DE602005006185T2

DE602005006185T2 - Entwicklungsverfahren

Info

Publication number: DE602005006185T2
Application number: DE602005006185T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Miyakawa; Shinji Yasukawa; Hiroyuki Murakami
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: EP1584988B1; DE602005006185D1; JP4337095B2; EP1584988A2; JP2005266633A; US20080176163A1; US7529503B2; EP1584988A3; CN1673877A; CN100380239C; US20050208404A1; US7356281B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines Toners, welches das Reinigen einer gebrauchten Entwicklungskartusche ermöglicht, wenn die Kartusche recycelt wird.
Hintergrund der Erfindung
Gemäß dem Stand der Technik wird in einigen bilderzeugenden Vorrichtungen ein Photorezeptorzylinder oder ein Photorezeptorband (im folgenden als Photorezeptor bezeichnet), der einen Träger für ein elektrostatisch latentes Bild bildet, rotierbar auf einem Hauptkörper des bilderzeugenden Systems gelagert, ein elektrostatisch latentes Bild wird auf einer lichtempfindlichen Schicht des Photorezeptors während des Bilderzeugungsschrittes gebildet, anschließend wird das latente Bild mit einem Entwicklungsmittel einer Entwicklungseinheit visualisiert, und dann wird das sichtbare Bild auf ein Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung einer Koronatransfereinheit, einer Transferwalze, eines Transferzylinders oder eines Überführungsbandes (im folgenden als Transfermedium bezeichnet) transferiert. Ebenfalls wird in einigen vollfarbbilderzeugenden Systemen ein Tandemsystem verwendet, ein System, in dem eine Vielzahl von Farbbildern sequenziell auf das Aufzeichnungsmaterial wie Papier auf dem Überführungsband oder dem Transferzylinder, eines über dem anderen, unter Verwendung einer Vielzahl von Photorezeptoren oder einer Vielzahl von Entwicklungsmechanismen transferiert und anschließend fixiert wird. Des weiteren wird in einigen bilderzeugenden Vorrichtungen eine Vorrichtung vom intermediären 4-Zyklen-Transfersystem-Typ verwendet, in dem Farbbilder sequenziell zunächst auf ein intermediäres Transfermedium transferiert werden, um eine Farbüberlagerung durchzuführen, und die zunächst transferierten Bilder werden anschließend zusammen auf ein Transfermaterial transferiert und eine Rotationsentwicklungssystemvorrichtung wird verwendet.
EP 1 276 017 beschreibt einen nicht-magnetischen Einkomponententoner mit Tonermutterteilchen und externen Additiven, die an die Tonermutterteilchen anhaften, und JP 2003 173081 beschreibt eine Entwicklungseinheit und eine bilderzeugende Einheit, die diese verwendet.
Des weiteren wird zur Verwendung eines Entwicklungsmittels in Zyklen eine Entwicklungseinheit mit einem Primärreservoir, einem Sekundärreservoir und einem Rührelement verwendet. Zum Beispiel wird in Referenz 1 und in Referenz 2 eine Tonerzirkulierende Entwicklungseinheit verwendet, in der ein nicht-magnetischer Einkomponententoner, ein Entwicklungsmittel, mit Hilfe eines Zuführelements durch ein Regulierelement geführt wird, um eine dünne Schicht des Toners auf dem Entwicklungselement zu halten, wobei der Toner, der nicht auf das Entwicklungselement durch Regulierung mit Hilfe des Regulierelements geführt wurde, herunterfallen kann und zusammen mit dem bereits bestehenden Toner in dem primären Reservoir gerührt wird und anschließend zu dem sekundären Reservoir überführt wird.
Außerdem werden zum Beispiel in Referenzen 3 bis 6 verschiedene Arten externer, hinsichtlich ihrer Hauptteilchengröße unterschiedlicher, Additive zu einem Toner gegeben, um eine stabile Druckqualität für einen langen Zeitraum beim kontinuierlichen Drucken zu erhalten, und darüber hinaus wird ein Poliermittel mit einer großen Teilchengröße zugegeben, um eine Filmbildung auf einem Photorezeptor, einem Träger für ein elektrostatisches latentes Bild, zu vermeiden.

[Referenz 1] JP2001-42614 A
[Referenz 2] JP2003-173081 A
[Referenz 3] JP63-289559 A
[Referenz 4] JP2001-147547 A
[Referenz 5] JP11-184144 A
[Referenz 6] JP2003-322998 A

Dennoch haften feine Teilchen, welche ein externes Additiv eines Toners sind, wie in Referenz 1 und Referenz 2 gezeigt, fest an einem Rührelement in der Entwicklungseinheit, wenn eine gebrauchte Entwicklungskartusche zum Verwenden recycelt wird, und es ist sogar dann fast unmöglich, die Teilchen zu entfernen, wenn Luft zum Säubern geblasen wird, wodurch das Problem verursacht wurde, daß eine lange Zeit zum Reinigen der Kartusche benötigt wurde, so daß die Produktionseffizienz in einem Recyclingverfahren reduziert wird.
Des weiteren wird auch im Falle der Referenzen 3 bis 6 das externe Additiv von der Oberfläche des Toners freigesetzt, wenn ein externes Additiv zu einem Toner in einer Menge von 2 Gew.% oder mehr gegeben wird, und das freigesetzte externe Additiv haftet an Teile an, mit denen der Toner in der Entwicklungskartusche in Kontakt ist, wodurch ein Faktor verursacht wird, der dazu beiträgt, daß eine lange Zeit benötigt wird, um die Kartusche zu reinigen, so daß die Produktionseffizienz beim Recyceln der gebrauchten Kartusche verringert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten Probleme zu lösen, und ein Ziel der Erfindung ist es, ein Entwicklungsverfahren bereitzustellen, welches einen Toner oder ein externes Additiv vom Anhaften an ein Rührelement und an die innere Wand einer Entwicklungseinheit abhält, wodurch ermöglicht wird, die Reinigung beim Recyceln einer verwendeten Entwicklungskartusche leicht durchzuführen.
Die gegenwärtigen Erfinder haben enorme Anstrengungen unternommen, das Problem zu untersuchen. Im Ergebnis wurde gefunden, daß die vorgenannten Ziele durch den folgenden Toner und die diesen Toner verwendende Entwicklungseinheit ereicht werden können. Mit diesem Ergebnis wurde die vorliegende Erfindung vervollständigt.
Die vorliegende Erfindung ist im wesentlichen auf die in den Ansprüchen definierten Punkte gerichtet.
Gemäß dem in den Ansprüchen genannten Toner und der Entwicklungseinheit verursacht ein erstes externes Additiv, das ein erstes anorganisches feines Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße, die größer ist als die eines unten beschriebenen zweiten anorganischen feinen Teilchens, und einer Arbeitsfunktion, die ungefähr der des Tonermutterteilchens entspricht, umfaßt, keinen Elektronen(Ladungs)-Transfer aufgrund des Unterschiedes zwischen den großen und kleinen Arbeitsfunktionen, wenn sie als solche erhalten werden. Im Ergebnis können sie nicht elektrostatisch aneinander anhaften (fest anhaften). Wenn zur Verwendung in einer Entwicklungseinheit gerührt wird, haften das zweite externe Additiv, welches ein zweites anorganisches feines Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße, die kleiner ist als die des ersten anorganischen feinen Teilchens, und einer Arbeitsfunktion, die geringer ist als die des Tonermutterteilchens, umfaßt, ein Rührelement einer Entwicklungseinheit und/oder eine innere Wand der Entwicklungseinheit nicht nur an das Tonermutterteilchen an (fest an), sondern auch an das erste externe Additiv.
Entsprechend wird das erste externe Additiv zusammen mit dem zweiten externen Additiv von der Oberfläche des Tonermutterteilchens freigesetzt oder eliminiert. Insbesondere haftet das zweite externe Additiv an ein Rührelement und eine innere Wand der Entwicklungseinheit mit einer Arbeitsfunktion, die ungefähr der Arbeitsfunktion des Tonermutterteilchens entspricht oder größer als diese ist, an. Um der Freisetzung oder Eliminierung des ersten externen Additivs vorzubeugen, ohne die elektrostatischen Eigenschaften eines Toners zu inhibieren, wird der Toner, zu dem eine Metallseife mit einer Arbeitsfunktion, die ungefähr der des Tonermutterteilchens entspricht, zugegeben und mit anderen externen Additiven gemeinsam gemischt wurde, als Entwicklungsmittel verwendet. So ist es möglich, das externe Additiv vom Anhaften an das Rührelement und an die innere Wand der Entwicklungseinheit abzuhalten. Des weiteren wird das erste externe Additiv nicht vom Toner freigesetzt, so daß der Toner selbst aufgrund seines abrasiven Effekts und seines Abstandseffekts vom Anhaften an das Rührelement und an die innere Wand der Entwicklungseinheit abgehalten werden kann und leicht entfernt wird, sogar falls es anhaftet. So kann eine durch die Adhäsion des externen Additivs oder des Toners hervorgerufene Kontaminierung des Rührelementes und der inneren Wand der Entwicklungseinheit vermieden werden, und eine Reinigung wird einfach. Entsprechend kann das Recycling einer Entwicklungskartusche leicht gemacht werden.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "ungefähr", daß der Unterschied zwischen zwei Werten nicht mehr als ±15% eines der beiden Werte beträgt.
In der vorliegenden Erfindung weist das erste externe Additiv bevorzugt eine Hauptteilchengrößenverteilung von 200 bis 750 nm auf. Die Metallseife ist bevorzugt in dem Toner in einer Menge von 0,01 bis 0,3 Gew.%, bevorzugter 0,03 bis 0,2 Gew.%, noch bevorzugter 0,05 bis 0,15 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Toners enthalten.
Darüber hinaus ist jedes der anorganischen feinen Teilchen der ersten und zweiten externen Additive bevorzugt hydrophobisiert, und der Toner ist bevorzugt ein negativer geladener nicht-magnetischer Einkomponententoner.
Darüber hinaus umfassen das Rührelement der Entwicklungseinheit und/oder die innere Wand der Entwicklungseinheit ein Material mit einer Arbeitsfunktion, die der des Tonermutterteilchens entspricht oder größer ist als diese. Das Rührelement umfaßt bevorzugt ein elastisches Material. Außerdem wird das Rührelement in eine Richtung rotiert, in der der durch die Reguliereinheit regulierte Toner zu dem Primärreservoir befördert wird. In der vorliegenden Erfindung ist das elastische Material bevorzugt ein Plastik.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine Ansicht zum Illustrieren einer Ausführungsform einer Entwicklungseinheit dar, auf die die Erfindung angewandt wird.
2A und 2B sind Ansichten zum Illustrieren eines Rührelements.
3 ist eine Ansicht zum Illustrieren einer Ausführungsform einer Reiniger-freien Farbbild-erzeugenden Vorrichtung, auf der die Entwicklungseinheiten der 1 montiert sind.
4A und 4B sind Ansichten zum Illustrieren einer Probenmeßzelle zum Messen der Arbeitsfunktion.
5A und 5B sind Ansichten zum Illustrieren eines Verfahrens zum Messen der Arbeitsfunktion einer Probe mit einer anderen Form.
6 ist eine Ansicht zum Illustrieren eines Körnungsverfahrens.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1 ist eine Ansicht zum Illustrieren eines Beispiels einer Entwicklungseinheit, auf die die Erfindung angewandt wird.
Das Hauptgehäuse 20 der Entwicklungseinheit umfaßt ein Tonervorratsgefäß 26 zum Aufbewahren eines Toners (Gitterbereich – meshed portion – in 1), einen in dem Tonervorratsgefäß 26 gebildeten Tonercontainer (Primärreservoir) 27, ein in dem Primärreservoir 27 angeordnetes Rührelement 29, ein auf den oberen Teil des Primärreservoirs 27 angebrachtes Toneraufnahmeelement 30, eine auf dem Toneraufnahmeelement 30 angeordnete Tonerbeschickungswalze 31, ein an das Toneraufnahmeelement 30 angebrachtes und in anliegenden Kontakt mit dem unteren Teil der Tonerbeschickungswalze 31 gebrachtes Aufnahmeblatt 32, eine in anliegenden Kontakt mit der Tonerbeschickungswalze 31 gebrachte und gegenüber einem Photorezeptor 17 mit leichtem Spielraum (ungefähr 100 bis 300 μm) angeordnete Entwicklungswalze 33, ein in anliegenden Kontakt mit dem unteren Teil der Entwicklungswalze 33 gebrachtes Regulierblatt 34, eine Gehäusewand 45, an die das Regulierblatt 34 angebracht ist und die als Tonerwegelement wirkt, welches von einem durch das Regulierblatt regulierten, fallenden Toner gestriffen wird, wodurch der Toner frei in den Tonercontainer fallen kann, und einen oberen Verschluß 46, um ein Auslaufen des Toners zu unterdrücken, während er in anliegenden Kontakt mit der Entwicklungswalze in eine Richtung gebracht wird, in der der auf der Entwicklungswalze nach der Entwicklung verbleibende Toner wiedergewonnen wird.
Die Entwicklungswalze 33 und der Photorezeptor 17 sind mit leichtem Spielraum gegeneinander angeordnet und werden zur Rotation in gegenläufige Richtungen zueinander, wie durch die Pfeile angedeutet, angetrieben. In einem Entwicklungsbereich, in dem die Entwicklungswalze und der Photorezeptor einander gegenüber angeordnet sind, bewegen sich die jeweiligen peripheren Oberflächen von unten nach oben in die gleiche Richtung und eine Entwicklungsvorspannung, in der eine Wechselspannung einer Gleichspannung überlagert wurde, wird von einer Entwicklungsvorspannungs-Stromquelle (nicht gezeigt) an die Entwicklungswalze angelegt. Ein oszillierendes elektrischens Feld wird zwischen der Entwicklungswalze und dem Photorezeptor wirken gelassen, und der Toner wird von der Entwicklungswalze zu einem auf dem Photorezeptor gebildeten elektrostatischen latenten Bildbereich befördert, um eine Entwicklung durchzuführen. In dieser Ausführungsform sind die Entwicklungswalze und der Photorezeptor derart angeordnet, daß sie einander mit leichtem Spielraum gegenüberliegen. Es ist jedoch auch möglich, daß die Entwicklungswalze und der Photorezeptor in dem Entwicklungsbereich miteinander in Kontakt gebracht werden, um die Entwicklung durchzuführen.
In der Entwicklungseinheit dieser Ausführungsform enthält das Primärreservoir 27 den Toner in einer Menge, daß das Regulierblatt 34 nicht darin versinkt. Die Gründe hierfür sind, daß, wenn der Toner in einer derart großen Menge enthalten ist, daß das Regulierblatt 34 versinkt, ein Zirkulierweg, über den der mit dem Regulierblatt 34 abgestriffene Toner glatt zu dem Primärreservoir 27 zurück befördert wird, inhibiert ist und daß außerdem die Rolle des Regulierens der Menge an überschüssigem Toner, der von dem Toner auf der Entwicklungswalze 33 mit dem Regulierblatt 34 abgestriffen und zum Entwicklungsbereich transferiert wurde und die Rolle des angemessenen Ladens des Toners inhibiert werden. Des weiteren ist das Primärreservoir 27 rotierbar mit Rührelementen 29 ausgestattet, an deren äußerste Kanten flexible aus Mylar oder ähnlichem zusammengesetzte Transferelemente 29c angebracht sind.
Das bedeutet, daß, wie in 2A und 2B gezeigt, das Rührelement 29 ein Harzrohr 29a mit einer Mehrzahl von Rippen in spezifischen Intervallen und die flexiblen aus Mylar oder ähnlichem zusammengesetzte Transfereinheiten 29c, die an die äußersten Kanten der Rippen angebracht sind, umfaßt. Eine Anzahl von Schlitzen ist in den Transfereinheiten 29c gebildet. Dann wird der in dem Primärreservoir 27 enthaltene Toner mit der Transfereinheit 29c zu einem Spielraum (Sekundärreservoir) zwischen dem Toneraufnahmeelement 30 und der Beschickungswalze 31 durch Rotieren des Rührelements 29 befördert.
Des weiteren ist in der Nähe des Sekundärreservoirs die Beschickungswalze 31 angeordnet, auf der eine leitfähige elastische Schicht mit einer Mehrzahl von Zellen auf einer Peripherie hiervon gebildet ist, und die elastische Schicht der Beschickungswalze 31 steht in Preßkontakt mit der Entwicklungswalze 33. Die Beschickungswalze 31 und die Entwicklungswalze 33 werden zur Rotation in die gleiche Richtung getrieben, um den jeweiligen peripheren Oberflächen zu ermöglichen, sich in gegenläufige Richtungen in einem Kontaktbereich hiervon zu bewegen, wodurch ein reibendes Gleiten aufeinander hervorgerufen wird. So wird eine der Entwicklungsvorspannung äquivalente Spannung an die Beschickungswalze angelegt, wobei die Entwicklungsvorspannung von einer Entwicklungsvorspannungs-Stromquelle (nicht gezeigt) an die Entwicklungswalze angelegt ist.
Ein Ende des zu einer flachen Form gebildeten Aufnahmeblattes 32 ist an das Toneraufnahmeelement 30 angebracht, und das Aufnahmeblatt 32 wird bei einem angemessenen Liniendruck in Kontakt mit dem unteren Teil der Beschickungswalze 31 gebracht. Die Gegenwart des Aufnahmeblattes hindert den an die Beschickungswalze 31 anhaftenden Toner daran, aufgrund der Schwerkraft in eine niedrigere Position hiervon zu fallen, um eine Abnahme der Menge des Toners zu verhindern, mit der die Entwicklungswalze beschickt werden kann, wodurch eine Abnahme der Bilddichte verhindert wird.
Der von der Beschickungswalze 31 zu der Entwicklungswalze 33 gespeiste Toner wird hinsichtlich der Menge des auf den Entwicklungsbereich transferierten Toners durch Abkratzen des überschüssigen Toners von der Entwicklungswalze mit dem Regulierblatt 34 reguliert, und der Toner wird richtig geladen. Etwas des von der Entwicklungswalze 33 mit dem Regulierblatt 34 abgekratzten überschüssigen Toners fällt auf die Gehäusewand 45 unter das Regulierblatt aufgrund der Schwerkraft und gleitet dann an der Wand herab, wodurch er zu dem Primärreservoirs 27 zurückgeführt wird, und etwas fällt direkt runter, um zum Primärreservoir 27 zurückgeführt zu werden. In diesem Fall wird der Winkel zwischen der Gehäusewand 45 und der horizontalen Linie derart eingestellt, daß er größer wird als der Schüttwinkel des Toners. Anschließend wird der mit dem Regulierblatt regulierte und richtig geladene Toner zu dem Entwicklungsbereich gegenüber dem Photorezeptor mit der Entwicklungswalze überführt, und der Bereich des elektrostatischen latenten Bildes auf dem Photorezeptor wird durch Einwirken des oben beschriebenen oszillierenden elektrischen Feldes entwickelt.
Nachdem das so auf dem Photorezeptor gebildete elektrostatische latente Bild entwickelt wurde, wird der obere Deckel 46 leicht in anliegenden Kontakt mit der Entwicklungswalze 33 in eine Position gebracht, bei der der auf der Entwicklungswalze verbleibende Toner zu dem Hauptgehäuse der Entwicklungseinheit zurückgkeführt wird, wodurch eine Auslaufprävention durchgeführt wird. Nach der Entwicklung wird der auf der Entwicklungswalze 33 verbleibende Toner von der Oberfläche der Entwicklungswalze durch reibendes Gleiten der Beschickungswalze 31 und der Entwicklungswalze, dessen peripheren Oberflächen sich in ihrem Kontaktbereich in gegenläufige Richtungen bewegen, entfernt und mit dem gesammelten Toner in dem Spielraum (Sekundärreservoir) zwischen dem Toneraufnahmeelement 30 und der Beschickungswalze gemischt. Der resultierende Toner wird als frischer Toner von der Beschickungswalze zu der Entwicklungswalze gespeist.
Gemäß der oben erwähnten Anordnung entfernt die die Schwerkraft und den Schüttwinkel des Toners verwendende Wiedergewinnung den auf den Toner übermittelten Streß, wenn der mit dem Regulierblatt 34 abgekratzte Toner in das Primärreservoir 27 zurückgeführt wird. Im Ergebnis können eine Schleierbildung des Toners, ein durch eine Abnahme der Beladungsmenge und Dichteschwankungen verursachter fleckiger weißer Druckhintergrund reduziert werden, was es ermöglicht, eine gute Bildqualität zu behalten. Darüber hinaus wird die Menge des verbrauchten Toners reduziert, so daß die Betriebskosten reduziert werden können.
Außerdem befindet sich in dem Tonercontainer die Mitte der Beschickungswalze 31 oberhalb einer oberen Oberfläche einer Tonerablagerung, und ein Schaber 30a (eine PET-Folie mit einer Dicke von ungefähr 0,15 mm) ist an die äußere Kante des Toneraufnahmeelementes 30 unterhalb der Beschickungswalze angebracht. Der in Schwarz gezeigte Toner in 1, beschreibt einen Zustand, in dem der Toner auf den Schaber 30a transferiert wurde. Der Schaber 30a ist so angeordnet, daß er in anliegenden Kontakt mit dem an die äußere Kante des Rührelementes 29 angebrachten Transferelement 29c gebracht wird, wobei das Rührelement 29 von der Seite der äußeren Kante des Schabers eintritt und nach oben gedrückt wird, um das Transferelement 29c zu verformen. Folglich wird der mit dem Transferelement 29c überführte Toner auf den Schaber überführt, und anschließend verformt sich der Schaber nach oben, um den Toner in den Spielraum (Sekundärreservoir) zwischen dem Toneraufnahmeelement 30 und der Beschickungswalze 31 zu bewegen. In dem Zustand, in dem der Schaber 30a an das Toneraufnahmeelement angebracht ist, ist der Winkel zwischen dem Schaber 30a und der horizontalen Linie bevorzugt gleich oder größer als der Schüttwinkel des Toners. Jedoch wird das Transferelement 29c auch dann in anliegenden Kontakt mit dem Schaber gebracht, wenn der Winkel kleiner ist als der Schüttwinkel und sich der Toner nicht bewegt und auf dem Schaber verbleibt, und dann verformt sich der Schaber nach oben, wie oben beschrieben. Insofern wird der Winkel gleich oder größer als der Schüttwinkel in diesem Zustand, was in einer Bewegung des Toners zu dem Sekundärreservoir resultiert.
Der Schaber 30a und das Transferelement 29c sind jeweils aus Harzfolien gebildet, so daß sie die Eigenschaft besitzen, unter Druck leicht flexibel zu sein. Für eine geeignete Verwendung ist es bevorzugt, daß der Schaber 30a die Eigenschaft besitzt, flexibler als das Transferelement 29c zu sein. Zu diesem Zweck ist der Schaber in seiner Dicke bevorzugt dünnwandiger (thinned), wenn der Schaber und das Transferelement aus dem gleichen Material gebildet sind, und wenn sie aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind, ist der Schaber bevorzugt derart eingestellt, daß er eine niedrigere Rigidität besitzt. Dies sorgt dafür, daß der Toner ohne Verzögerung in das Sekundärreservoir durch Deformierung des Schabers überführt wird, nachdem der Toner ausreichend von dem Transferelement zu dem Schaber überführt wurde.
Andererseits wird, wenn eine Tangente zu dem Transferelement 29c in einem Punkt gezogen wird, in dem das Transferelement 29c zunächst in anliegenden Kontakt mit dem Toneraufnahmeelement 30 in einem Querschnitt einer Walzenachse gebracht wird, der Winkel zwischen dieser Tangente und der horizontalen Linie als θ2 betrachtet, und der Winkel zwischen dem Toneraufnahmeelement 30 und der horizontalen Linie wird als θ1 betrachtet. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß ein Verhältnis von θ1 > θ2 erfüllt wird. Unter der Maßgabe, daß die Beziehung θ1 < θ2 erfüllt ist, wird der Annäherungswinkel (angle of approach) (90°-θ2) des Transferelementes zu der Zeit groß, in der das Transferelement und der Schaber in anliegenden Kontakt miteinander gebracht werden, so daß eine sanfte Verformung des Schabers verhindert wird. Außerdem bestehen Probleme dahingehend, daß eine Überladung auftritt, die stärker ist als notwendig, so daß das Leben des Transferelements verkürzt wird und das Drehmoment ansteigt, das zum Rotieren des Rührelementes, an dem das Transferelement fixiert ist, benötigt wird. Es ist des weiteren denkbar, daß lauter Lärm im Moment des anliegenden Kontaktes generiert wird. Demgemäß ist es bevorzugt, daß die Beziehung θ1 > θ2 erfüllt wird.
Außerdem erfüllt der Winkel θ3 zwischen einer Linie, die den Punkt, an dem das Transferelement 29c zuerst in anliegenden Kontakt mit dem Toneraufnahmeelement 30 gebracht wird, und das Rotationszentrum des Rührelementes 29, an das das Transferelement fixiert ist, verbindet, und der vertikalen Linie bevorzugt die Beziehung 0 ≤ θ3, wenn die Rotationsrichtung des Rührelementes als positive Richtung definiert wird. Unter der Maßgabe, daß der Winkel θ3 derart eingestellt wird, daß die Beziehung θ3 < 0 erfüllt wird, ist es denkbar, daß der Toner auf der äußersten Kante des Transferelementes von dem Transferelement oder dem Schaber herabfällt. Demgemäß wird ausreichend Toner nicht effizient zu dem Sekundärreservoir geführt, so daß ein Mangel in der Beschickung entsteht, was in einer verringerten Bilddichte resultiert. Aus dem oben beschriebenen folgt, daß die korrekte Anordnung und Rigidität des Transferelementes und des Schabers eine gute Versorgung mit dem Toner erzielen.
3 ist eine Darstellung zum Illustrieren eines Beispiels einer Reiniger-freien Farbbild-erzeugenden Vorrichtung, auf die die Entwicklungseinheiten der 1 montiert sind.
Die bilderzeugende Vorrichtung 201 dieser in 3 gezeigten Ausführungsform, in der ein Photorezeptor nicht mit einer Reinigungsvorrichtung ausgestattet ist, umfaßt ein Gehäuse 202, eine auf der Oberseite des Gehäuses 202 gebildete Lieferschale 203 und einen zum freien Öffnen und Schließen an die Vorderseite des Gehäuses 202 angebrachten Türkörper 204. In dem Gehäuse 202 sind eine Kontrolleinheit 205, eine Stromquelleneinheit 206, eine Belichtungseinheit 207, eine bilderzeugende Einheit 208, ein Abgaslüfter 209, eine Transfereinheit 210 und eine Papierzuführeinheit 211 angeordnet. In dem Türkörper 204 ist eine Papiertransfereinheit 212 angeordnet. Die jeweiligen Einheiten sind in bezug auf den Hauptkörper abnehmbar angeordnet und zur Reparatur und zum Ersetzen während der Instandhaltung vollständig abnehmbar.
Die Transfereinheit 210 umfaßt eine im unteren Teil des Gehäuses 202 angeordnete und zur Rotation mittels Antriebsquelle (nicht gezeigt) angetriebene Antriebswalze 213, eine diagonal oberhalb der Antriebswalze 213 angeordnete angetriebene Walze 214, und ein intermediäres lediglich um diese zwei Walzen gespanntes und zur Zirkulation in eine durch den Pfeil angegebene Richtung (entgegen den Uhrzeigersinn) angetriebenes Überführungsband 215. Die angetriebene Walze 214 und das intermediäre Überführungsband 215 sind in einer nach link geneigten Richtung in bezug auf die Antriebswalze 213 in 3 angeordnet. Dies erlaubt eine gespannte Bandseite (eine Seite auf der das Band mit der Antriebswalze 213 gespannt ist) 217 des intermediären Überführungsbandes 215 beim Antreiben, die nach unten gerichtet ist, und eine nach oben weisende gelöste (beltloosen) Bandseite 218. Ein Reiniger 216 zum Abkratzen des Toners, der auf dem intermediären Überführungsband verbleibt, ohne Übertragen worden zu sein, ist in einer der angetriebenen Walze 213 gegenüberliegenden Position angeordnet.
Die Antriebswalze 213 dient ebenfalls als Stützwalze für eine später beschriebene sekundäre Transferwalze 219. Eine Gummischicht mit einer Dicke von ungefähr 3 mm und einem Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ Ω·cm oder weniger ist auf einer peripheren Oberfläche der Antriebswalze 213 gebildet und über einen Metallschaft geerdet, wodurch ein leitfähiger Weg einer sekundären Transfervorspannung gebildet wird, die über die sekundäre Transferwalze 219 gespeist wird. Wie oben beschrieben, wird die Gummischicht, die eine hohe Reibkraft und Schockabsorption aufweist, auf der Antriebswalze 213 bereitgestellt, wodurch eine Erschütterung zu der Zeit, wenn ein Aufnahmematerial einen sekundären Transferbereich erreicht, schwer auf das intermediäre Überführungsband 215 übertragen wird. So kann eine Verschlechterung der Bildqualität verhindert werden.
Außerdem ist in der vorliegenden Erfindung der Durchmesser der angetriebenen Walze 213 kleiner als der der angetriebenen Walze 214, wodurch es leicht wird, ein Aufnahmepapier nach einem sekundären Transfer durch die dem Aufnahmepapier innewohnende elastische Kraft zu separieren.
Des weiteren wird ein primäres Transferelement 221 in anliegenden Kontakt mit der Rückseite der intermediären Transferwalze 215 gegenüber den Bildträgern 220 der jeweiligen Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K gebracht, die die später beschriebene bilderzeugende Einheit bilden, und eine Transfervorspannung wird an das primäre Transferelement 221 angelegt.
Die bilderzeugende Einheit 208 umfaßt die Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y (für Gelb), M (für Magenta), C (für Cyan) und K (für Schwarz) zum Bilden einer Vielzahl von Bildern (vier Bilder in dieser Ausführungsform) mit unterschiedlicher Farbe. Jede der Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K weist einen Bildträger 220 auf, der einen Photorezeptor umfaßt, auf dem eine organische photosensitive Schicht oder eine anorganische photosensitive Schicht gebildet ist, und eine Ladungsvorrichtung 222, die ein Korona-Ladegerät oder eine Ladewalze umfaßt, und eine Entwicklungsvorrichtung 223, die um den Bildträger 220 angeordnet ist.
Der Bildträger 220 jeder der Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K ist derart angeordnet, daß er in anliegenden Kontakt mit der gespannten Bandseite 217 des intermediären Überführungsbandes 215 gebracht ist. Im Ergebnis ist jede der Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K ebenfalls in einer in bezug auf die Antriebswalze 213 in 3 nach links geneigten Richtung angeordnet. Der Bildträger 220 wird zur Rotation in eine der Rotationsrichtung des intermediären Überführungsbandes 215 gegenläufige Richtung angetrieben, wie durch die Pfeile in 3 gezeigt.
Die Belichtungseinheit 207 ist schräg unterhalb der bilderzeugenden Einheit 208 angeordnet und hat einen Polygon-Spiegelmotor 224, einen Polygon-Spiegel 225, eine f-θ-Linse 226, einen Reflexionsspiegel 227 und einen Umkehrspiegel 228 in ihrer Innenseite. Den jeweiligen Farben entsprechende Bildsignale werden durch Modulierung auf Grundlage der üblichen Datenkopplungsfrequenz (data lock frequency) gebildet und anschließend vom Polygon-Spiegel 225 abgestrahlt. Die Bildträger 220 der jeweiligen Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K werden mit den Bildsignalen durch die f-θ-Linse 226, den Reflexionsspiegel 227 und den Umkehrspiegel 228 bestrahlt, um latente Bilder zu formen. Die Länge der Lichtwege zu den Bildträgern 220 der jeweiligen Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K wird im wesentlichen auf die gleiche Länge mit Hilfe der Umkehrspiegel 228 eingestellt.
Im folgenden wird die Entwicklungsvorrichtung 223 unter beispielhafter Bezugnahme auf die Einfarb-bilderzeugende Einheit Y beschrieben. In dieser Ausführungsform sind die jeweiligen Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K in einer nach link geneigten Richtung in 3 angeordnet, so daß die Tonervorratscontainer 229 schräg unterhalb angeordnet sind.
Das bedeutet, daß die Entwicklungsvorrichtungen 223 den Tonervorratscontainer 229 zur Aufbewahrung des Toners, einen Toneraufbewahrungsbereich 230 (schraffierter Bereich – hatched portion – in 3), der in dem Toneraufbewahrungscontainer 229 gebildet ist, ein Tonerrührelement 221, welches in dem Toneraufbewahrungsbereich 230 angeordnet ist, ein Trennelement 232, das zur Trennung in einen oberen Bereich des Toneraufbewahrungsbereiches 230 gebildet ist, eine Tonerbeschickungswalze 233, die oberhalb des Trennelementes 232 angeordnet ist, ein Ladungsblatt 234, das an das Trennelement 232 angebracht ist und das in anliegenden Kontakt mit der Tonerbeschickungswalze 233 gebracht ist, eine Entwicklungswalze 235, die derart angeordnet ist, daß sie der Tonerbeschickungswalze 233 und dem Bildträger 220 nahe kommt, und ein Regulierblatt 236 umfaßt, das in anliegenden Kontakt mit der Entwicklungswalze 235 gebracht ist.
Die Entwicklungswalze 235 und die Tonerbeschickungswalze 233 werden wie mit Pfeilen in 3 angedeutet zur Rotation in entgegengesetzte Richtung zur Rotationsrichtung des Bildträgers 220 angetrieben. Andererseits wird das Rührelement 231 zur Rotation in entgegengesetzte Richtung zur Rotationsrichtung der Tonerbeschickungswalze 233 angetrieben. Der gerührte und mit dem Rührelement 231 in dem Toneraufbewahrungsbereich 230 nach oben beförderte Toner wird zu der Tonerbeschickungswalze 233 entlang der oberen Oberfläche des Trennelements 232. gespeist. Der eingespeiste Toner gleitet reibend auf dem aus flexiblen Material hergestellten Ladungsblatt 234, um eine adhäsive Kraft zu unebenen Teilen der Oberfläche der Tonerbeschickungswalze 233 durch eine mechanische adhäsive Kraft und eine Reibladungskraft hervorzurufen, wodurch er zur Oberfläche der Entwicklungswalze 235 geführt wird.
Der zu der Entwicklungswalze 235 zugeführte Toner wird zu einer dünnen Schicht mit spezifischer Dicke reguliert. Die ausgedünnte Tonerschicht wird zu einem Bildträger 220 überführt und das latente Bild auf dem Bildträger 220 wird in dem Entwicklungsbereich entwickelt, in dem die Entwicklungswalze 235 und der Bildträger 220 dicht beieinander sind.
Zum Zeitpunkt der Bilderzeugung wird darüber hinaus die Papierbeschickungseinheit 211 mit einer Papierbeschickungskassette 238, in der viele Blätter eines Aufzeichnungsmaterials P übereinander gelagert und gehalten werden, und einer Aufnahmewalze 239 zum blattweise Zuführen des Aufzeichnungsmaterials P aus der Papierbeschickungskassette 238 bestückt.
Die Papiertransfereinheit 212 umfaßt ein Paar Gatterwalzen (gate rollers) 240 (von denen eine auf der Seite des Gehäuses 202 montiert ist) zum Definieren der Papierzuführsteuerung des Aufzeichnungsmaterials P zu dem sekundären Transferbereich, die sekundäre Transferwalze 219 als sekundäre Transfervorrichtung, welche in Preßkontakt mit der Antriebswalze 213 und dem intermediären Überführungsband 215 gebracht wird, ein Hauptaufzeichnungsmaterialförderweg 241, eine Fixiervorrichtung 242, ein Paar Lieferwalzen 243 und einen doppelseitigen Druckförderweg 244. Die Fixiereinheit weist ein Paar frei rotierbare Fixierwalzen 245 auf, von denen wenigstens eine ein Heizelement, wie einen Halogenheizer enthält, und eine Druckeinheit zum Pressen wenigstens einer Walze des Paares der Fixierwalzen 245 an die andere, wodurch ein Sekundärbild, welches sekundär auf das Blattmaterial transferiert wurde, auf das Aufzeichnungsmaterial P gedrückt wird. Das sekundäre sekundär auf das Aufzeichnungsmaterial transferierte Bild wird auf dem Aufzeichnungsmaterial an einem Walzenspaltbereich, der durch das Paar der Fixierwalzen 245 gebildet wird, bei einer spezifischen Temperatur fixiert.
Erfindungsgemäß wird das intermediäre Überführungsband 215 in einer mit Bezug auf die Antriebswalze 213 in 3 nach links geneigten Richtung angeordnet, so daß auf der rechten Seite viel Platz erzeugt wird. Entsprechend kann die Fixiervorrichtung 242 in diesem Platz angeordnet werden. Es ist insofern möglich, eine Miniaturisierung der bilderzeugenden Apparatur zu realisieren und in der Fixiervorrichtung 242 erzeugte Wärme davon abzuhalten, die Belichtungseinheit 207, das intermediären Überführungsband 215 und die jeweilige Einfarb-bilderzeugenden Einheiten Y, M, C und K, welche auf der linken Seite angeordnet sind, negativ zu beeinflussen.
Die zum Messen der Arbeitsfunktion eines Toners verwendete Meßzelle wird im folgenden illustriert.
4A und 4B zeigen Darstellungen zum Illustrieren einer Probe-Meßzelle zum Messen der Arbeitsfunktion. Wie in der Aufsicht der 4A und der Seitenansicht der 4B gezeigt, umfaßt die Meßzelle C1 eine Scheibe aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 13 mm und einer Höhe von 5 mm, in der eine Toneraufnahmewölbung C2 mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Tiefe von 1 mm im Zentrum hiervon gebildet wird. Der Toner wird in die Wölbung der Zelle unter Verwendung eines Wiegelöffels ohne Verdichtung gegeben und anschließend mit einer Schneidkante geebnet. In diesem Zustand wird die Messung durchgeführt.
Die mit dem Toner gefüllte Meßzelle wird auf eine bestimmte Position einer Probeplattform fixiert, und anschließend wird die Menge des Bestrahlungslichtes auf 500 nW eingestellt. Anschließend wird die Messung unter derartigen Bedingungen durchgeführt, daß die Bestrahlungsfläche 4 mm² und der Energiescannbereich 4,2 bis 6,2 eV beträgt.
Des weiteren beträgt die normalisierte Elektronenausbeute zu der Zeit, bei der die Arbeitsfunktion des Toners 8 oder mehr ist, bei einer gemessenen Lichtmenge von 500 nW.
5A und 5B zeigen Darstellungen zum Illustrieren eines Verfahrens zum Messen der Arbeitsfunktion einer Probe mit einer anderen Form.
Wenn ein zylindrisches Element wie zum Beispiel das intermediäre Transfermedium oder der latente Bildträger als Probe verwendet wird, wird das zylindrische Element in eine Breite von 1 bis 1,5 cm geschnitten und anschließend lateral entlang einer Kantenlinie geschnitten, um ein Meßprobenstück C3 mit der in 5A gezeigten Form zu erhalten.
Anschließend wird das Probenstück auf einer bestimmten Position einer Probenplattform C4 fixiert, so daß die zu bestrahlende Oberfläche parallel zur Bestrahlungsrichtung des Meßlichtes C5, wie in 5B gezeigt, ist. Dies erlaubt, daß emittierte Photoelektronen C6 effektiv mit einem Detektor C7, d. h. mit einem Photovervielfacher, detektiert werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele illustriert, wobei dies nicht dahingehend verstanden werden soll, daß die vorliegende Erfindung hierauf beschränkt wird.
Herstellung eines Polymerisationstoners
Herstellung von Tonermutterteilchen 1
Eine Monomer-Mischung von 80 Gew.-Teilen Styrol-Monomer, 20 Gew.-Teilen Butylacrylat und 5 Gew.-Teilen Acrylsäure wurde zu einer wäßrigen Lösungsmischung von 105 Gew.-Teilen Wasser, 1 Gew.-Teil eines nicht-ionischen Emulgators (Emulgen 950), 1,5 Gew.-Teilen eines anionischen Emulgators (Neogen R) und 0,55 Gew.-Teilen von Kaliumpersulfat gegeben. Die resultierende Mischung wurde unter einem Stickstoffstrom gerührt und bei 70°C für 8 Stunden polymerisiert. Nach der Polymerisationsreaktion wurde das Reaktionsprodukt gekühlt, um eine milichig-weiße Harzemulsion mit einer Teilchengröße von 0,25 μm zu erhalten.
Anschließend wurden 200 Gew.-Teile dieser Harzemulsion, 20 Gew.-Teile einer Polyethylen-Wachsemulsion (Permarin PN, hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd.) und 7 Gew.-Teile Phthalocyanin-Blau in Wasser dispergiert, das 0,2 Gew.-Teile Natriumdodecylbenzolsulfonat als Tensid enthält, und Diethylamin wurde zugegeben, um den pH auf 5,5 einzustellen.
Anschließend wurden 0,3 Gew.-Teile Aluminiumsulfat als Elektrolyt unter Rühren zugegeben und anschließend wurde bei hoher Geschwindigkeit mit einer Emulsionsdispergierapparatur (TK Homomixer, hergestellt von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) gerührt, um eine Dispersion zu bilden.
Des weiteren wurden 40 Gew.-Teile eines Styrol-Monomers, 10 Gew.-Teile Butylacrylat und 5 Gew.-Teile Zinksalicylat. zusammen mit 40 Gew.-Teilen Wasser zusammengegeben und auf ähnliche Weise unter einem Stickstoffstrom bei einer Temperatur von 90°C unter Rühren erwärmt. Wasserstoffperoxid wurde zugegeben, und die Polymerisation wurde für 5 Stunden durchgeführt, um die Teilchen wachsen zu lassen. Nach Beendigung der Polymerisation wurde die Temperatur auf 95°C unter Einstellen des pH auf 5 oder mehr gesteigert und für 5 Stunden gehalten, um die Bindungsstärke der assoziierten Teilchen zu verbessern. Danach wurden die resultierenden Teilchen mit Wasser gewaschen und im Vakuum bei einer Temperatur von 45°C für 10 Stunden getrocknet, um Cyan-Tonermutterteilchen 1 zu erhalten. Mit den so erhaltenen Cyan-Tonermutterteilchen. Mit den so erhaltenen Cyan-Tonermutterteilchen 1 wurden Messungen mit einem FPIA-2100-Analyzer durchgeführt. Die Volumen-basierte mittlere Teilchengröße der Tonermutterteilchen betrug 7,6 μm, die Zahlen-basierte mittlere Teilchengröße betrug 6,8 μm und die Sphärizität betrug 0,98. Die Arbeitsfunktion der Cyan-Tonermutterteilchen wurde mit einem kommerziell erhältlichen Oberflächenanalyzer (Typ AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.) bei 500 nW Bestrahlungslicht (at an amount of irradiating light of 500 nW) gemessen. Im Ergebnis betrug sie 5,57 eV.
Herstellung von Tonermutterteilchen 2
Tonermutterteilchen 2 wurden auf die gleiche Art wie Tonermutterteilchen 1 hergestellt, mit dem Unterschied, daß Chinacridon anstelle von Phthalocyanin-Blau verwendet wurde und daß die Temperatur bei 90°C gehalten wurde, ohne sie auf 95°C zu erhöhen, um die Assoziation der sekundären Teilchen und die filmerzeugende Bindungsstärke hiervon zu verbessern. Für die so erhaltenen Magenta-Tonermutterteilchen 2 wurden Messungen mit einem FPIA-2100-Analyzer durchgeführt. Die Volumen-basierte mittlere Teilchengröße der Tonermutterteilchen betrug 7,9 μm, die Zahlen-basierte mittlere Teilchengröße betrug 7,0 μm und die Sphärizität betrug 0,976. Die Arbeitsfunktion der Tonermutterteilchen 2 wurde ähnlich gemessen. Im Ergebnis betrug sie 5,64 eV.
Herstellung von Tonermutterteilchen 3 und 4
Gelbe Tonermutterteilchen 3 und schwarze Tonermutterteilchen 4 wurden jeweils auf die gleiche Weise wie die Tonermutterteilchen 1 hergestellt, mit dem Unterschied, daß Pigment Yellow 180 und Carbon black jeweils anstelle des Phthalocyanin-Blau verwendet wurden. Für die so erhaltenen gelben Tonermutterteilchen 3 wurden Messungen mit einem FPIA-2100-Analyzer durchgeführt. Die Volumen-basierte mittlere Teilchengröße der Tonermutterteilchen betrug 7,7 μm, die Zahlen-basierte mittlere Teilchengröße betrug 6,9 μm und die Sphärizität betrug 0,973. Die Arbeitsfunktion der Tonermutterteilchen 3 wurde ähnlich gemessen. Im Ergebnis betrug sie 5,59 eV.
Des weiteren wurden für die so erhaltenen schwarzen Tonermutterteilchen 4 Messungen mit einem FPIA-2100-Analyzer durchgeführt. Die Volumen-basierte mittlere Teilchengröße der Tonermutterteilchen betrug 7,8 μm, die Zahlen-basierte mittlere Teilchengröße betrug 7,0 μm und die Sphärizität betrug 0,974. Die Arbeitsfunktion der Tonermutterteilchen 4 wurde ähnlich gemessen. Im Ergebnis betrug sie 5,52 eV.
Herstellung eines Lösungssuspensionstoners
Herstellung von Tonermutterteilchen 5
100 Gew.-Teile einer 50:50 (nach Gewicht) Mischung (Himer ES-803, hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd.) eines Polykondensationspolyesters einer aromatischen Dicarbonsäure und eines alkylenisch veretherten Bisphenol A und einer teilweise vernetzten Verbindung eines Polykondensationspolyesters mit einer polyvalenten Metallverbindung, 5 Gew.-Teile Pigment Blau 15:1 als Cyan-Pigment, 3 Gew.-Teile Carnauba-Wachs mit einem Schmelzpunkt von 80 bis 86°C als Trennmittel und 4 Gew.-Teile einer Metallkomplexverbindung von Salicylsäure (E-81, hergestellt von Orient Chemical Industries, Ltd.) als Ladungskontrollmittel wurden gleichmäßig unter Verwendung eines Henschel-Mischers vermischt und anschließend unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders mit einer inneren Temperatur von 130°C geknetet, worauf ein Abkühlen folgte.
Anschließend wurde die gekühlte Masse grob in Stücke von 2 mm² oder weniger pulverisiert, und 100 Gew.-Teile dieser grob pulverisierten Masse wurden in einem gemischten organischen Lösungsmittel von 150 Gew.-Teilen Toluol und 100 Gew.-Teilen Ethylacetat gerührt, um eine gleichmäßig gemischte Ölphasen-Dispersionslösung herzustellen.
Anschließend wurden 5 Gew.-Teile eines feinen Pulvers von Tricalciumphosphat (welches zuvor in einer Kugelmühle pulverisiert wurde und für das bestätigt wurde, daß keine Teilchen mit einer Teilchengröße von 3 μm oder mehr enthalten sind) und 5 Gew.-Teile einer 1 Gew.%igen wäßrigen Lösung von Natriumdodecylbenzolsulfonat zu 1100 Gew.-Teile von Ionenausgetauschtem Wasser gegeben, woraufhin gerührt wurde, um eine gleichmäßig gemischte Wasserphasen-Dispersionslösung herzustellen.
Beim Granulieren wurde die oben erwähnte Wasserphasen-Dispersionslösung zunächst in ein mit einer Ausblaseinheit aus porösem Glas 301 (mit einer Porengröße von 3 μm), einem Rührblatt 302 und einem Ultraschallelement 303 ausgestattetes Gefäß wie in 6 gezeigt überführt und gerührt. Anschließend wurde das Rühren fortgesetzt während die oben erwähnte Ölphasen-Dispersionslösung in ein direkt mit der das poröse Glas 301 umfassenden Ausblaseinheit verbundenes Rohr in dem Gefäß gezwungen wurde (aus einem oberen Teil des Gefäßes wie durch den offenen Pfeil in 6 angedeutet). Die aus den Poren des porösen Glases 301 ausgestoßenen Teilchen wurden mit Ultraschallwellen segmentiert, wodurch eine Emulsion gebildet wurde. Das Rührblatt 302 wurde rotiert, so daß sich die gebildeten feinen Emulsionsteilchen nicht vereinigten. Rühren wurde für 10 Minuten nach Beendigung des Einzwingens der Dispersionslösung in das Rohr in einer durch den eingefärbten Pfeil in 6 angedeuteten Richtung fortgeführt.
Anschließend wurde die so gebildete Emulsion aus dem Boden A des Gefäßes genommen und in einen separat vorbereiteten Rührtank überführt. Nach dem überführen zu dem Rührtank wurde die Emulsion bei einer Temperatur von 50°C oder mehr in dem Rührtank unter Rühren gehalten, um die enthaltenen organischen Lösungsmittel zu entfernen. Danach wurde die Emulsion wiederholt mit 5 N Salzsäure gewaschen, mit Wasser gewaschen und filtriert und getrocknet, um Cyan-Tonermutterteilchen 5 mit einer zahlengemittelten Teilchengröße von 6,7 μm zu erhalten. Mit den so erhaltenen Cyan-Tonermutterteilchen 5 wurden Messungen mit einem FPIA-2100-Analyzer durchgeführt. Die Volumen-basierte mittlere Teilchengröße der Tonermutterteilchen betrug 7,5 μm, die Zahlen-basierte mittlere Teilchengröße betrug 6,8 μm und die Sphärizität betrug 0,98. Die Arbeitsfunktion der resultierenden Tonermutterteilchen wurde mit einem kommerziell erhältlichen Oberflächenanalyzer (Typ AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.) bei 500 nW Bestrahlungslicht gemessen. Im Ergebnis betrug sie 5,23 eV.
Herstellung von Tonermutterteilchen 6, 7 und 8
Tonermutterteilchen 6, 7 und 8 wurden jeweils auf die gleiche Art wie die Tonermutterteilchen 5 hergestellt, mit dem Unterschied, daß Karmesin 6B als Magenta-Pigment, Pigment Yellow 180 als gelbes Pigment und Carbon black als schwarzes Pigment jeweils anstelle des Cyan-Pigmentes verwendet wurden.

Für die Tonermutterteilchen der jeweiligen Farben wurden die mittlere Teilchengröße, die Sphärizität und die Arbeitsfunktion gemessen. Die Ergebnisse hiervon sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Tonermutterteilchen	Volumenbasierte mittlere Teilchengröße (μm)	Zahlenbasierte		Arbeitsfunktion (eV)
Tonermutterteilchen	Volumenbasierte mittlere Teilchengröße (μm)	Mittlere Teilchengröße (μm)	Sphärizität	Arbeitsfunktion (eV)
Magenta-Tonermutterteilchen 6	7,3	6,6	0,980	5,70
gelbe Tonermutterteilchen 7	7,2	6,5	0,981	5,51
schwarze Tonermutterteilchen 8	7,2	6,6	0,980	5,40

Mit den Ergebnissen der Tabelle 1 wird gezeigt, daß sogar die hergestellten Toner, die jeweils eine verschiedene Farbe besitzen, ähnlich hinsichtlich Teilchengröße und Sphärizität sind.
Herstellungsbeispiel eines organischen Photorezeptors
Eine Beschichtungslösung wurde durch Lösen und Dispergieren von 6 Gew.-Teilen Alkohol-löslichen Nylons (CM8000, hergestellt von Toray Industries, Inc.) und 4 Gew.-Teilen feiner Aminosilan behandelter Titanoxid-Teilchen in 100 Gew.-Teilen Methanol hergestellt. Diese Beschichtungslösung wurde in einem Ringbeschichtungsverfahren (ring coating method) auf ein Aluminiumrohr mit 30 mm Durchmesser, welches als leitfähiger Träger verwendet wurde, aufgetragen und bei einer Temperatur von 100°C für 40 Minuten getrocknet, wodurch eine Grundierschicht (undercoat layer) mit einer Dicke von 1,5 bis 2 μm gebildet wurde.
Eine Dispersionslösung wurde durch Dispergieren von 1 Gew.-Teil Oxytitanphthalocyanin als ladungserzeugendes Pigment und 1 Gew.-Teil eines Butyralharzes (BX-1, hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd.) in 100 Gew.-Teilen Dichlormethan für 8 Stunden in einer Sandmühle mit Glasperlen mit 1 mm Durchmesser hergestellt. Die resultierende Dispersionslösung wurde auf die Grundierschicht des oben erwähnten Trägers in einem Ringbeschichtungsverfahren aufgetragen und bei einer Temperatur von 80°C für 20 Minuten getrocknet, wodurch eine ladungserzeugende Schicht mit einer Dicke von 0,3 μm gebildet wurde.
Eine Beschichtungslösung wurde durch Lösen von 40 Gew.-Teilen eines Ladungstransfermaterials aus einer Styryl-Verbindung mit der folgenden strukturellen Formel (1) und 60 Gew.-Teilen eines Polycarbonatharzes (Panlite TS, hergestellt von Teijin Chemicals Ltd.) in 400 Gew.-Teilen Toluol hergestellt. Die resultierende Lösung wurde auf die ladungserzeugende Schicht in einem Tauchbeschichtungsverfahren aufgetragen, um eine Dicke von 22 μm zu ergeben, und getrocknet, um eine Ladungstransportschicht zu bilden, wodurch der organische Photorezeptor (OPC1) mit einer zwei Schichten umfassenden photosensitiven Schicht hergestellt wurde.
Ein Teil des resultierenden organischen Photorezeptors wurde geschnitten, um Teststücke zuzubereiten, und die Arbeitsfunktion hiervon wurde mit einem kommerziell erhältlichen Oberflächenanalyzer (Typ AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.) bei 500 nW Bestrahlungslicht gemessen. Im Ergebnis betrug sie 5,47 eV.
Herstellung einer Entwicklungswalze
Die Oberfläche eines Aluminiumrohres mit 18 mm Durchmesser wurde vernickelt (auf eine Dicke von 10 μm), um eine Entwicklungswalze mit einer Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 4 μm zu erhalten. Die Arbeitsfunktion der Oberfläche dieser Entwicklungswalze wurde gemessen. Im Ergebnis betrug sie 4.58 eV.
Herstellung eines Regulierblattes
Eine leitfähige Polyurethanspitze mit einer Dicke von 1,5 mm wurde auf eine rostfreie Stahl-(SUS)-Platte mit einer Dicke von 80 μm mit einem leitfähigen Klebstoff geklebt, wodurch ein Regulierblatt hergestellt wurde. Die Arbeitsfunktion des Polyurethanteils betrug 5 eV.
Herstellungsbeispiel eines intermediären Überführungsbandes
Eine durch vorausgehendes Mischen von 85 Gew.-Teile Polybutylenterephthalat, 15 Gew.-Teilen Polycarbonat und 15 Gew.-Teilen Acetylenschwarz mit einem Mischer unter Stickstoffgasatmosphäre erhaltene Mischung wurde anschließend mit einem Doppelschneckenextruder unter Stickstoffgasatmosphäre geknetet, um Pellets zu erhalten. Die Pellets wurden in einen schlauchartigen Film mit einem äußeren Durchmesser von 170 mm und einer Dicke von 160 μm mit einem Einfachschneckenextruder mit einer ringförmigen Düse bei einer Temperatur von 260°C extrudiert. Anschließend wurde der extrudierte Schmelzschlauch bezüglich des inneren Durchmessers mit einem auf der gleichen Achse wie die ringförmige Düse gelagerten Kühl-Innendorn definiert und durch Kühlen verfestigt, um einen nahtlosen Schlauch herzustellen. Der nahtlose Schlauch wurde in spezifische Dimensionen geschnitten, um ein nahtloses Band mit einem äußeren Durchmesser von 172 mm, einer Breite von 342 mm und einer Dicke von 150 μm zu erhalten. Dieses Überführungsband wies einen Volumenwiderstand von 3,2 × 10³ Ω·cm auf, und wies eine Arbeitsfunktion von 5,19 eV und eine normalisierte Photoelektronenausbeute von 10,88 auf.
Herstellungsbeispiel eines Reinigungsblattes
Eine Reinigungseinheit für den intermediären Transferkörper der Erfindung wurde hergestellt indem zunächst ein Reinigungsblatt auf die folgende Art und Weise hergestellt wurde, und dieses anschließend auf eine Metallträgerplatte zum Anbringen mit einem Heißkleber angeklebt wurde.
Das Blatt umfaßte ein Urethangummi mit einer Härte von 67° ± 3°, seine Dicke betrug 2 mm, die Überstandshöhe betrug 8 mm, Preßkontakt wurde durch ein Countersystem durchgeführt, der Preßkontaktwinkel betrug 20°, der Liniendruck während des Betriebs betrug 23.15 Nm und die Beladung wurde durch ein Federdrucksystem durchgeführt.
Ein durch Dehydratisierungskondensation eines Diols der Poly(ε-caprolacton)-Familie und Adipinsäure erhaltenes Polyesterdiol, 4'-Diphenylmethandiisocyanat, 1,4-Butandiol und Trimethylolpropan wurden gemischt, in eine zuvor gewärmte Form gegossen und unter Erwärmen gehärtet, um ein Urethangummi herzustellen und zu formen. Nach dem Formen wurde der geformte Gegenstand geschnitten, um die Breite, Dicke und Länge einzustellen, wodurch ein Reinigungsblatt hergestellt wurde. Die Arbeitsfunktion des so hergestellten Reinigungsblattes wurde mit einem kommerziell erhältlichen Oberflächenanalyzer (Typ AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd.) bei 500 nW Bestrahlungslicht gemessen. Im Ergebnis betrug sie 5,03 eV.

Zunächst werden die Arbeitsfunktionen der verwendeten externen Additive in Tabelle 2 gezeigt. Als jeweilige externe Additive wurden hydrophobilisierte verwendet. Tabelle 2

Externes Additiv	Arbeitsfunktion (eV)	Externes Additiv (Abkürzung)	Arbeitsfunktion (eV)
Negativ aufladbares Dampfphasenverfahren Silica (12 nm)	5,22	Feine Calciumstearat-Teilchen (M1StCa)	5,32
Negativ aufladbares Dampfphasenverfahren Silica (40 nm)	5,24	Zinkstearat (M2StZn)	5,64
Titanoxid (20 nm)	5,64	Magnesiumstearat (M3StMg)	5,57
Titanoxid (200 bis 750 nm)	5,41	Calciumstearat (M4StCa)	5,49
Strontiumtitanat (250 bis 700 nm)	5,48	Feine Zinkstearat-Teilchen (M5StZn)	5,36
Monodisperses sphärisches Silica (300 nm)	5,01	Feine Magnesiumstearat-Teilchen (M6StMg)	5,58

Die Arbeitsfunktion jedes externen Additivs wurde bei 500 nW Bestrahlungslicht mit einem kommerziell erhältlichen Oberflächenanalyzer Typ AC-2, hergestellt von Riken Keiki Co., Ltd., gemessen.
Experimentelles Beispiel 1
Mit den oben beschriebenen Tonermutterteilchen 1, 2, 3 und 4 kombinierte Metallseifen sind in Tabelle 3 gezeigt, und eine Formulierung des zu den Tonermutterteilchen gegebenen externen Additivs war wie folgt.

Ein Toner wurde zubereitet, indem 0,8 Gew.% hydrophobes Silica mit einer mittleren Hauptteilchengröße von ungefähr 12 nm, 0,7 Gew.% hydrophobes Silica mit einer mittleren Hauptteilchengröße von ungefähr 40 nm, 0,4 Gew.% hydrophobisiertes monodisperses sphärisches Silica, 0,5 Gew.% hydrophobes Titanoxid mit einer Teilchengröße von ungefähr 20 nm, 0,5 Gew.% negativ aufladbares Titanoxid mit einer mittleren Hauptteilchengröße innerhalb des Teilchengrößenverteilungsbereiches von 200 bis 750 nm und 0,2 Gew.% der in Tabelle 3 gezeigten Metallseife zu den Tonermutterteilchen gegeben wurden. Tabelle 3

Tonermutterteilchen/Arbeitsfunktion	Metallseife/Arbeitsfunktion
Cyantoner 1/5,57 eV	M3StMg/5,57 eV
Magentatoner 2/5,64 eV	M2StZn/5,64 eV
Gelber Toner 3/5,59 eV	M6StMg/5,58 eV
Schwarzer Toner 4/5,52 eV	M4StCa/5,49 eV

Als Vergleichstoner wurden Toner für die jeweiligen Farben hergestellt, die frei von negativ aufladbarem Titanoxid mit einer mittleren Hauptteilchengröße innerhalb des Teilchengrößenverteilungsbereiches von 200 bis 750 nm und der Metallseife waren.
Entsprechende Entwicklungskartuschen eines Tandemfarbdruckers vom reinigerfreien Photorezeptor-Typ, der mit dem oben erwähnten organischen Photorezeptor, den Entwicklungswalzen, den Regulierblättern, dem intermediären Überführungsband und dem Reinigungsblatt ausgestattet war, wurden mit den jeweiligen Tonern befüllt und kontinuierliche Druckversuche wurden durchgeführt.
Die Entwicklung wurde mit einem kontaktfreien Entwicklungssystem in der Reihenfolge aufsteigender Arbeitsfunktion der Toner aus einer in bezug auf die Laufrichtung des intermediären Überführungsbandes vorgelagerten Seite, d. h. in der Reihenfolge Magentatoner, Gelbtoner, Cyantoner und schwarzer Toner durchgeführt. Zudem wurde ein Drucken sogar dann ermöglicht, wenn der schwarze Toner zuerst oder zuletzt verwendet wurde. Durch ein Verändern der Entwicklungsreihenfolge wurde die Reihenfolge der Bildbehandlung verändert.
Der Entwicklungsspalt wurde auf 200 μm eingestellt und die Entwicklungsvorspannung wurde derart eingestellt, daß die Entwicklungstonermenge pro Farbe an dem organischen Photorezeptor bis zu 0,55 mg/cm² durch Fleckenregulierung (patch control) inhibiert wurde. Die Frequenz des den Gleichstrom überlagernden Wechselstroms betrug 2,5 kHz und die Peak-zu-Peak-Spannung betrug 1400 V. Die Menge des regulierten Toners auf der Entwicklungswalze wurde auf 0,4 mg/cm² eingestellt. Die Energiequelle des primären Transferbereichs wurde konstant spannungskontrolliert, und +500 V wurden angelegt. Die Energiequelle des sekundären Transferbereichs wurde konstant stromkontrolliert.
Anschließend wurde ein Schriftzeichenbild entsprechend einem 5%igen Farbbild pro Farbe (umfassend ein Schriftzeichenbild und ein Farblinienbild) kontinuierlich auf 10 000 Blatt Papier gedruckt. Nach vollendetem Druck wurde jeder verbliebene Toner aus einer Füllöffnung entleert und das Ausmaß, zu dem der Toner an die verwendete Entwicklungseinheit und das Rührelement anhaftete, wurde für jeden Farbtoner untersucht. Die Ergebnisse hiervon sind zusammen mit den Materialien für die Entwicklungscontainer und Rührelemente (Blattdicke: 100 μm) in Tabelle 4 gezeigt.
Gemäß den Ergebnissen war bei der Verwendung des Elementes mit geringer Arbeitsfunktion ein Wischschritt nach dem Blasen mit Luft in dem Entwicklungscontainer und an dem Rührelement notwendig. Wenn jedoch der erfindungsgemäße Toner verwendet wurde, wurde die Reinigung ausreichend lediglich durch Blasen mit Luft durchgeführt. Um den beschmutzten Zustand des Rührelementes zu untersuchen, wurde ein Teil eines Folienblattes auf Vinylchlorid-Basis ausgeschnitten und die Arbeitsfunktion der Oberfläche hiervon wurde mit Bezug auf den Fall des Cyan-Vergleichtoners 1 gemessen.
Bezüglich des beschmutzten Zustandes wurde gefunden, daß nicht nur der Cyantoner an ein Teil des Blattes anhaftete, sondern daß das gesamte Blatt geweißt war. Gleichzeitig wurde ebenfalls der Fall untersucht, in dem der Magentatoner 2 gemäß der Erfindung verwendet und durch Blasen von Luft gereinigt wurde. Im Ergebnis wurde festgestellt, daß ausreichend lediglich durch Blasen von Luft gereinigt wurde, wenn der Toner und das Material gemäß der Erfindung verwendet wurden.
Die Arbeitsfunktion des Blattes, an das ein weißes Material unbeweglich anhaftete, betrug 5,22 eV. Als Grund hierfür wird erwogen, daß eine Silica-Komponente in dem externen Additiv an das Blatt anhaftete. Jedoch zeigte sich, daß für den Fall, in dem das externe Additiv amorphes Titanoxid mit einer Teilchengrößenverteilung von 200 nm bis 750 nm und die Metallseife enthielt, Flecken auf einer inneren Wand des Entwicklungscontainers und auf dem Blatt, welches das Rührelement ist, lediglich durch Blasen mit Luft gereinigt werden konnten, was es ermöglichte, die Entwicklungseinheit ohne Zeitverlust wiederzuverwenden, wodurch die Wiederverwendungsproduktionseffizienz gesteigert wurde. Als Grund hierfür wird angenommen, daß nicht nur das externe Additiv schwer von den Oberflächen der Tonermutterteilchen freigesetzt werden konnte, sondern daß auch der Schleifeffekt des anorganischen externen Additivs gleichzeitig ausgebildet wurde.
Experimentelles Beispiel 2
Mit den oben beschriebenen Tonermutterteilchen 5, 6, 7 und 8 kombinierte Metallseifen sind in Tabelle 5 gezeigt, und eine Formulierung des zu den Tonermutterteilchen gegebenen externen Additivs war wie folgt.
Jeder Toner wurde hergestellt indem 0,8 Gew.% hydrophobes Silica mit einer mittleren Hauptteilchengröße von ungefähr 12 nm, 0,1 Gew.% hydrophobes Silica mit einer mittleren Hauptteilchengröße von ungefähr 40 nm, 0,4 Gew.% hydrophobisiertes monodisperses sphärisches Silica, 0,5 Gew.% hydrophobes Titanoxid mit einer Teilchengröße von ungefähr 20 nm, 0,2 Gew.% negativ aufladbares Strontiumtitanat mit einer mittleren Hauptteilchengröße innerhalb des Teilchengrößenverteilungsbereichs von 250 bis 700 nm und 0,1 oder 0,35 Gew.% der in Tabelle 5 gezeigten Metallseife zu den Tonermutterteilchen gegeben wurden.

Als Vergleichstoner wurden Toner für die jeweiligen Farben hergestellt, die frei von negativ aufladbarem Strontiumtitanat mit einer mittleren Hauptteilchengröße innerhalb des Teilchengrößenverteilungsbereiches von 200 bis 750 nm und der Metallseife waren. Tabelle 5

Tonermutterteilchen/Arbeitsfunktion	Metallseife/Arbeitsfunktion
Cyantoner 5/5,23 eV	M1StCa/5,32 eV
Magentatoner 6/5,70 eV	M2StZn/5,64 eV
Gelber Toner 7/5,51 eV	M4StCa/5,49 eV
Schwarzer Toner 8/5,40 eV	M5StZn/5,36 eV

Entsprechende Entwicklungskartuschen des Tandemfarbdruckers wurden jeweils mit den hergestellten Tonern auf die gleiche Weise wie im experimentellen Beispiel 1 gefüllt und kontinuierliche Druckversuche wurden durchgeführt. Die Entwicklung wurde in einem kontaktfreien Entwicklungssystem in der Reihenfolge aufsteigender Arbeitsfunktion der Toner aus einer in bezug auf die Laufrichtung des intermediären Überführungsbandes vorgelagerten Seite durchgeführt, d. h. in der Reihenfolge Magentatoner, Gelbtoner und Cyantoner. Der schwarze Toner wurde derart eingestellt, daß er als erster in der Entwicklungsreihenfolge verwendet wurde.
Nach Beendigung des Druckvorganges wurde jeder verbliebene Toner aus einer Füllöffnung entleert und das Ausmaß, zu dem der Toner an die verwendete Entwicklungseinheit und das Rührelement anhaftete, wurde für jeden Farbtoner untersucht. Die Ergebnisse hiervon sind zusammen mit den Materialien für die Entwicklungscontainer und Rührelemente (Blattdicke 100 um) in Tabelle 6 gezeigt.
Gemäß den Ergebnissen war bei der Verwendung des Elementes mit einer geringen Arbeitsfunktion der Wischschritt nach dem Blasen mit Luft in dem Entwicklungscontainer und an dem Rührelement notwendig. Jedoch wurde ausreichend lediglich durch Blasen mit Luft gereinigt, wenn der erfindungsgemäße Toner verwendet wurde. Des weiteren wurde die Filmbildung (filming) jedes Farbtoners auf dem organischen Photorezeptor nach dem kontinuierlichen Drucken untersucht. Im Ergebnis wurde gefunden, daß die Menge der Filmbildung innerhalb eines Bereiches von 0,005 bis 0,007 mg/cm² für jeden Farbtoner lag, wenn der Gehalt der Metallseife 0,1% betrug. Jedoch tendierte die Menge der Filmbildung dahin, leicht anzusteigen, und die Menge hiervon lag innerhalb des Bereiches von 0,008 bis 0,009 mg/cm², wenn der Gehalt der Metallseife 0,35% betrug. Der Schleifeffekt des großen feinen anorganischen externen Additivs tendierte dazu, verringert zu werden. Entsprechend kann festgelegt werden, daß die obere Grenze des Gehalts der Metallseife bevorzugt 0,3% oder weniger beträgt.
Der Toner oder das externe Additiv wird vom Anhaften an das Rührelement und an die innere Wand der Entwicklungseinheit abgehalten, wodurch es ermöglicht wird, leicht ein Reinigen beim Recyceln der verwendeten Entwicklungskartusche durchzuführen. Entsprechend ist der Wert der industriellen Anwendbarkeit hiervon besonders groß.

Claims

Entwicklungsverfahren, das das Entwickeln eines Bildes unter Verwendung eines Toners umfaßt, wobei der Toner ein Tonermutterteilchen; ein erstes externes Additiv, das ein erstes anorganisches feines Teilchen mit einer Hauptteilchengrößenverteilung von 200 bis 750 nm und einer Arbeitsfunktion, die ungefähr der des Tonermutterteilchens entspricht, d. h. der Unterschied zwischen der Arbeitsfunktion des ersten anorganischen feinen Teilchens und der Arbeitsfunktion des Tonermutterteilchens beträgt nicht mehr als ±15%, umfaßt; ein zweites externes Additiv, das ein zweites anorganisches feines Teilchen umfaßt, das eine durchschnittliche Teilchengröße aufweist, die kleiner ist als die des ersten anorganischen feinen Teilchens, und einer Arbeitsfunktion, die geringer ist als die des Tonerteilchens, eines Rührelements einer Entwicklungseinheit und/oder einer inneren Wand der Entwicklungseinheit; und 0,01 bis 0,3 Gew.% einer Metallseife mit einer Arbeitsfunktion, die ungefähr der des Tonermutterteilchens entspricht, d. h. der Unterschied zwischen der Arbeitsfunktion der Metallseife und der Arbeitsfunktion des Tonermutterteilchens beträgt nicht mehr als ±15%, umfaßt, wobei das Rührelement der Entwicklungseinheit und/oder die innere Wand der Entwicklungseinheit ein Material umfaßt, das eine Arbeitsfunktion besitzt, die derjenigen des Tonermutterteilchens ähnlich oder höher ist, wobei das Entwicklungsverfahren ein elektrostatischer latenter Bildentwicklungsprozeß ist und worin die Arbeitsfunktion durch eine Oberflächenanalyseeinheit mit einer normalisierten Elektronenausbeute von 8 oder mehr bei einer Lichtmenge von 500 nW gemessen wird.
Entwicklungsverfahren gemäß Anspruch 1, worin jedes des ersten und zweiten anorganischen feinen Teilchens hydrophobilisiert ist und der Toner ein negativ geladener nicht-magnetischer Einkomponenten Toner ist.