebenfalls in Kombination angewendet werden, um die Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung des leitenden feinen Pulvers zu regulieren.
Wenn die Teilchen des leitenden feinen Pulvers in Form von Agglomeraten hergestellt worden sind, wird der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Agglomerate als volumenmittlerer Teilchendurchmesser des leitenden feinen Pulvers definiert. Das leitende feine Pulver ist nicht nur im Zustand von Primärteilchen vorhanden, sondern es kann ebenfalls im Zustand von agglomerierten Primärteilchen ohne irgendein Problem vorliegen. Welcher Zustand der Agglomeration auch vorliegt, seine Form spielt keine Rolle, so lange es sich als Agglomerate an Kontaktpunkt zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element oder am Ladebereich benachbart zu dem Teil befindet, und die Funktion der Entladungsunterstützung oder -beschleunigung verwirklicht werden kann.
In der vorliegenden Erfindung kann der Widerstand des leitenden feinen Pulvers nach der Tablettenmethode und durch Normalisierung der gemessenen Werte gemessen werden, um so den Widerstand zu bestimmen. Insbesondere werden 0,5 g einer Probe mit einem leitenden feinen Pulver in einen Zylinder mit einer Bodenfläche von 2,26 cm² gegeben, und es wird ein Druck von 15 kg auf die oberen und unteren Elektroden ausgeübt, wobei gleichzeitig eine Spannung von 100 V angelegt wird, um den Widerstandswert zu messen. Danach werden die gemessenen Werte normalisiert, um den spezifischen Widerstand zu berechnen.
[4] Toner in der vorliegenden Erfindung:
Der Toner in der vorliegenden Erfindung ist ein magnetischer Toner, der Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Material enthalten, und ein anorganisches feines Pulver umfasst. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Toner ist hinsichtlich seines Herstellungsprozesses keinen Beschränkungen unterlegen, so lange wie die Bedingungen der vorliegenden Erfindung, die später beschrieben werden, erfüllt sind. Jedes herkömmliche, bekannte Herstellungsverfahren kann verwendet werden. Diese Tonerherstellungsverfahren können beispielsweise ein Pulverisierungsverfahren oder Polymerisierungsverfahren sein.
Wenn der Toner durch Pulverisierung hergestellt wird, kann jedes Verfahren angewendet werden. Beispielsweise werden die Komponenten, die für den Toner notwendig sind, wie ein Bindemittelharz, ein magnetisches Material, ein Freisetzungsmittel, ein Weichmacher, ein Lade- und Steuermittel und ein Farbmittel und andere Additive sorgfältig mit einem Mischer, wie ein Henschel-Mischer oder eine Kugelmühle, vermischt, wonach die erhaltene Mischung mit einer Hitzeknetmaschine, wie Hitzewalze, ein Kneter oder ein Extruder, in der Schmelze verknetet wird, damit die Harze untereinander schmelzen, andere Tonermaterialien, wie das magnetische Material werden dispergiert oder gelöst, und das erhaltene Produkt wird zur Verfestigung abgekühlt, wonach eine Pulverisierung, Klassifizierung und wahlweise ein Oberflächenbehandlung folgt, um die Tonerteilchen herzustellen. Entweder die Klassifizierung und die Oberflächenbehandlung können als erstes in dieser Reihenfolge vorgenommen werden. Bei der Stufe der Klassifizierung wird bevor zugt ein Multidivisionsklassiergerät wegen der Produktionseffizienz verwendet.
Die Pulverisierungsstufe kann nach jeder Methode unter Anwendung eines bekannten Feinmahlgeräts, wie ein solches vom mechanischen Schlagtyp oder Strahltyp, durchgeführt werden. Zur Herstellung von Tonerteilchen mit einer spezifischen Kreisförmigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung, was später beschrieben wird, ist es bevorzugt, weiterhin Hitze anzuwenden, um die Pulverisierung durchzuführen oder mechanische Schlagkraft unterstützend hinzuzufügen, um die Behandlung durchzuführen. Ebenfalls geeignet sind die Heißwasserbadmethode, wobei die fein pulverisierten (und wahlweise klassifizierten) Tonerteilchen in heißem Wasser dispergiert werden und eine Methode, wobei diese Tonerteilchen durch Heißluftströme geleitet werden.
Als Vorrichtung zur Anwendung der mechanischen Schlagkraft ist beispielsweise verfügbar eine Methode unter Anwendung eines Feinmahlgeräts vom mechanischen Stoßtyp, wie Kryptron-System, hergestellt von Kawasaki Heavy Industries Ltd. oder Turbo mill, hergestellt von Turbo Kogyo K.K., und eine Methode, wobei die Tonerteilchen gegen die Innenwand eines Gehäuses durch die Zentrifugalkraft mittels eines Hochgeschwindigkeitsrotationsblatts gepresst werden, um eine mechanische Schlagkraft auf die magnetischen Tonerteilchen durch eine Kraft, wie Kompressionskraft oder Reibungskraft, gepresst werden, beispielsweise in einer Vorrichtung, wie ein Mechanofusionssystem, hergestellt von Hosokawa Mikuron K.K. oder ein Hybridisierungssystem, hergestellt von Nara Kikai Seisakusho.
Wenn diese mechanische Schlagmethode angewendet wird, ist der thermomechanische Schlag, wo Hitze bei einer Temperatur um die Glasübergangstemperatur (Tg) der magnetischen Tonerteilchen (Tg ± 10°C) als Behandlungstemperatur ausgeübt wird, bevorzugt aus der Sicht der Verhinderung der Agglomeration und Produktivität. Bevorzugter kann die Hitze bei einer Temperatur innerhalb ± 5°C der Glasübergangstemperatur (Tg) der magnetischen Tonerteilchen angewendet werden, was effektiv für die Verbesserung der Übertragungseffizienz ist.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Toner kann durch die zuvor beschriebene Pulverisierung hergestellt werden. Allerdings haben die Tonerteilchen, die durch Pulverisierung erhalten werden, im allgemeinen eine amorphe Form, und deswegen muss irgendeine mechanische oder thermische oder irgendeine spezielle Behandlung durchgeführt werden, um bevorzugte physikalische Eigenschaften, eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 oder mehr, zu erreichen, was ein wesentliches Erfordernis für den erfindungsgemäßen Toner ist, was im einzelnen nachfolgend beschrieben wird. Demzufolge können in der vorliegenden Erfindung die Tonerteilchen bevorzugt durch Suspensionspolymerisation hergestellt werden.
Bei dieser Suspensionspolymerisation werden ein polymerisierbares Monomer und ein Farbmittel (und ebenfalls wahlweise ein Polymerisationsinitiator, ein Vernetzungsmittel, ein Ladungskontrollmittel und andere Additive) gleichmäßig gelöst oder dispergiert, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung herzustellen, und danach wird diese polymerisierbare Monomerzusammensetzung in einer kontinuierlichen Phase (z.B. eine wässrige Phase), die einen Dispersionsstabilisator enthält) dispergiert, mit einem geeigneten Rührer, um gleichzeitig die Polymerisation durchzuführen und Tonerteilchen zu erhalten, die die gewünschten Teilchendurchmesser aufweisen. In dem nach dieser Suspensionspolymerisation erhaltenen Toner (nachfolgend auch „Polymerisationstoner" bezeichnet), haben die einzelnen Tonerteilchen im wesentlichen eine gleichmäßige kugelförmige Gestalt, und deswegen kann der Toner, der das Erfordernis hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften, die durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 oder mehr, die für die vorliegende Erfindung wesentlich ist, erfüllt, ohne weiteres erhalten werden. Darüber hinaus kann dieser Toner ebenfalls eine relativ gleichmäßige Ladungsmengenverteilung aufweisen und somit eine hohe Übertragungsleistung erbringen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Tonerteilchen nach der vorliegenden Erfindung durch Polymerisation, werden ein magnetisches Material, ein Wachs, ein Weichmacher, ein Ladungssteuermittel, ein Vernetzungsmittel, Komponenten, die für den Toner in einigen Fällen notwendig sind, wie Farbmittel und andere Additive, z.B. ein organisches Lösungsmittel, das hinzugefügt wird, um die Viskosität eines Polymeren, das durch die Polymerisationsreaktion entsteht, zu erniedrigen, ein hochmolekulares Polymer, ein Dispersionsmittel usw. in geeigneter Weise zusammengefügt und mit einer Dispersionsvorrichtung, wie ein Homogenisator, eine Kugelmühle, eine Kolloidmühle oder eine Ultraschalldispersionsvorrichtung, gelöst oder dispergiert, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung zu bilden, die dann in einem wässrigen Medium, die einen Dispersionsstabilisator enthält, suspendiert wird. Hier kann eine Hochgeschwindigkeitsdispersionsvorrichtung, wie ein Hochgeschwindigkeitsrührer oder eine Ultraschalldispersionsvorrichtung verwendet werden, damit die Tonerteilchen die gewünschte Teilchengröße ohne Verzögerung erreichen, und dieses kann ohne weiteres dazu führen, dass die erhaltenen Tonerteilchen eine scharfe Teilchengrößenverteilung aufweisen. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Polymerisationsinitiator hinzugegeben wird, kann dieser gleichzeitig, wenn die anderen Additive in das polymerisierbare Monomer gegeben werden, hinzugefügt werden, oder er kann unmittelbar eingemischt werden, bevor sie in dem wässrigen Medium suspendiert werden. Ebenfalls kann ein Polymerisationsinitiator, der in dem polymerisierbaren Monomer oder Lösungsmittel gelöst worden ist, hinzugegeben werden, bevor die Polymerisation gestartet wird. Als Materialien können die folgenden Materialien verwendet werden, die normalerweise bei der Herstellung von Tonern verwendet werden.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Toner weist Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Material enthalten, und ein anorganisches feines Pulver auf. Als Bindemittelharz können genannt werden: Polystyrol; Homopolymere von Styrolderivaten, wie Polyvinyltoluol; Styrolcopolymer, wie ein Styrol/Propylen-Copolymer, ein Styrol/Vinyltoluol-Copolymer, ein Styrol/Vinylnaphthalin-Copolymer, ein Styrol/Methylacrylat-Copolymer, ein Styrol/Ethylacrylat-Copolymer, ein Styrol/Butylacrylat-Copolymer, ein Styrol/Octylacrylat-Copolymer, ein Styrol/Dimethylaminoethylacrylat-Copolymer, ein Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol/Ethylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol/Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol/Methylvinylether-Copolymer, ein Styrol/Ethylvinylether-Copolymer, ein Styrol/Methylvinylketon-Copolymer, ein Styrol/Butadien-Copolymer, ein Styrol/Isopren-Copolymer, ein Styrol/Maleinsäure-Copolymer und ein Styrol/Maleat-Copolymer; und Polymethylmethadrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylbutyral, Siliconharze, Polyesterharze, Polyamidharze, Epoxidharze, Polyacrylsäureharze, Kolophoniums, modifizierte Kolophoniniums, Terpenharze, Phenolharze, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, und aromatische Erdölharze. Jedes davon kann allein oder in Kombination auf zwei oder mehreren Typen verwendet werden.
Das polymerisierbare Monomer, das bevorzugt in der Suspensionspolymerisation verwendet wird, kann beispielsweise umfassen: Styrol; Styrolmonomere, wie Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Ethylstyrol; Acrylester, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Propylacrylat, n-Octylacrylat, Dodecylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chlorethylacrylat und Phenylacrylat; Methacrylester, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat und andere Monomere, wie Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamide. Jedes dieser Monomere kann allein oder in Kombination auf zwei oder mehreren Typen verwendet werden. Von diesen vorgenannten Monomeren können Styrol oder ein Styrolderivat allein oder in Form einer Mischung mit einem anderen Monomer, wegen der Entwicklungsleistung und Laufleistung des Toners verwendet werden.
Der Polymerisationsinitiator, der verwendet wird, wenn das (die) obige(n) polymerisierbare(n) Monomer(e) polymerisiert wird/werden, kann umfassen: z.B. Polymerisationsinitiatoren vom Azo- oder Diazo-Typ, wie
2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril).
2,2'-Azobisisobutyronitril,
1,1'-Azobis-(cyclohexan-1-carbonitril) und 2,2-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylcaleronitril und Polymerisationsinitiatoren vom Peroxidtyp, wie Benzoylperoxid, Methylethylketonperoxid, Diisopropylperoxycarbonat, Cumolhydroperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Lauroylperoxid und tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat. Jeder davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden.
Als Vernetzungsmittel, das geeignet ist, wenn das (die) obige(n) polymerisierbare(n) Monomer(e) polymerisiert wird/werden, können Verbindungen, die hauptsächlich mindestens zwei polymerisierbare Doppelbindungen aufweisen, verwendet werden, welche im Allgemeinen bekannte Vernetzungsmittel verschiedener Typen sind. Sie können umfassen: z. B. aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol und Diviylnaphtalin; Carbonsäureester mit zwei Doppelbindungen, wie Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat und 1,3-Butandioldimethacrylat; Dinvinylverbindungen, wie Divinylanilin, Divinylether, Divinylsulfid und Divinylsulfon und Verbindungen mit mindestens drei Vinylgruppen. Jede dieser Verbindungen kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehr Typen verwendet werden.
Als Dispersionsstabilisator, der bevorzugt bei der Suspensionspolymerisation verwendbar ist, können bekannte oberflächenaktive Mittel und organische und anorganische Dispersionsmittel verwendet werden.
Das oberflächenaktive Mittel kann beispielsweise Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecylsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Natriumstearat und Kaliumstearat umfassen. Jedes davon kann allein oder im Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden.
Das organische Dispersionsmittel kann beispielsweise Polyvinylalkohol, Gelatine, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose-Natriumsalz, Polyacrylsäure und Salze davon und Stärke umfassen. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden.
Das anorganische Dispersionsmittel kann beispielsweise mehrwertige Metallsalze der Phosphorsäure, wie Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphat, Zinkphosphat; Carbonate, wie Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat; anorganische Salze wie Calciummetasilicat, Calciumsulfat und Bariumsulfat und anorganische Oxide, wie Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Silciumoxid, Bentonit und Aluminiumoxid umfassen. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden.
In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Toner kann ein Wachs, das die Ablösbarkeit und Weichheit reguliert, verwendet werden. Dieses Wachs kann Erdölwachse, wie Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs und Rohvaseline und Derivate davon, Montanwachs und Derivate davon, Kohlenwasserstoffwachse erhalten durch Fischer-Tropsch-Synthese und Derivate davon, Poleolefinwachse vom Typ Polyethylenwachs und Derivate davon und natürlich vorkommende Wachse, wie Carnaubawachs und Candelillawachs und Derivate davon umfassen. Die Derivate umfassen Oxide, Blockcopolymere mit Vinylmonomeren und pfropfmodifizierte Produkte und ebenfalls geeignet sind höhere aliphatische Alkohole, Fettsäuren, wie Stearinsäure und Palmidinsäure oder Verbindungen davon, Säureamidwachse, Esterwachse, Ketone, gehärtetes Rizinusöl und Derivate davon, Pflanzenwachse und tierische Wachse. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden.
In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Toner kann ein Ladungssteuermittel, das die Ladbarkeit des Toners steuert, verwendet werden. Dieses Ladungssteuermittel kann, als negative Ladungssteuermittel, beispielsweise Metallverbindungen von aromatischen Carbonsäuren, wie Salicylsäure, Alkylsalicylsäure, Dialkylsalicylsäure, Naphthoesäure und Dicarbonsäure; Metallsalze oder Metallkomplexe von Azofarbstoffen oder Azopigmenten und Verbindungen vom Polymertyp mit Sulfonsäure oder Carbonsäure in der Seitenkette und Borverbindungen, Harnstoffverbindungen, Siliciumverbindungen und Carixaren umfassen. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden. Positive Ladungssteuermittel können beispielsweise quaternäre Ammoniumsalze, Verbindungen vom Polymertyp mit diesem quaternären Ammoniumsalz in der Seitenkette, Guanidinverbindungen, Nigrosinverbindungen und Imidazolverbindungen umfassen. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei mehreren Typen verwendet werden.
In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Toner kann wahlweise ein Farbmittel verwendet werden. Dieses Farbmittel kann beispielsweise magnetische oder nicht magnetische anorganische Verbindungen und bekannte Farbstoffe und Pigmente umfassen. Genauer ausgeführt, sie können beispielsweise ferromagnetische Metallteilchen, wie Cobalt und Nickel oder Legierungen dieser Metalle, zu denen (1) Element(e), wie Chrom, Mangan, Kupfer, Zink, Aluminium und/oder Seltenerdmetallelement(e) hinzugefügt worden sind und Hämatitteilchen, Titan schwarz, Nigrosinfarbstoff oder Pigmente, Ruß und Phtalocyanine umfassen. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden. Ebenso kann ein Farbmittel verwendet werden, nachdem es einer hydrophoben Behandlung, wie das magnetische Material oder anorganische feine Pulver, was später beschrieben wird, unterworfen worden ist.
Als magnetisches Material, das in dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Toner enthalten ist, kann jedes bekannte Material verwendet werden. Dieses magnetische Material kann beispielsweise ein solches umfassen, das hauptsächlich aus einem Eisenoxid, wie Trieisentetraoxid oder γ-Eisenoxid, zusammengesetzt sind, umfassen. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden. Das magnetische Material kann weiterhin irgendein anderes Element, wie Phosphor, Cobalt, Nickel, Kupfer, Magnesium, Mangan, Aluminium und Silicium, enthalten. Im Übrigen kann die Sättigungsmagnetisierung durch Auswählen des zu verwendenden magnetischen Materials und der Menge des zu vermischenden Materials reguliert werden.
Es ist für das magnetische Material bevorzugt, dass es auf seinen Teilchenoberflächen hydrophob behandelt worden ist. Es kann mit einem bekannten Behandlungsmittel und nach einer bekannten Methode hydrophob behandelt werden. Das in dieser hydrophoben Behandlung verwendete Behandlungsmittel kann Kupplungsmittel, wie Silankupplungsmittel und Titankupplungsmittel, umfassen, die sich mit den Teilchenoberflächen des magnetischen Materials während der Hydrolysierung in einem wässrigen Medium vereinen. Insbesondere sind Silankupplungsmittel bevorzugt. Diese Silankupplungsmittel können beispielsweise Vinylmethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropyl trimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethylmethoxysilan, Hyroxypropyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, n-Hexadecyltrimethoxysilan und n-Octadecyltrimethoxysilan umfassen. Jedes davon kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden.
In der Stufe der Polymerisation kann die Polymerisation bei einer Temperatur durchgeführt werden, die auf 40°C oder darüber und in der Regel auf eine Temperatur von 50 bis 90°C eingestellt wird. Wenn die Polymerisation in diesem Temperaturbereich durchgeführt wird, kann das Wachs in günstiger Weise in die Teilchen eingeschlossen werden. Um polymerisierbare Restmonomere zu verbrauchen kann die Reaktionstemperatur auf 90 bis 150°C erhöht werden, wenn dieses am Ende der Polymerisation gemacht wird.
Die erfindungsgemäßen Tonerteilchen können ebenfalls nach einer Dispersionspolymerisationsmethode hergestellt werden, wobei die Tonerteilchen direkt unter Anwendung eines wässrigen organischen Lösungsmittels, das die Monomere lösen kann und das erhaltene Polymer nicht lösen kann, einer Methode zur Herstellung von Tonerteilchen nach einer Emulsionspolymerisationsmethode, wie beispielsweise die seifenfreie Polymerisation, wobei die Tonerteilchen durch direkte Polymerisation in Gegenwart eines wasserlöslichen polaren Polymerisationsinitiators hergestellt werden oder einer Methode, wobei die Tonerteilchen, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt worden sind, eine Assoziationsagglomeration unterworfen werden.
Nachdem die Polymerisation vervollständigt worden ist, können die erhaltnen Polymerisationstonerteilchen einer Filtration, einem Waschen und Trocknen nach herkömmlichen Methoden unterworfen werden, wonach dann mit dem anorganischen feinen Pulver vermischt wird, damit sich dieses an die Teilchenoberflächen haftet, womit man den Toner erhält. Ebenfalls ist eine der gewünschten Formen der vorliegenden Erfindung, die Stufe der Klassifizierung hinzuzufügen, um grobkörniges Pulver und feines Pulver zu schneiden.
Der magnetische Toner in der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 1.000, bevorzugter von 0,950 bis 0,995 und noch bevorzugter von 0,970 bis 0,995 aufweisen.
Die hier in der vorliegenden Erfindung erwähnte durchschnittliche Kreisförmigkeit wird als einfache Methode dafür verwendet, die Form des Toners quantitativ auszudrücken. In der vorliegenden Erfindung wird die Form der Teilchen mit einem Teilchenbildanalysator vom Strömungstyp FPIR-1000, hergestellt von Toa Iyou Denshi K.K., gemessen, und die Kreisförmigkeit (Ci) wird individuell mit einer Gruppe von Teilchen, die einen Kreis äquivalenten Durchmesser von 3 μm oder größer aufweisen, nach der folgenden Gleichung (II) berechnet. Wie weiterhin in der folgenden Gleichung (III) gezeigt ist, wird der Wert, den man erhält, wenn die Gesamtsumme der Kreisförmigkeit aller gemessenen Teilchen durch die Anzahl (m) von allen Teilchen geteilt wird, als durchschnittliche Kreisförmigkeit (C) definiert.
(Gleichung II)
(Gleichung III)
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Messgerät „FPIA-1000" wendet eine Berechnungsmethode an, wobei, bei der Berechnung der Kreisförmigkeit von jedem Teilchen und der nachfolgenden Berechnung der durchschnittlichen Kreisförmigkeit, die Teilchen in 61 Klassen mit Kreisförmigkeiten von 0,40 bis 1,00, entsprechend den entsprechenden Kreisförmigkeiten, geteilt werden, und die durchschnittliche Kreisförmigkeit wird unter Verwendung der Mittelwerte und der Häufigkeiten der geteilten Punkte berechnet. Zwischen den Werten der durchschnittlichen Kreisförmigkeit, die nach dieser Bewertungsmethode berechnet werden und den Werten der durchschnittlichen Kreisförmigkeit, die durch die obige Berechnungsgleichung, die die Kreisförmigkeit von jedem Teilchen direkt an wendet, berechnet werden, gibt es nur einen sehr kleinen zufälligen Irrtum, der sich auf einem Niveau befindet, das praktisch vernachlässigbar ist. Demzufolge kann in der vorliegenden Erfindung eine Berechnungsmethode, wobei das Konzept der Berechnungsgleichung, die die Kreisförmigkeit von jedem Teilchen direkt anwendet und teilweise modifiziert ist, angewendet werden, wegen der Handhabung der Daten, wobei beispielsweise die Berechnungszeit kurz bemessen ist und die Berechnung der Gleichung einfach ist.
Die Messung wird spezifisch nach der unten gezeigten Weise durchgeführt.
In 10 ml Wasser, worin etwa 0,1 mg eines oberflächenaktiven Mittels gelöst worden sind, werden etwa 5 mg des Toners dispergiert, um eine Dispersion herzustellen. Dann wird die Dispersion Ultraschallwellen (20 kHz, 50 W) für 5 Minuten ausgesetzt, und die Dispersion wird auf eine Konzentration von 5.000 bis 20.000 Teilchen/μl eingestellt, wobei dann die Messung durchgeführt wird unter Anwendung des obigen Analysegeräts, um die durchschnittliche Kreisförmigkeit der Gruppe der Teilchen mit einem kreisäquivalenten Durchmesser von 3 μm oder größer zu bestimmen.
Die durchschnittliche Kreisförmigkeit, auf die hier in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, ist ein Index, der den Grad der Oberflächenunebenheit der Tonerteilchen zeigt. Er ist 1.000, wenn die Tonerteilchen perfekt kreisförmig sind. Je komplizierter die Oberflächengestalt der Tonerteilchen ist, umso kleiner ist der Wert für die durchschnittliche Kreisförmigkeit. Im Übrigen ist bei dieser Messung der Grund, warum die Kreisförmigkeit nur mit der Gruppe von Teilchen mit einem kreisäquivalenten Durchmesser von 3 μm oder größer gemessen wird, darin zu sehen, dass eine Gruppe von Teilchen von externen Additiven, die unabhängig von den Tonerteilchen vorhanden sind, in einer großen Anzahl in einer Gruppe von Teilchen mit einem kreisäquivalenten Durchmesser von kleiner als 3 μm enthalten sind, was die Messung dahingehend beeinflussen kann, dass keine genaue Schätzung der Kreisförmigkeit auf der Gruppe der Tonerteilchen möglich ist.
Der Toner in der vorliegenden Erfindung weist das anorganische feine Pulver auf seinen Tonerteilchen dann auf, wenn die obigen Tonerteilchen mit dem anorganischen feinen Pulver gemischt werden. Das in dem Toner verwendete anorganische feine Pulver kann bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Toners, vorliegen. Wenn es in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% vorliegt, kann der Effekt (wie die Verbesserung der Fluidität und die Ladungsleistung des Toners), der dieser von außen zugeführten Zugabe des anorganischen feinen Pulvers zuzusprechen ist, in einigen Fällen nicht gut zu Tage treten. Wenn es in einer Menge von mehr als 3,0 Gew.-% eingemischt wird, kann es zu einer schlechten Fixierleistung kommen.
Das in dieser Weise verwendete anorganische feine Pulver kann beispielsweise feines Siliciumoxidpulver, feines Aluminiumoxidpulver und feines Titanoxidpulver umfassen, dass allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Typen verwendet werden kann. Insbesondere ausgeführt, ist ein solches feines Siliciumoxidpulver beispielsweise geeignet, das man Trockenprozess-Siliciumoxid nennt oder „fumed" Siliciumoxid, das nach der Dampfphasenoxidation von Siliciumhalogeniden herstellt wird und Nassprozess-Siliciumoxid, hergestellt aus Wasserglas, wobei jedes davon verwendet werden kann. Das Trockenprozess-Silicium ist bevorzugt, weil es weniger Silianolgruppen auf der Oberfläche und in den Teilchen des feinen Sicliumoxidpulvers aufweist und weniger Produktionsrückstände, wie Na₂O und SO₃ ^2– hinterlässt. Bei dem Trockenprozess-Silciumoxid, ist es ebenfalls möglich, bei seiner Produktion eine andere Metallha logenidverbindung, wie Aluminiumchlorid oder Titanchlorid, zusammen mit dem Siliciumhalogenid zu verwenden, um ein feines Compositpulver (Doppeloxid) des Siliciumoxids mit einem anderen Metalloxid herzustellen. Das anorganische Pulver kann diese ebenfalls umfassen.
Das anorganische feine Pulver kann ebenfalls ein Pulver sein, das hydrophob behandelt worden ist. Ein Mittel für die hydrophobe Behandlung, das für die hydrophobe Behandlung des anorganischen feinen Pulvers verwendet wird, kann Behandlungsmittel, wie Silikonlack, modifizierter Silikonlack verschiedener Arten, Silikonöl, modifiziertes Silikonöl verschiedener Arten, Silanverbindungen, Silankupplungsmittel, andere organische Siliciumverbindungen und organische Titanverbindungen, umfassen, wobei jedes davon allein oder in Kombination für die Behandlung verwendet werden kann. Insbesondere sind solche, die mit einem Silikonöl behandelt worden sind, bevorzugt.
Als Methode zur Behandlung des anorganischen feinen Pulvers mit dem Silikonöl, kann, genauer ausgeführt, beispielsweise das anorganische feine Pulver, das mit einer Silanverbindung und dem Silikonöl behandelt worden ist, direkt mit einem Mischer, wie ein Henschel-Mischer, vermischt werden, oder eine Methode kann angewendet werden, wobei das Silikonöl auf das anorganische feine Pulver gesprüht wird. Alternativ kann eine Methode angewendet werden, worin da Silikonöl in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert wird und danach das anorganische feine Pulver hinzugefügt und gemischt wird, wonach dann das Lösungsmittel entfernt wird, wegen des Vorteils, dass weniger Agglomerate des anorganischen feinen Pulvers relativ gesehen auftreten können, ist die Methode unter Anwendung einer Sprühvorrichtung bevorzugt.
Als zu verwendendes Silikonöl sind insbesondere bevorzugt beispielsweise Diemthylsilikonöl, Methylphenylsilikonöl, α-Methylstyrol-modifiziertes Silikonöl, Chlorphenylsilikonöl und fluormodifiziertes Silikonöl.
Der magnetische Toner in der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt eine Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 50 Am²/kg (emu/g) unter Anwendung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m (1.000 Oersted) aufweisen. Wenn allerdings der magnetische Toner eine Sättigungsmagnetisierung von weniger als 10 Am²/kg unter Anwendung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m aufweist, kann man den gewünschten Effekt nicht erreichen, und wenn die magnetische Kraft auf das Tonerträgerelement wirken soll, kann der Toner in instabile Ähren geformt werden, was dazu führen kann, dass schadhafte Bilder, wie Nebel und ungleichmäßige Bilddichte und eine fehlerhafte Sammlung des übertragenen Resttoners verursacht werden, was auf die ungleichmäßige Ladung des magnetischen Toners zurückzuführen ist. Wenn andererseits der magnetische Toner eine Sättigungsmagnetisierung von höher als 50 Am²/kg unter Anwendung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m aufweist, kann der Toner eine geringe Fluidität aufweisen aufgrund der magnetischen Agglomeration, was eine große Erniedrigung der Fluidität des Toners verursacht. Dieses kann eine Verschlechterung der Übertragungsleistung verursachen, was eine Vermehrung des übertragenen Resttoners verursacht und ebenfalls die Tendenz für die Tonerteilchen und das leitende feine Pulver stärken kann, zusammen zuwirken und das Haften des leitenden feinen Pulvers und Mischen in das Kontaktelement sowie das Vorhandensein an der Kontaktzone verringern, wobei zur gleichen Zeit das leitende feine Pulver an der Kontaktzone, hinsichtlich seiner Menge, bezogen auf die Menge des übertragenen Resttoners, verringert wird, was Nebelbildung und Bildverfärbungen wegen der Verringerung der Ladungsleistung verursachen kann.
In der vorliegenden Erfindung wird die Intensität der Magnetisierung (Sättigungsmagnetisierung) des magnetischen Toners mit einem Messgerät für die magnetische Kraft vom Schwingungstyp VSM P-1-10 (hergestellt von Toei Kogyo K.K.) unter Anwendung eines äußeren magnetischen Feldes von 79,6 kA/m bei Raumtemperatur von 25°C gemessen. Im Übrigen wird in der vorliegenden Erfindung die Sättigungsmagnetisierung des Toners im magnetischen Feld mit 79,6 kA/m vorbeschrieben. Wenn der magnetische Toner in der Bildherstellungsvorrichtung verwendet wird, wird das Magnetfeld, das auf den magnetischen Toner wirkt, auf mehrere zehn bis hundert und mehrere zehn von kA/m in vielen kommerziell erhältlichen Bildherstellungsgeräten eingestellt, um keine großen Verluste des Magnetfelds nach außen von der Bildherstellungsvorrichtung aus zu verursachen, oder um die Kosten für die Erzeugung des Magnetfilms niedrig zu halten. Demzufolge ist in der vorliegenden Erfindung das Magnetfeld von 79,6 kA/m (1.000 Oersted) als typischer Wert für das Magnetfeld, das tatsächlich auf den magnetischen Toner in der Bildherstellungsvorrichtung wirkt, gewählt. Demzufolge ist hier eine Sättigungsmagnetisierung des Toners im Magnetfeld von 79,6 kA/m vorbeschrieben.
In dem magnetischen Toner der vorliegenden Erfindung ist es ebenfalls bevorzugt, dass leitende feine Pulver von außen zu den Tonerteilchen zu geben. In der vorliegenden Erfindung kann das leitende feine Pulver bevorzugt in einem Gehalt von 0,2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des gesamten magnetischen Toners, vorhanden sein. Da bei dem magnetischen Toner der vorliegenden Erfindung das magnetische Material im Wesentlichen unbedeckt gegenüber den Teilchenoberflächen vorliegt, ist es hochladbar und tendiert dazu, die Entwicklungsleistung zu erniedrigen, wenn das leitende feine Pulver in einem Gehalt von weniger als 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des gesamten magnetischen Toners, vorhanden ist. Wenn es ebenfalls in einem Bildherstellungsverfahren unter Anwendung der Reinigungbei-Entwicklung angewendet wird, kann das leitende feine Pulver nicht am Kontaktpunkt zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element oder am Ladebereich in Nachbarschaft zu diesem Teil, in einer Menge vorhanden sein, die dafür ausreicht, dass das Kontaktelement die Ladung des Bildträgerelements/lichtempfindlichen Elements gut durchführen kann, indem irgendwelche Hindernisse bei der Ladung, die durch den isolierenden übertragenden Resttoner, der an dem Kontaktladeelement anhaftet und darin gemischt ist, verursacht werden kann, ausgeschaltet werden können. Im Ergebnis kann sich die Ladungsleistung erniedrigen, was eine fehlerhafte Ladung verursacht. Wenn andererseits sein Gehalt mehr als 10 Gew.-% beträgt, kann das leitende feine Pulver, das bei der Reingigungbei-Entwicklung gesammelt wird, zuviel werden. Dieses kann die Ladungsleistung und die Entwicklungsleistung des Toners an der Entwicklungszone verringern und eine Verschlechterung der Bildqualität und eine Tonerstreuung verursachen. Das leitende feine Pulver kann bevorzugt in einem Gehalt von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des gesamten magnetischen Toners, vorhanden sein.
[4] Bildherstellungsverfahren und Bildherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung:
Das Bildherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann das gleiche Verfahren wie irgendein herkömmliches Verfahren sein, mit der Ausnahme, dass das obige elektrophotographische lichtempfindliche Element, die Ladevorrichtung und der magnetische Toner nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Eine Ausführungsform der Bildherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf 7 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist allerdings auf keinen Fall darauf beschränkt. Ebenfalls besitzt die Bildherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Vorrichtungen, die auch in einer bekannten Bildherstellungsvorrichtung enthalten sind, mit der Ausnahme, dass das obige elektrophotographische lichtempfindliche Element, die Ladevorrichtung und der magnetische Toner nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
7 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Bildherstellungsverfahren in der Bildherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element 701 weist eine a-C:H-Oberflächenschicht mit einer dynamischen Härte von 490 × 10⁹ bis 1,76 × 10¹⁰ Pa (500 bis 1.800 kgf/mm²) auf und wird in Richtung des Pfeils x gedreht. Das elektrophotographische lichtempfindliche Element 107 weist um sich herum eine Kontaktladeanordnung 702 gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bildung des elektrostatischen latenten Bildes 703, eine Entwicklungsanordnung 704, ein Übertragungsmediumzuführungssystem 705, eine Übertragungsvorrichtungsübertragungswalze 706, ein Reinigungselement 707, ein Transportsystem 708 und eine Ladungseliminierungslichtquelle 709 auf.
Das Bildherstellungsverfahren wird nachfolgend spezifisch beschrieben. Das elektrophotographische lichtempfindliche Element 701 wird mit der Kontaktladeanordnung 702, an die eine negative Direktstromspannung angelegt ist, gleichmäßig elektrostatisch geladen. Laserlicht, das von einem Halbleiterlaser 710 emittiert wird, der im Einklang mit der Bildinformation, die mit einem Scanner gelesen worden ist oder der Bildinformation, die von einem Computer eingegeben wurde, angetrieben wird, reflektiert von einem Polygonspiegel 713, und es bildet sich ein Bild durch die Linse 718 einer Linseneinheit 717. Dieses Bild wird auf das elektrophotographische lichtempfindliche Element 701 über einen Spiegel 716 geführt und darauf projiziert, um so ein elektrostatisches latentes Bild zu bilden. Auf dieses latente Bild wird von der Entwicklungsanordnung 704 ein Toner mit negativer Polarität zugeführt, so dass sich ein Tonerbild bildet.
Mittlerweile wird ein Überragungsmedium P zum elektrophotographischen lichtempfindlichen Element 701 geführt, während seine Führungsendzeit mit einer Registrationswalze 722 reguliert wird. Das Übertragungsmedium P wird von seiner Rückseite mit einem elektrischen Feld behandelt, das eine Polarität entgegengesetzt zu der des Toners aufweist, an einer Lücke zwischen der Übertragungswalze 706, an der eine hohe Spannung angelegt bleibt und dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element 701. Somit wird das Tonerbild auf der Oberfläche des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements auf das Übertragungsmedium P übertragen. Als nächstes geht das Übertragungsmedium P durch das Übertragungsmediumtransportsystem 708 und erreicht die Fixieranordnung 712, wo das Tonerbild fixiert wird, wonach es dann aus der Vorrichtung geworfen wird.
Der Toner, der auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element 701 verblieben ist, wird mit einer Magnetwalze 725 und einem Reinigungsblatt 721, die sich in der Reinigungseinheit (Reiniger) 707 befinden, gesammelt. Das verbliebene elektrostatische latente Bild wird durch die Ladungseliminierungslichtquelle 709 gelöscht.
In dem Bildherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Entwicklungsstufe ebenfalls als Reinigungsstufe zum Aufsammeln des Toners, der auf dem lichtempfindlichen Element verblieben ist, nachdem das Tonerbild auf das Übertragungsmedium übertragen worden ist, dienen, womit man ein Bildherstellungsverfahren mit einer Reinigung-bei-Entwicklung-Stufe oder einer reinigerlosen Stufe erhält. Dieses Verfahren ist ebenfalls bevorzugt.
In diesem Reinigung-bei-Entwicklung-Bildherstellungsverfahren oder reinigerlosen Bildherstellungsverfahren kann weiterhin bevorzugt ein Bildherstellungsverfahren angewendet werden, wobei die Entwicklungsstufe die Stufe des Entwickeln des auf dem lichtempfindlichen Element gebildeten elektrostatischen latenten Bildes mit dem Toner ist, die Ladestufe die Stufe des Ladens des lichtempfindlichen Elements bei der Anlegung einer Spannung an das Ladeelement, das in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element gehalten wird, wobei sich eine Kontaktzone bildet, ist, und wobei mindestens am Kontaktpunkt (Kontaktzone) zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element und/oder in der Nachbarschaft davon, das leitende feine Pulver, das in dem magnetischen Toner enthalten ist oder das leitende feine Pulver, das von der Auffüllvorrichtung für das leitende feine Pulver der Ladevorrichtung geleitet wird, an das lichtempfindliche Element in der Entwicklungsstufe haftet und auf dem lichtempfindlichen Element verbleibt, auch nach der Übertragungsstufe, so dass es an der Kontaktzone getragen wird und dort gehalten wird.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Einzelnen anhand der Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf diese Beispiele beschränkt. Im Folgenden werden die in den Beispielen gemessenen physikalischen Eigenschaften nach den gleichen Methoden, die für die Methoden der obigen Ausführungsformen beschrieben wurden, gemessen. Ebenfalls bedeutet in den vorliegenden Beispielen „Teil(e)" „Teil(e) bezogen auf das Gewicht".
Beispiel 1
– Herstellung des lichtempfindlichen Elements –

Unter Verwendung der in 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung des lichtempfindlichen a-Si-Elements nach der RF-Plasma-unterstützten CVD-Methode werden eine Blockierungsschicht im unteren Teil, eine lichtempfindliche Schicht und eine Pufferschicht übereinander auf einem hochglanzpolierten Aluminiumzylinder als leitendes Substrat in der Weise wie es bei dem Herstellungsprozess des lichtempfindlichen Elements in den obigen Ausführungen beschrieben wurde und bei den unten gezeigten Bedingungen gebildet. Eine Oberflächenschicht aus a-C:H wurde weiterhin darauf ausgebildet, um die lichtempfindlichen a-Si-Elemente (A) bis (F) mit Oberflächenschichten mit verschiedener dynamischer Härte herzustellen. Hier betrug die Frequenz des RF-Stroms 13,56 MHz. (1) Blockierungsschicht im unteren Teil:

SiH₄	100 ml/Min (normal) (0°C, Atmosphärendruck)
H₂	500 ml/Min (normal)
NO	8 ml/Min (normal)
PH₃	1.500 ppm (bezogen auf SiH₄)
Strom	100 W
Entladungsraumdruck	67 Pa
Substrattemperatur	300°C
Schichtdicke	2 μm

(2) Lichtleitende Schicht:

SiH₄	200 ml/Min (normal)
H₂	500 ml/Min (normal)
Strom	500 W
Entladungsraumdruck	67 Pa
Substrattemperatur	300°C
Schichtdicke	30 μm

(3) Pufferschicht:

SiH₄	50 ml/Min (normal)
CH₄	450 ml/Min (normal)
B₂H₃	800 ppm (bezogen auf SiH₄)
Strom	300 W
Entladungsraumdruck	67 Pa
Substrattemperatur	300°C
Schichtdicke	0,5 μm

(4) Oberflächenschicht:

CH₄	200 ml/Min (normal)
Strom	(A) 500 W, (B) 700 W, (C) 900 W, (D) 1.100 W, (E) 1.300 W, (F) 1.500 W
Entladungsraumdruck	67 Pa

Substrattemperatur	50°C
Schichtdicke	0,3 μm

– Herstellung des Toners –
Als Nächstes wurde der Polymerisationstoner (1) auf folgende Weise hergestellt.

In 709 g Ionen-ausgetauschtem Wasser wurden 451 g einer wässrigen 0,1 Mol Na₃PO₄-Lösung gegeben, und die Mischung wurde auf 60°C erhitzt. Danach wurden 67,7 g einer wässrigen 0,1 Mol CaCl₂-Lösung nach und nach dazugegeben, um ein wässriges Medium, das Ca₃PO₄)₂ enthielt, herzustellen.

Styrol	80 Teile
n-Butylacrylat	20 Teile
ungesättiges Polyesterharz	2 Teile
gesättigtes Polyesterharz	3 Teile
negatives Ladungssteuermittel (Fe-Verbindung vom Monoazofarbstofftyp)	1 Teil
Magnetisches Material mit hydrophober Behandlung auf der Oberfläche	90 Teile

Die obigen Materialien wurden gleichmäßig einem Attritor (hergestellt von Musui Miike Engineering Corporation) dispergiert und vermischt, um eine Monomerzusammensetzung herzustellen.
Diese Monomerzusammensetzung wurde auf 60°C erhitzt, und es wurden 6 Teile eines Esterwachses (Maximalwert des endothermen Peaks in DSC: 72°C), das hauptsächlich aus Behenylbehenat zusammengesetzt war, dazu gegeben und vermischt unter Bildung einer Lösung. In die erhaltene Mischung wurden 5 Teile eines Polymerisationsinitiators 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (t_1/2 : 140 Minuten, bei 60°C) gelöst, um eine polymerisierbare Monomerzusammensetzung herzustellen.
Die auf diese Weise erhaltene polymerisierbare Monomerzusammensetzung wurde in das obige wässrige Medium gegeben, wonach bei 10.000 UpM für 15 Minuten bei 60°C in einer N₂-Atmosphäre mit einem Homomischer vom TK-Typ (hergestellt von Tokusku Kika Kogyo Co., Ltd.) gerührt wurde, um die Granulierung durchzuführen. Danach wurde unter Rühren mit Paddelrührblättern die Reaktion bei 60°C für 6 Stunden durchgeführt. Dann wurde die Temperatur der Flüssigkeit auf 80°C erhöht, und das Rühren wurde für 4 Stunden fortgesetzt. Nachdem die Reaktion vollständig war, wurde die Destillation weiterhin bei 80°C für 2 Stunden durchgeführt. Danach wurde die gebildete Suspension gekühlt, und es wurde Chlorwasserstoffsäure hinzugefügt, um das Ca₃(PO₄)₂ zu lösen, wonach filtriert wurde, mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde, um Tonerteilchen mit einem gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 6,5 μm herzustellen.
100 Teile der in dieser Weise erhaltenen Tonerteilchen und 1,2 Teile eines hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers, erhalten durch Oberflächenbehandlung des Siliciumoxids mit einem Primärteilchendurchmesser von 8 nm mit Hexamethyldisiloxan, mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 250 mm²/g nach der Behandlung, wurden mit einem Henschel-Mischer (hergestellt von Mitsui Miike Engineering Corporation) gemischt, um den Polymerisationstoner (1) herzustellen. Der in dieser Weise erhaltene Toner wies eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,983 und eine Magnetisierungsintensität (Sättigungsmagnetisierung) unter Anwendung eines Magnetfeldes von 79,6 kA/m von 28 Am²/kg auf.
– Bildherstellungsvorrichtung –
Das lichtempfindliche a-Si-Element und der Polymerisationstoner (1), die in der oben beschriebenen Weise hergestellt wurden, wurden in die in 7 gezeigte Bildherstellungsvorrichtung eingebaut. In dieser Vorrichtung war die in 4 bei den obigen Ausführungsformen gezeigte Magnetbürstenladeanordnung als Ladeanordnung vorgesehen. Hier wurde die Prozessgeschwindigkeit auf 400 mm/s eingestellt, und die relative Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements zur Magnetbürste auf 120 % in entgegen gesetzter Richtung.
Die magnetischen Teilchen, die in der Magnetbürstenladeanordnung im vorliegenden Beispiel verwendet wurden, wurden auf folgende Weise hergestellt.
0,05 Gew.-% Phosphor wurde in eine Mischung aus 50 Mol-% Fe₂O₃, 25 Mol-% CuO und 25 Mol-% ZnO gegeben, und es wurden ein Dispersionsmittel, ein Bindemittel und Wasser dazu gegeben. Dieses wurde mit einer Kugelmühle dispergiert und gemischt, wonach mit einem Sprühtrockner granuliert wurde und anschließend geformt wurde. Als nächstes wurde das erhaltene geformte Produkt für 6 Stunden bei 1150°C gefeuert. Das erhaltene gefeuerte Produkt wurde entnommen, wonach klassifiziert wurde (unter Verwendung eines Dispersionsseparators), um Ferritteilchen mit einem volumenmittleren Teilchendurchmesser von 35 μm herzustellen.
In 100 Teilen der wie oben beschrieben erhaltenen magnetischen Teilchen wurden 0,10 Teile eines Silankupplungsmittels (Isoproxytriisostearoyltitanat) mit Hilfe eines Toluollösungs mittelgemischs gemischt, wonach dann eine Nassprozessbeschichtung folgte und dann bei 170°C in einem elektrischen Ofen gehärtet wurde. Der Volumenwiderstand der erhaltenen magnetischen Teilchen betrug 3,5 × 10⁷ Ω·cm.
Die Bewertung wurde mit den lichtempfindlichen Elementen (A) bis (F) auf folgende Weise bezüglich der dynamischen Härte des Abriebgrades, grobköriger Bilder, Halbtonunebenheit, Feinlinienreproduktion, Bildauflösung (Auflösungskraft) und Haftung durchgeführt. Der Wasserstoffgehalt wurde ebenfalls gemessen.
(Dynamische Härte)
Nachdem die folgende Bewertung beendet war, wurden die Stücke des lichtempfindlichen Elements in Stücke mit jeweils einer Größe von 3 cm × 3 cm geschnitten, und ihre dynamische Härte wurde mit einem Messgerät für die dynamische Härte DUH-2015, hergestellt von Shimadzu Corporation, gemessen. Als Diamanteinritzer wurde ein rechtwinkliger konischer Einritzer mit einem Öffnungswinkel von 115°C verwendet. Ebenfalls wurde die Tiefe der Einritzung auf 1/5 der Dicke der Oberflächenschicht eingestellt, um zu verhindern, dass die darunter liegende Schicht beeinträchtigt wird.
(Abriebgrad)
Es wurde ein Lauftest auf 100.000 Blättern unter Verwendung von Papier der Größe A4 durchgeführt. Hier wurde die Schichtdicke der Oberflächenschicht vor und nach dem Lauftest gemessen, um ihren Abriebgrad zu messen. Dann wurden die Ergebnisse mit vier Bewertungen nach den folgenden Kriterien bewertet.

A: Innerhalb des Messirrtums ist kein Abrieb nachweisbar: sehr gut.
B: Der Abriebgrad beträgt 5 % oder weniger: gut.
C: Der Abriebgrad beträgt mehr als 5 %, allerdings ist der Grad in der praktischen Anwendung überhaupt nicht problematisch.
D: Es trat ein beträchtlicher Abrieb auf.

(Grob(körnige) Bilder)
Nachdem der obige Lauftest mit den 100.000 Blättern beendet war, wurden Kopien eines Probenlaufs mit einem Portraitbild gemacht, und die erhaltenen kopierten Bilder wurden visuell mit einem Vergrößerungsgerät mit 10 Vergrößerungen überprüft. Dann wurden die Ergebnisse anhand vier Bewertungen nach den folgenden Kriterien bewertet.

A: Es wurden keine groben Bilder bei der Beobachtung mit dem Vergrößerungsgerät mit 10 Vergrößerungen gesehen: sehr gut.
B: Es wurden kaum grobe Bilder bei der Beobachtung mit dem Vergrößerungsgerät mit 10 Vergrößerungen gesehen, sie wurden allerdings nicht visuell beobachtet: gut.
C: Es wurden grobe Bilder kaum an einigen Stellen gesehen bei der visuellen Beobachtung, allerdings ist dieser Grad in der praktischen Anwendung nicht problematisch.
D: Es wurden beträchtliche grobe Bilder bei der visuellen Beobachtung gesehen.

(Halbtonunebenheit)
Es wurden Kopien eines Halbtonlaufs gemacht, und die Bilddichte der kopierten Bilder wurde bei 5 Punkten in der axialen Richtung des lichtempfindlichen Elements gemessen, um die Bewertung durchzuführen. Hier wurde die Bilddichte mit einem Bilddensitometer (MacBeth RD914) gemessen. Die Bewertung wurde nach den folgenden Kriterien durchgeführt.

A: Das Streuen der Bilddichte beträgt weniger als 10 %: sehr gut.
B: Die Streuung der Bilddichte beträgt weniger als 10 % oder mehr bis weniger als 15 %: gut.
C: Die Streuung der Bilddichte beträgt 15 % oder mehr bis weniger als 20 %.
D: Die Streuung der Bilddichte beträgt mehr als 20 %.

(Feinlinienreproduktion)
Die Feinlinienreproduktion wurde auf folgende Weise untersucht: Kopien eines Originalbildes mit feinen Linien, die genau in einer Breite von 100 μm gezeichnet waren, wurden unter geeigneten Kopierbedingungen gemacht, und die erhaltenen Bilder wurden als Proben für die Messung verwendet. Unter Verwendung eines 450-Teilchenanalysators Luzex als Messinstrument wurde die Linienbreite mit einem Indikator auf einem vergrößerten Monitorbild gemessen. Hier, als Positionen, an denen die Linienbreite gemessen wird, hatten die Feinlinienbilder des Toners Unregelmäßigkeiten in ihrer Breitenrichtung, und daraufhin wurde die durchschnittliche Linienbreite dieser unregelmäßigen Linien gemessen. Aus den erhaltenen Messungen wurde der Wert für die Feinlinienreproduktion (%) nach der folgenden Gleichung berechnet. Feinlinienreproduktion (%) = (Linienbreite des kopierten Bildes, bestimmt aus Messung/Originallinienbreite (100 μm) × 100.
Je näher der erhaltene Wert aus dieser Gleichung an 100 kommt, umso besser ist die Reproduktion.

A: weniger als 110 %: sehr gut.
B: weniger als 120 %: gut.
C: weniger als 130 %.
D: nicht weniger als 130 %.

(Bildauflösung)
Die Auflösung wurde auf folgende Weise gemessen: Es wurden Originalbilder hergestellt, worin 2.8, 3.6, 4.0, 4.5, 5.0, 5.6, 6.3, 7.1 oder 8.0 Linien jeweils in einem Raum mit einer Breite von 1 mm gezeichnet waren. Kopien eines Originals mit diesen zehn Arten von feinen Linien wurden unter geeigneten Kopiebedingungen gemacht, und die erhaltenen Bilder wurden mit einem Vergrößerungsgerät beobachtet. Die Anzahl der Linien (Linien/mm) der Bilder, wo die Räume zwischen den feinen Linien deutlich getrennt aussahen, wurde als der Wert für die Auflösung betrachtet. Dieses bedeutet, je größer sein numerischer Wert ist, umso höher ist die Auflösung.

A: Linien von 8.0 Linien/mm wurden deutlich gesehen: sehr gut.
B: Linien von 6.3 Linien/mm wurden deutlich gesehen: gut.
C: Linien von 5.0 Linien/mm wurden deutlich gesehen.
D: Linien von 5,0 Linien/mm wurden nicht deutlich gesehen.

(Haftung)
Die Oberfläche des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements, auf der die obige Bewertung durchgeführt worden war, wurde in Überkreuzart in Abständen von 1 cm unter Verwendung einer scharfen Nadel stark verkratzt. Dieses wurde in Wasser für 1 Woche getaucht, und danach herausgenommen, um visuell zu untersuchen, ob irgendeine Ablösung von Filmen an den gekratzten Bereichen auftrat oder nicht.

A: Es trat überhaupt keine Ablösung auf: sehr gut.
B: Es wuchs eine Ablösung von den Ecken der starken Verkratzungen derart, dass sie erkannt wurde bei der Beobachtung mit einem Vergrößerungsgerät mit 10 Vergrößerungen, allerdings gab es kein Problem bei der praktischen Anwendung.
C: Ein leichtes Ablösen war von den starken Verkratzungen derart zu verzeichnen, dass man sie visuell gesehen hat.
D: Es trat eine Ablösung über einen großen Bereich auf.

(Wasserstoffgehalt)
Es wurden Proben mit Oberflächen auf Siliciumwafer gebildet, und ihre Infrarotabsorptionsspektren wurden einem Infrarotspektophotometer gemessen. Dann, im Fall eines a-C-Films, wurde der Wasserstoffgehalt im Film aus der Fläche des Absorptionspeaks von c-Hn, der bei 2.920 cm^–1 Nachbarschaft auftritt, und der Schichtdicke bestimmt. Im Fall der a-SiC-Filme wurde der Wasserstoff im Film bestimmt durch Aufrechnen des Wasserstoffgehalts im Film, bestimmt aus dem Absorptionspeak von c-Hn, der bei 2.920 cm^–1 Nachbarschaft auftrat und des Wasserstoffgehalts, bestimmt aus dem Absorptionspeak von Si-Hn, der bei 2.000 cm^–1 Nachbarschaft auftrat.
(Vergleichsbeispiel 1)
Unter Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung des lichtempfindlichen a-Si-Elements durch RF-Plasma-unterstützte CVD, die in 2 gezeigt ist, wurden eine Blockierungsschicht für den unteren Teil, eine lichtleitende Schicht und eine Pufferschicht übereinander auf einem hochglanzpolierten Aluminiumzylinder unter den gleichen Bedingungen, wie sie in Beispiel 1 gezeigt sind, gebildet. Eine Oberflächenschicht aus a-C:H wurde weiterhin darüber ausgebildet unter den unten gezeigten Herstellungsbedingungen, um die lichtempfindlichen a-Si-Elemente (G) und (H) herzustellen. Hier betrug die Frequenz des angewendeten RF-Stroms 13,56 MHz. Mit den in dieser Weise erhaltenen lichtempfindlichen Elementen (G) und (H) wurde die Bewertung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemacht. a-C:H Oberflächenschicht:

CH₄ 200 ml/Min (normal)

Strom (G) 200 W, (H) 2.000 W

Entladungsraumdruck 53 Pa

Substrattemperatur 50°C

Schichtdicke 0,3 μm
Vergleichsbeispiel 2
Unter Verwendung der in 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung des lichtempfindlichen a-Si-Elements nach der RF-Plasma-unterstützten CVD wurden eine Blockierungsschicht für den unteren Teil, eine lichtempfindliche Schicht und eine Pufferschicht übereinander auf einem hochglanzpolierten Aluminiumzylinder unter den gleichen Bedingungen, wie sie in 1 gezeigt sind, gebildet. Es wurde eine Oberflächenschicht aus a-SiC weiterhin darüber angeordnet ausgebildet unter den unten gezeigten Bedingungen, um ein lichtempfindliches a-Si-Element herzustellen. Hier betrug die angewendete Frequenz des RF-Stroms 13,56 MHz. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie diejenigen in Beispiel 1. Mit diesem in dieser Weise erhaltenen lichtempfindlichen a-Si-Element wurde die Bewertung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 vorgenommen. a-SiC-Oberflächenschicht:

CH₄ 50 ml/Min (normal)

SiH₄ 500 ml/Min (normal)

Strom 200W

Entladungsraumdruck 53 Pa

Substrattemperatur 300°C

Schichtdicke 0,3 μm
Die Ergebnisse von Beispiel 1 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie man aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen erkennen kann, sind sehr gute Bilder hoher Qualität stabil erhältlich, wenn das lichtempfindliche Element mit der a-C:H-Oberflächenschicht, die Kontaktladung und der Polymerisationstoner in Kombination verwendet werden.
Beispiel 2
– Herstellung des lichtempfindlichen Elements –
Es wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 lichtempfindliche a-Si-Elemente (A) bis (F) mit Oberflächenschichten verschiedener dynamischer Härten hergestellt.
– Herstellung des Toners –
Als nächstes wurde der Polymerisationstoner (2) auf folgende Weise hergestellt.
Als erstes wurden Tonerteilchen mit einem gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 6,4 μm in der gleichen Weise wie der Polymerisationstoner (1) hergestellt. Dann wurden 100 Teile der in dieser erhaltenen Tonerteilchen, 1,2 Teile hydrophobes feines Siliciumoxidpulver, hergestellt durch Oberflächenbehandlung von Siliciumoxid mit einem Primärteilchendurchmesser von 8 nm mit Hexamethyldisilazan und danach mit Silikonöl, welches nach der Behandlung eine spezifische Oberfläche nach BET von 150 mm²/g aufwies und 2 Teile eines leitenden feinen Pulvers aus Zinkoxid mit einem Henschel-Mischer (hergestellt von Mitsui Miike Engineering Corporation) gemischt, um den Polymerisationstoner (2) herzustellen. Der in dieser Weise erhaltene Toner hatte eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,983 und eine Magnetisierungsintensität (Sättigungsmagnetisierung) unter Anlegung eines Magnetfeldes von 79,6 kA/m von 28 Am²/kg.
Das leitende feine Pulver aus Zinkoxid, das hier verwendet wurde, umfasst feine Teilchen (Widerstand: 1.500 Ω·cm; Durchlässigkeit: 35 %) mit einem volumenmittleren Teilchendurchmesser von 1,5 μm und enthält 35 Volumen-% Teilchen mit 0,5 μm oder kleiner und 0 Zahlen-% Teilchen mit 5 μm oder größer in seiner Teilchengrößenverteilung, das man erhielt, indem primäre Zinkoxidteilchen mit einem Primärteilchendurchmesser von 0,1 bis 0,3 μm unter Druck einer Granulierung unterwarf und die erhaltenen Teilchen dann einer Luftklassifizierung unterzog. Die Beobachtung dieses feinen Zinkoxidpulvers mit einem Abtastelektronenmikroskop mit einer Vergrößerung von 3.000 und einer Vergrößerung von 30.000 hatte ergeben, dass es primäre Zinkoxidteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,3 μm und Agglomerate mit Durchmessern von 1 bis 4 μm umfasste.
– Bildherstellungsvorrichtung –
Das lichtempfindliche a-Si-Element und der Polymerisationstoner (2), die in der Weise, wie oben beschrieben, hergestellt wurden, wurden in die in der 7 gezeigten elektrophotographischen Vorrichtung eingesetzt, die die Ladeanordnung mit der elastischen Walze mit dem leitenden Pulver an der Kontaktzone anwendet. Diese ist in 5 gezeigt (allerdings wurde das Reinigungselement 707 entfernt). Hier wurde die Prozessgeschwindigkeit auf 400 mm/s eingestellt, und die relative Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements zur elastischen Walze wurde auf 200 % in entgegen gesetzter Richtung eingestellt.
Die Bewertung der lichtempfindlichen Elemente (A) bis (F) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 vorgenommen.
Vergleichsbeispiel 3
Es wurden in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 die lichtempfindlichen A-Si-Elemente (G) und (H) mit Oberflächenschichten verschiedener dynamischer Härten hergestellt.
Mit den in dieser Weise erhaltenen lichtempfindlichen Elementen (G) und (H) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 die Bewertung vorgenommen.
Vergleichsbeispiel 4
Es wurde ein lichtempfindliches a-Si-Element, worin eine Oberflächenschicht aus a-SiC übereinander ausgebildet war, in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 hergestellt. Mit dem in dieser Weise erhaltenen lichtempfindlichen Element wurde die Bewertung in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 vorgenommen.
Die Ergebnisse von Beispiel 2 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4 sind in der Tabelle 2 gezeigt. Wie man aus den Ergebnissen, die in Tabelle 2 gezeigt sind, ersehen kann, erhält man sehr gute Bilder hoher Qualität in stabiler Weise nach der vorliegenden Erfindung, auch bei der Bildherstellungsvorrichtung, die eine Ladeanordnung mit elastischer Walze mit dem leitenden feinen Pulver an der Kontaktzone anwendet.
Beispiel 3
– Herstellung des lichtempfindlichen Elements –
Unter Verwendung der in 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung des lichtempfindlichen a-Si-Elements durch RF-Plasmaunterstützte CVD wurden eine Blockierungsschicht für den unteren Teil, eine lichtleitende Schicht und eine Pufferschicht übereinander auf einem hochglanzpolierten Aluminiumzylinder unter den gleichen wie in Beispiel 1 gezeigten Bedingungen gebildet. Eine Oberflächenschicht aus a-C:H wurde weiterhin darauf unter den unten gezeigten Herstellungsbedingungen gebildet, um ein lichtempfindliches a-Si-Element herzustellen. Hier betrug die Frequenz des verwendeten RF-Stroms 13,56 MHz. a-C:H-Oberflächenschicht:

CH₄ 100 ml/Min (normal)

H₂ 400 ml/Min (normal)

Strom 800 W

Entladungsraumdruck 13 Pa

Substrattemperatur 150 °C

Schichtdicke 0,3 μm
– Herstellung des Toners –
Als nächstes wurde auf folgende Weise der Polymerisationstoner (3) hergestellt.
Als erstes werden in der gleichen Weise wie der Polymerisationstoner (1) Tonerteilchen mit einem gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 6,4 μm hergestellt. Dann wurden 100 Teile der in dieser Weise erhaltenen Tonerteilchen, 1,2 Teile des hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers, erhalten durch Behandeln von Silciumoxid mit einem Primärteilchendurchmesser von 12 nm mit Hexamethyldisilazan und danach mit Silikonöl, welches eine spezifische Oberfläche nach BET von 140 mm²/g nach der Behandlung aufweist und 2 Teile feines Zinkoxidpulvers mit einem Henschel-Mischer (hergestellt von Mitsui Miike Engineering Corporation) vermischt, um den Polymerisationstoner (3) herzustellen.
– Bildherstellungsvorrichtung –
Das lichtempfindliche a-Si-Element und der in der oben beschriebenen Weise hergestellte Polymerisationstoner (3) wurden in die in 7 gezeigte elektrophotographische Vorrichtung eingesetzt, in welcher die in 5 gezeigte Ladeanordnung mit der elastischen Walze mit dem leitenden feinen Pulver an der Kontaktzone angewendet wurde (allerdings wurde die Reinigungseinheit 707 entfernt). Hier wurde die Prozessgeschwindigkeit auf 350 mm/s eingestellt, und die relative Geschwindigkeit des relativen Elements zur elastischen Walze auf 180°C in entgegen gesetzter Richtung.
Die Bewertung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 5
– Herstellung des lichtempfindlichen Elements –
Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 ein lichtempfindliches a-Si-Element, worin eine Oberflächenschicht aus a-C:H übereinander gelagert gebildet vorlag, hergestellt.
– Herstellung des Toners –

Als nächstes wurde der Polymerisationstoner (1) auf folgende Weise hergestellt.

Styrol/n-Butylacrylat-Copolymer (Gewichtsverhältnis: 80/20)	100 Teile
Ungesättigtes Polyesterharz	2 Teile
Gesättigtes Polyesterharz	3 Teile
Negatives Ladungssteuermittel (Fe-Verbindung vom Monoazofarbstofftyp)	1 Teil
oberflächenbehandeltes, hydrophobes magnetisches Material	90 Teile
Esterwachs (maximaler Wert des endothermen Peaks) in DSC: 72°C)	5 Teile

Die obigen Materialien wurden mit einem Mischer vermischt und dann mit einem Doppelschraubenextruder auf 110°C in der Schmelze verknetet. Das ausgekühlte geknetete Produkt wurde unter Verwendung einer Hammermühle zerkleinert, und das zerkleinerte Produkt wurde fein mit einer Strahlmühle pulverisiert. Danach wurde das in dieser Weise erhaltene fein pulverisierte Produkt mit Luft klassifiziert und man erhielt schwarze Teilchen mit einem gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 8,9 μm.
100 Teile der in dieser Weise erhaltenen schwarzen Teilchen, 0,9 Teile des hydrophoben feinen Siliciumoxidpulvers, das mit Hexamethyldisilazan behandelt worden ist und danach mit Silikonöl, welches eine spezifische Oberfläche nach BET von 180 mm²/g nach der Behandlung aufweist und 2 Teile des feinen Zinkoxidpulvers wurden mit einem Henschel-Mischer (hergestellt von Mitsui Miike Engineering Corporation) vermischt, um den Polymerisationstoner (1) herzustellen. Der in dieser Weise erhaltene Toner wies eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,946 auf.
– Bildherstellungsvorrichtung –
Das lichtempfindliche a-Si-Element und der in der oben beschriebenen Weise hergestellte pulverisierte Toner (1) wurden in die in 7 gezeigte elektrophotographische Vorrichtung eingesetzt, die die in 5 gezeigte Ladeanordnung mit der elastischen Walze und dem leitenden feinen Pulver an der Kontaktzone anwendet (allerdings wurde die Reinigungsvorrichtung 707 entfernt). Hier wurde die Prozessgeschwindigkeit auf 350 mm/s eingestellt, und die relative Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements zur elastischen Walze auf 180 % in entgegen gesetzter Richtung.
Die Bewertung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die Ergebnisse von Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 5 sind in der Tabelle 3 gezeigt. Wie man aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen erkennen kann, erhält man sehr gute Bilder hoher Qualität, wenn ein kugelförmiger Toner als Toner verwendet wird. TABELLE 3
Beispiel 4
Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 ein lichtempfindliches Element, worin eine Oberflächenschicht aus a-C:H übereinander gelagert gebildet war, hergestellt. Das lichtempfindliche a-Si-Element wurde in Kombination mit dem Polymerisationstoner (1) verwendet, die in die in 7 gezeigte Bildherstellungsvorrichtung eingesetzt wurden, worin die in 4 gezeigte Magnetbürstenladeanordnung verwendet wurde. Hier wurde die Prozessgeschwindigkeit auf 300 mm/s eingestellt und die relative Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Ele ments zur Magnetbürste auf 150 % in entgegen gesetzter Richtung.
Im vorliegenden Beispiel wurde ein Lauftest mit 50.000 Blättern Papier der Größe A4 durchgeführt. Die Menge der magnetischen Teilchen der Magnetbürstenladeanordnung wurde vor und nach dem Lauftest gemessen, um die Menge der verloren gegangenen Teilchen zu untersuchen. Die Bewertung wurde nach den folgenden Kriterien durchgeführt.

A: Die Rate des Verlusts der magnetischen Teilchen beträgt weniger als 2 %: sehr gut.
B: Die Rate des Verlusts der magnetischen Teilchen beträgt 2 % oder mehr bis weniger als 5 %: gut.
C: Die Rate des Verlusts der magnetischen Teilchen beträgt 5 % oder mehr bis weniger als 10 %, wobei es kein Problem in der praktischen Anwendung gab.
D: Die Rate des Verlusts der magnetischen Teilchen beträgt 10 oder mehr.

Vergleichsbeispiel 6
Ein lichtempfindliches Element, worin eine Oberflächenschicht aus a-SiC übereinander gelagert gebildet war, wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 hergestellt. Mit dem in dieser Weise erhaltenen lichtempfindlichen Element wurde die Bewertung in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt.
Die Ergebnisse des Beispiels 4 und des Vergleichsbeispiels 6 sind in Tabelle 4 gezeigt. Wie man aus den in Tabelle 4 ge zeigten Ergebnissen ersehen kann, kann verhindert werden, dass magnetische Teilchen verloren gehen, und die Ladeanordnung kann eine längere Lebensdauer aufweisen, wenn das lichtempfindliche Element mit der a-C:H-Oberflächenschicht mit der Kontaktladeeinheit kombiniert wird. Tabelle 4
Beispiel 5
Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 ein lichtempfindliches Element hergestellt, worin eine Oberflächenschicht aus a-C:H übereinander gelagert ausgebildet war. Das lichtempfindliche a-Si-Element wurde in Kombination mit dem Polymerisationstoner (3) verwendet, die in 7 gezeigte Bildherstellungsvorrichtung eingesetzt wurden, welche die in 5 gezeigte Ladeanordnung mit der elastischen Walze und dem feinen leitenden Pulver an der Kontaktzone verwendete (allerdings wurde die Reinigungsvorrichtung 707 entfernt). Hier wurde die Prozessgeschwindigkeit auf 350 mm/s eingestellt und die relative Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements zur elastischen Walze auf 220 % in entgegen gesetzter Richtung.
Im vorliegenden Beispiel wurde ein Lauftest mit 100.000 Blättern Papier der Größe A4 durchgeführt. Der äußere Durchmesser der elastischen Walze wurde vor und nach dem Lauftest vermessen, um den Abnutzungsgrad zu untersuchen.
Die Bewertung wurde nach den folgenden Kriterien durchgeführt.

A: Die Rate der Verkleinerung des äußeren Durchmessers beträgt weniger als 2 %: sehr gut.
B: Die Rate der Verringerung des äußeren Durchmessers beträgt 2 % oder mehr bis weniger als 5 %: gut.
C: Die Rate der Verringerung des äußeren Durchmessers beträgt 5 % oder mehr bis weniger als 10 %, wobei es kein Problem bei der praktischen Anwendung gab.
D: Die Rate der Verringerung des äußeren Durchmessers beträgt 10 % oder mehr.

Vergleichsbeispiel 7
Ein lichtempfindliches Element, worin eine Oberflächenschicht aus a-SiC übereinander gelagert gebildet vorlag, wurde in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 hergestellt. Mit dem in dieser Weise erhaltenen lichtempfindlichen Element wurde die Bewertung in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 vorgenommen.
Die Ergebnisse von Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 7 sind in Tabelle 5 gezeigt. Wie man aus den Ergebnissen, die in Tabelle 5 gezeigt sind, ersehen kann, kann verhindert werden, dass sich die elastische Walze abnutzt, und die Ladeanordnung kann eine längere Lebensdauer aufweisen, wenn das lichtempfindliche Element mit der a-C:H-Oberflächenschicht mit dem Kontaktladeelement kombiniert wird.
TABELLE 5
Beispiel 6

Unter Anwendung der in 3 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung des lichtempfindlichen a-Si-Elements durch VHF-Plasma-unterstützte CVD wurden eine Blockierungsschicht für den unteren Teil, eine lichtleitende Schicht, eine Pufferschicht und eine a-C:H-Oberflächenschicht übereinander gelagert auf einem hochglanzpolierten Aluminiumzylinder unter den unten gezeigten Bedingungen gebildet, um lichtempfindliche a-Si-Elemente herzustellen. Hier betrug die angewendete Frequenz des VHF-Stroms 105 MHz. (1) Blockierungsschicht am unteren Teil:

SiH₄	200 ml/Min. (normal)
H₂	400 ml/Min. (normal)
NO	10 ml/Min. (normal)
PH₃	2.000 ppm (bezogen auf SiH₄)
Strom	1200 W
Entladungsraumdruck	0,8 Pa
Substrattemperatur	250°C
Schichtdicke	2 μm

(2) Lichtleitende Schicht:

SiH₄	200 ml/Min. (normal)
H₂	400 ml/Min. (normal)
Strom	1200 W
Entladungsraumdruck	0,8 Pa
Substrattemperatur	250°C
Schichtdicke	30 μm

(3) Bufferschicht:

SiH₄	20 ml/Min. (normal)
CH₄	50 ml/Min. (normal)
Strom	600 W
Entladungsraumdruck	0,8 Pa
Substrattemperatur	250°C
Schichtdicke	0,3 μm

(4) Oberflächenschicht:

CH₄	100 ml/Min. (normal)
Strom	1800 W
Entladungsraumdruck	0,8 Pa
Substrattemperatur	200°C
Schichtdicke	0,5 μm

Das in dieser Weise hergestellte lichtempfindliche Element wurde in die 7 gezeigte elektrophotographische Vorrichtung eingesetzt, die die in 6 gezeigte Ladeanordnung mit der elastischen Walze und mit dem leitenden feinen Pulver an der Kontaktzone verwendet. Dieses wurde in Kombination mit dem Polymerisationstoner (1) verwendet, um die Bewertung in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchzuführen. Die in 6 gezeigte Ladevorrichtung ist so konstruiert, dass das leitende feine Pulver 505 von der Auffülleinheit 508, angeordnet am oberen Teil der Ladeanordnung mit der elastischen Walze, zugeführt wird.
Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 6 gezeigt. Wie man aus den in Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen ersehen kann, ist die vorliegende Erfindung ebenfalls effektiv, wenn das lichtempfindliche a-Si-Element, das durch VHF-Plasma-unterstützte CVD hergestellt wurde, verwendet wird. TABELLE 6

Claims

Bildherstellungsverfahren, das folgendes umfasst: eine Ladestufe mit der elektrostatischen Ladung eines elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements mit einem leitenden Substrat und mindestens einer lichtleitenden Schicht und einer Oberflächenschicht auf dem leitenden Substrat; eine Stufe zur Bildung eines latenten Bildes mit der Durchführung einer bildweisen Belichtung, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element zu bilden; eine Entwicklungsstufe mit der Übertragung eines Toners auf das elektrostatische latente Bild, das auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebildet ist, um das elektrostatische latente Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu bilden und eine Übertragungsstufe mit der Übertragung des Tonerbildes auf ein Übertragungsmedium; worin die lichtleitende Schicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements ein Nicht-Einkristallmaterial, das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, umfasst; die Oberflächenschicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements einen Nicht-Einkristall-Kohlenstofffilm, der mindestens Wasserstoff enthält, umfasst und eine dynamische Härte im Bereich von 4,90 × 10⁹ bis 1,76 × 10¹⁰ Pa (500 bis 1.800 kgf/mm²) aufweist; die Ladestufe eine Ladungsstufe ist, mit der eine Spannung an ein Ladeelement, das in Kontakt mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element steht, wobei dadurch eine Kontaktzone gebildet wird, angelegt wird, um das elektrophotographische lichtempfindliche Element elektrostatisch zu laden und der Toner ein magnetischer Toner mit Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und magnetisches Material enthalten und einem anorganischen feinen Pulver ist und eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 1, 000 aufweist; wobei der Toner eine Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 50 Am²/kg (emu/g) unter Anlegung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m (1.000 Oersted) aufweist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei diese Vorrichtung aufweist: ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element mit einem leitenden Substrat und mindestens einer lichtleitenden Schicht und einer Oberflächenschicht auf dem leitenden Substrat; eine Ladevorrichtung zum elektrostatischen Laden des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements; eine Vorrichtung zur Bildung eines latenten Bildes zur Durchführung einer bildweisen Belichtung, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element zu bilden; eine Entwicklungsvorrichtung, die einen Toner enthält und auf das elektrostatische latente Bild, das auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebildet ist, überträgt, um das elektrostatische latente Bild sichtbar zu machen und ein Tonerbild zu bilden und eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsmedium; worin die lichtleitende Schicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements ein Nicht-Einkristallmaterial, das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, umfasst; die Oberflächenschicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements einen Nicht-Einkristall-Kohlenstofffilm, der mindestes Wasserstoff enthält, umfasst und eine dynamische Härte im Bereich von 4,90 × 10⁹ bis 1,76 × 10¹⁰ Pa (500 bis 1.800 kgf/mm²) aufweist; die Ladevorrichtung ein Ladeelement aufweist, das in Kontakt mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gehalten wird, wobei sich damit eine Kontaktzone ausbildet, welches eine Ladevorrichtung zum elektrostatischen Laden des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements unter Anlegung einer Spannung ist und der Toner ein magnetischer Toner mit Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Material enthalten und einem anorganischen feinen Pulver ist und eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 1,000 aufweist; wobei der Toner eine Sättigungsmagnetisierung von 10 bis 50 Am²/kg (emu/g) unter Anlegung eines magnetischen Feldes von 79,6 kA/m (1.000 Oersted) aufweist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin die Oberflächenschicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements eine dynamische Härte in einem Bereich von 6,86 × 10⁹ bis 1,47 × 10¹⁰ Pa (700 bis 1.500 kgf/mm²) aufweist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin die lichtempfindliche Schicht des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Wasserstoff und einem Halogen besteht.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin der Nicht-Einkristall-Kohlenstofffilm einen Wasserstoffgehalt von 41 Atom-% bis 60 Atom-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kohlenstofffilms, aufweist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das elektrophotographische lichtempfindliche Element weiterhin zwischen der lichtempfindlichen Schicht und der Oberflächenschicht eine Pufferschicht erhält, wobei die Pufferschicht ein Nicht-Einkristallmaterial, das hauptsächlich aus Silicium zusammengesetzt ist, umfasst und mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Wasserstoff und einem Halogen besteht und weiterhin mindestens ein Atom enthält, das aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff besteht.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 6, worin die Pufferschicht weiterhin mindestens ein Atom enthält, das zu den Atomen der Gruppe 3B und der Gruppe 5B des Periodensystems gehört.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin die Oberflächenschicht eine Schicht ist, die durch Abscheidung gebildet wird, welche durchgeführt wird, indem min destens ein Kohlenwasserstoffgas durch Plasma unterstützte chemische Dampfabscheidung zersetzt wird, wobei eine hohe Frequenz von 1 MHz bis 450 MHz angewendet wird.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenschicht eine Schicht ist, die durch Abscheidung gebildet wird, welche durchgeführt wird, indem mindestens ein Kohlenwasserstoffgas durch Plasma unterstützte chemische Dampfabscheidung zersetzt wird, wobei eine hohe Frequenz von 13,56 MHz oder 105 MHz angewendet wird.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Ladeelement dazu dient, die Ladung mit einer magnetischen Bürste durchzuführen, die sich durch magnetische Bindung der magnetischen Teilchen bildet.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die magnetischen Teilchen einen volumenmittleren Teilchendurchmesser von 10 μm bis 50 μm aufweisen.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 10, worin die magnetischen Teilchen einen Volumenwiderstand von 1 × 10⁴ Ω·cm bis 1 × 10⁹ Ω·cm aufweisen.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 10, worin die magnetischen Teilchen auf ihren Oberflächen Oberflächenschichten aufweisen.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin in der Ladevorrichtung ein leitendes feines Pulver am Ort des Kontakts zwischen dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element und dem Ladeelement vorgesehen wird.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 14, worin der magnetische Toner auf seinen Teilchenoberflächen ein leitendes feines Pulver aufweist und das leitende feine Pulver am elektrophotographischen lichtempfindlichen Element haftet, wenn das Tonerbild auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element gebildet wird, auf dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element verbleibt, nachdem das Tonerbild auf das Übertragungsmedium übertragen worden ist, und darauf getragen wird, um die Ladevorrichtung zu erreichen.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 14, worin die Ladevorrichtung eine Nachfüllvorrichtung für das leitende feine Pulver aufweist, die das leitende feine Pulver darin hält und das leitende feine Pulver auf die Oberfläche des Ladeelements bringt.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 14, worin das leitende feine Pulver einen Widerstand von 1 × 10⁹ Ω·cm oder niedriger aufweist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das Ladeelement ein elastischer Körper mit einer Oberfläche aus einem porösen Material ist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das Ladelement ein Walzenelement mit einer Asker-C-Härte von 50 Grad oder weniger ist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das Ladelement ein Walzenelement mit einer Asker-C-Härte von 25 Grad bis 50 Grad ist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das Ladelement ein Walzenelement mit einem Volumenwiderstand von 1 × 10³ Ω·cm bis 1 × 10⁸ Ω·cm ist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin die Entwicklungsvorrichtung ebenfalls als Reinigungsvorrichtung dient, die übertragenen Resttoner, der auf der Oberfläche des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements verblieben ist, sammelt.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin die Ladevorrichtung dazu dient, das elektrophotographische lichtempfindliche Element zu laden, wobei ein Unterschied hinsichtlich der relativen Geschwindigkeit zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Ladeelements und der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements am Ort des Kontakts dazwischen gehalten wird.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das Ladeelement dazu dient, das elektrophotographische lichtempfindliche Element zu laden, während sich das Ladelement und das elektrophotographische lichtempfindliche Element in eine Richtung bewegen, die entgegengesetzt zueinander am Ort des Kontakts dazwischen ist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin der Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 0,995 aufweist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das in dem Toner enthaltende anorganische feine Pulver hydrophob behandelt worden ist.
Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, worin das in dem Toner enthaltene anorganische feine Pulver mit einem Silikonöl hydrophob behandelt worden ist.