DE69006997T2

DE69006997T2 - Bilderzeugungsverfahren- und -gerät.

Info

Publication number: DE69006997T2
Application number: DE69006997T
Authority: DE
Inventors: Yasutaka Akashi; Kuniko Kobayashi; Hirohide Tanikawa; Masaaki Taya; Masaki Uchiyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1990-09-26
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: US5175070A; EP0420197A2; DE69006997D1; EP0420197A3; EP0420197B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsverfahren, das einen Schritt zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes, das in bestimmten Verfahren, wie beispielsweise der Elektrofotgrafie, dein elektrostatischen Drucken und dem elektrostatischen Aufzeichnen, erzeugt worden ist, mit einem magnetischen Toner umfaßt, sowie ein Bilderzeugungsgerät hierfür.
Es ist eine große Zahl von elektrofotografischen verfahren bekannt, einschließlich den in den US-PS'en 22 97 6991, 36 66 363 und 40 71 361 offenbarten. Bei diesen Verfahren wird allgemein ein latentes elektrostatisches Bild auf einem lichtempfindlichen Element, das ein fotoleitendes Material umfaßt, durch verschiedene Einrichtungen erzeugt, danach wird das latente Bild mit einem Toner entwickelt, und das resultierende Tonerbild wird, nachdem es auf ein Transfermaterial, wie beispielsweise Papier etc., in gewünschter Weise übertragen wurde, durch Erhitzen, Pressen oder Erhitzen und Pressen oder mittels Lösungsmitteldampf fixiert, um eine Kopie zu erhalten.
Es sind auch diverse Entwicklungsverfahren zum Sichtbarmachen von elektrostatischen Bildern bekannt, einschließlich einer Klasse von Verfahren, bei der die Entwicklung durch Anlegen von elektrischen Vorspannungen durchgeführt wird, wie beispielsweise in den US-PS'en 38 66 574, 38 90 929 und 38 93 418 beschrieben.
Es ist vorgeschlagen worden, das Fliegen eines Morokomponenten-Toners mit hohem Widerstand zwischen einem Trägerelement für ein latentes Bild und einem Tonerträgerelement, zwischen denen ein Abstand vorhanden ist, durch Anlegen einer nicht symmetrischen gepulsten Wechselvorspannung zu steuern. Ein Wellendiagramm der Vorspannung ist in Figur 7 gezeigt. Genauer gesagt, das Trägerelement für das latente Bild und das Tonerträgerelement sind in einem Abstand von 50-500 um, vorzugsweise 50-180 um, angeordnet. Die Frequenz beträgt 1,5-10 kHz, vorzugsweise 4-8 kHz. Die Entwicklungszeit TA ist so eingestellt, daß die Ungleichung 10 usec ≤ TA ≤ 200 usec vorzugsweise 30 usec ≤ TA ≤ 200 usec, erfüllt wird. Die Ablösezeit (oder Rückentwicklungszeit) TD ist so eingestellt, daß sie die Ungleichung 100 usec ≤ TD ≤ 500 usec, vorzugsweise 100 usec ≤ TD ≤ 180 usec erfüllt. Die Entwicklungsspannung VA und die Ablösespannung VD sind so eingestellt, daß sie die Ungleichungen VA ≥ - 150 V, VD ≥ 400 V und VD - VA ≤ 800 V, vorzugweise -150 V ≤ VA ≤ - 200 V und 400 V ≤ VD ≤ 450 V erfüllen. Gemäß diesem System wird das Springen und die Haftung von Tonerpartikeln auf bildfreien Teilen verhindert, so daß auf diese Weise die Abstufungseigenschaften verbessert werden und eine hohe Reproduzierbarkeit erreicht wird. Figur 8 zeigt eine schematische Ansicht eines Toners, der in solch einem System fliegt.
Bei einem Entwicklungsverfahren der vorstehend beschriebenen Art, bei dem der Absolutwert der Wechselvorspannung auf einen niedrigen Wert gedrückt wird und die Entwicklungsspannung (- Seite) gering gehalten wird, kann in manchen Fällen keine ausreichende Bilddichte erzielt werden.
Als Entwicklungsverfahren für ein latentes Bild, die von einem Monokomponententoner mit hohem Widerstand (mit. einem spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von 10¹&sup0; Ohm.cm oder höher) Gebrauch machen, sind das Eindruckentwicklungsverfahren (impression developing method) (US-PS 3L 05 682 etc.) und das Springverfahren (jumping method) (offengelegte japanische Patentanmeldungen JP-A-55, 18656-18659 etc.) bekannt. Gemäß diesem Springentwicklungsverfahren wird in einem Entwicklungsbereich, der am engsten Teil zwischen einem Tonerträgerelement und einem Trägerelement für ein latentes Bild erzeugt wird, ein Toner zwischen dem Tonerträgerelement und dem Trägerelement für das latente Bild durch das Anlegen einer Wechselvorspannung zwischen das Tonerträgerelement und das Trägerelement für das latente Bild hin- und herbewegt, so daß er schließlich wahlweise auf die Oberfläche des Trägerelementes für das latente Bild, die einem laterten Bildmuster entspricht, übertragen und dort fixiert wiid, um das latente Bild sichtbar zu machen. Der Auslastungsgrad zu diesem Zeitpunkt beträgt 50 %, so daß daher die Entwicklungszeit und die Rückentwicklungszeit identisch sind.
Es wurde ferner bei dem Springentwicklungsverfahren vorgeschlagen, den Nutzungsgrad der zwischen das Tonerelement und das Trägerelement für das latente Bild gelegten Wechselvorspannung in Abhängigkeit von der Restmenge des Toners zu steuern, um auf diese Weise die Bilddichte einzustellen (JP- A 60 736 47 etc.).
Bei den Entwicklungsverfahren, die von einem Monokomponentenentwickler mit hohem spezifischen Widerstand Gebrauch machen, wird ein festes latentes Bild (Bereich hoben Potentials) in wirksamer Weise entwickelt, weil eine hohe Vorspannung für die Entwicklungsseite vorhanden ist, wohingegen das entwickelte Tonerbild zu übermäßigen Ablösungen neigt, weil eine große Rückentwicklungsseitenvorspannung in einem Bereich niedrigen Potentials vorhanden ist, was zu einem Bild führt, dem die Abstufungseigenschaften fehler. Darüber hinaus verbleibt ein geringer Spielraum zum Einstellen der Parameter für die Entwicklungsseitenspannung (Gleichstromkomponente und Wechselspannung (Amplitude Vpp und Frequenz)). Wenn die Spannung eingestellt wird (durch Absenken der Gleichstromkomponente oder Anheben dar Wechselstromkomponente), um die Dichte zu erhöhen, besteht die Neigung zum Auftreten von Untergrundnebel. Das Erhöhen dem Wechselstromfrequenz dient zum Unterdrücken dieses Untergrundnebels, erzeugt jedoch auch dünnere Buchstaben- oder Linienbilder, woraus eine schlechte Reproduzierbarkeit dieser Bilder entsteht.
Die vorstehend erwähnten beiden Arten von Entwicklungsverfahren können verbessert werden, indem eine höhere Entwicklungsseitenvorspannung angelegt wird, während eine kürzere Zeit hierfür eingestellt wird, so daß es möglich wird, Bilder zu erhalten, die eine hohe Bilddichte besitzen, gute Abstufungseigenschaften aufweisen und keinen Untergrundnebel besitzen.
Wenn das Bilderzeugungsverfahren, bei dem das vorstehend beschriebene Entwicklungsverfahren Anwendung findet, in wiederholter Weise durchgeführt wird, tritt in einigen Fällen eine Verschlechterung der Bildqualitäten auf, wie beispielsweise ein Absinken der Bilddichte, ein Ansteigen des Untergrundnebels oder eine Verschlechterung der Auflösung oder der Linienreproduzierbarkeit.
In einem speziellen Fall, bei dem die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten auftraten, wurde die Partikelgrößenverteilung des in der Entwicklungsvorrichtung verbliebenen Toners untersucht, wobei die Änderung der Partikelgrößenverteilung mit der des Anfangsstadiums verglichen wurde. Es wurde festgestellt, daß die Verschlechterung der Bildqualitäten auf die Änderung der Partikelgrößenverteilung des Toners infolge des selektiven Tonerverbrauchs in einem speziellen Partikelgrößenbereich zurückzuführen war.
Es gibt zwei wichtige Anforderungen A und B, die nachfolgend beschrieben werden, in bezug auf ein Entwicklungsverfahren, das von einem isolierenden magnetischen Toner Gebrauch macht. Anforderung A: Es muß eine gleichmäßige Überzugsschicht aus magnetischem Toner auf einem Tonerträgerelement erzeugt werden. Anforderung B: Der magnetische Toner muß gleichmäßig und in wirksamer Weise triboelektrisch aufgeladen werden. Man hat bislang versucht, die Anforderungen A und B in Kombination zu erfüllen.
In bezug auf die Anforderung A zur Ausbildung einer gleichmäßigen Tonerschicht auf einem Tonerträgerelement ist es bekannt, ein Abstreifmesser am Auslaß eines Tonerbehälters anzuordnen. Beispielsweise ist in einer Entwicklungsvorrichtung der Figur 16 ein Abstreifmesser 24, das ein iragnetisches Material umfaßt, gegenüber einem Magnetpol NI eines festen Magneten 23 angeordnet, der von einem Tonerträgerelement 22 umschlossen wird, so daß Tonerohren entlang magnetischen Kraftlinien ausgebildet werden, die zwischen dem Magnetpol N1 und dein magnetischen Abstreifmesser 24 wirken, und die Ohren mit dem Spitzenrand des Messers 24 abgeschnitten werden. Auf diese Weise läßt sich die Dicke der entstehenden Tonerschicht unter der Wirkung der magnetischen Kraft regulieren (offenbart in JP-A-54 43037).
In bezug auf die Anforderung A ist ferner ein Verfahren zur Erzeugung einer gleichmäßigen Tonerüberzugsschicht aus einem magnetischen Toner auf einem Tonerträgerelement ir der JP-A- 57 66455 vorgeschlagen worden. Bei der Entwicklungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Oberfläche eines Tonerträgerelementes mit einem unbestimmten ungleichmäßigen Muster versehen, wie in Figur 14 gezeigt, und zwar durch Bestrahlen der Oberfläche mit unregelmäßig geformten Partikeln, um auf diese Weise immer einen gleichmäßigen Tonerüberzugszustand über eine lange Zeitdauer vorzusehen. Die gesamte Oberfläche des auf diese Weise behandelten Tonerträgerelementes besitzt kleine Einschnitte oder Vorsprünge, die wahllos angeordnet sind.
Eine Entwicklungsvorrichtung, bei der ein Tonerträgerelement Verwendung findet, das einen solchen speziellen Oberflächenzustand aufweist, kann zu einer Verschlechterung der Entwicklungseigenschaften, wie beispielsweise Nebel und einer geringeren Bilddichte, in Abhängigkeit von dem verwendeten magnetischen Toner führen. Dies wird durch das Auftreten von unzureichend aufgeladenen Tonerpartikeln im magnetischen Toner verursacht, was zu einem Absinken der elektrischen Aufladung der Tonerschicht führt. In manchen Fällen können andere Schwierigkeiten auftreten, wie beispielsweise Nachzieheffekte, Streueffekte oder Instabilitäten bei der Reproduzierung von dünnen Linien.
Was die Anforderung B anbetrifft, so hat man bereits vorgeschlagen, die Oberfläche eines Tonerträgerelementes glatter auszubilden, um ein Tonerträgerelement mit verbesserter Fähigkeit in bezug auf die triboelektrische Aufladung eines magnetischen Toners vorzusehen. Gemäß einem derartigen Verfahren kann jedoch der Überzug aus einem magnetischen Toner ungleichmäßig werden, was zu Unregelmäßigkeiten in den entwickelten Bildern führt, so daß keine guten Bildei erzielt werden.
Ein Entwicklungsverfahren zum Erfüllen der Anforderungen A und B in Kombination ist bereits vorgeschlagen worden (EP-A- 033 1425). Bei diesem Entwicklungsverfahren findet ein Tonerträgerelement Verwendung, das eine Oberfläche aufweist, die mit in definierter Weise geformten Partikeln in Kombination mit einem magnetischen Toner mit einer speziellen Partikelgrößenverteilung gestrahlt worden ist, so daß eine gleichmäßige Tonerüberzugsschicht für eine lange Zeitdauer erzeugt werden kann.
Wenn bei dem Monokomponentenentwicklungssystem die Bilderzeugung wiederholt wird, können Tonerpartikel mit einer geringen Partikelgröße an der Oberfläche des Tonerträgerelementes durch eine Bildkraft infolge ihrer hohen elektrischen Aufladung haften bleiben, so daß die Triboelektrifizierung der anderen Partikel behindert werden kann. Folglich wird der Anteil der Tonerpartikel mit unzureichender Aufladung erhöht, was in manchen Fällen zu einer Absenkung der Bilddichte führt. Dieses Phänomen tritt insbesondere bei Bedingungen mit geringer Feuchtigkeit auf.
Das vorstehend genannte Phänomen wird gefördert, denn der Toner auf dem Tonerträgerelement nicht verbraucht wird, d.h. ein Bild mit weißem Untergrund erzeugt wird, und führt zu einem Absinken der Bilddichte. Dieses Phänomen wird vermieden, so daß allmählich die beabsichtigte Bilddichte hergestellt wird, wenn der Toner auf dem Tonerträgerelement verbraucht wird, d.h. ein schwarzer Bildteil erzeugt wird.
Es wird daher infolge des vorhergehenden Entwicklungsvorganges Ein verbrauchter Teil, in dem der Toner verbraucht worden ist, und ein nicht verbrauchter Teil, in dem der Toner auf einem Tonerträgerelement nicht verbraucht worden ist, erzeugt. Wenn ein derartiges Tonerträgerelement, das ein Erinnerungsvermögen in bezug auf den vorhergehenden Entwicklungsvorgang besitzt, der Erzeugung eines latenter Bildes und einer Entwicklung ausgesetzt wird, können Unterschiede in der Tonerbilddichte entstehen, d.h. eine höhere Dichte am verbrauchten Teil und eine geringere Dichte am nicht verbrauchten Teil.
Dieses Phänomen wird hiernach als "Tonerträgerelementerinnerungsvermögen" oder "Hülsenerinnerungsvermögen" bezeichnet. Das Problem des Tonerträgerelementerinnerungsvermögens kann durch Verbrauch des Toners auf dem Tonerträgerelement gelöst werden, wie dies vom Mechanismus seines Auftretens her verstanden wird. Das Tonerträgerelementerinnerungsvermögen wird dabei bei jeder Drehung des Tonerträgerelementes vermieden. Ein geringer Anteil des Tonerträgerelementerinnerungsvermögens verschwindet aus dem entwickelten Bild nach einer Umdrehung. Ein wesentlicher Teil dieses Tonerträgerelementerinnerungsphänomens verbleibt jedoch auf wiederholte Weise in diversen entwickelten Bildern.
Nach den Untersuchungen des Patentinhabers besitzt ein Tonerträgerelement, das einem Sandstrahlvorgang mit in bestimmter Weise geformten Partikeln unterzogen wurde, ein besseres Aufladungsvermögen als ein Tonerträgerelement, das mit unbestimmt geformten Partikeln sandgestrahlt wurde und ist somit in bezug auf die Aufladung eines Toners vorteilhafter. In einigen Fällen neigt jedoch ein derartiges Tonerträgerelement dazu, infolge des Tonerträgerelementerinnerungsvermögens einen Toner übermäßig stark aufzuladen.
Andererseits kann das vorstehend erwähnte Trägerelement für ein latentes Bild ein lichtempfindliches Element für die Elektrofotografie aufweisen, das beispielsweise Se, CdS, einen organischen Fotoleiter (OPC) und amorphes Silicium (hiernach als "a-Si" bezeichnet) enthalten kann.
In den letzten Jahren wird eine Vielzahl von elektrofotografischen Kopiergeräten zum Reproduzieren von Farbbildern für persönliche Zwecke, Informationszwecke und für wartungsfreie Zwecke benötigt. Es wurde daher ein Fotoleiter mit neuen Eigenschaften und einer hohen Stabilität gewünscht, wobei ein solcher entwickelt wurde. Hiervon hat a-Si die Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Da a-Si hohe Sensitivitäten über die Gesamtheit der sichtbaren Wellenlängenbereiche besitzt, ist es auch für einen Halbleiterlaser und für die Farbbilderzeugung geeignet. Darüber hinaus weist es eine hohe Oberflächenhärte, beispielsweise eine Vickers-Härte von 1.500-2.000, auf sowie eine lange Lebensdauer, da es eine Kopier- oder Drucklebensdauer von 10&sup6; Bögen oder mehr aufweist, was ein Vielfaches der Lebensdauer eines CdS-Fotoleiters entspricht. Des weiteren besitzt a-Si eine ausreichende Wärmebeständigkeit, die für den praktischen Einsatz von elektrofotografischen Kopiergeräten zufriedenstellend ist.
Es wird allgemein davon ausgegangen, daß ein lichtempfindliches a-Si-Element ein Oberflächendunkel (Teil)-Potential besitzt, das von der Dicke abhängt. Die Oberflächendunkelpotentiale von im Handel erhältlichen lichtempfindlichen Elementen müssen als Minimum 500 V für lichtempfindliche CdS- Elemente und 600-800 V für lichtempfindliche Se-Elemente sowie lichtempfindliche OPC-Elemente betragen. Ein lichtempfindliches a-Si-Element muß eine große Dicke besitzen, um im Hinblick auf Schwankungen der verschiedenen Eigenschaften und ein mögliches Abfallen der Sensitivität infolge von Änderungen der Umweltbedingungen solche Potentiale zu erreichen.
Eine solch große Dicke eines lichtempfindlichen a-Si-Elementes ist unvermeidbar mit einem Anstieg der Herstellkosten und einem Absinken der Wirtschaftlichkeit der Produktion verbunden. Darüber hinaus kann der Anstieg der Dicke von einem abnormen Wachstum des a-Si-Filmes und der Erzeugung eines örtlich ungleichmäßigen a-Si-Filmes begleitet sein, was zu Schwierigkeiten beim praktischen Einsatz des lichtempfindlichen a-Si-Elementes führt.
Um dieses Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, das lichtempfindliche a-Si-Element dünner zu machen, um auf diese Weise eine gute Produktivität und ein gutes Betriebsverhalten sowie eine Erniedrigung der Produktionskosten zu erreichen.
Um ein dünnes lichtempfindliches a-Si-Element zu verwenden, ist es erforderlich, ein Entwicklungsverfahren einzusetzen, mit dem man eine Entwicklung auf einem niedrigen Potential durchführen kann. Obwohl der Einsatz eines dünnen lichtempfindlichen a-Si-Elementes in bezug auf die Produktionskosten, die Kapazität und das lichtempfindliche Verhalten zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt, resultiert hieraus ein niedrigeres Oberflächenpotential sowie das Haften von Verunreinigungen an der Oberfläche unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit, was zu schlechteren lichtempfindlichen Eigenschaften und einem Fließen des Bildes führt. In der Praxis sorgt a-Si für ein Oberflächendunkelpotential von etwa 400 V, und das stabile anlegbare Potential liegt bei etwa 300 V. In solch einem Fall eines niedrigen Entwicklungskontrastes von 300 V zwischen den hellen und dunklen Teilen ist es äußerst schwierig, eine ausreichende Dichte des festen Schwarzbereiches mit einem üblichen Entwicklungsverfahren zu erzielen. Der Entwicklungskontrast bei der normalen Entwicklung betrifft hierbei den Absolutwert einer Differenz, die erhalten wird, indem man ein Entwicklungspotential von einem durchschnittlichen Dunkelteilpotential über einem lichtempfindlichen Element abzieht. Um unter solchen Bedingungen ein dünnes lichtempfindliches a-Si-Element in wirksamer Weise zu verwenden, erwartet man ein neuartiges Entwicklungsverfahren, mit dem ein latentes Bild niedrigen Potentials entwickelt werden kann.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung zu stellen, bei denen eine nicht symmetrische Entwicklungsvorspannung Verwendung findet und mit denen die vorstehend erwähnten Probleme gelöst werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät vorzusehen, mit denen bei einer ausgezeichneten Lebensdauer selbst über eine lange Zeitdauer eines kontinuierlichen Gebrauchs auf stabile Weise Tonerbilder mit einer hohen Bilddichte erzielt werden können, die frei von weißem Untergrundnebel sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Bilderzeugungsverfahrens und eines Bilderzeugungsgerätes, mit denen Tonerbilder zur Verfügung gestellt werden können, die gute Abstufungseigenschaften und eine ausgezeichnete Auflösung sowie eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit von dünnen Linien aufweisen.
Noch ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Bilderzeugungsverfahrens und eines Bilderzeugungsgerätes, mit denen selbst unter Bedingungen niedriger Feuchtigkeit auf stabile Weise Tonerbilder zur Verfügung gestellt werden können, die eine hohe Bilddichte aufweisen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Bilderzeugungsverfahrens und eines Bilderzeugungsgerätes, bei denen ein magnetischer Toner gleichmäßig auf ein Tonerträgerelement aufgebracht und auf stabile Weise aufgeladen wird, und zwar nicht übermäßig stark oder nicht unzureichend, so daß das Fliegen des magnetischen Toners wirksamer gestaltet werden kann.
Erfindungsgemäß soll ferner ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung gestellt werden, bei denen das Tonerträgerelementerinnerungsphänomen verhindert oder unterdrückt wird.
Auch soll erfindungsgemäß ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät geschaffen werden, mit denen ein auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element erzeugtes latentes elektrostatisches Bild auf wirksame Weise entwickelt werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Bilderzeugungsverfahrens und eines Bilderzeugungsgerätes, mit denen selbst dann ein ausreichendes Bild vorgesehen werden kann, wenn ein lichtempfindiiches a- Si-Element mit einem niedrigen Oberflächenpotential verwendet wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Bilderzeugungsverfahrens und eines Bilderzeugungsgerätes, bei denen selbst ein kleiner Potentialkontrast auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element korrekt entwickelt werden kann, um ein abgestuftes Bild zu erhalten.
Erfindungsgemäß soll ferner ein Bilderzeugungsverfahren sowie ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung gestellt werden, mit denen ein empfindliches latentes Bild, das auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element erzeugt worden ist, korrekt entwickelt wird, um ein Tonerbild vorzusehen, das eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit von dünnen Linien sowie eine ausgezeichnete Auflösung aufweist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Bilderzeugungsverfahrens und eines Bilderzeugungsgerätes, bei denen eine hohe Entwicklungsgeschwindigkeit und eine gute Haltbarkeit durch Verwendung eines lichtempfindlichen a-Si-Elementes realisiert werden.
Erfindungsgemäß wird ein Bilderzeugungsverfahren zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfaßt:
Anordnen eines Trägerelementes für ein latentes Bild zum Halten eines elektrostatischen Bildes auf dem Trägerelement und eines Tonerträgerelementes zum Tragen eines magnetischen Toners unter einem vorgegebenen Abstand an einer Entwicklungsstation, wobei der magnetische Toner ein Harzbindemittel und magnetisches Pulver umfaßt und eine Partikelgrößenverteilung aufweist, die 12 Mengenprozent oder mehr magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, 33 Mengenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel vor 8-12,7 um und 2 Volumenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 16 um oder mehr enthält, so daß sich eine durchschnittliche Volumenpartikelgröße von 4-10 um ergibt,
Fördern des magnetischen Toners in einer auf dem Tonerträgerelement getragenen Schicht, deren Dicke so reguliert ist, daß sie dünner als der vorgegebene Abstand ist, zur Entwicklungsstation und
Anlegen einer Wechselvorspannung, die eine Gleichvorspannung und eine unsymmetrische Wechselvorspannung in Überlagerung umfaßt, zwischen das Tonerträgerelement und das Trägerelement für das latente Bild an der Entwicklungsstation, um ein elektrisches Wechselvorspannungsfeld vorzusehen, das eine Entwicklungsseitenvorspannungskomponente und eine Rückentwicklungsseitenvorspannungskomponente aufweist, wobei die Entwicklungsseitenspannungskomponente eine Größe besitzt, die der der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente entspricht oder größer als diese ist, sowie eine Dauer, die geringer ist als die der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente, so daß der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement zum Trägerelement für das latente Bild überführt wird, um das darauf befindliche elektrostatische Bild an der Entwicklungsstation zu entwickeln.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung gestellt, das die folgenden Bestandteile umfaßt:
ein Trägerelement für ein latentes Bild zum Halten eines elektrostatischen Bildes auf dem Trägerelement, ein Tonerträgerelement zum Tragen einer Schicht eines magnetischen Toners darauf, ein Tonergefäß zum Halten des magnetischen Toners, der dem Tonerträgerelement zugeführt werden soll, ein Tonerschichtregulierelement zum Regulieren der magnetischen Tonerschicht auf dem Tonerträgerelement und eine Vorspannungsanlegeeinrichtung zum Anlegen einer Wechselvorspannung, die eine Gleichvorspannung und eine unsymmetrische Wechselvorspannung in Überlagerung umfaßt, zwischen das Tonerträgerelement und das Trägerelement für das latente Bild, wobei
das Trägerelement für das latente Bild und das Tonerträgerelement mit einem vorgegebenen Abstand zwischen sich an der Entwicklungsstation angeordnet sind,
die Reguliereinrichtung für die Tonerschicht so angeordnet ist, daß sie die magnetische Tonerschicht auf dem Tonerträgerelement so reguliert, daß sie eine Dicke erhält, die geringer ist als der vorgegebene Abstand,
der magnetische Toner ein Harzbindemittel und magnetisches Pulver umfaßt und eine Partikelgrößenverteilung aufweist, die 12 Mengenprozent oder mehr magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, 33 Mengenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 8-12,7 um und 2 Volumenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 16 um oder mehr enthält, um eine durchschnittliche Volumenpartikelgröße von 4-10 um vorzusehen, und
die Vorspannungsanlegeeinrichtung so angeordnet ist, daß sie ein elektrisches Wechselvorspannungsfeld vorsieht, das eine Entwicklungsseitenspannungskomponente und eine Rückentwicklungsseitenspannungskomponente umfaßt, wobei die Entwicklungsseitenspannungskomponente eine Größe aufweist, die der der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente entspricht oder größer als diese ist, sowie eine Dauer, die geringer ist als die der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente, so daß der magnetische Toner auf dein Tonerträgerelement zum Trägerelement für das latente Bild überführt wird, um das darauf befindliche elektrostatische Bild an der Entwicklungsstation zu entwickeln.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Studium der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch deutlicher. Es zeigen:
Figur 1 eine Darstellung einer Ausführungsform einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ein Wellendiagramm, das Vorspannungskomponenten zeigt;
die Figuren 3-6 und die Figuren 17-21 Wellendiagramme, die andere Vorspannungswellenformen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
die Figuren 7, 9, 10 und 22 Wellendiagramme, die andere Vorspannungswellenformen für Vergleichszwecke zeigen;
Figur 8 eine schematische Darstellung in bezug auf das Fliegen und das Haften von Toner gemäß dem Verfahren des Standes der Technik;
die Figuren 11, 12 und 14 Darstellungen von Rauhigkeitszuständen von Trommeloberflächen;
Figur 13 eine Darstellung in bezug auf die Messung der Trommeloberflächenrauhigkeit;
Figur 15 ein Diagramm, das die Verteilung der durchschnittlichen Volumenpartikelgrößen und Toneraufladungen (uC/g) auf Tonerträgerelementen zeigt, die gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten wurden; und
Figur 16 eine Darstellung eines Tonerschichtregulierelementes.
Die Patentinhaber führten Untersuchungen in bezug auf die Beziehung zwischen der Tonerpartikelgröße und dem Entwicklungsverhalten beim Anlegen einer Entwicklungsvorspannung (Spannung) unter Verwendung von magnetischen Tonern mit einer Partikelgrößenverteilung von 0,5 bis 20 um durch. Hierbei sollte eine Impulsdauer beobachtet werden, bei der der magnetische Toner begann, an einem Trägerelement für ein latentes Bild haften zu bleiben (um eine Bilddichte von 1,0 oder darüber nach der Überführung und Fixierung zu erhalten), und zwar für einen Fall, bei dem eine bestimmte Entwicklungsseitenspannung (etwa 1.000 V) in der Form eines Impulses zwischen ein Tonerträgerelement und das Trägerelement für das latente Bild (die mit einem Abstand von etwa 250 um angeordnet waren) in Verbindung mit der Partikelgrößenverteilung des Toners gelegt worden war. Als ein latentes Bild mit einem konstanten Oberflächenpotential auf dem Trägerelement für das latente Bild entwickelt wurde, während die Impulsdauer geändert wurde und die für die Entwicklung auf dein Trägerelement für das latente Bild verwendeten magnetischen Tonerpartikel gesammelt wurden, um deren Partikelgrößenverteilung zu messen, wurde festgestellt, daß es viele magnetische Tonerpartikel gab, die eine Größe von 8 um oder weniger besaßen, und daß auch viele magnetische Tonerpartikel vorhanden waren, die eine Größe von 5 um oder weniger besaßen, wenn die Impulsdauer 200 usec oder kürzer war. Als die Impulsdauer noch geringer gemacht wurde, wurde festgestellt, daß der Anteil der magnetischen Tonerpartikel von 5 um oder weniger anstieg. Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, daß ein magnetischer Tonerpartikel, der eine geringere Partikelgröße aufweist, ein Trägerelement für ein latentes Bild in einer kürzeren Zeitdauer erreicht.
Zum Zeitpunkt des Anlegens einer Entwicklungsseitenvorspannung ist es daher möglich, wahlweise oder bevorzugt einen kleineren magnetischen Tonerpartikel zu verwenden, um die Vorspannung höher zu setzen und die Anlegezeit der Vorspannung kürzer zu halten.
Andererseits wird es zum Zeitpunkt des Anlegens einer Rückentwicklungsseitenvorspannung möglich, indem man die (Ablöse)-Spannung auf einen niedrigeren Wert setzt und die Anlegezeit verlängert, einen großen magnetischen Tonerpartikel oder einen magnetischen Tonerpartikel mit einer geringen Aufladung (der somit eine geringe Geschwindigkeit aufweist) sicher zum Tonerträgerelement in einer ausreichenden Zeit zurückzuführen. In diesem Fall wird ein an einem Bildteil auf dem Trägerelement für das latente Bild haftender Tonerpartikel wegen einer großen Bildkraft und der niedrigen Ablösespannung im wesentlichen nicht abgelöst. Im Gegensatz hierzu wird ein magnetischer Toner, der eine geringe Aufladung aufweist und zu einem geringen Anteil an einem bildfreien Teil des Trägerelementes für das latente Bild haftet (ein Tonerpartikel, der zu Nebel führt), was auf die Tonerstreuung etc. zurückzuführen ist, unter der Wirkung der Ablösespannung wegen einer schwachen Bildkraft zum Tonerträgerelement zurückgeführt, wodurch Nebelerscheinungen verhindert werden.
Somit kann durch Anwendung eines Entwicklungsverfahrens, bei dem man eine Entwicklungsvorspannung verwendet, die charakteristisch für die vorliegende Erfindung ist, ein Tonerbild mit einer hohen Bilddichte ohne weißen Untergrundnebel erhalten werden.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nunmehr in Verbindung mit Figur 1 erläutert. Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des Bilderzeugungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie man Figur 1 entnehmen kann, umfaßt das Gerät ein Bildträgerelement 1 für ein latentes Bild, bei dem es sich um ein Trägerelement für ein latentes Bild (sogenanntes lichtempfindliches Element), beispielsweise eine rotierende Trommel für die Elektrofotografie, ein Isolationselement, beispielsweise eine rotierende Trommel, für die elektrostatische Aufzeichnung, lichtempfindliches Papier zum Elektrofaxen oder elektrostatisches Aufzeichnungspapier für eine direkte elektrostatische Aufzeichnung handeln kann. Auf der Oberfläche des Trägerelementes 1 für das latente Bild wird durch einen Erzeugungsmechanismus für ein latentes Bild oder eine Erzeugungseinrichtung für ein latentes Bild (nicht gezeigt) ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, und das Trägerelement für das latente Bild wird in Richtung des angegebenen Pfeiles gedreht.
Das Gerät umfaßt ferner eine Entwicklungsvorrichtung, die wiederum einen Tonerbehälter 21 (Trichter) zum Haften eines Toners und einen rotierenden Zylinder 22 als Tonerträgerelement (hiernach auch als "Entwicklungstrommel" bezeichnet), in den eine Erzeugungseinrichtung 23 für ein Magnetfeld, beispielsweise eine Magnetwalze, angeordnet ist, aufweist.
Nahezu der rechte halbe Umfang (wie gezeigt) der Entwicklungstrommel 22 ist innerhalb des Trichters 21 angeordnet, während nahezu der linke halbe Umfang der Trommel 22 außerhalb des Trichters angeordnet ist. In diesem Zustand wird die Trommel 22 axial gelagert und in Richtung des dargestellten Pfeiles gedreht. Ein Abstreifmesser 24 als Tonerschichtreguliereinrichtung ist über der Trommel 22 angeordnet, wobei seine untere Kante eng benachbart zur Oberfläche der Trommel 22 vorgesehen ist. Ein Rührer 27 dient zum Rühren des Toners innerhalb des Trichters 21.
Die Trommel 22 ist so angeordnet, daß ihre Achse im wesentlichen parallel zur Erzeugenden des Trägerelementes 1 für das latente Bild verläuft und der Oberfläche des Trägerelementes 1 gegenüberliegt, wobei sich ein geringer Spalt dazwischen befindet.
Die Oberflächenbewegungsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) der Trommel 22 ist im wesentlichen mit der des Trägerelementes 1 für das latente Bild identisch oder geringfügig größer als diese. Zwischen das Trägerelement 1 für das latente Bild und die Trommel 22 ist durch eine Wechselvorspannungsanlegeeinrichtung S&sub0; und eine Gleichvorspannungsanlegeeinrichtung S&sub1; eine Gleichspannung und eine Wechselspannung in Übereinanderlagerung gelegt.
Bei dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird nicht nur die Größe des elektrischen Wechselvorspannungsfeldes, sondern auch dessen Anlegezeit sowie eine an die steuernde Entwicklungsvorspannung angepaßte triboelektrische Aufladung gesteuert. Genauer gesagt, für die Wechselvorspannung wird deren Frequenz nicht verändert, sondern die Entwicklungsseitenvorspannungskomponente wird erhöht während deren Anlegezeit verkürzt wird. Entsprechend wird die Rückentwicklungsseitenvorspannungskomponente niedrig gehalten, während deren Anlegezeit verlängert wird, so daß auf diese Weise das Nutzungsverhältnis der Wechselvorspannung verändert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung betrifft die Entwicklungsseitenvorspannungskomponente eine Spannungskomponente mit einer Polarität, die der des Potentials eines latenten Bildes (in bezug auf das Tonerträgerelement) auf dem Trägerelement für das latente Bild entgegengesetzt ist (mit anderen Worten, die gleiche Polarität wie der Toner zum Entwickeln des latenten Bildes), während die Rückentwicklungsseitervorspannungskomponente eine Spannungskomponente betrifft, die eine Polarität aufweist, die der des latenten Bildes entspricht.
Beispielsweise zeigt Figur 2 eine Ausführungsform einer unsymmetrischen Wechselvorspannung, die eine Wechselvorspannung und eine Gleichvorspannung umfaßt. Figur 2 betrifft einen Fall, bei dem ein Toner, der eine negative Aufladung besitzt, zum Entwickeln eines latenten Bildes verwendet wird, das ein positives Potential in bezug auf das Tonerträgerelement aufweist. Der Teil a betrifft eine Entwicklungsseitenvorspannungskomponente und der Teil b betrifft eine Rückentwicklungsseitenvorspannungskomponente. Die Größen der Entwicklungsseitenkomponente und der Rückentwicklungsseitenkomponente sind mit den Absolutwerten von Va und Vb angegeben.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Nutzfaktor der Wechselvorspannung mit Ausnahme seiner Gleichvorspannungskomponente wie folgt definiert:
Nutzfaktor = ta/(ta+tb) (x100) %,
wobei ta die Dauer einer Spannungskomponente mit einer Polarität zum Richten des Toners auf das Trägerelement für das latente Bild von einem Zyklus einer Wechselvorspannung (die die Entwicklungsseitenvorspannungskomponente a bildet) und tb in umgekehrter Weise die Dauer einer Spannungskomponente mit einer Polarität zum Ablösen des Toners vom Trägerelement des latenten Bildes der Wechselvorspannung (die die Rückentwicklungsseitenvorspannungskomponente b bildet) bedeuten. Die Gleichvorspannung kann zwischen das Dunkelteilpotential und das Hellteilpotential des Trägerelementes des latenten Bildes eingestellt werden, vorzugsweise so, daß die Wechselvorspannung, die die Wechselvorspannung und die Gleichvorspannung umfaßt, eine Spannungskomponente der gleichen Polarität wie die Entwicklungsseitenvorspannung besitzt, die eine größere Amplitude aufweist als eine Komponente der gleichen Polarität wie die Rückentwicklungsseitenvorspannungskomponente in bezug auf den Untergrundpegel.
Nahezu der rechte halbe Umfang der Entwicklungstrommel 22 steht immer mit dem Toner innerhalb des Trichters 21 in Kontakt, und der Toner in der Nachbarschaft der Trommeloberfläche haftet unter der Wirkung einer Magnetkraft, die von der Erzeugungseinrichtung 23 für das Magnetfeld, die in der Trommel 23 angeordnet ist, erzeugt wird, und/oder einer elektrostatischen Kraft an der Trommeloberfläche und wird an dieser gehalten. Wenn die Entwicklungstrommel 22 gedreht wird, wird die Schicht aus dem magnetischen Toner, die auf der Trommel gehalten wird, zu einer dünnen Tonerschicht T&sub1; abgeglichen, die im wesentlichen eine gleichmäßige Dicke aufweist, wenn sie die Position des Abstreifmessers 24 passiert. Das Aufladen des magnetischen Toners wird in erster Linie durch Triboelektrifizierung über Reibung mit der Trommeloberfläche und dem Tonermaterial in der Nachbarschaft der Trommeloberfläche durchgeführt, die durch die Drehung der Trommel 22 verursacht wird. Die dünne Schicht aus dem magnetischen Toner auf der Entwicklungstrommel 22 dreht sich in Richtung auf das Trägerelement 1 für das latente Bild, wenn sich die Trommel dreht, und passiert eine Entwicklungsstation oder einen Bereich A, der den engsten Teil zwischen dem Trägerelement 1 für das latente Bild und der Entwicklungstrommel 22 darstellt. Im Laufe des Durchganges fliegt der magnetische Toner in der magnetischen Tonerschicht auf der Entwicklungstrommel 22 unter der Wirkung der Gleich- und Wechselspannungen, die zwischen dem Trägerelement 1 für das latente Bild und der Entwicklungstrommel 22 anliegen, und bewegt sich wechselweise zwischen der Oberfläche des Trägerelementes 1 für das latente Bild und der Oberfläche dar Entwicklungstrommel 22 im Entwicklungsbereich A. Schließlich wird der magnetische Toner auf der Entwicklungstrommel 22 wahlweise bewegt und haftet an der Oberfläche des Prägerelementes 1 für das latente Bild entsprechend einem Potentialmuster des latenten Bildes darauf, so daß nacheinander ein Tonerbild T&sub2; erzeugt wird.
Die Entwicklungstrommeloberfläche, die den Entwicklungsbereich A Passiert hat und wahlweise den darauf befindlichen magnetischen Toner verbraucht hat, dreht sich in den Tonervorrat im Trichter 21 zurück, um erneut mit magnetischem Toner versorgt zu werden, wodurch die dünne Tonerschicht T&sub1; auf der Entwicklungstrommel 22 kontinuierlich zum Entwicklungsbereich A bewegt wird, wenn Entwicklungsschritte wiederholt durchgeführt werden.
Wie vorstehend erläutert, besteht ein Problem, da ein derartiges Entwicklungsschema (Lichtkontaktentwicklungsverfahren unter Verwendung eines Monokomponentenentwicklers) begleitet, darin, daß sich das Entwicklungsverhalten infolge einer erhöhten Haftungskraft der magnetischen Tonerpartikel in der Nachbarschaft der Entwicklungstrommeloberfläche in einigen Fällen verschlechtern kann. Der magnetische Toner und die Trommel erzeugen immer Reibung miteinander, wenn sich die Entwicklungstrommel 22 dreht, so daß der magnetische Toner allmählich eine große Aufladung erhält, wodurch die elektrostatische Kraft (Coulumb'sche Kraft) zwischen dem magnetischen Toner und der Trommel erhöht wird, während die Flugkraft des magnetischen Toners geschwächt wird. Folglich stagniert der magnetische Toner in der Nachbarschaft der Trommel und behindert die Triboelektrifizierung der anderen Tonerpartikel, wodurch sich die Entwicklungseigenschaften verschlechtern. Dies tritt insbesondere bei Bedingungen niedriger Feuchtigkeit oder einer durchgehenden Wiederholung von Entwicklungsschritten auf. Durch einen entsprechenden Mechanismus tritt das vorstehend erwähnte Tonerträgerelementerinnerungsphänomen auf.
Die Flugkraft des magnetischen Toners von der Trommel in Richtung auf das Trägerelement 1 für das latente Bild muß eine Beschleunigung zur Verfügung stellen, damit der magnetische Toner unter der Wirkung eines elektrischen Wechselvorspannungsfeldes in ausreichender Weise die Oberfläche des latenten Bildes erreichen kann. Wenn die Masse eines Tonerpartikels mit m bezeichnet wird, wird die Kraft durch die Gleichung = m erhalten. Wenn die Aufladung des Tonerpartikels mit q, der Abstand von der Trommel mit d und das elektrische Wechselvorspannungsfeld mit bezeichnet wird, wird die Kraft angenähert durch die Gleichung = q-(&epsi; &epsi;&sup0; q²)/d² wiedergegeben. Somit wird die Kraft des Toners, der die Oberfläche des latenten Bildes erreicht, durch das Gleichgewicht zwischen der elektrostatischen Anziehungskraft mit der Trommel und der Kraft des elektrischen Feldes bestimmt.
In diesem Fall können Tonerpartikel von 5 um oder kleiner, die dazu neigen, sich in der Nähe der Entwicklungstrommel anzusammeln, ebenfalls zum Fliegen gebracht werden, wenn das elektrische Feld verstärkt wird. Wenn jedoch die Entwicklungsseitenvorspannung einfach erhöht wird, wild der Toner unabhängig vom Muster des latenten Bildes zum Fliegen in Richtung auf die Seite des latenten Bildes gebracht. Diese Neigung ist für Tonerpartikel von 5 um oder weniger stark, so daß diese dazu neigen, Untergrundnebel zu erzeugen. Dieser Untergrundnebel kann verhindert werden, indem die Rückentwicklungsspannung erhöht wird. Wenn jedoch das elektrische Wechselfeld, das zwischen dem Trägerelement 1 für das latente Bild und der Entwicklungstrommel 22 wirkt, erhöht wird, wird direkt zwischen dem Trägerelement für das latente Bild und der Trommel 22 eine Entladung erzeugt, wodurch die Bildqualität merklich verschlechtert wird.
Wenn auch die Rückentwicklungsseitenspannung erhöht wird, wird nicht nur der Toner, der am Teil des nicht latenten Bildes haftet, sondern auch der Toner, der am Muster des latenten Bildes (Bildteil) haftet, abgelöst. Somit besteht die Neigung, daß magnetische Tonerpartikel von 8-12,7 um, die eine relativ geringe Bildkraft in bezug auf das Trägerelement für das latente Bild besitzen, entfernt werden, so daß die Deckung auf dem Teil des latenten Bildes erhöht wird und Bilddefekte verursacht werden, wie beispielsweise Störungen eines entwickelten Musters, Verschlechterung der Abstufungseigenschaften und der Linienreproduzierbarkeit sowie Neigung zur Hohlbildung (weißer Ausfall eines mittleren Teiles eines Bildes).
Aus den obigen Ergebnissen wird deutlich, daß es wichtig ist, daß der Toner in der Nachbarschaft der TrommeL fliegt und sich hin- und herbewegt, ohne daß das elektrische Wechselspannungsfeld übermäßig erhöht und die Rückentwicklungsseitenvorspannung auf einen niedrigen Wert gebracht wird.
Durch ausreichendes Erhöhen des elektrischen Vorspannungsfeldes auf der Entwicklungsseite gemäß dem Schema hier vorliegenden Erfindung können Tonerpartikel von 5 um oder weniger auf der Trommel, die eine wesentliche Komponente zum Verbessern der Bildqualität bilden, in wirksamer Weise zum Fliegen und zum Hin- und Herbewegen gebracht werden. Folglich wurde es möglich, das Abfallen der Bilddichte und das Tonerträgerelementerinnerungsphänomen zu unterdrücken.
Da das elektrische Rückentwicklungsseitenvorspannungsfeld mit einer ausreichend langen Dauer vorgesehen wird, während dessen Größe gering gehalten wird, ist eine Kraft zum Ablösen von überschüssigem Toner, der an der Außenseite des Musters des latenten Bildes haftet, vom Trägerelement 1 des latenten Bildes vorhanden, so daß Untergrundnebel verhindert werden kann.
Wenn das elektrische Feld der Rückentwicklungsseite gering gehalten wird, werden Tonerpartikel von 8-12 um, die eine wesentliche Komponente der Tonerbedeckung bilden, nicht abgelöst. Figur 3 zeigt ein Beispiel der Wechselvorspannungswellenform, die bei der vorliegenden Erfindung Verwendung findet.
Das elektrische Vorspannungsfeld auf der Rückentwicklungsseite ist schwach. Es wird jedoch seine Dauer verlängert, so daß die wirksame Ablösekraft vom Trägerelement für das latente Bild identisch bleibt. Der am Tonerbild haftende Toner wird nicht gestört, so daß ein gutes Bild mit Abstufungseigenschaften erreicht wird.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Trommel besitzt ein ausgezeichnetes Triboelektrizitätsverleihungsvermögen, so daß der magnetische Toner der Erfindung gleichmäßig aufgeladen und ein gutes Entwicklungsverhalten erreicht wird, wenn das elektrische Wechselfeld zur Entwicklung in erfindungsgemäßer Weise angelegt wird. Somit kann ein Bild hoher Dichte erzielt werden, das frei von Nebelerscheinungen ist und hohe Bildqualitäten besitzt, die beispielsweise ausgezeichnete Abstufungseigenschaften, Auflösung und Reproduzierbarkeit von dünnen Linien.
Tonerpartikel von 5 um oder weniger werden durch die Entwicklungsseitenvorspannung wirksam verbraucht, so daß eine hohe Bildqualität erreicht wird und diese nicht an der Oberfläche haften bleiben, selbst wenn eine spezielle Entwicklungstrommel der nachfolgend beschriebenen Weise verwendet wird, so daß kein Abfall der Bilddichte oder ein Tonerträgerelementerinnerungsphänomen auftritt. Dies trifft auch für Tonerpartikel von 8-12,7 um zu. Somit werden diese Partikel in ausreichender Weise unter der Wirkung der Entwicklungsseitenvorspannung zur Entwicklung benutzt, um eine hohe Bilddichte und gute Abstufungseigenschaften zu erzielen, werden jedoch nicht vom Trägerelement für das latente Bild unter der Wirkung der Rückentwicklungsseitenvorspannung abgelöst, so daß ein mittlerer Bildausfall sowie Störungen von Linienbildern vermieden werden können.
Wenn unter der Wirkung der Entwicklungsvorspannung gemäß der vorliegenden Erfindung durch Tonerflug Ohren erzeugt werden und die Spitzen dieser Ohren das Trägerelement für das latente Bild berühren, haften die Tonerpartikel in der Nachbarschaft dieser Ohrspitzen, Partikel einer geringen Partikelgröße und Partikel mit einer großen Aufladung am Trägerelement für das latente Bild, um aufgrund der Bildkraft eine Entwicklung durchzuführen, während die die hinteren Enden bildenden Partikel oder Partikel mit geringer Aufladung unter der Wirkung der Rückentwicklungsseitenvorspannung zum Tonerträgerelement zurückgeführt werden. Somit neigen die Ohren zum Zerbrechen, so daß Schwierigkeiten, wie beispielsweise Nachzieh- und Streueffekte infolge der Ohren, vermieden werden können. Die Entwicklungstrommel und der magnetische Toner, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, neigen dazu, gleichmäßige und kleine Ohren zu bilden, so daß dieser Effekt verbessert wird.
Der magnetische Toner, der eine spezielle Partikelgrößenverteilung besitzt, oder die Trommel, die eine spezielle Oberflächenform aufweist, wie dies erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, werden unter der Wirkung der Entwicklungsvorspannung gemäß der Erfindung nacheinander latenten Bildern zugeführt, so daß kein Mangel an Tonerdeckung verursacht wird.
Gemäß dein elektrischen Wechselvorspannungsfeld, das bei der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, ist das elektrische Entwicklungsseitenvorspannungsfeld so stark, daß Tonerpartikel in der Nähe der Trommeloberfläche zum fliegen gebracht werden, so daß Tonerpartikel, die eine große Aufladung besitzen, intensiver für die Entwicklung eines Musters eines latenten Bildes genutzt werden. Folglich haften Tonerpartikel, die eine große Aufladung besitzen, infolge einer elektrostatischen Kraft selbst am Muster eines schwachen latenten Bildes in fester Weise, so daß ein Bild mit einer scharfen Kante und einer hohen Auflösung erhalten werden kann. Des weiteren werden magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, die zum Verwirklichen eines Bildes mit hoher Qualität wirksam sind, in wirkungsvoller Weise eingesetzt, um ein gutes Bild zu erzielen.
Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Entwicklungsverfahren kann eine zufriedenstellende Entwicklung für einen Spalt von 0,1 mm bis 0,5 mm zwischen der Entwicklungstrommel 22 und dem Trägerelement 1 für das latente Bild erzielt werden, wobei 0,3 mm als repräsentativer Wert in den nachfolgend beschriebenen Beispielen verwendet wurde. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine höhere Entwicklungsseitenvorspannung einen größeren Spalt zwischen der Entwicklungstrommel und dem Trägerelement für das latente Bild ermöglicht als bei dem herkömmlichen Entwicklungsverfahren.
Ein zufriedenstellendes Bild kann erhalten werden, wenn der Absolutwert der Wechselvorspannung 1,0 KV oder mehr beträgt. Wenn man ein mögliches Leck in bezug auf das Trägerelement für das latente Bild berücksichtigt, kann der Spannungswert von Spitze zu Spitze der Wechselvorspannung vorzugsweise 1,0 KV oder mehr und 2,0 KV oder weniger betragen. Das Leck kann sich natürlich in Abhängigkeit von dem Spalt zwischen der Entwicklungstrommel 22 und dem Trägerelement 1 für das latente Bild verändern.
Die Frequenz der Wechselvorspannung kann vorzugsweise 1,0 kHz bis 5,0 kHz betragen. Wenn die Frequenz unter 1,0 kHz liegt, kann eine bessere Abstufung erzielt werden, wobei es jedoch schwierig wird, den Untergrundnebel aufzulösen. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß in einem derartigen Bereich niedriger Frequenz, wo die Frequenz der Hinund Herbewegung des Toners geringer ist, die Kraft zum Pressen des Toners auf das Trägerelement für das latente Bild infolge der Entwicklungsseite übermäßig groß wird, und zwar auch gegen einen Nichtbildteil, so daß ein Teil des Toners, der am Nichtbildteil haftet, durch die Ablösekraft infolge des elektrischen Rückentwicklungsseitenvorspannungsfeldes nicht vollständig entfernt werden kann. Andererseits wird bei einer Frequenz über 5,0 kHz das elektrische Rückentwicklungsseitenvorspannungsfeld angelegt, bevor der Toner das Trägerelement für das latente Bild in ausreichender Weise kontaktiert hat, so daß das Entwicklungsverhalten wesentlich verschlechtert wird. Mit anderen Worten, der Toner als solcher kann nicht auf ein derartiges elektrisches Hochfrequenzfeld ansprechen.
Bei der vorliegenden Erfindung ergab eine Frequenz des elektrischen Wechselvorspannungsfeldes in einem Bereich von 1,5 kHz bis 3 kHz eine optimale Bildqualität.
Der Nutzfaktor der Welle des elektrischen Wechselvorspannungsfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung kann wesentlich unter 50 % liegen, vorzugsweise einen Wert besitzen, der die Bedingung 10 % ≤ Nutzfaktor ≤ 40 % erfüllt. Wenn dar Nutzfaktor über 40 % liegt, werden die vorstehend erwähnten Fehler bemerkbar, so daß keine Verbesserung der Bildqualität mit der vorliegenden Erfindung erzielt wird. Wenn hier Nutzfaktor unter 10 % liegt, wird das Ansprechverhalten des Toners in bezug auf das elektrische Wechselvorspannungsfeld schlecht, so daß das Entwicklungsverhalten verschlechtert wird. Der Nutzfaktor kann optimal in einem Bereich von 15-35 % (einschließlich) liegen.
Die Welle der Wechselvorspannung kann beispielsweise als Rechteckwelle, Sinuswelle, Sägezahnwelle oder Dreieckswelle ausgebildet sein.
Als Test zur Auswertung des Entwicklungsverhaltens eines magnetischen Toners wurde ein magnetischer Toner mit einer Partikelgrößenverteilung von 0,5 um bis 30 um zum Entwickeln von latenten Bildern auf einem lichtempfindlichen Element verwendet, das diverse Oberflächenpotentialkontraste aufwies, die von einem großen Potentialkontrast, bei dem der größte Teil der Tonerpartikel sofort für die Entwicklung benutzt wurde, bis zu einem Halbtonkontrast und zu einem kleinen Potentialkontrast reichte, bei dem kleine Teile der Tonerpartikel für die Entwicklung verwendet wurden. Dann wurden die für die Entwicklung der latenten Bilder verwendeten Tonerpartikel vom lichtempfindlichen Element wiedergewonnen, um die Korngrößenverteilung zu messen. Es wurde hierbei festgestellt, daß der Anteil der magnetischen Tonerpartikel von 8 um oder weniger, insbesondere von 5 um oder weniger, angestiegen war. Es wurde ferner festgestellt, daß latente Bilder ohne Vergrößerung und mit guter Reproduzierbarkeit korrekt entwickelt wurden, wenn magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, die für die Entwicklung besonders geeignet waren, in glatter Weise den latenten Bildern auf dem lichtempfindlichen Element zugeführt wurden.
Eine Eigenschaft des magnetischen Toners gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dieser 12 Mengenprozent oder mehr magnetische Tonerpartikel mit einer Partikelgröße von 5 um oder weniger enthält. Bisher war es schwierig, die Aufladung der magnetischen Tonerpartikel von 5 um oder weniger zu steuern, so daß diese kleinen Partikel dazu neigten, übermäßig stark aufgeladen zu werden. Aus diesem Grunde wurde davon ausgegangen, daß magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger eine große Bildkraft in bezug auf eine Entwicklungstrommel besitzen und fest an der Oberfläche der Trommel haften, so daß sie die Triboelektrifizierung der anderen Partikel behindern und unzureichend aufgeladene Tonerpartikel erzeugen, was zu einer Aufrauhung der Bilder und zu einem Abfall der Bilddichte führt. Es wurde daher als erforderlich angesehen, den Anteil der magnetischen Tonerpartikel von 5 um oder weniger zu reduzieren.
Durch die Untersuchungen der Patentinhaberin wurde jedoch festgestellt, daß magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger eine wesentliche Komponente für den Erhalt von Bildern hoher Qualität bilden.
Gemäß dem Entwicklungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden Tonerpartikel von 5 um oder weniger in wirksamer Weise zum Fliegen gebracht und daran gehindert, ar der Trommeloberfläche haften zu bleiben.
Eine weitere Eigenschaft des erfindungsgemäß verwendeten magnetischen Toners besteht darin, daß Tonerpartikel von 8- 12,7 um 33 Mengenprozent oder weniger bilden. Dies steht in Verbindung mit der vorstehend erwähnten Notwendigkeit der magnetischen Tonerpartikel von 5 um oder weniger. Magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger sind in der Lage, ein latentes Bild genau abzudecken und korrekt zu reproduzieren, ein latentes Bild per se besitzt jedoch eine größere elektrische Feldstärke am Umfangsrand als in der Mitte oder im mittleren Abschnitt. Somit haften Tonerpartikel am mittleren Abschnitt in einer geringeren Dichte als am Umfangsteil, so daß der innere Teil dazu neigt, eine geringe Dichte aufzuweisen. Diese Neigung wird besonders bei magnetischen Tonerpartikeln von 5 um oder weniger beobachtet. Die Patentinhaberin hat festgestellt, daß dieses Problem gelöst und ein klares Bild zur Verfügung gestellt werden kann, indem Tonerpartikel von 8-12,7 um in einem Anteil von 33 Mengenprozent oder weniger verwendet werden. Dies kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß magnetische Tonerpartikel von 8-12,7 um einem inneren Teil zugeführt werden, der eine geringere Feldstärke besitzt als der Rand eines latenten Bildes, und zwar wahrscheinlich deswegen, weil diese Partikel relativ zu magnetischen Tonerpartikeln von 5 um oder weniger eine moderat gesteuerte Aufladung besitzen und dadurch die geringere Bedeckung mit Tonerpartikeln kompensiert sowie ein gleichmäßig entwickeltes Bild erzielt wird. Folglich kann ein scharfes Bild mit einer hohen Dichte und einer ausgezeichneten Auflösung sowie ausgezeichneten Abstufungseigenschaften erreicht werden.
Es wird bevorzugt, daß Tonerpartikel von 5 um oder weniger in einem Anteil von 12-60 Mengenprozent vorhanden sind. In einem Fall, in dem die durchschnittliche Volumenpartikelgröße 6-10 um, vorzugsweise 7-10 um beträgt, wird es bevorzugt, daß die Anteile der Tonerpartikel von 5 um oder weniger in Mengenprozent (N %) und Volumenprozent (V %) die Bedingung N/V = - 0,04 N + k erfüllen, wobei 4,5 ≤ k ≤ 6,5 und 12 ≤ N ≤ 60 ist. Der magnetische Toner, der eine Partikelgrößenverteilung besitzt, die diese Beziehung gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt, besitzt ein besseres Entwicklungsverhalten.
Es wurde ein bestimmter Zustand der Anwesenheit von feinem Pulver, mit dem das gewünschte Verhalten erreicht und die vorstehend angegebene Formel erfüllt wird, während der Untersuchungen in bezug auf die Partikelgrößenverteilung von Partikeln von 5 um oder weniger gefunden. In bezug auf einen Wert von N in einem Bereich von 12 ≤ N ≤ 60 wird davon ausgegangen, daß ein großer N/V-Wert bedeutet, daß ein großer Anteil von Partikeln größer als 5 um mit einer breiten Partikelgrößenverteilung vorhanden ist, während ein geringer N/V-Wert bedeutet, daß Partikel mit einer Partikelgröße in der Nachbarschaft von 5 um in einem großen Anteil und kleinere Partikel als diese in einem geringen Anteil vorhanden sind. In einem Bereich von 12-60 N werden des weiteren eine bessere Reproduzierbarkeit von dünnen Linien und eine hohe Auflösung erreicht, wenn der Wert N/V in einem Bereich von 2,1-5,82 liegt und des weiteren die vorstehend angegebene Bedingung erfüllt.
Magnetische Tonerpartikel von 16 um oder mehr werden auf einem Anteil gehalten, der nicht mehr als 2,0 Volumenprozent beträgt. Je weniger, desto besser.
Die Partikelgrößenverteilung des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Toners wird nachfolgend im einzelnen erläutert.
Magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger können in einem Anteil von 12 Mengenprozent oder mehr, vorzugsweise 12-60 Mengenprozent, noch bevorzugter 17-60 Mengenprozent, der gesamten Menge bzw. Gesamtzahl der Partikel vorhanden sein. Wenn der Anteil der magnetischen Tonerpartikel von 5 um oder weniger unter 12 Mengenprozent liegt, ist der Teil der magnetischen Tonerpartikel, der für eine hohe Bildqualität verantwortlich ist, gering. Insbesondere dann, wenn der Toner während der Fortsetzung des Kopierens oder Ausdruckens verbraucht wird, wobei die wirksame Komponente bevorzugt verbraucht wird, ergibt sich eine schlechte Partikelgrößenverteilung des magnetischen Toners, so daß sich die Bildqualität allmählich verschlechtert. Wenn der Anteil über 60 Mengenprozent liegt, besteht die Neigung zur gegerseitigen Agglomeration der magnetischen Tonerpartikel, so daß Tonerklumpen erzeugt werden, die eine größere Größe als die richtige Größe besitzen, was zu Schwierigkeiten führt, wie beispielsweise einer rauhen Bildqualität, einer niedrigen Auflösung, einer großen Differenz in der Dichte zwischen der Kontur und dem Inneren eines Bildes, so daß in gewisser Weise ein Hohlbild entsteht.
Bei den Untersuchungen der Patentinhaberin wurde festgestellt, daß magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger eine wesentliche Komponente zur Stabilisierung der durchschnittlichen Volumenpartikelgröße des magnetischen Toners auf der Entwicklungstrommel während eines nachfolgenden Bilderzeugungs- oder Kopiervorganges bilden.
Während einer nachfolgenden Bilderzeugung werden magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, die besonders geeignet für die Entwicklung sind, in einer großen Menge verbraucht, so daß dann, wenn die Menge der Partikel dieser Größe gering ist, der Volumendurchschnitt des magnetischen Toners auf der Trommel allmählich erhöht wird und die Masse auf der Trommel M/S (mg/cm²) ansteigt, so daß ein gleichmäßiger Tonerüberzug auf der Trommel schwierig wird.
Es wird bevorzugt, daß der Anteil der Partikel in einem Bereich von 8-12,7 um 33 Mengenprozent oder weniger, vorzugsweise 1-33 Mengenprozent, beträgt. Über 33 Mengenprozent wird die Bildqualität schlechter, und es besteht die Neigung, daß eine übermäßige Tonerdeckung auftritt, was zu einem erhöhten Tonerverbrauch führt. Unter 1 Mengenprozent wird es schwierig, in einigen Fällen eine hohe Bilddichte zu erzielen. Die Anteile der magnetischen Tonerpartikel von 5 um oder weniger in Mengenprozent (N %) und Volumenprozent (V %) können vorzugsweise die Beziehung N/V = - 0,04 N + k erfüllen, wobei k eine positive Zahl ist, die die Be3ingung 4,5 ≤ k ≤ 6,5, vorzugsweise 4,5 ≤ k ≤ 6,0, erfüllt, während N eine Zahl ist, die die Bedingung 12 ≤ N ≤ 60 erfüllt. Die durchschnittliche Volumenpartikelgröße kann zu dieser Zeit 4-10 um betragen.
Wenn k < 4,5 ist, sind magnetische Tonerpartikel von 5,0 um oder weniger nicht ausreichend vorhanden, und die resultierende Bilddichte, Auflösung und Schärfe nehmen ab. Wenn feine Tonerpartikel in einem magnetischen Toner, die herkömmlich als nutzlos angesehen wurden, in einer geeigneten Menge vorhanden sind, sind sie wirksam zum Erzielen der engsten Packung des Toners bei der Entwicklung und tragen zur Erzeugung eines gleichmäßigen Bildes bei, das frei von Rauhigkeiten ist. Insbesondere füllen diese Partikel Abschnitte von dünnen Linien und Konturabschnitte eines Bildes, so daß die Schärfe des Bildes sichtbar verbessert wird. Wenn in der vorstehend wiedergegebenen Formel k < 4,5 ist, wird eine solche Komponente in der Korngrößenverteilung unzureichend und die vorstehend erwähnten Eigenschaften werden schlecht.
Was den Herstellprozeß anbetriff, so muß eine große Menge an feinem Pulver durch Klassierung entfernt werden, um die Bedingung k < 4,5 zu erfüllen. Ein solcher Prozeß ist jedoch in bezug auf die Ausbeute und die Tonerkosten nachteilig. Wenn andererseits k > 6,5 ist, ist ein Überschuß an feinem Pulver vorhanden, so daß das Gleichgewicht der Partikelgrößenverteilung während des aufeinanderfolgenden Kopierens oder Ausdruckens gestört werden kann, was zu Schwierigkeiten führt, wie beispielsweise einer erhöhten Toneragglomeration, einer fehlerhaften Triboelektrifizierung, einer fehlerhaften Reinigung und dem Auftreten von Nebel.
Im magnetischen Toner der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge an magnetischen Tonerpartikeln einer Partikelgröße von 16 um oder mehr 2,0 Volumenprozent oder weniger, vorzugsweise 1,0 Volumenprozent oder weniger, noch bevorzugter 0,5 Volumenprozent oder weniger. Wenn diese Menge größer ist als 2,0 Volumenprozent, neigen diese Partikel nicht nur dazu, die Reproduzierbarkeit von dünnen Linien zu verschlechtern, sondern sie können auch fehlerhafte Bilder übertragen, da nach der Entwicklung auf dem lichtempfindlichen Element grobe Partikel von 16 um oder mehr in der worin vor. Vorsprüngen über einer dünnen Tonerschicht vorhanden sind, so daß der empfindliche Kontakt zwischen dem lichtempfindlichen Element und einem Transferpapier durch das Medium der Tonerschicht unregelmäßig wird, was zu Änderungen in den Transferbedingungen und schließlich zu einem Transferversagen führt.
Bei dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung können Tonerpartikel von 16 um oder mehr nicht auf das Trägerelement für das latente Bild fliegen, wenn sie nicht ausreichend aufgeladen sind, so daß sie dazu neigen, auf dem Tonerträgerelement zu verbleiben und eine Änderung der Partikelgrößenverteilung bewirken, die Triboelektrifizierung von anderen Tonerpartikeln zu binden, das Entwicklungsverhalten zu verschlechtern und die Form der Tonerohren zu stören, was zu einer Verschlechterung der Bildqualitäten führt.
Im Gegensatz zu den magnetischen Tonerpartikeln von 5 um oder weniger werden magnetische Tonerpartikel von 16 um oder mehr in der nachfolgenden Bilderzeugung relativ wenig verbraucht. Wenn sie daher in einem Anteil vorhanden sind, der 2,0 Volumenprozent übersteigt, nimmt die durchschnittliche Volumenpartikelgröße des magnetischen Toners auf der Trommel allmählich zu und führt zu einem Anstieg des Wertes M/S auf der Trommel, der nicht wünschenswert ist.
Der erfindungsgemäß verwendete magnetische Toner kann eine durchschnittliche Volumenpartikelgröße von 4-10 um, vorzugsweise von 4-9 um, besitzen. Dieser Wert kann jedoch nicht separat von den vor stehend erwähnten Faktoren betrachtet werden.
Wenn die durchschnittliche Volumenpartikelgröße unter 4 um liegt, kann das Problem einer unzureichenden Tonerbedeckung auf einem Transferpapier für ein Bild mit einem hohen Bildflächenanteil, wie beispielsweise einem grafischen Bild, auftreten. Dies wird auf den gleichen Grund zurückgeführt wie das Problem, daß das Innere eines latenten Bildes auf eine geringere Dichte entwickelt wird als die Kontur. Wenn die durchschnittliche Volumenpartikelgröße 10 um übersteigt, kann keine gute Auflösung erzielt werden, und die Partikelgrößenverteilung neigt dazu, bei einer Fortsetzung des Kopierens verändert zu werden, so daß die Bildqualität absinkt, selbst wenn sie im Anfangsstadium des Kopierens zufriedenstellend ist.
Der erfindungsgemäß verwendete magnetische Toner, der eine spezielle Partikelgrößenverteilung besitzt, ist in der Lage, sogar dünne Linien eines auf dem lichtempfindlichen Element ausgebildeten latenten Bildes korrekt zu reproduzieren, und besitzt ferner ein ausgezeichnetes Reproduktionsvermögen in bezug auf Punktbilder, wie beispielsweise Halbtonpunkte und Digitalpunkte, so daß Bilder zur Verfügung gestellt werden, die eine ausgezeichnete Abstufung und Auflösung besitzen. Selbst wenn das Kopieren oder Ausdrucken fortgesetzt wird, ist es möglich, eine hohe Bildqualität aufrechtzuerhalten und ein Bild mit hoher Dichte mit einem geringeren Tonerverbrauch als bei einem herkömmlichen magnetischen Toner gut durchzuführen, so daß der magnetische Toner der vorliegenden Erfindung sowohl in bezug auf wirtschaftliche Faktoren als auch in bezug auf die Reduzierung der Größe eines Kopiergerätes oder Druckerhauptgehäuses vorteilhaft ist.
Das Entwicklungsverfahren, das bei dem magnetischen Toner gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, ermöglicht eine wirkungsvollere Erzielung des vorstehend genannten Effektes.
Die Partikelgrößenverteilung eines Toners wird bei der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines Coulter-Zählers gemessen, wobei die Messung auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden kann.
Das Coulter-Zählermodell TA-II (erhältlich von der Firma Coulter Electronics Inc.) wird als Meßgerät verwendet, an das eine Schnittstelle (erhältlich von der Firma Nikkaki K.K.), um eine Zahlenbasisverteilung sowie eine Volumenbasisverteilung zu gewinnen, und ein Personalcomputer CX-1 (erhältlich von der Firma Canon K.K.) angeschlossen sind.
Zur Messung wird eine wäßrige 1%-ige NaCl-Lösung als Elektrolytlösung unter Verwendung von als Reagens geeignetem Natriumchlorid hergestellt. Beispielsweise kann hierfür die Substanz ISOTON -II (erhältlich von der Firma Coulter Scientific Japan, K.K.) verwendet werden. Zu 100-150 ml der Elektrolytlösung werden 0,1-5 ml eines oberflächenaktiven Mittels, vorzugsweise eines Alkylbenzolsulfonsäuresalzes, als Dispergiermittel und 2-30 mg einer Probe zugesetzt. Die entstehende Dispersion der Probe in der Elektrolytflüssigkeit wird einer Dispersionsbehandlung über etwa 1-3 min mit Hilfe eines Ultraschalldispergiergerätes unterzogen und dann zur Messung der Partikelgrößenverteilung in einem Bereich von 2- 40 um verwendet, indem das vorstehend erwähnten Coulter- Zählermodell TA-II mit einer 100 um Öffnung zum Einhalten einer Verteilung auf Volumenbasis und einer Verteilung auf Zahlen- bzw. Mengenbasis verwendet wurde. Aus den Ergebnissen der Verteilung auf Volumenbasis und Mengenbasis können Parameter gewonnen werden, die den magnetischen Toner der vorliegenden Erfindung charakterisieren.
In bezug auf bessere Entwicklungseigenschaften wird ferner bevorzugt, daß der erfindungsgemäß verwendete magnetische Toner die durch die nachfolgende Formel (1) wiedergegebene Bedingung erfüllt:
2(uc/g) + 0.5(uc/g)R ≤ Q(uc/g) ≤ 20(uc/g) + 0.5(uc/g)R ...(2)
worin R eine Zahl ist, die die Beziehung 4 ≤ R ≤ 10 erfüllt und die durchschnittliche Volumenpartikelgröße des magnetischen Toners wiedergibt, während Q den Absolutwert der triboelektrischen Aufladung des magnetischen Toners auf einer Entwicklungstrommel repräsentiert. Es wird ferner bevorzugt, daß die durch die nachfolgende Formel (2) wiedergegebene Bedingung erfüllt wird:
4(uc/g) + 0.5(uc/g)R ≤ Q(uc/g) ≤ 18(uc/g) + 0.5(uc/g)R ...(2)
Wenn Q > 2 + 0,5 R ist, bewirken magnetische Tonerpartikel von 8-12,7 um, die unter der Wirkung der Rückentwicklungsseitenvorspannung vom Trägerelement für das latente Bild abgelöst wurden, eine schlechte Tonerabdeckung, was sich in einem Folgebild oder der Störung von Linien bemerkbar macht. Die Tonerpartikel fliegen in geringerem Maße, so daß eine unzureichende Bilddichte und eine schlechte Bildqualität erreicht wrd.
Wenn andererseits Q > 20 + 0,5 R ist, können magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger selbst unter der Wirkung der Entwicklungsseitenvorspannung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht ohne weiteres fliegen, so daß eine hohe Bildqualität, die durch die magnetischen Tonerpartikel von 5 um oder weniger bewirkt wird, nicht realisiert werden kann. Des weiteren neigen diese kleinen Partikel dazu, sich am Tonerträgerelement anzusammeln und die Triboelektrifizierung der anderen Partikel zu binden, was zu Schwierigkeiten in bezug auf das Entwicklungsverhalten führt, wie beispielsweise einem Absinken der Bilddichte, einem Tonerträgerelementerinnerungsphänomen, einer Aufrauhung und einem weißen Untergrundnebel.
Die hier beschriebenen elektrischen Aufladungsdaten einer Tonerschicht auf einer Entwicklungstrommel basieren auf Werten, die durch das sogenannte Absaug-Faraday-Käfig-Verfahren gemessen wurden. Genauer gesagt, gemäß dem Faraday-Käfig- Verfahren wird ein Außenzylinder eines Faraday-Käfigs gegen die Entwicklungstrommel gepreßt, und der auf einem vorgegebenen Bereich der Trommel angeordnete Toner wird abgesaugt, so daß er durch das Filter auf dem Innenzylinder gesammelt wird. Hierbei kann das Gewicht der Tonerschicht in einer Flächeneinheit aus der Gewichtszunahme des Filters berechnet werden. Gleichzeitig wird die im gegenüber der Außenseite isolierten Innenzylinder angesammelte Ladung gemessen, um die Aufladung auf der Trommel zu erhalten.
Das Harzbindemittel, das den erfindungsegmäß verwendeten magnetischen Toner bildet, kann beispielsweise die folgenden Materialien umfassen.
Homopolymerisate oder Copolymerisate von den nachfolgenden Vinylmonomeren: Styrol, Styrolderivate, wie beispielsweise o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Methoxystyrol, p-Phenylstyrol, p-Chlorostyrol, 3,4-Dichlorostyrol, p-Ethylstyrol, 2,4-Dimethylstrol, p-n-Butylstyrol, p-tert- Butylstyrol, p-n-Hexylstyrol, p-n-Octylstyrol, p-n-Nonylstyrol, p-n-Decylstyrol und p-n-Dodecylstyrol, ethylenisch ungesättigte Monoolefine, wie beispielsweise Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen, ungesättigte Polyole, wie beispielsweise Butadien, halogenierte Vinyle, wie beispielsweise Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylbromid und Vinylfluorid, Vinylester, wie beispielsweise Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbenzoat, Methacrylate, wie beispielsweise Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n- Octylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminomethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat, Acrylate, wie beispielsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, n- Butylacrylat, Isobutylacrylat, Propylacrylat, n- Octylacrylat, Dodecylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chloroethylacrylat und Phenylacrylat, Vinylether, wie beispielsweise Vinylmethylether, Vinylethylether und Vinylisobutylether, Vinylketone, wie beispielsweise Vinylmethylketon, Vinylyhexylketon und Methylisopropenylketon, N-Vinyl-Verbindungen, wie N-Vinylpyrrol, N-Vinylcarbazol, N-Vinylindol und N-Vinylpyrrolidon, Vinylnaphthaline, Acrylsäurederivate oder Methacrylsäurederivate, wie beispielsweise Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamid, Vinylverbindungsderivate mit einer Karbongruppe, wie beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, Halbester, wie beispielsweise Maleinsäurehalbester und Fumarsäurehalbester, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäureester und Fumarsäureesterderivate.
Weitere Beispiele des Harzbindemittels können umfassen: Polyester, Polyurethane, Epoxidharze, Polyvinylbutyral, Kolophonium, modifiziertes Kolophonium, Terpenharz, Phenolharz, aliphatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Petroleumharze, Haloparaffine, Paraffinwachs etc. Diese können einzeln oder im Gemisch verwendet werden.
Von diesen Substanzen werden Harze vom Styroltyp, Acrylharze und Polyesterharze als Bindemittelharze besonders bevorzugt.
Aufgrund der Anti-Offset-Eigenschaften des resultierenden Polymers kann das Harzbindemittel des weiteren vorzugsweise ein vernetztes Vinylpolymer, ein vernetztes Vinylcopolymer oder ein Gemisch dieser Polymere sein, das unter Verwendung eines nachfolgend angegebenen Vernetzungsmittels erhalten wurde:
Aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol und Divinylnaphthalin, Diacrylatverbindungen, die mit einer Alkylkette verbunden sind, wie beispielsweise Ethylenglykoldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, 1,5-Pentandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat und Neopentylglykoldiacrylat, und Verbindungen, die durch Ersetzen von Methacrylatgruppen für die Acrylatgruppen in den vorstehenden Verbindungen erhalten wurden, Diacrylatverbindungen, die mit einer Alkylkette verbunden sind, welche eine Etherbindung enthält, wie beispielsweise Diethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykol#400 Diacrylat, Polyethylenglykol#600 Diacrylat, Dipropylenglykoldiacrylat, und Verbindungen, die durch Einsetzen von Methacrylatgruppen in die obigen Verbindungen erhalten wurden, Diacrylatverbindungen, die mit einer Kette verbunden sind, die eine aromatische Gruppe und eine Etherbindung enthält, wie beispielsweise Polyoxyethylen (2)-2,2-bis (4-Hydroxyphenyl)- Propandiacrylat, Polyoxyethylen (4)-2,2-bis (4-Hydroxyphenyl)-Propandiacrylat, und Verbindungen, die durch Ersetzen der Acrylatgruppen durch Methacrylatgruppen in den obigen Verbindungen erhalten wurden, und Diacrylatverbindungen vom Polyestertyp, wie beispielsweise eine solche mit dem Handelsnamen MANDA (erhältlich von der Firma Nihon Kayaku, K.K.), polyfunktionale Vernetzungsmittel, wie beispielsweise Pentaerythritoltriacrylat, Trimethylethantriacrylat, Tetramethylolmethantetracrylat, Oligoesteracrylat, und Verbindungen, die durch Ersetzen der Acrylatgruppen durch Methacrylatgruppen in den vorstehenden Verbindungen erhalten wurden, Triallylcyanurat und Triallyltrimellitat.
Diese Vernetzungsmittel können vorzugsweise in einem Anteil von etwa 0,01-5 Gewichtsteilen, insbesondere etwa 0,03-3 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteile der anderen Monomerkomponenten verwendet werden.
Unter den vorstehend genannten Vernetzungsmonomeren können aromatische Divinylverbindungen (insbesondere Divinylbenzol) und Diacrylatverbindungen, die mit einer Kette verbunden sind, die eine aromatische Gruppe und eine Etherbindung umfaßt, in bezug auf die Fixierungseigenschaften und Anti- Offset-Eigenschaften in geeigneter Weise in einem Tonerharz verwendet werden. Es wird bevorzugt, daß mindestens eine dieser Verbindungen zur Bildung des Bindemittelharzes verwendet wird.
Das Bindemittelharz zur Bildung eines Toners, der für ein Druckfixiersystem verwendet werden soll, kann ein Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, ein Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat, Ethylen-Acrylat-Copolymerisat, höhere Fettsäuren, ein Polyamidharz oder ein Polyesterharz aufweisen. Diese Harze können einzeln oder im Gemisch verwendet werden.
Der magnetische Toner gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein magnetisches Material. Beispiele hierfür sind: Eisenoxid und Eisenoxid, das ein anderes Metalloxid enthält, wie beispielsweise Magnetit, Maghemit und Ferrit, Metalle, wie beispielsweise Fe, Co und Ni, Legierungen von diesen Metallen mit anderen Metallen, wie beispielsweise Al, Co, Cu, Pb, Mg, Ni, Sn, Zn, Sb, Be, Bi, Cd, Ca, Mn, Se, Ti, W und V, sowie Gemische dieser Materialien.
Das magnetische Material kann vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,1-2 um und magnetische Eigenschaften unter Anlegung von 10 k Oersted einschließlich einer Koercitivkraft von 20-150 Oersted, einer Sättigungsmagnetisierung von 50-200 emu/g, insbesondere von 50-100 emu/g und einer Remanenz von 2-20 emu/g aufweisen.
Der magnetische Toner gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise verwendet werden, indem intern oder extern ein Aufladungssteuermittel zugesetzt wird. Das Aufladungssteuermitten kann ein bekanntes Steuermittel für eine positive Ladung sein, beispielsweise Nigrosin und dessen modifizierte Produkte, d.h. mit aliphatischen Säuremetallsalzen quarternären Ammoniumsalzen, Diorganozinnoxiden und Diorganozinnboraten. Diese können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Hiervon werden Verbindungen vom Nigrosintyp und quarternäre Ammoniumsalze besonders bevorzugt.
Des weiteren ist es auch möglich, als Steuermitte für eine positive Aufladung ein Homopolyinerisat eines Stickstoff enthaltenden Monomeren zu verwenden, das durch die Formel
wiedergegeben wird, worin R&sub1; Wasserstoff oder CH&sub3; und R&sub2; R&sub3; jeweils eine Alkylgruppe bedeuten, die einen Substituenten haben kann, oder ein Copolymerisat des Stickstoff enthaltenden Monomeren mit einem anderen polymerisierbaren Monomeren, wie vorstehend beschrieben, beispielsweise Styrol, einem Acrylat oder einem Methacrylat. Das entstandene Stickstoff enthaltende Homopolymerisat oder Copolymerisat kann auch als Teil des Harzbindeinittels oder als das gesamte Harzbindemittel wirken.
Alternativ dazu ist es bei der vorliegenden Erfindung auch möglich, ein Steuermittel für eine negative Aufladung einzusetzen, wie beispielsweise Carbonsäurederivate oder deren Metallsalze, Alcoxylate, organische Metallkomplexe und Chelatverbindungen. Diese Steuermittel für eine negative Aufladung können einzeln oder in einem Gemisch von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Hiervon können Acetylaceton-Metallkomplexe, Salicyl-Metallkomplexe, Alcylsalicyl-Metallkomplexe, Dialcylsäure-Metallkomplexe, Naphthoesäure (naphthoic acid)-Metallkomplexe und Monoazometall-Komplexe in besonders geeigneter Weise eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Toner kann, falls gewünscht, ein willkürlich ausgewähltes geeignetes Pigment oder einen Farbstoff zur Färbung enthalten. Das magnetische Material kann ebenfalls als Farbstoff wirken.
Der Toner der Erfindung kann des weiteren ein Additiv enthalten, falls gewünscht. Beispiele von derartigen Additiven sind: Schmiermittel, wie Teflon, Polyvinylidenfluorid und Metallsalze von aliphatischen Säuren, Schleifmittel, wie beispielsweise Ceroxid, Strontiumtitanat und Siliciumcarbid, Flußmittel, wie beispielsweise kolloidales Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und oberflächenbehandeltes Siliciumdioxid sowie oberflächenbehandeltes Aluminiumoxid, die mit einem Oberflächenbehandlungsmittel behandelt worden sind, wie beispielsweise einem Silikonöl, diversen modifizierten Silikonölen, einem Silankopplungsmittel und einem Silankopplungsmittel mit einer funktionellen Gruppe, Mittel zum Verhindern des Zusammenbackens, Mittel zum Gleitfähigmachen, wie beispielsweise Ruß und Zinnoxid, und Fixierhilfen, wie beispielsweise Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht. Es ist auch möglich, eine wachsartige Substanz, wie beispielsweise Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht, mikrokristallines Wachs, Carnaubawachs oder Sasolwachs, dem Toner der vorliegenden Erfindung in einem Anteil von 0,5-5 Gew.% zuzusetzen, um eine verbesserte Lösbarkeit zum Zeitpunkt der Heißwalzenfixierung zu erreichen.
Der erfindungsgemäß verwendete Toner kann vorzugsweise durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem Tonerbestandteile in ausreichender Weise in einem Mischer, wie beispielsweise einer Kugelmühle, vermischt und dann in einer Heißkneteinrichtung, wie beispielsweise einem Kneter oder Extruder, gut geknetet, mechanisch zerdrückt und klassiert werden. Alternativ dazu ist es möglich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem eine Harzbindemittellösung, die andere darin dispergierte Komponenten enthält, sprühgetrocknet wird, ein Polymerisationsverfahren, bei dem vorgegebene Bestandteile in einem Monomeren dispergiert werden, das ein Harzbindemittel enthält, wobei das Gemisch emulgiert wird, wonach eine Polymerisation des Monomeren folgt, um ein Polymer zu erhalten etc. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Toner kann die Form eines Mikrokapseltoners besitzen, der ein Kernmaterial und ein Hüllmaterial aufweist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird es besonders bevorzugt, als Trägerelement für das latente Bild ein lichtempfindliches Element zu verwenden, das eine lichtempfindliche a- Si-Schicht auf einem leitenden Substrat umfaßt, wenn man die Vorspannungsbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung aufbringt.
Ein derartiges lichtempfindliches a-Si-Element kann mit einer unteren Ladungsinjektionsverhinderungsrolle unterhalb der lichtempfindlichen Schicht versehen sein, um eine Ladungsinjektion vom Substrat aus zu verhindern.
Es ist ferner möglich, über der lichtempfindlichen Schicht eine Oberflächenschutzschicht vorzusehen, um die Haltbarkeit zu verbessern und eine obere Ladungsinjektionsverhinderungsschicht über der lichtempfindlichen Schicht oder zwischen der Oberflächenschutzschicht und der lichtempfindlichen Schicht vorzusehen.
Es ist auch möglich, eine Schicht anzuordnen, die sowohl als Oberflächenschutzschicht als auch als obere Ladungsinjektionsverhinderungsschicht wirkt.
Es ist ferner möglich, eine Absorptionsschicht für Licht langer Wellenlänge über oder unter der unteren Ladungsinjektionsverhinderungsschicht vorzusehen, um Interferenzen mit Licht langer Wellenlänge zu verhindern.
Um die entspechenden Schichten an ihren praktischen Einsatz anzupassen, ist es in diesem Fall möglich, diverse Atome einzuführen, nämlich: Wasserstoffatome, Atome der Gruppe III des Periodensystems, wie beispielsweise Bor, Aluminium und Gallium, Atome der Gruppe IV des Periodensystems, die beispielsweise Germanium und Zinn, Atome der Gruppe V des Periodensystems, wie beispielsweise Stickstoff, Phosphor und Arsen, Atome der Gruppe VI des Periodensystems, wie beispielweise Sauerstoff, Schwefel und Selen, und Halogenatome, wie beispielsweise Fluor, Chlor und Brom, zusammen mit dem a-Si oder in Kombination zum Zeitpunkt der Herstellung desselben.
Beispielsweise kann eine lichtempfindliche Trommel zum Halten eines negativ aufgeladenen elektrostatischen Bildes hergestellt werden, indem eine lichtempfindliche Schicht mit hydriertem (d.h. Wasserstoff enthaltendem) a-Si, einer unteren Ladungsinjektionsverhinderungsschicht mit hydridertem a-Si, das mit Phosphor dotiert ist, und einer oberen Ladungsinjektionsverhinderungsschicht mit hydriertem a-Si, das mit Bor dotiert ist, ausgebildet wird.
Andererseits kann eine lichtempfindliche Trommel zum Halten eines positiv aufgeladenen elektrostatischen Bildes hergestellt werden, indem man eine untere Ladungsinjektionsverhinderungsschicht mit hydriertem a-Si, das mit Bor dotiert ist, und eine Oberflächenschutzschicht mit einem amorphen Film, der Silicium, Kohlenstoff und Wasserstoff umfaßt (hiernach als a-SiC-Film bezeichnet) erzeugt.
Ein lichtempfindliches a-Si-Element besitzt eine ausgezeichnete Wärmewiderstandsfähigkeit und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit und somit eine ausgezeichnete Haltbarkeit.
Das Bilderzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher vorteilhaft in bezug auf die Realisierung einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Bilderzeugungsvorrichtung. Des weiteren ist es möglich, von einem Originalbild auf korrekte Weise ein latentes Bild zu erzeugen, so daß eine hohe Bildqualität in einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Kopiergerät, erreicht wird.
Ein lichtempfindliches Si-Element und ein lichtempfindliches OPC-Element können im kontinuierlichen Gebrauch infolge von weißem Reflektionslicht, Laserlicht und mechanischen Einwirkungen zu einer Qualitätsverschlechterung der lichtempfindlichen Schicht führen, was Schwierigkeiten mit sich bringt, wie beispielseweise einem Abfall der Fotoleitfähigkeit und Aufladbarkeit und einem Ansteigen der Dunkelauflösung, so daß in manchen Fällen kein ausreichendes elektrofotografisches Verhalten gezeigt werden kann. In solchen Fällen können Schwierigkeiten auftreten, beispielsweise in der Form, daß ein ausreichendes Dunkelpotential nicht erreicht werden kann, es unmöglich wird, das Hellteilpotential auf ein notwendiges Niveau abzusenken, und es schwierig wird, einen geeigneten Potentialkontrast oder ein einem Original entsprechendes latentes Bildpotential zu erreichen. Hieraus können eine unzureichende Dichte, Nebelerscheinungen und Abstufungsverluste resultieren. Eine solche Qualitätsverschlechterung wird beschleunigt, wenn eine größere Zahl von Bilderzeugungszyklen pro Zeiteinheit wiederholt wird, so daß die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bei einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Gerät besonders stark auftreten. Um daher stabile latente elektrostatische Bilder zu erhalten, ist ein lichempfindliches a-Si-Element, mit dem immer ein konstantes latentes Bildpotential aufrechterhalten werden kann, von Vorteil, wobei ein derartiges lichtempfindliches a-Si-Element ohne Probleme bei einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Gerät Verwendung finden kann.
Des weiteren können ein lichtempfindliches Se-Element und ein lichtempfindliches OPC-Element aus den vorstehend aufgezeigten Gründen Störungen in dünnen oder feinen latenten Bildern erzeugen. Demgegenüber können mit dem magnetischen Toner geinäß der vorliegenden Erfindung auf korrekte Weise selbst dünne latente Bilder korrekt entwickelt weiden, so daß solche Störungen im latenten Bild wiederum im entwickelten Bild auftreten können, was Nachteile in bezug auf die genaue Darstellung von dünnen Linien und Punkten mit sich bringt. Ein lichtempfindliches a-Si-Element bewirkt jedoch keine Störungen im latenten Bild, so daß die vorstehend erwähnten Probleme nicht verursacht werden. Diese Probleme treten auch nicht bei höheren Prozeßgeschwindigkeiten auf. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner besitzt eine große spezifische Oberfläche, so daß er die Neigung aufweist, einen häufigen Kontakt zu verursachen und damit den Abrieb des lichtempfindlichen Elementes zu beschleunigen, wenn er bei einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Gerät Verwendung findet. Lichtempfindliche Se- und OPC-Elemente neigen besonders zu einem hohen Abrieb, so daß dieses Problem gefördert wird. Ein lichtempfindliches a-Si- Element besitzt jedoch eine große Härte, so daß ein derartiges Problem nicht auftritt.
Bei der vorliegenden Erfindung fliegt ein Teil des magnetischen Toners, mit dem auf korrekte Weise ein latentes Bild auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element entwickelt werden kann, auf wirksame Weise, da nicht nur die Größe, sondern auch die Dauer t eines elektrischen Wechselspannungsfeldes gesteuert wird, so daß die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung auf zufriedenstellende Art und Weise erreicht wird.
Genauer gesagt wird bei der vorliegenden Erfindung eine Wechselvorspannung so gesteuert, daß die Größe des elektrischen Vorspannungsfeldes der Entwicklungsseite erhöht und dessen Dauer verkürzt wird, ohne daß die gesamte Frequenz der Wechselvorspannung aufgeladen wird. Hierzu entsprechend wird das elektrische Vorspannungsfeld der Entwicklungsseite niedrig gehalten und dessen Dauer erhöht, wodurch der Nutzfaktor der Wechselspannung gesteuert wird.
Durch ausreichendes Erhöhen des elektrischen Vorspannungsfeldes der Entwicklungsseite gemäß dem vorstehend angegebenen Steuerschema wird erreicht, daß Tonerpartikel von 5 um oder weniger auf der Trommel, die eine wesentliche Komponente zum Erreichen einer verbesserten Bildqualität darstellen, auf wirksame Weise hin- und herfliegen, um ein latentes Bild auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element vollständig zu entwickeln und ein Haften des Toners an der Trommeloberfläche zu verhindern, so daß auf diese Weise ein Abfall der Bilddichte und das Tonerträgerelementerinnerungsphänomen unterdrückt werden können.
Während das elektrische Vorspannungsfeld der Rückentwicklungsseite niedrig gehalten wird, wird dessen Dauer ausreichend verlängert, so daß ein Überschuß von Toner, der an der Außenseite eines Musters eines latenten Bildes auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element haftet, mit einer Ablösekraft vom Trägerelement 1 für das latente Bild zugeführt wird, um die Bildung von Untergrundnebel zu unterdrücken.
Zu diesem Zeitpunkt wird das elektrische Rückentwicklungsseitenfeld auf einem niedrigen Wert gehalten, so daß Tonerpartikel von 8-12,7 um, die eine wesentliche Komponente für die Tonerabdeckung bilden, nicht abgelöst werden.
Während das elektrische Rückentwicklungsseitenvorspannungsfeld niedrig gehalten wird, wird dessen Dauer verlängert, so daß eine wirksame Ablösekraft vom Trägerelement für das latente Bild sichergestellt wird. Das an einem latenten Bildmuster haftende Tonerbild wird jedoch nicht gestört, so daß eine gute Bildqualität mit entsprechender Abstufung erhalten werden kann.
Erfindungsgemäß wird das elektrische Entwicklungsseitenfeld einer Wechselvorspannung intensiviert, damit ein Teil des in der Nachbarschaft der Trommel vorhandenen Toners in einen Flugzustand versetzt wird und ein derartiger Teil bes Toners in der Nachbarschaft der Trommel, der eine große Aufladung besitzt, intensiver am latenten Bildmuster haftet. Folglich haftet ein solcher Teil des Toners, der eine große Aufladung besitzt, selbst an einem schwachen latenten Bildmuster eines lichtempfindlichen a-Si-Elementes, da eine große elektrostatische Kraft vorhanden ist, so daß ein Bild mit Kantenschärfe und guter Auflösung erhalten werden kann. Magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, die eine wirksame Komponente zum Erreichen einer hohen Bildqualität darstellen, werden in wirksamer Weise genutzt, um eine extrem gute Bildqualität zur Verfügung zu stellen.
Ein latentes Bild auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element besitzt ein niedriges Oberflächenpotential, hat jedoch eine große Kapazität, so daß seine Aufladung groß ist. Daher besitzt der magnetische Toner gemäß der vorliegenden Erfindung eine geringe Partikelgröße und eine große Aufladung, so daß er fest am latenten Bild haftet. Der auf diese Weise an einem Teil des latenten Bildes haftende Toner, der ein zu entwickelndes Potential besitzt (Bildteil), wird nicht von außen beeinflußt und sein Bild wird nicht gestört.
Was den Nichtbildteil anbetrifft, so kann durch die Entwicklungsvorspannung gemäß der vorliegenden Erfindung selbst ein Nebeltoner bzw. Schleiertoner auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element abgelöst werden. Wie für ein latentes Bild auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element wird der magnetische Toner unter der Anwendung der vorstehend erwähnten speziellen Vorspannung in wirksamer Weise zum Fliegen gebracht, so daß eine hohe Bildqualität auf stabile Weise über eine lange Zeitdauer erreicht werden kann, wobei die Bildqualität selbst bei kontinuierlichem Gebrauch eines mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Gerätes stabil bleibt.
Wenn ein lichtempfindliches a-Si-Element als latentes Bildträgerelement verwendet wird, kann der vorstehend genannte Effekt der vorliegenden Erfindung in bemerkenswerter Weise auftreten, wenn die Entwicklung mit einer geringer Differenz zwischen dem Hellteilpotential und dem Dunkelteilpotential von 250-400 V, vorzugsweise 250-350 V, durchgefühzt wird.
Als nächstes wird eine Entwicklungstrommel, die bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, erläutert.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Entwicklungstrommel bzw. Entwicklungshülse vorzugsweise eine Oberflächenunebenheit aufweisen, die kugelförmige Hohlräume aufweist. Dieser Oberflächenzustand kann durch Bestrahlen mit in bestimmter Weise geformten Partikeln erreicht werden. Diese in bestimmter Weise geformten Partikel können vorzugsweise kugelige oder kugelförmige Partikel mit einer im wesentlichen glatt gekrümmten Oberfläche sein und ein Verhältnis längere Achse/kürzere Achse von 1-2, vorzugsweise 1-1,5, noch bevorzugter 1-1,2, besitzen. Die in bestimmter Weise geformten Partikel können beispielsweise diverse feste Kugeln oder Kügelchen sein, wie beispielsweise solche aus Metallen, wie rostfreiem Stahl, Aluminium, Stahl, Nickel und Bronze, oder solche aus Keramik, Kunststoff oder Glasperlen, die eine spezielle Partikelgröße besitzen. Durch Bestrahler der Trommeloberfläche mit solchen in bestimmter Weise geformten Partikeln, die eine spezielle Partikelgröße aufweiser, ist es möglich, eine Vielzahl von kugelförmigen Hohlräumen herzustellen, die nahezu den gleichen Durchmesser R besitzen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl der kugelförmigen Hohlräume auf der Trommeloberfläche vorzugsweise einen Durchmesser R von 20-250 um aufweisen. Wenn der Durchmesser R kleiner ist als 20 um, steigt die Verschmutzung mit einer magnetischen Tonerkomponente an. Andererseits wird ein Durchmesser R über 250 um nicht bevorzugt, weil dadurch die Gleichmäßigkeit der Tonerbeschichtung auf der Trommel verringert wird. Somit können die in definierter Weise geformten Partikel, die zum Bestrahlen der Trommeloberfläche verwendet werden, vorzugsweise einen Durchmesser von 20-250 um besitzen. Diese Partikel können eine Partikelgrößenverteilung besitzen, solange wie der vorstehend erwähnte Wert R sowie der Abstand P und die Rauhigkeit d der Trommeloberfläche in der nachfolgend beschriebenen Weise erreicht werden.
Bei der vorliegenden Erfindung basieren der Abstand P und die Oberflächenrauhigkeit d der Unebenheit der Trommeloberfläche auf Meßwerten der Rauhigkeit der Trommel, die unter Verwendung eines Mikrooberflächenrauhigkeitsmeßgerätes gewonnen wurden (im Handel erhältlich von der Firma Taylor- Hopson Co., und Kosaka Kenkyusho K.K.). Die Oberflächenrauhigkeit d wird in Ziffern einer durchschnittlicnen Zehnpunkte-Rauhigkeit (Rz) (JIS B 0601) ausgedrückt.
Genauer gesagt, Figur 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Oberflächenschnittkurve, von der ein Abschnitt mit einer Standardlänge l zugrundegelegt wurde. In diesem Abschnitt ist eine Durchschnittslinie gezogen, wie in Figur 13 gezeigt. Des weiteren sind zwei Linien gezogen, die jeweils parallel zur Durchschnittslinie verlaufen, und zwar eine, die durch die dritthöchste Spitze (M&sub3;) verläuft, und eine, die durch die drittiefste Mulde (V&sub3;) verläuft. Die durchschnittliche Zehnpunkte-Rauhigkeit (Rz oder d) wird als Abstand zwischen diesen beiden Linien in um gemessen, wobei als Standardlänge l 0,25 mm zugrundegelegt werden. Der Abstand P wird erhalten, indem die Zahl der Spitzen, die eine Höhe von 0,1 um oder mehr besitzen, relativ zu der Mulden auf beiden Seiten derselben ermittelt wird. P wird dann wie folgt definiert: P = 250 (um)/(die Zahl (n) der Spitzen innerhalb einer Länge von 250 um)).
Bei der vorliegenden Erfindung kann der Abstand P der Rauhigkeit auf der Trommeloberfläche vorzugsweise 2-100 um betragen. Ein Abstand P von weniger als 2 um wird nicht bevorzugt, da hierdurch die Verschmutzung der Trommel mit Tonerkomponente ansteigt. Andererseits wird auch ein Abstand P über 100 um nicht bevorzugt, da hierdurch die Gleichmäßigkeit der Tonerbeschichtung auf der Trommel absinkt. Die Oberflächenrauhigkeit d der Trommeloberfläche kann vorzugsweise 0,1-5 um betragen. Eine Rauhigkeit d über 5 um wird nicht bevorzugt, da sich dann ein elektrisches Feld auf unebene Abschnitte konzentriert und hierdurch Störungen der Bilder in einem System verursacht werden, bei dem eine Wechselspannung zwischen die Trommel und das Halteelement für das latente Bild gelegt wird, um ein Springen des magnetischen Toners von der Trommelseite auf die Oberfläche des latenten Bildes zu verursachen. Andererseits wird eine Rauhigkeit d von weniger als 0,1 um nicht bevorzugt, da hierdurch die Gleichmäßigkeit des Tonerüberzuges auf der Tronmiel absinkt.
Wenn sowohl mit auf unbestimmte Weise geformten Partikeln als auch mit auf bestimmte Weise geformten Partikeln bestrahlt wird, ist es erforderlich, einen geeigneten Rauhigkeitsgrad zu belassen, jedoch die Ausbildung von feinen und scharfen Vorsprüngen, die durch die in unbestimmter Weise geformten Partikel entstehen, zu unterdrücken.
Es wird daher bevorzugt, zuerst eine Trommeloberfläche mit in unbestimmter Weise geformten Partikeln zu bestrahlen, und dann die gleiche Trommeloberfläche wiederum mit in bestimmter Weise geformten Partikeln zu bestrahlen.
Es wird ferner bevorzugt, daß die in bestimmter Weise geformten Partikel größer sind als die in unbestimmter Weise geformten Partikel, wobei die ersteren vorzugsweise 1-20 mal, insbesondere 1,5-9 mal, so groß sind wie die letzteren.
Wenn mit in bestimmter Weise geformten Partikeln bestrahlt wird, wird es bevorzugt, die Strahlzeit und/oder die Aufprallkraft der Partikel kleiner zu halten als bei den in unbestimmter Weise geformten Partikeln.
Durch die Untersuchungen der Patentinhaberin in bezug auf die Rauhigkeit einer Entwicklungstrommel sowie deren Betriebsverhalten wurde das nachfolgende festgestellt:
Im folgenden wird eine Entwicklungstrommel, die durch Bestrahlen mit in unbestimmter Weise geformten Partikeln erhalten wurde, als Trommel A, eine Entwicklungstrommel, die durch Bestrahlen mit in bestimmter Weise geformten Partikeln erhalten wurde, als Trommel B und eine Entwicklungstrommel, die durch Bestrahlen mit in unbestimmter Weise geformten Partikeln und in bestimmter Weise geformten Partikeln erhalten wurde, als Trommel C bezeichnet. Die Rauhigkeitszustände der entsprechenden auf diese Weise erhaltenen Trommeln sind in den schematischen Darstellungen der Figur 14 (Trommel A für Vergleichszwecke), Figur 11 (Trommel B gemäß der Erfindung) und Figur 12 (Trommel C gemäß der Erfindung) dargestellt.
In bezug auf die Tonerbeschichtungsstabilität auf der Trommel sind die Trommeln A und C ausgezeichnet. In Abhängigkeit vom Toner und den Gebrauchsbedingungen ist Trommel B etwas schlechter. Dies kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß eine Oberfläche mit einer scharfen Rauhigkeit in bezug auf das Fördervermögen besser geeignet ist.
Was das triboelektrische Aufladungsvermögen anbetrifft, so sind die Trommeln B und C ausgezeichnet, während Trommel B zum Teil ausgezeichnet ist. Das ist darauf zurückzuführen, daß eine glattere Trommeloberfläche ein besseres Triboelektrifizierungsvermögen besitzt.
Die Toner auf den Trommeln B und C werden daher gleichmäßig triboelektrisch aufgeladen, so daß sie auf stabile Weise eine ausreichende Aufladung erhalten. In Abhängigkeit vom Toner und den vorhandenen Betriebsbedingungen kann jedoch eine übermäßige Aufladung auftreten, die zu einem Abfall der Bildqualität und zu einem Tonerträgerelementerinnerungsphänomen führt, und zwar in bezug auf die Trommeln B und C. Diese Neigung tritt in bezug auf Trommel B verstärkt auf, so daß durch eine übermäßig große Aufladung in manchen Fällen Tonerbeschichtungsunregelmäßigkeiten entstehen können.
Als Ganzes besitzen die Trommeln B und C ein ausgezeichnetes Gleichgewicht in bezug auf die Tonerbeschichtungsstabilität sowie das triboelektrische Aufladungsvermögen. Trommel C weist diesbezüglich besonders gute Eigenschaften aif.
Manchmal wird eine Entwicklungstrommel mit magnetischen Tonerpartikeln beschichtet, die Ohren erzeugen (Ketten aus magnetischen Tonerpartikeln, die unter der Wirkung eines Magnetfeldes gebildet werden).
Zum Zeitpunkt der Entwicklung fliegen keine einzelnen Partikel separat, sondern die magnetischen Tonerpartikel fliegen, während sie ihren Ohrbildungszustand aufrechterhalten. Wenn daher ein latentes Bild entwickelt wird, kann die Qualität des entwickelten Bildes durch die Form der Ohren beeinflußt werden. Ein langes Ohr und/oder ein dickes Ohr kann zu Bilddefekten führen, wie beispielsweise Nachzieheffekten, Streueffekten und einem Bildkollaps, was eine geringere Auflösung und eine geringere Dünnlinienreproduzierbarkeit bewirkt.
Die Ohrbildung wird durch den Grad der Aufladung und die Größe der Tonerpartikel beeinflußt. Wenn beispielsweise Tonerpartikel gleichmäßig und in ausreichender Weise aufgeladen werden, werden Ohren mit gleichmäßiger Länge und Dicke erzeugt, so daß eine verbesserte Bildqualität zur Verfügung gestellt wird.
Der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte magnetische Toner, der eine spezielle Partikelgrößenverteilung besitzt, erzeugt Ohren, die dünn, kurz und dicht (Pro Flächeneinheit) sind, so daß die Bildqualität verbessert werden kann.
Wenn andererseits Tonerpartikel ungleichmäßig aufgeladen werden, so daß sie unzureichend aufgeladene Tonerpartikel enthalten, führt dies nicht nur zu Nebelerscheinungen, sondern stört auch die Ohrerzeugung, so daß ein Gemisch aus langen, kurzen, dicken und dünnen Ohren gebildet wird, wodurch die Bildqualität erniedrigt wird.
In einem Fall, in dem die Tonerpartikel nicht ausreichend aufgeladen werden, so daß sich insgesamt eine geringe Toneraufladung ergibt, werden nicht nur die Ohren gestört, sondern es werden auch kaum Ohren gebildet, so daß keine hohe Bilddichte erwartet werden kann. Wenn andererseits Tonerpartikel übermäßig stark aufgeladen werden, haften Partikel, die keine Ohren bilden, an der Trommeloberfläche an, oder es werden abnorm dichte Ohren erzeugt, so daß Unregelmäßigkeiten bei der Tonerbeschichtung entstehen.
Im Falle der Trommel A sind scharfe Vorsprünge auf der Oberfläche ausgebildet, so daß die Tonerpartikel die Trommeloberfläche weniger häufig kontaktieren, was zu schlecht aufgeladenen Partikeln und gestörten Ohren und damit zu nachteiligen Auswirkungen auf die Bildqualität führt. Der Anstieg der Aufladung der Tonerpartikel im Anfangsstadium ist gering, so daß selten Ohren gebildet werden und im Anfangsstadium eine geringe Bilddichte sowie Nebelerscheinungen entstehen können. In Abhängigkeit vom Toner ist des weiteren die Tonerschicht nicht mit einer ausreichenden Ausladung ohne jeglichen Anstieg versehen, so daß in einigen Fällen ein kontinuierlicher Zustand niedriger Dichte gegeben ist. Auch von diesem Punkt her kann daher die Trommel A infolge einer übermäßig starken Aufladung kaum zu Fehlern der Tonerbeschichtung führen, so daß eine stabile Tonerbeschichtung zur Verfügung gestellt wird.
Die Trommeln B und C besitzen glatte Oberflächen, so daß die Triboelektrifizierung zwischen den Tonerpartikeln und der Trommel in wirkungsvoller Weise durchgeführt und der Toner mit einer gleichmäßigen und ausreichenden Aufladung versehen wird. Somit werden gleichmäßige und dichte Ohren erzeugt, die zu einer hohen Bildqualität führen. Der Anstieg der Aufladung der Tonerpartikel verläuft rasch, so daß von Anfangsstadium her ein Bild hoher Dichte erhalten wird, das frei von Nebelerscheinungen ist. Obwohl diese Trommeln ein ausgezeichnetes triboelektrisches Aufladungsvermögen verleihen, neigen sie jedoch zu einer übermäßigen Aufladung des Toners. Der magnetische Toner, der erfindungsgemäß verwendet wird, besitzt diese Neigung, so daß Tonerpartikel in der Nähe der Trommel kleben bleiben, wenn nicht kleine Partikel, die eine hohe Aufladung besitzen, in wirksamer Weise zum Entwicklungszeitpunkt verbraucht werden. Somit treten die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten in bezug auf eine Abnahme der Dichte und das Tonerträgererinnerungsphänomen auf.
Die Trommel B besitzt ein besonders großes Aufladungsverleihungsvermögen, so daß die Tonerpartikel mit einer großen triboelektrischen Aufladung versehen werden. Hierbei können die vorstehend angegebenen Schwierigkeiten auftreten. Tonerpartikel können somit örtlich haften bleiben, und es werden abnorm dichte Ohren erzeugt, die zu Unregelmäßigkeiten der Trommelbeschichtung führen. Dieser Effekt ist besonders stark, wenn ein großer Anteil an Tonerpartikeln von 16 um oder mehr vorhanden ist.
Im Fall der Trommel C werden scharfe und feine Vorsprünge, die durch Bestrahlen mit auf unbestimmte Weise geformten Partikeln erzeugt werden, unterdrückt, indem mit in bestimmter Weise geformten Partikeln bestrahlt wird, die mit einer moderat glatten Oberfläche versehen sind, so daß das Aufladungsvermögen verbessert wird und ein Toner auf wirksame Weise triboelektrisch aufgeladen werden kann. Da darüber hinaus die durch das Bestrahlen mit den auf unbestimmte Weise geformten Partikeln erzeugte Rauhigkeit bis zu einem gewissen Ausmaß zurückbleibt, wird das Tonerfördervermögen beibehalten, so daß eine gleichmäßige Tonerbeschichtung erzeugt wird. Des weiteren wird eine übermäßig starke Triboelektrifizierung verhindert, so daß somit die übermäßig starke Aufladung begleitende Schwierigkeiten in bezug auf ein Abnehmen der Bilddichte sowie ein Auftreten des Tonerträgerelementerinnerungsphänomens erniedrigt oder in bezug auf Tonerbeschichtungsunregelmäßigkeiten verhindert werden.
Die Wirkung einer verbesserten Bildqualität durch Verwendung des magnetischen Toners gemäß der vorliegenden Erfindung wird dadurch durch die Ausbildung von gleichmäßigeren Ohren auf dem Tonerträgerelement gefördert.
Eine Eigenschaft des magnetischen Toners gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß er eine durchschnittliche Volumenpartikelgröße von 4-10 um besitzt. Eine Entwicklungstrommel (Trommel B) gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine spezielle Oberflächenunebenheit, die eine Vielzahl von kugelförmigen Hohlräumen aufweist. Aus Versuchsergebnissen wurde deutlich, daß die Entwicklungstrommel ein etwas schlechteres Verhalten in bezug auf die Erzeugung einer gleichmäßigen Überzugsschicht aus magnetischem Toner besaß als eine Entwicklungstrommel (Trommel A), die eine Oberflächenunebenheit besaß, welche durch Bestrahlen mit auf unbestimmte Weise geformten Partikeln erzeugt worden war, und zwar in einem Fall, in dem ein Toner mit einer durchschnittlichen Volumenpartikelgröße über 11 um in einer speziellen Umgebung verwendet wurde. Genauer gesagt, als ein magnetischer Toner mit einer durchschnittlichen Volumenpartikelgröße über 11 um in drei Entwicklungsvorrichtungen gegeben wurde, die mit der Trommel A, der Trommel B und der Trommel C versehen waren, wurde in einer speziellen Umgebung einer Temperatur unter 15ºC und einer Feuchtigkeit unter 10 % und einer Leerrotation ein Gewicht des Tonerüberzuges pro Flächeneinheit M/S (g/cm²) von 1,6-2,3 mg/cm² für Trommel B, von 1,0-2,0 mg/cm² für Trommel C und von 0,6-1,5 mg/cm² für Trommel A erzielt. Somit ergab sich bei Trommel B die größte Dicke der Tonerüberzugsschicht, und es wurde festgestellt, daß bei Fortsetzung der Leerumdrehungen über eine längere Zeitdauer Unregelmäßigkeiten des Tonerüberzuges entstanden.
Durch weitere Untersuchungen der Patentinhaberin wurde jedoch festgestellt, obwohl der Grund hierfür noch nicht geklärt wurde, daß bei der Durchführung von entsprechenden Elementen unter Verwendung eines magnetischen Toners mit einer durchschnittlichen Volumenpartikelgröße von 4-10 um selbst Trommel B eine geringere Überzugsdicke M/S von 0,7- 1,5 mg/cm²aufwies. Des weiteren traten selbst bei Fortsetzung der Leerumdrehungen über eine lange Zeitdauer keine Überzugsunregelmäßigkeiten auf. Es wurde daher festgestellt, daß die Abnahme der Dicke des Tonerüberzuges in bezug auf eine Vergleichmäßigung des Tonerüberzuges über eine lange Zeitdauer sehr wirksam war.
Durch Verwendung eines magnetischen Toners mit einer speziellen Partikelgrößenverteilung ergab Trommel B eine Stabilität des Tonerüberzuges, die mit dem der Trommel C vergleichbar war. Trommel B zeigte jedoch noch eine etwas schlechtere Tonerüberzugsstabilität als Trommel C, wenn ein Toner mit einem höheren Aufladungsvermögen verwendet wurde.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde die "Reproduzierbarkeit von dünnen Linien" in der folgenden Weise ausgewertet. Ein Original aus einem dünnlinigen Bild einer Breite von genau 100 um wurde unter geeigneten Kopierbedingungen kopiert, um eine Probekopie für Meßzwecke herzustellen. Die Linienbreite des Tonerbildes auf der Kopie wurde auf einem Monitor eines Luzex 400 Particle Analyzer gemessen. Dabei wurde die Linienbreite an diversen Punkten über die Länge des dünnlinigen Tonerbildes gemessen, um einen genauen Durchschnittswert im Hinblick auf die Breitenschwankungen zur Verfügung zu stellen. Der Wert der dünnlinigen Reproduzierbarkeit (Prozent) wird durch die folgende Formel berechnet:
Gemessene Linienbreite eines Kopiebildes/Linienbreite (100µm) auf dem Original x 100
Bei der vorliegenden Erfindung wurde die Auflösung in der nachfolgenden Weise ausgewertet. Ein Originalbogen mit 10 Originallinienbildern, die jeweils fünf Linien im Abstand voneinander mit einem identischen Wert in bezug auf die Linienbreite und den Abstand besaßen, wurde hergestellt. Die zehn Originalbilder besaßen die fünf Linien mit Abständen von 2,8; 3,2; 3,6; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0 und 10,0 Linien/mm. Der Originalbogen wurde unter geeigneten Bedingungen kopiert, um eine Probekopie zu erhalten, auf der jedes der zehn Linienbilder durch ein Vergrößerungsglas beobachtet wurde. Die Maximalzahl der Linien (Linien/mm) eines Bildes, bei dem die Linien voneinander unterschieden werden konnten, wurde als gemessene Auflösung identifiziert. Eine größere Zahl gibt eine höhere Auflösung wieder.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Der nachfolgend verwendete Begriff "Teil(e)" zur Beschreibung der Herstellung oder Zusammensetzung gibt Gewichtsteil(e) wieder.
Als erstes wird die Herstellung von Trommeln beschrieben, die bei dem Bilderzeugungsgerät zur Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.

Herstellbeispiel 1

Eine Trommel aus rostfreiem Stahl (SUS 304) in der Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von 32 mm, in dem ein Magnet angeordnet war, wurde hergestellt. Die Oberfläche der Trommel wurde mit in unbestimmter Weise geformten Al&sub2;O&sub3;-Partikeln 400 (Partikelgröße 35-45 um) bestrahlt, und zwar unter den folgenden Bedingungen: Strahldüsendurchmesser 7 mm, Abstand 150 mm, Luftdruck 3,5 kg/cm² und Strahlzeit 60 sec. Auf diese Weise wurde Trommel Nr. 1 (Bezugsbeispiel) erhalten.
Ein Teilschnitt der Oberfläche von Trommel Nr. 1 ist schematisch in Figur 14 dargestellt.

Herstellbeispiel 2

Trommel Nr. 2 (vorliegende Erfindung) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Bestrahlen durchgeführt wurde, indem auf bestimmte Weise geformte Glaspartikel#300 (53-62 um) verwendet wurden (echte Kugeln mit einem Verhältnis lange Achse/kurze Achse von etwa 1,0).
Die Oberflächenhohlräume auf der Oberfläche der Trommel Nr. 2 ergaben einen ungleichmäßigen Abstand P von 33 um, der aus dem Durchmesser R von 53-62 um der auf bestimmte Weise geformten Partikel und einer Oberflächenrauhigkeit d von 2,0 um herrührte.
Ein Teilschnitt der Oberfläche von Trommel Nr. 2 ist schematisch in Figur 11 dargestellt.

Herstellbeispiel 3

Trommel Nr. 3 (vorliegende Erfindung) wurde hergestellt, indem die Oberfläche der gemäß Herstellbeispiel 1 hergestellten Trommel Nr. 1 weiter mit auf bestimmte Weise geformten Glaselementen (echte Kugeln) von #100 (150-180 um) weiter bestrahlt wurde, wobei die gleichen Bestrahlungsbedingungen wie in Herstellbeispiel 1 Anwendung fanden, mit der Ausnahme, daß der Luftdruck auf 3,0 kg/cm² verändert wurde.
Ein Teilschnitt der Oberfläche von Trommel Nr. 3 ist schematisch in Figur 2 dargestellt.

Herstellbeispiel 4

Trommel Nr. 4 (vorliegende Erfindung) wurde hergestellt, indem die Oberfläche der gemäß Herstellbeispiel 1 hergestellten Trommel Nr. 1 mit auf bestimmte Weise geformten Glaselementen (echte Kugeln) von#200 (70-90 um) weiter bestrahlt wurde, wobei die gleichen Bestrahlungsbedingungen die bei Herstellbeispiel 1 Anwendung fanden, mit der Ausnahme, daß die Bestrahlungszeit auf 30 sec verändert wurde.

Herstellbeispiel 5

Trommel Nr. 5 (vorliegende Erfindung) wurde in der gleichen Weise wie in Herstellbeispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Bestrahlen durchgeführt wurde, indem auf bestimmte Weise geformte Glaselemente (echte Kugeln) von# 100 (150-180 um) verwendet wurden.
Die Oberflächenhohlräume auf der Oberfläche der Trommel Nr. 5 ergaben einen Abstand P von 52 um, der aus dem Durchmesser R von 150-180 um der auf bestimmte Weise geformten Partikel herrührte, und eine Oberflächenrauhigkeit d von 2,2 um.

Herstellbeispiel 6

Trommel Nr. 6 (vorliegende Erfindung) wurde hergestellt, indem die Oberfläche der gemäß Herstellbeispiel 1 hergestellten Trommel Nr. 1 mit auf bestimmte Weise geformten Partikeln (#300), die in Herstellbeispiel 2 verwendet wurden, weiter bestrahlt wurde, wobei die gleichen Bestrahlungsbedingungen wie in Herstellbeispiel 1 Verwendung fanden.
Es wird nunmehr ein spezielles Bilderzeugungsgerät beschrieben, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Bilderzeugungsverfahrens verwendet wird.
Gemäß Figur 1 wurde eine lichtempfindliche Selen-Trommel als Trägerelement 1 für das latente Bild verwendet. Der Spalt zwischen dem Trägerelement 1 für das latente Bild und der Entwicklungstrommel (Tonerträgerelement) 22 wurde auf 0,3 mm eingestellt, während der Spalt zwischen der Entwicklungstrommel 22 und dem magnetischen Abstreifmesser 24 auf 0,25 mm eingestellt wurde, um eine Dicke der magnetischen Tonerschicht von etwa 120 um auf der Entwicklungstrommel zu erhalten. Das durch die Magnetwalze 23 vorgegebene Magnetfeld, das auf der Trommeloberfläche gemessen wurde, betrug 1000 Gauss am N&sub1;-Pol, 1000 Gauss am S&sub1;-Pol, 750 Gauss am N&sub2;-Pol und 550 Gauss am S&sub2;-Pol. Ein Kopiertest wurde mit einer Geschwindigkeit von 50 Bögen (A 4)/min durchgeführt.
Beispiele der Versorgungsspannung für die Entwicklung, die bei dem Bilderzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, werden insbesondere in bezug auf ihre Wellenformen des elektrischen Wechselspannungsfeldes erläutert.

Wellenformbeispiel 1

Eine Spannungsquelle für eine Entwicklungsvorspannung (Spannungsquelle 1), die in der Lage ist, eine Wechselvorspannung zur Verfügung zu stellen, wie in Figur 3 gezeigt, wurde erzeugt, indem eine Wechselspannungsquelle S&sub0; (Vpp) (Spannung von Spitze zu Spitze) = 1400 V, f (Frequenz) = 2000 Hz und D.F. (Nutzfaktor) = 20 %) mit einer Gleichstromspannungsquelle S1 von + 200 V überlagert wurde.

Wellenformbeispiel 2

Eine Spannungsquelle für eine Entwicklungsvorspannung (Spannungsquelle 2), die in der Lage ist, eine Wechselvorspannung der in Figur 4 gezeigten Art und Weise zur Verfügung zu stellen, wurde erzeugt, indem eine Wechselspannungsquelle S&sub0; (Vpp = 1400 V, f = 2000 Hz und D.F. = 30 %) mit einer Gleichspannungsquelle S&sub1; von + 200 V überlagert wurde.

Wellenformbeispiel 3

Eine Entwicklungsvorspannungsquelle (Spannungsquelle 3), die in der Lage ist, eine Wechselvorspannung zur Verfügung zu stellen, wie in Figur 5 gezeigt, wurde durch Überlagerung einer Wechselspannungsquelle S&sub0; (Vpp = 1400 V, f = 2000 Hz und D.F. = 35 %) mit einer Gleichspannungsquelle S&sub1; von + 200 V erzeugt.

Wellenformbeispiel 4

Eine Entwicklungsvorspannungsquelle (Spannungsquelle 4), die in der Lage ist, eine Wechselvorspannung, wie in Fiugr 6 gezeigt, zu liefern, wurde durch Überlagerung einer Wechselspannungsquelle S&sub0; (Vpp = 1400 V, f = 2000 Hz und D.F. = 30 %) mit einer Gleichspannungsquelle S&sub1; von + 200 V erzeugt.

Wellenformbeispiel 5

Eine Entwicklungsvorspannungsquelle (Spannungsquelle 5 zu Vergleichszwecken), die in der Lage ist, eine Wechselvorspannung gemäß Figur 9 zur Verfügung zu stellen, wurde durch Überlagerung einer Wechselspannungsquelle S&sub0; (Vpp = 1400 V, f = 2000 Hz und D.F. = 50 %) mit einer Gleichspannungsquelle von + 200 V erzeugt.
Es werden nunmehr spezielle Ausführungsbeispiele von magnetischem Toner, der im Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, erläutert.

Tonerherstellungsbeispiel 1

Styrol/Butylacrylat/Divinylbenzol/Copolymerisat (Copolymerisationsgewichtsverhältnis: 80/19,5/0,5, Mw (gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht):3 x 10&sup4;) 100 Gewichtsteile
Tri-Eisentetraoxid 80 Gewichtsteile
n (mengendurchschnittliche Partikelgröße) = 0,2 um, sat (Sättigungsmagnetisierung) = etwa 80 emu/g, r (Remanenz) = etwa 11 emu/g, Hc (Coerzitivkraft) = etwa 120 Oe (Oersted))
Propylen-Ethylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 3 Gewichtsteile
Monoazochromkomplex 2 Gewichtsteile
(Aufladungssteuermittel)
Die vorstehend aufgeführten Komponenten wurden in einem Mischer gemischt und bei 150ºC mit Hilfe eines Zweiachs- Extruders schmelzgeknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt, mit einer Schneidmühle grob zerkleinert, mit Hilfe eines Pulverisators unter Verwendung eines Luftstrahles feinpulverisiert und mit Hilfe eines Festwand-Windkraftklassierers (DS-Typ Windkraftklassierer, hergestellt von der Firma Nippon Pneumatic Mfg. Co. Ltd.) klassiert, um ein klassiertes Pulverprodukt zu erhalten. Ultrafeines Pulver und grobes Pulver wurde gleichzeitig und genau mit Hilfe eines mehrere Abteilungen aufweisenden Klassierers unter Verwendung eines Coanda-Effektes vom klassierten Pulver entfernt (Elbow Jet Klassierer, erhältlich von der Firma Nittetsu Kogyo K.K.), um auf diese Weise negativ aufladbares isolierendes schwarzes feines Pulver (magnetischer Toner) zu erhalten. Die Partikelgrößenverteilung des magnetischen Toners ist in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt.
100 Teile des auf diese Weise erhaltenen magnetischen Toners und 0,6 Teile von negativ aufladbarem feinen Pulver aus hydrophobem Trockenprozeßsiliciumdioxid (PET spezifische Oberfläche = 300 m²/g) wurden in einem Henschel-Mischer vermischt, um einen magnetischen Toner herzustellen, bei dem das feine Siliciumdioxidpulver an den Tonerpartikeloberflächen haftete. Der magnetische Toner in diesem Mischungszustand wird als magnetischer Toner Nr. 1 bezeichnet.

Tonerherstellungsbeispiel 2

Vernetztes Polyesterharz 100 Teile
(Mb = 6 x 10&sup4;)
Magnetisches Eisenoxid 100 Teile
( n) = etwa 0,15 um, sat = 90 emu/g, = etwa 6 emu/g, Hc = etwa 70 Oe)
Ethylen-Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
3,5-Di-tert-butylsalicylsäurechromkomplex 2 Teile
Ein negativ aufladbarer isolierender magnetischer Toner mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 1 wurde aus den vorstehenden Komponenten hergestellt, im übrigen in der gleichen Weise wie beim Tonerherstellungsbeispiel 1, und 100 Teile des magnetischen Toners sowie 0,8 Teile von hydrophobem Trockenprozeßsiliciumdioxid (BET-Wert = 200 m²/g) wurden in einem Henschel-Mischer vermischt, um einen magnetischen Toner im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver zu erhalten.
Der magnetische Toner in diesem Mischzustand wird als magnetischer Toner Nr. 2 bezeichnet.

Tonerherstellungsbeispiel 3

Styrol/Butylmethacrylat/Divinylbenzolcopolymerisat (70/29/1; Mb = 35 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 70 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
Monoazoeisenkomplex 2 Teile
Aus den obigen Bestandteilen wurde sonst in der gleichen Weise wie beim Tonerherstellbeispiel 1 magnetischer Toner Nr. 3 hergestellt, der Tonerpartikel mit einer Partikelgrößenverteilung wie in Tabelle 1 gezeigt im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver aufwies.

Tonerherstellungsbeispiel 4

Styrol/Butylacrylat/Monoethylmaleat Divinylbenzolcopolymerisat (70/25/4/1; Mw = :30 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 70 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 3 Teile
Tert-Butyl-Hydroxynaphthoesäurechromiumkomplex 2 Teile
Magnetischer Toner Nr. 4, der Tonerpartikel mit einer Partikelgrößenverteilung wie in Tabelle 1 besaß, im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver wurde aus den obigen Bestandteilen und im übrigen in der gleichen Weise wie im Tonerherstellbeispiel 2 hergestellt.

Tonerherstellungsbeispiele 5 und 6

Magnetische Toner Nr. 5 und 6, die Tonerpartikel mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 1 im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver aufwiesen, wurden aus dem grob zerkleinerten Produkt im Tonerherstellbeispiel 1 unter anderen Feinpulversierungs- und Klassierungsbedingungen, im übrigen in der gleichen Weise wie im Tonerherstellbeispiel 1 hergestellt.
Die auf die vorstehend angegebene Weise hergestellten Tonerproben wurden in bezug auf die Bilderzeugung in den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen unter diversen Entwicklungsvorspannungsbedingungen, wie vorstehend beschrieben, getestet, wobei das vorstehend beschriebene Bilderzeugungsgerät verwendet wurde. Die Bedingungen der entsprechenden Beispiele sind in der hiernach wiedergegebenen Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Ergebnisse eines Kopiertests für 10.000 Bögen in den entsprechenden Beispielen sind in Tabelle 3 (Bilddichte und Oberflächenzustand der Tonerträgerelemente) und Tabelle 4 (Bildauswertung) gezeigt.

Beispiele 1-8

Es wurden Bilder mit hoher Bildqualität erhalten, die in den Tabellen 3 und 4 gezeigt. Entsprechend gute Ergebnisse wurden in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit einer Temperatur von 15ºC und einer Feuchtigkeit von 10 % relative Feuchtigkeit erzielt.
In Beispiel 5 wurde eine kleine Überzugsunregelmäßigkeit auf der Trommel beobachtet, die einem Nichtbildteil entsprach. Es wurden jedoch keine Unregelmäßigkeiten in den Tonerbildern festgestellt, selbst bei Wiederholung der Entwicklung.

Bezugsbeispiel 1

Es wurde Trommel Nr. 1 verwendet, die durch Bestrahlen mit auf unbestimmte Weise geformten Partikeln behandelt worden war.
Im Vergleich zu Beispiel 3 wurden etwas schlechtere Ergebnisse in bezug auf die Abstufung und Nebelerscheinungen erhalten.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde eine Entwicklungsvorspannung mit einem Nutzfaktor von 50 % eingesetzt. Nachzieheffekte und Tonerträgerelementerinnerungsphänomene wurden beobachtet, so daß sich schlechtere Ergebnisse in bezug auf die Abstufung und Auflösung im Vergleich zu Beispiel 1 ergaben.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurden allgemein gute Bilder erhalten. Ein Zusammenfall von Buchstaben (schlechte Auflösung) infolge einer übermäßig großen Tonerabdeckung wurde jedoch beobachtet, und es wurde viel Toner verbraucht.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurden gute Bilder im Anfangsstadium erzielt. Bei wiederholtem Kopieren nahm jedoch die Bildqualität allmählich ab, wobei feststellbare Nachzieheffekte und eine unstabile Reproduktion von dünnen Linien entstanden, was zu einer geringeren Auflösung führte. Tabelle 1 Partikelgrößenverteilung des Toners Toner Mengen % der Partikel ≤5 µm Vol % der Partikel ≤16 µm Mengen % der Partikel 8-12.7 µm durchschnittl. Vol.Partikelgröße µm (Mengen %)/(Vol %) der Partikel ≤5 µm Beispiel Vergleichsbeispiel Tabelle 2 Entwicklungsbedingungen Trommel Entwicklungsvorspannungsquelle magnetischer Toner unbestimmt geformte Partikel bestimmt gef. Partikel Nutzfaktor (%) durchschnittliche Vol.Partikelgr. (µm) Bsp. Bezugsbsp. Vergleichsbsp. Tabelle 3 Anfangsstadium nach 10000 Bögen durchschnittl. Volumenpartikelgröße des Toners auf der Trommel (µm) Tonerüberzugunregelmäßigkeit* Bsp. Bezugsbsp. Vergleichsbsp. *Anm.: : Ausgezeichnet (frei von Überzugsunregelmäßigkeiten) : Gut Δ: Akzeptabel x: Nicht akzeptabel Tabelle 4 Anfangsstadium nach 10000 Bögen Nachziekeffekt * Tonerträgerelemerinnerungsph.** Dünnlinienreproduzierbarkeit (%) Auflosung (Linien/mm) Bsp. Bezugsbsp. Vgl.bsp. *, **: :Exzellent : Gut Δ: Akzeptabel x: Nicht akzeptabel
Wenn somit in der vorstehend beschriebenen Weise ein magnetischer Toner, der eine spezielle Partikelgrößenverteilung besitzt, auf einem Tonerträgerelement, das eine spezielle Oberflächenunebenheit aufweist, getragen und einei Entwicklung unterzogen wird, indem ein spezielles unsymmetrisches elektrisches Wechselvorspannungsfeld zum Entwickeln angelegt wird, werden mit der Erfindung die folgerden ausgezeichneten Effekte erzielt:
(1) Der magnetische Toner wird gleichmäßig auf das Tonerträgerelement aufgebracht, so daß hierauf gleichmäßige, dünne, kurze und dichte Ohren aus Tonerpartikeln gebildet werden, die gleichmäßig auf ein geeignetes Ladungsniveau aufgeladen werden, wobei die Tonerpartikel in wirksamer Weise zum Fliegen gebracht werden und sich eine hohe Bildqualität ergibt.
(2) Es ist möglich, klare Bilder hoher Qualität zu erzielen, die eine hohe Bilddichte und eine ausgezeichnete Dünnlinienreproduzierbarkeit und Abstufung besitzen sowie über eine lange Zeitdauer frei von Nebelerscheinungen sind.
(3) Das Tonerträgerelementerinnerungsphänomen wird verhindert oder ausgeschaltet.
(4) Es können selbst unter Bedingungen niedriger Feuchtigkeit klare Bilder hoher Qualität mit einer hohen Dichte erzielt werden, die frei von Nebelerscheinungen sind.

Herstellbeispiele von lichtempfindlichen a-Si-Trommeln

Es wurden lichtempfindliche a-Si-Trommeln mit Hilfe einer Hochfrequenz-Plasma-CVD-Vorrichtung unter Verwendung von Gasen aus SiH&sub4;, H&sub2;, CH&sub4;, PH&sub3;, B&sub2;H&sub6;, GeH&sub4; etc. gemäß dem Glimmentladungsverfahren hergestellt.
(1) Ein Aluminiumzylindersubstrat mit einem Durchmesser von 108 mm und einer Länge von 360 mm wurde mit einer eine geringere Ladungsinjektion verhindernden Schicht aus hydriertem a-Si, das mit Bor dotiert war, versehen, danach mit einer 25 um dicken lichtempfindlichen Schicht aus hydriertem a-Si und mit einer obersten Oberflächenschutzschicht aus hydriertem a-SiC. Auf diese Weise wurde die lichtempfindliche Trommel Nr. 1 hergestellt.
(2) Ein Aluminiumzylindersubstrat mit einem Durchmesser von 108 mm und einer Länge von 360 mm wurde nacheinander mit einer unteren eine Ladungsinjektion verhindernden Schicht aus hydriertem a-Si, das mit Phosphor dotiert war, einer 25 um dicken lichtempfindlichen Schicht aus hydriertem a-Si, einer oberen eine Ladungsinjektion verhindernden Schicht aus hydriertem a-Si, das mit Bor dotiert war, und einer Oberflächenschutzschicht aus hydriertem a-SiC versehen. Auf diese Weise wurde die lichtempfindliche Trommel Nr. 2 hergestellt.
Die auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellten lichtempfindlichen a-Si-Trommeln wurden in ein in Figur 1 gezeigtes Bilderzeugungsgerät, das nachfolgend beschrieben wird, eingebaut, um eine erfindungsgemäße Bilderzeugung durchzuführen.
Wie man Figur 1 entnehmen kann, wurde eine lichtempfindliche a-Si-Trommel der vorstehend beschriebenen Weise als Trägerelement 1 für das latente Bild verwendet. Der Spalt zwischen dem Trägerelement 1 für das latente Bild und der Entwicklungstrommel 22 wurde auf 0,3 mm eingestellt, während der Spalt zwischen der Entwicklungstrommel 22 und dem magnetischen Abstreifmesser 24 auf 0,25 mm eingestellt wurde, um eine magnetische Tonerschicht mit einer Dicke von etwa 120 um auf der Entwicklungstrommel herzustellen. Das durch die Magnetwalze 23 erzeugte Magnetfeld, das auf der Trommeloberfläche gemessen wurde, betrug 1000 Gauss am N&sub1;-Pol, 1000 Gauss am S&sub1;-Pol, 750 Gauss am N&sub2;-Pol und 550 Gauss am S&sub2;- Pol. Ein Kopiertest wurde mit einer Geschwindigkeit von 80 Bögen. (A 4)/min durchgeführt.
Die Entwicklungsvorspannungsquellen, die im Test eingesetzt wurden, sind in der hiernach angegebenen Tabelle 5 zusammengefaßt. Die in den Figuren 17-22 gezeigten Wechselvorspannungswellenformen wurden durch Überlagerung von Wechselspannungen und Gleichspannungen angelegt.
Es wurden magnetische Toner verwendet, die in der nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt wurden.

Tonerherstellbeispiel 7

Styrol/Butylmethacrylat/Divinylbenzol/Copolymerisat (70/29,5/0,5; Mw = 35 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 80 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
Monoazochromkomplex 2 Teile
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in einem Mischer gut vermischt und mit Hilfe eines Zweiachsenextruders bei 150ºC schmelzgeknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt, in einer Schneidmühle grob zerkleinert, mit Hilfe eines Pulverisators unter Verwendung eines Luftstrahles feinpulverisiert und durch einen Festwand-Windkraftklassierer (DS-Typ Windkraftklassierer, hergestellt von der Firma Nippon Pneumatic Mfg. Co. Ltd.) klassiert, um ein klassiertes Pulverprodukt zu gewinnen. Ultrafeines Pulver und grobes Pulver wurden gemeinsam und auf genaue Weise vom klassierten Pulver mit Hilfe eines mehrere Abteilungen aufweisenden Klassierers unter Verwendung eines Coanda-Effektes entfernt (Elbow Jet Klassierer, erhältlich von der Firma Nittetsu, Kogyo, K.K.), so daß ein negativ aufladbares isolierendes schwarzes feines Pulver (magnetischer Toner) erhalten wurde. Die Partikelgrößenverteilung des magnetischen Toners ist in der nachfolgenden Tabelle 6 aufgeführt.
100 Teile des auf diese Weise erhaltenen magnetischen Toners und 0,6 Teile aus negativ aufladbarem feinen Pulver aus hydrophobem Trockenprozeßsiliciumdioxid (BET spezifische Oberfläche = 300 m²/g) wurden in einem Henschel-Mischer vermischt, um einen magnetischen Toner herzustellen, bei dem das feine Siliciumdioxidpulver an den Tonerpartikeloberflächen haftete. Der magnetische Toner in diesem Mischzustand wird als magnetischer Toner Nr. 7 bezeichnet.

Tonerherstellbeispiel 8

Vernetztes Polyesterharz 100 Teile
(Mw = 6 x 10&sup4;)
Magnetisches Eisenoxid 90 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
3,5-Di-tert-Butylsalicylsäurechromkomplex 2 Teile
Magnetischer Toner Nr. 8, der Tonerpartikel mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 6 im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver aufwies, wurde aus den obigen Bestandteilen und im übrigen in der gleichen Weise wie beim Tonerherstellbeispiel 7 hergestellt.

Tonerherstellbeispiel 9

Styrol/Butylacrylat/Diphenylbenzol-Copolymerisat (75/24,5/0,5; Mw = 35 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 100 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 3 Teile
Monoazochromkomplex 2 Teile
Ein negativ aufladbarer isolierender magnetischer Toner mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 6 wurde aus den obigen Bestandteilen und sonst in der gleichen Weise wie beim Tonerherstellbeispiel 7 hergestellt, und 100 Teile des magnetischen Toners und 0,8 Teile von negativ aufladbarem hydrophobem Trockenprozeßsiliciumdioxid (BET-Wert = 300 m²/g) wurden in einem Henschel-Mischer gemischt, und es wurde ein magnetischer Toner im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver hergestellt.
Der magnetische Toner in diesem Mischzustand wird als magnetischer Toner Nr. 9 bezeichnet.

Tonerherstellbeispiel 10

Styrol/Butylmethacrylat/Divinylbenzol-Copolymerisat (75/24,5/0,5; Mw = 35 x 10&sup4;) 80 Teile
Styrol/Butadien/Divinylbenzol-Copolymerisat (80/19,5/0,5; Mw = 40 x 10&sup4;) 20 Teile
Magnetisches Eisenoxid 80 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
Nigrosin (Ladungssteuermittel) 2 Teile
Ein negativ aufladbarer isolierender magnetischer Toner mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 6 wurde aus den obigen Bestandteilen und sonst in der gleichen Weise wie im Tonerherstellbeispiel 7 beschrieben hergestellt, und 100 Teile des magnetischen Toners und 0,6 Teile von positiv aufladbarem hydrophobem Trockenprozeßsiliciumdioxid (BET-Wert = 200 m²/g) wurden in einem Henschel-Mischer gemischt, um einen magnetischen Toner im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver zu erhalten.
Der magnetische Toner in diesem Mischungszustand wird als magnetischer Toner Nr. 10 bezeichnet.

Tonerherstellbeispiel 11

Styrol/Butylacrylat/Divinylbenzol-Copolymerisat (75/24,5/0,5; Mw = 35 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 90 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
Nigrosin 2 Teile
Magnetischer Toner Nr. 11 mit positiver Aufladbarkeit, der Tonerpartikel mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 6 im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver enthielt, wurde aus den obigen Bestandteilen und sonst in der gleichen Weise wie im Tonerherstellbeispiel 10 beschrieben hergestellt.

Tonerherstellbeispiel 12

Styrol/Butylacrylat/Divinylbenzol-Copolymerisat (75/24,5/0,5; Mw = 35 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 80 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
Quarternäres Ammoniumsalz (Ladungssteuermittel) 2 Teile
Ein positiv aufladbarer isolierender magnetischer Toner mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 6 wurde aus den obigen Bestandteilen und sonst in der gleichen Weise wie im Tonerherstellbeispiel 7 beschrieben hergestellt, und 100 Teile des magnetischen Toners sowie 0,8 Teile von positiv aufladbarem hydrophoben Trockenprozeßsiliciumdioxid (BET-Wert = 200 m²/g) wurden in einem Henschel-Mischer vermischt, um einen magnetischen Toner im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver zu erhalten.
Der magnetische Toner in diesem Mischungszustand wird als magnetischer Toner Nr. 12 bezeichnet.

Tonerherstellbeispiele 13 und 14 (Vergleichsbeispiele)

Magnetischer Toner Nr. 13, der Tonerpartikel mit einer Partikelgrößenverteilung gemäß Tabelle 6 im Gemisch mit feinem Siliciumdioxidpulver enthielt, wurde aus dem grob zerkleinerten Produkt gemäß Tonerherstellbeispiel 7 bei einer anderen Feinpulverisierung und anderen Klassierungsbedingungen, sonst aber in der gleichen Weise wie im Tonerherstellbeispiel 7 beschrieben hergestellt.
In entsprechender Weise wurde magnetischer Toner Nr. 14 aus dem grob zerkleinerten Produkt im Tonerherstellbeispiel 10 hergestellt.
Diese Tonerproben wurden in bezug auf die Bilderzeugung in den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen unter diversen Entwicklungsvorspannungsbedingungen der vorstehend beschriebenen Weise unter Einsatz des vorstehend beschriebenen Bilderzeugungsgerätes getestet. Die Bedingungen der entsprechenden Beispiele sind in der hiernach nachfolgenden Tabelle 7 zusammengefaßt. Die Ergebnisse eines Kopiertests für 10.000 Bögen in den entsprechenden Beispielen sind in den Tabellen 8 und 9 gezeigt.

Beispiele 9-14

Es konnten Bilder mit einer hohen Bilddichte erhalten werden, die eine genaue Reproduktion von Originalen waren, wie in Tabelle 8 gezeigt.
Die Bilder besaßen ausgezeichnete Abstufungseigenschaften, und es konnte nahezu kein Tonerträgerelementerinnerungsphänomen beobachtet werden.
Die Differenz zwischen dem Dunkelteilpotential und dem Hellteilpotential wurde in den Beispielen 9-11 auf + 300 V und in den Beispielen 12-14 auf - 300 V eingestellt.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde ein entsprechender Kopiertest wie in Beispiel 9 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß anstelle der in Beispiel 9 verwendeten Entwicklungsvorspannungsquelle 6 eine Entwicklungsvorspannungsquelle 1 (Nutzfaktor = 50 %) eingesetzt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Verglichen mit Beispiel 9 wurden schlechtere Ergebnisse in bezug auf die Bilddtichte und die Auflösung und darüber hinaus auf Nebelerscheinungen und die Halbtonreproduzierbarkeit erhalten. Da die Zahl der Kopierbögen erhöht wurde, wurde ein geringes Tonerträgerelementerinnerungsphänomen beobachtet.

Vergleichsbeispiele 5

Es wurde ein entsprechender Kopiertest wie in Beispiel 9 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß magnetischer Toner Nr. 13 verwendet wurde.
Im Anfangsstudium wurden gute Bilder erhalten. Es wurde jedoch nach dem Kopieren von 10.000 Bögen eine Verschlechterung der Bildqualität beobachtet, als der Kopiertest unterbrochen wurde. Tabelle 9 gibt die Ergebnisse zum Zeitpunkt des Kopierens von 10.000 Bögen wieder.

Vergleichsbeispiel 6

Es wurde ein entsprechender Kopiertest wie in Beispiel 12 durchgeführt, wobei jedoch magnetischer Toner Nr. 14 verwendet werde.
Die entstandenen Bilder besaßen gute Ergebnisse in bezug auf Dichte und Nebelerscheinungen. Infolge einer überschüssigen Tonerabdeckung wurden jedoch Zusammenbrüche von feinen Buchstabenbildern und eine schlechtere Auflösung beobachtet.
Die obigen Schwierigkeiten traten verstärkt nach (iem Kopieren von 10.000 Bögen auf, als der Kopiertest unterbrochen wurde. Tabelle 9 zeigt die Ergebnisse bei 10.000 Bögen.

Bezugsbeispiel 2

Es wurde ein entsprechender Kopiertest wie in Beispiel 10 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß eine Trommel aus einem organischen Fotoleiter (OPC) anstelle der lichtempfindlichen a-Si-Trommel Nr. 2 verwendet wurde. Die Ergebnisse entsprechen Tabelle 9.
Es wurden im Anfangsstadium allgemein gute Ergebnisse erzielt. Die Auflösung und das Reproduktionsvermöger von Punkten war jedoch etwas schlechter, und die Bilder wiesen eine mangelnde Bildschärfe auf.
Nebelerscheinungen wurden nach dem Kopieren von 50.000 Bögen beobachtet, als das Trommeloberflächenpotential und die Gleichspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung nachgestellt wurden, um den gleichen Potentialkontrast wie im Anfangsstadium zu erreichen. Beim weiteren Kopieren wurde im Vergleich zu Beispiel 10 eine Verschlechterung der Bildqualität festgestellt.
Die Bildauswertung wurde nach dem Kopieren von 100.000 Bögen durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurde die in Beispiel 10 verwendete a-Si-Trommel eingesetzt, um eine weitere Bilderzeugung durchzuführen, wobei die gleiche Bildqualität wie in Beispiel 10 erhalten wurde.
Nach dem Kopieren von 100.000 Bögen wurden keinerlei Kratzer und Bildfehler beobachtet, die auf derartige Kratzer zurückzuführen waren. Tabelle 5 Wechselspannung Gleichspannung Figur-Nr. des Wellendiagramms Nutzfaktor (%) Frequenz Spannung Spitze-Spitze Gleichspannung Quelle Vergl.bsp. Quelle Tabelle 6 Partikelgrößenverteilung des Toners Toner Mengen % der Partikel ≤5 µm Vol % der Partikel ≤16 µm Mengen % der Partikel 8-12.7 µm durchschnittl. Vol.Partikelgröße µm (Mengen %)/(Vol %) der Partikel ≤5 µm Beispiel Vergleichsbeispiel Tabelle 7 Faktoren der Bilderzeugung lichtempfindliche Trommel Entwicklungsvorspannungsquelle magnetischer Toner Material Nutzfaktor durchschn. Volumenpartikelgröße Bsp. Vergleichsbsp. Bezugsbsp. Tabelle 8 Anfangsstadium nach 100000 Bögen Dmax. 5mm-dia. Punktbild Dmax festes schw. Bild Dünnlinienreproduzierbarkeit Auflösung (Linien/mm) Tabelle 9 Anfangsstadium nach 100000 Bögen Dmax. 5mm-dia. Punktbild Dmax festes schw. Bild Dünnlinienreproduzierbarkeit Auflösung (Linien/mm) Vergleichsbsp. Bezugsbsp. (beim Kopieren von 100000 B.) (mit OPC-Trommel) (mit a-Si-Trommel
Wenn in der vorstehend beschriebenen Weise ein latentes Bild auf einem lichtempfindlichen a-Si-Element mit einem magnetischen Toner entwickelt wird, der eine spezielle Partikelgrößenverteilung besitzt, und zwar unter Anlegung eines speziellen unsymmetrischen elektrischen Wechselvorspannungsfeldes für die Entwicklung, werden durch die vorliegende Erfindung die nachfolgenden ausgezeichneten Wirkungen erreicht:
(1) Ein Bild hoher Dichte, das frei von Nebelerscheinungen ist und eine gute Abstufung aufweist, kann selbst bei einem geringen Potentialkontrast erhalten werben.
(2) Empfindliche latente Bilder werden korrekt entwickelt, so daß sichtbare Bilder erzeugt werden, die eine ausgezeichnete Dünnlinienreproduzierbarkeit, Punkt reproduzierbarkeit und Auflösung besitzen.
(3) Selbst bei einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit werden eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Stabilität erreicht, so daß eine hohe Bildqualität über eigen langen Zeitraum zur Verfügung gestellt werden kann.

Beispiel 15

Es wurde ein Kopiertest in der nachfolgend beschriebenen Weise durchgeführt, indem ein Bilderzeugungsgerät der Figur 1 verwendet wurde, das eine lichtempfindliche Selen- Trommel aufwies.
Die Wellenform der bei diesem Ausführungsbeispiel gingesetzten Wechselvorspannung (Nutzfaktor = 20 %) ist in Figur 3 dargestellt.
Styrol/Butylacrylat/Divinylbenzol-Copolymerisat (75/24/1; Mw = 30 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 80 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
Monoazometallkomplex (Ladungssteuermittel) 1 Teil
Die vorstehenden Bestandteile wurden in einem Mischer gemischt und mit Hilfe eines Zweiachsenextruders bei 150ºC schmelzgeknetet. Das geknetete Produkt wurde abgekühlt, in einer Schneidmühle grob zerkleinert, mit Hilfe eines Pulverisators unter Verwendung eines Luftstrahles fein pulverisiert und mit Hilfe eines Festwall-Windkraftklassierers (DS-Typ Windkraftklassierer, hergestellt von der Firma Nippon Pneumatic Mfg. Co. Ltd.) klassiert, um ein klassiertes Pulverprodukt zu erhalten. Ultrafeines Pulver und grobes Pulver wurden gleichzeitig und genau vom klassierten Pulver entfernt, und zwar mit Hilfe eines mehrere Abteilungen aufweisenden Klassierers unter Ausnutzung eines Coanda-Effektes (Elbow Jet Klassierer, erhältlich von der Firma Nittetsu Kogyo K.K.), um negativ aufladbares isolierendes schwarzes feines Pulver (magnetischer Toner) zu erhalten. Die Partikelgrößenverteilung des magnetischen Toners ist in der nachfolgend aufgeführten Tabelle 10 angegeben.
100 Teile des auf diese Weise erhaltenen magnetischen Toners und 0,6 Teile von negativ aufladbarem hydrophobem feinen Pulver aus Trockenprozeßsiliciumdioxid (BET spezifische Oberfläche = 300 m²/g) wurden in einem Henschel-Mischer vermischt, um einen magnetischen Toner herzustellen, bei dem das feine Siliciumdioxidpulver an den Tonerpartikeloberflächen haftete. Der magnetische Toner in diesem Mischzustand wurde für einen Kopiertest von 10.000 Bögen verwendet. Tabelle 11 hiernach zeigt die Ergebnisse des Tests, und zwar die durchschnittliche Volumenpartikelgröße des magnetischen Toners auf der Entwicklungstrommel und den Grad der Aufladung des magnetischen Toners auf der Entwicklungstrommel, der während des Tests gemessen wurde.
Wie aus Tabelle 11 deutlich wird, wurden Bilder hoher Dichte und mit einer ausgezeichneten Auflösung und Dunnlinienreproduzierbarkeit, die frei von weißem Untergrundnebel waren, auf stabile Weise erhalten, ohne daß das Tonerträgerelementerinnerungsphänomen aufttrat. Entsprechend gute Ergebnisse wurden selbst in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit, nämlich 10ºC und 10 % relative Feuchtigkeit, erhalten.

Beispiele 16, 17

Ähnlich wie in Beispiel 15 wurden Kopiertests durchgeführt, mit der Ausnahme, daß magnetische Toner der Tabelle 10 eingesetzt wurden, die erhalten worden waren, indem man die Mengen des magnetischen Materiales und des Ladungssteuermittels veränderte, die Feinpulverisierungs- und Klassierungsbedingungen steuerte, um die gezeigte Partikelgrößenverteilung zu erhalten, und die Menge des zugesetzten feinen Siliciumdioxidpulvers veränderte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt.
Es wurden klare Bilder auf stabile Weise erhalten. Entsprechend gute Ergebnisse wurden in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit, nämlich 15ºC und 10 % relative Feuchtigkeit, erhalten.

Beispiel 18

Vernetztes Poleyesterharz 100 Teile
(Mw = 6 x 10&sup4;)
Magnetisches Eisenoxid 80 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
3,5-Di-tert-Butylsalicylsäurechromkomplex 1 Teil
Ein magnetischer Toner, der aus den obigen Bestandteilen und sonst in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 hergestellt worden war, ergab die in Tabelle 10 gezeigte Partikelgrößenverteilung (mit Ausnahme des Siliciumdioxids).
Es wurde ein Kopiertest in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der vorstehend beschriebene magnetische Toner verwendet und eine Entwicklungsvorspannungsquelle angelegt wurde, die die in Figur 4 gezeigte Wechselvorspannungswellenform ergab (Nutzfaktor = 30 %). Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 aufgeführt.
Wie aus Tabelle 11 deutlich wird, wurden Bilder mit ausgezeichneten Qualitäten erhalten. Entsprechend gute Ergebnisse wurden in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit, nämlich 15ºC und 10 % relative Luftfeuchtigkeit, erhalten.

Beispiele 19, 20

Es wurden Kopiertests in entsprechender Weise wie in Beispiel 18 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß magnetische Toner gemäß Tabelle 10 verwendet wurden, die erhalten worden waren, indem die Mengen des magnetischen Materiales und des Ladungssteuermittels verändert wurden, die Feinpulverisierungs- und Klassierungsbedingungen gesteuert wurden, um die gezeigte Partikelgrößenverteilung zu erhalten, und die Menge des zugesetzten feinen Siliciumdioxidpulvers verändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 dargestellt.
Es wurden klare Bilder auf stabile Weise erhalten. In Beispiel 19 wurde jedoch ein geringfügiges Tonerträgerelementerinnerungsphänomen entsprechend einer Umdrehung des Tonerträgerelementes beobachtet. Entsprechend gute Ergebnisse wurden in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit, nämlich 15ºC und 10 % relative Feuchtigkeit, erhalten.

Beispiel 21

Es wurde ein Kopiertest in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß eine Entwicklungsvorspannungsquelle verwendet wurde, die zu der in Figur 5 gezeigten Wechselspannungswellenform führte (Nutzfaktor = 35 %). Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 dargestellt.
Entsprechend gute Ergebnisse wie in Beispiel 15 wurden auch in diesem Fall erzielt.

Vergleichsbeispiel 7

Es wurde ein Kopiertest in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß eine Entwicklungsvorspannungsquelle verwendet wurde, die zu der in Figur 9 dargestellten Wechselvorspannungswellenform führte (Nutzfaktor = 50 %). Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt.
Im Vergleich zu den Bildern in Beispiel 15 besaßen die entstandenen Bilder schlechtere Abstufungseigenschaften, eine etwas schlechtere Auflösung sowie Dünnlinienreproduzierbarkeit und waren von einem geringen Anteil an weißem Untergrundnebel begleitet. Es wurde auch das Tonerträgerelementerinnerungsphänomen fsetgestellt.

Vergleichsbeispiel 8

Es wurde ein Kopiertest in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß ein in Tabelle 10 aüfgeführter magnetischer Toner verwendet wurde, der aus dem grob zerkleinerten Produkt gemäß Beispiel 15 erhalten wurde, indem die Feinpulverisierungs- und Klassierungsbedingungen so geändert wurden, um die in Tabelle 10 aufgeführte Partikelgrößenverteilung zu erreichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 aufgeführt.
Im Anfangsstadium wurden gute Bilder erzielt. Bei der Fortführung des Kopierens wurden jedoch allmählich rauhe Bilder mit einer schlechteren Auflösung und Dünnlinienreproduzierbarkeit erzeugt.

Vergleichsbeispiel 9

Styrol/Butylacrylat/Divinylbenzol-Copolymerisat (75/24/1; Mw = 30 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 80 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
3,5-Di-tert-Butylsalicylsäurezinkkomplex 0,5 Teile
Ein magnetischer Toner, der aus den vorstehenden Bestandteilen und sonst in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 beschrieben hergestellt wurde, führte zu der in Tabelle 10 gezeigten Partikelgrößenverteilung und zu den in Tabelle 11 aufgeführten Ergebnissen infolge eines Kopiertests, der in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 durchgeführt worden war.
Die entstandenen Bilder besaßen aufgrund von Hohlbildern (Ausfall im Zentrum) eine niedrige Bilddichte sowie unbeständige Liniendicken.

Vergleichsbeispiel 10

Vernetztes Polyesterharz (Mw = 6 x 10&sup4;) 100 Teile
Magnetisches Eisenoxid 80 Teile
Ethylen/Propylen-Copolymerisat mit niedrigem Molekulargewicht 4 Teile
3,5-Di-tert-Butylsalicylsäurechromkomplex 3 Teile
Ein magnetischer Toner, der aus den vorstehenden Bestandteilen und sonst in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 beschrieben hergestellt wurde, besaß die in Tabelle 10 dargestellte Partikelgrößenverteilung sowie die in Tabelle 11 wiedergegebenen Ergebnisse infolge eines Kopiertests, der in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 durchgeführt worden war.
Im Anfangsstadium wurden gute Bilder erreicht. Beim Fortsetzen des Kopierens fiel jedoch die Bilddichte ab, und es wurde ein Tonerträgerelementerinnerungsphänomen beobachtet. Diese Neigung verstärkte sich bei einem entsprechenden Kopiertest in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit, nämlich 15ºC und 10 % relativer Feuchtigkeit.
Figur 15 zeigt die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Volumenpartikelgröße und der Aufladung auf dem Tonerträgerelement (Entwicklungstrommel) der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen getesteten magnetischen Toner. Tabelle 10 Partikelgrößenverteilung des Toners Ladungssteuermittel magnetisches Material Siliciumdioxid Mengen % der Partikel ≤5 µm Vol % der Partikel ≤16 µm Mengen % der Partikel 8-12.7 µm durchschn. Vol.-partikelgröße µm Tabelle 11 Anfangsstadium nach 10000 Bögen Aufladung des Toners auf Trommel (µc/g) Dmax 5mm-dia Punktbild Dmax festes schw. Bild Dünnlinienreproduzierbarkeit Auflösung (Linien/mm) *: durchschnittliche Volumenpartikelgröße
Wenn, wie vorstehend beschrieben, ein magnetischer Toner mit einer speziellen Partikelgrößenverteilung und einem speziellen triboelektrischen Aufladungsvermögen für eine Entwicklung unter Anlegung eines speziellen unsymmetrischen elektrischen Wechselvorspannungsfeldes für die Entwicklung verwendet wird, werden durch die vorliegende Erfindung die nachfolgenden ausgezeichneten Wirkungen erreicht:
(1) Es ist möglich, nacheinander Tonerbilder zu erzeugen, die eine hohe Bilddichte besitzen und frei von Nebelerscheinungen sind.
(2) Es ist möglich, Tonerbilder mit hoher Qualität zu schaffen, die eine gute Abstufung und Auflösung sowie Dünnlinienreproduzierbarkeit aufweisen.
(3) Selbst unter Bedingungen niedriger Feuchtigkeit findet kein Abfall der Bilddichte statt.

Claims

1. Bilderzeugungsverfahren mit den Schritten:

Anordnen eines Trägerelementes für ein latentes Bild zum Halten eines elektrostatischen Bildes auf dem Trägerelement und eines Tonerträgerelementes zum Tragen eines magnetischen Toners mit einem vorgegebenen Abstand voneinander an einer Entwicklungsstation, wobei der magnetische Toner ein Harzbindemittel und magnetisches Pulver umfaßt und eine Partikelgrößenverteilung aufweist, die 12 Mengenprozent oder mehr magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, 33 Mengenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 8-12,7 um und 2 Volumenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 16 um oder mehr enthält, um eine durchschnittliche Volumenpartikelgröße von 4-10 um zur Verfügung zu stellen;

Fördern des magnetischen Toners in einer auf dem Tonerträgerelement getragenen Schicht, deren Dicke so reguliert ist, daß sie dünner ist als der vorgegebene Abstand an der Entwicklungsstation; und

Anlegen einer Wechselvorspannung, die eine Gleichvorspannung und eine unsymmetrische Wechselvorspannung in Überlagerung umfaßt, zwischen das Tonerträgerelement und das Trägerelement für das latente Bild an der Entwicklungsstation, um ein elektrisches Wechselspannungsfeld vorzusehen, das eine Entwicklungsseitenspannungskomponente und eine Rückentwicklungsseitenspannungskomponente aufweist, wobei die Entwicklungsseitenspannungskomponente eine Größe besitzt, die der der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente entspricht oder größer als diese ist, und eine Dauer, die geringer ist als die der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente, so daß der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement auf das Trägerelement für das latente Bild überführt wird, um das darauf befindliche elektrostatische Bild an der Entwicklungsstation zu entwickeln.

2. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wechselvorspannung eine Frequenz von 1,0-5,0 KHz besitzt.

3. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wechselvorspannung einen Nutzfaktor von 10-40 % besitzt.

4. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wechselvorspannung einen Wert von Spitze zu Spitze von 1,0-2,0 KV aufweist.

5. Bilderzeugungsvefahren nach Anspruch 1, bei dem der magnetische Toner 12-60 Mengenprozent magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger enthält.

6. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der magnetische Toner eine durchschnittliche Volumenpartikelgrüße von 6-10 um besitzt, 12-60 Mengenprozent magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger enthält und die Bedingung N/V -0,04N+k erfüllt, wobei N eine Zahl von 12-60 bedeutet, die den Anteil in Mengenprozent der Tonerpartikel von 5 um oder weniger wiedergibt, V eine Zahl ist, die den Anteil in Volumenprozent der Tonerpartikel von 5 um oder weniger kennzeichnet, und k eine Zahl von 4,5-6,5 ist.

7.Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wechselvorspannung eine Frequenz von 1,0-5,0 KHz, eine Spannung von Spitze zu Spitze von 1,0-2,0 KV und einen Nutzfaktor von 10-40 % besitzt und der magnetische Toner 12-60 Mengenprozent an Tonerpartikeln von 5 um oder weniger enthält.

8. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, bei dem der magnetische Toner eine durchschnittliche Volumenpartikelgrüße von 6-10 um besitzt, 12-60 Mengenprozent magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger enthält und die Bedingung N/V -0,04N+k erfüllt, wobei N eine Zahl von 12-60 ist, die den Anteil in Mengenprozent der Tonerpartikel von 5 um oder weniger angibt, V eine Zahl ist, die den Anteil in Volumenprozent von Tonerpartikeln von 5 um oder weniger kennzeichnet, und k eine Zahl von 4,5-6,5 ist.

9. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine lichtempfindliche Schicht aus a-Si aufweist.

10. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine lichtempfindliche Schicht aus a-Si und eine Oberflächenflächenschutzschicht aus hydriertem a-SiC umfaßt.

11. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine lichtempfindliche Schicht aus a-Si aufweist und eine Differenz zwischen einem Dunkelteilpotential und einem Hellteilpotential von 250-400 V vorsieht.

12. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 11, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine Differenz zwischen einem Dunkelteilpotential und einem Hellteilpotential von 250-350 V vorsieht.

13. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Tonerträgerelement eine ungleichmäßige Oberfläche besitzt, die durch Bestrahlen mit in bestimmter Weise geformten Partikeln erzeugt wurde.

14. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 13, bei dem das Tonerträgerelement eine Oberflächenrauhigkeit von 0,1-5 um aufweist.

15. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 13, bei dem das Tonerträgerelement eine Unebenheit besitzt, die von den in bestimmter Weise geformten Partikeln stammt, welche einen Durchmesser oder einen Durchmesser der langen Achse von 20-250 um aufweisen.

16. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Tonerträgerelement eine unebene Oberfläche besitzt, die durch Bestrahlen mit in unbestimmter Weise geformten Partikeln und dann mit in bestimmter Weise geformten Partikeln erzeugt wurde.

17. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 16, bei dem das Tonerträgerelement eine Oberflächenrauhigkeit von 0,1-5 um aufweist.

18. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 16, bei dem das Tonerträgerelement eine Unebenheit besitzt, die von den in bestimmter Weise geformten Partikeln herrührt, welche einen Durchmesser oder einen Durchmesser der langen Achse von 20-250 um besitzen.

19. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Tonerträgerelement eine unebene Oberfläche besitzt, die durch Bestrahlen mit einem Gemisch aus in bestimmter Weise geformten Partikeln und in unbestimmter Weise geformten Partikeln erzeugt wurde.

20. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 19, bei dem das Tonerträgerlement eine Oberflächenrauhigkeit von 0,1-5 um besitzt.

21. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 19, bei dem das Tonerträgerelement eine Unebenheit aufweist, die von den in bestimmter Weise geformten Partikeln herrührt, welche einen Durchmesser oder einen Durchmesser der langen Achse von 20-25 um aufweisen.

22. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der magnetische Toner die Bedingung der nachfolgenden Formel erfüllt:

2(uc/g) + 0.5(uc/g)R ≤ Q(uc/g) ≤ 20(uc/g) + 0.5(uc/g)R ...(1)

worin R eine Zahl ist, die die Bedingung 4 ≤ R ≤ 10 erfüllt und die durchschnittliche Volumenpartikelgröße (um) des magnetischen Toners darstellt, und Q den Absolutwert der triboelektrischen Aufladung des magnetischen Toners auf dem Tonerträgerelement kennzeichnet.

23. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 22, bei dem der magnetische Toner die Bedingung der nachfolgenden Formel erfüllt:

4(uc/g) + 0.5(uc/g)R ≤ Q(uc/g) ≤ 18(uc/g) + 0.5(uc/g)R ...(2)

worin R und Q die gleiche Bedeutung besitzen wie in Formel (1).

24. Bilderzeugungsgerät mit einem Trägerelement für ein latentes Bild zum Halten eines elektrostatischen Bildes auf dem Trägerelement, einem Tonerträgerelement zum Tragen einer Schicht aus magnetischem Toner auf demselben, einem Tonergefäß zum Halten des magnetischen Toners, der dem Tonerträgerelement zugeführt werden soll, einem Tonerschichtregulierelement zum Regulieren der magnetischen Tonerschicht auf dem Tonerträgerelement und einer Vorspannungsanlegeeinrichtung zum Anlegen einer Wechselvorspannung, die eine Gleichvorspannung und eine unsymmetrische Wechselvorspannung umfaßt, in Überlagerung zwischen das Tonerträgerelement und das Trägerelement für das latente Bild, wobei das Trägerelement für das latente Bild und das Tonerträgerelement mit einem vorgegebenen Abstand dazwischen an einer Entwicklungsstation angeordnet sind;

die Tonerschichtreguliereinrichtung so angeordnet ist, daß sie die magnetische Tonerschicht auf dem Tonerträgerelement auf eine Dicke reguliert, die dünner ist als der vorgegebene Abstand;

der magnetische Toner ein Harzbindemittel und magnetische; Pulver umfaßt und eine Partikelgrößenverteilung aufweist, die 12 Mengenprozent oder mehr magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, 33 Mengenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 8-12,7 um und 2 Volumenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 16 um oder mehr enthält, um eine durchschnittliche Volumenpartikelgroße von 4-10 um vorzusehen; und

die Vorspannungsanlegeeinrichtung so angeordnet ist, daß sie ein elektrisches Wechselvorspannungsfeld vorsieht, das eine Entwicklungsseitenspannungskomponente und eine Rückentwicklungsseitenspannungskomponente enthält, wobei die Entwicklungsseitenspannungskomponente eine Größe besitzt, die der der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente entspricht oder größer als diese ist, sowie eine Dauer, die geringer ist als die der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente, so daß der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement zu dem Trägerelement für das latente Bild überführt wird, um das darauf befindliche elektrostatische Bild an der Entwicklungsstation zu entwickeln.

25. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem die Vorspannungsanlegeeinrichtung eine Wechselvorspannung anlegt, die eine Frequenz von 1,0-5,0 KHz besitzt.

26. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem die Vorspannungsanlegeeinrichtung eine Wechselvorspannung anlegt, die einen Nutzfaktor von 10-40 % aufweist.

27. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem die Wechselvorspannung einen Wert von Spitze zu Spitze von 1,0-2,0 KV besitzt.

28. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem der magnetische Toner 12-60 Mengenprozent magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger enthält.

29. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem der magnetische Toner eine durchschnittliche Volumenpartikelgrüße von 6-10 um besitzt, 12-60 Mengenprozent magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger enthält und die Bedingung N/V = -0,04N+k erfüllt, wobei N eine Zahl von 12-60 ist, die den Anteil in Mengenprozent der Tonerpartikel vom 5 um oder weniger angibt, V eine Zahl ist, die den Anteil in Volumenprozent der Tonerpartikel von 5 um oder weniger kennzeichnet, und k eine Zahl von 4,5-6,5 ist.

30. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem die Wechselvorspannung eine Frequenz von 1,0-5,0 KHz, eine Spannung von Spitze zu Spitze von 1,0-2,0 KV und einen Nutzfaktor von 10-40 % besitzt und der magnetische Toner 12-60 Mengenprozent an Tonerpartikeln von 5 um oder weniger enthält.

31. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 30, bei dem der magnetische Toner eine durchschnittliche Volumenpartikelgrüße von 6-10 um besitzt, 12-60 Mengenprozent magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger enthält und die Bedingung N/V = -0,04N+k erfüllt, wobei N eine Zahl von 12-60 ist, die den Anteil in Mengenprozent der Tonerpartikel vom 5 um oder weniger angibt, V eine Zahl ist, die den Anteil in Volumenprozent von Tonerpartikeln von 5 um oder weniger kennzeichnet, und k eine Zahl von 4,5-6,5 ist.

32. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine lichtempfindliche Schicht aus a-Si ufweist.

33. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine lichtempfindliche Schicht aus a-Si und eine Oberflächenflächenschutzschicht aus hydriertem a-SiC umfaßt.

34. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine lichtempfindliche Schicht aus a-Si aufweist und eine Differenz zwischen einem Dunkelteilpotential und einem Hellteilpotential von 250-400 V vorsieht.

35. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 34, bei dem das Trägerelement für das latente Bild eine Differenz zwischen einem Dunkelteilpotential und einem Hellteilpotential von 250-350 V vorsieht.

36. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem das Tonerträgerelement eine unebene Oberfläche aufweist, die durch Bestrahlen mit in bestimmter Weise geformten Partikeln erzeugt wurde.

37. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 36, bei dem das Tonerträgerelement eine Oberflächenrauhigkeit von 0,1-5 um aufweist.

38. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 36, bei dem das Tonerträgerelement eine Unebenheit aufweist, die von den in bestimmter Weise geformten Partikeln herrührt, welche einen Durchmesser oder einen Durchmesser der langen Achse von 20-250 um besitzen.

39. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem das Tonerträgerelement eine unebene Oberfläche besitzt, die durch Bestrahlen mit in unbestimmter Weise geformten Partikeln und dann mit in bestimmter Weise geformten Partikeln erzeugt wurde.

40. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 39, bei dem das Tonerträgerelement eine Oberflächenrauhigkeit von 0,1-5 um aufweist.

41. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 39, bei dem das Tonerträgerelement eire Unebenheit besitzt, die von den in bestimmter Weise geformten Partikeln herrührt, welche einen Durchmesser oder einen Durchmesser der langen Achse von 20-250 um aufweisen.

42. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem das Tonerträgerelement eine unebene Oberfläche besitzt, die durch Bestrahlen mit einem Gemisch aus in bestimmter Weise geformten Partikeln und aus in unbestimmter Weise geformten Partikeln erzeugt wurde.

43. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 42, bei dem das Tonerträgerlement eine Oberflächenrauhigkeit von 0,1-5 um besitzt.

44. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 42, bei dem das Tonerträgerelement eine Unebenheit aufweist, die von den in bestimmter Weise geformten Partikeln herrührt, welche einen Durchmesser oder einen Durchmesser der langen Achse von 20-250 um aufweisen.

45. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 24, bei dem der magnetische Toner die Bedingung der nachfolgenden Formel erfüllt:

2(uc/g) + 0.5(uc/g)R ≤ Q(uc/g) ≤ 20(uc/g) + 0.5(uc/g)R ...(1)

worin R eine Zahl ist, die die Bedingung 4 ≤ R ≤ 10 erfüllt und die durchschnittliche Volumenpartikelgrüße (um) des magnetischen Toners wiedergibt, und Q den Absolutwert der triboelektrischen Aufladung des magnetischen Toners auf dem Tonerträgerelement kennzeichnet.

46. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 45, bei dem der magnetische Toner die Bedingung der nachfolgenden Formel erfüllt:

4(uc/g) + 0.5(uc/g)R ≤ Q(uc/g) ≤ 18(uc/g) + 0.5(uc/g)R ...(2)

worin R und Q die gleiche Bedeutung besitzen wie in Formel (1).

47. Verwendung von magnetischem Toner, der ein Bindemittelharz und ein magnetisches Pulver aufweist und eine Partikelgrüßenverteilung besitzt, die 12 Mengenprozent oder mehr magnetische Tonerpartikel von 5 um oder weniger, 33 Mengenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 58-12,7 um und 2 Volumenprozent oder weniger magnetische Tonerpartikel von 16 um oder mehr einschließt, um eine volumendurchschrittliche Partikelgrdße von 4-10 um vorzusehen,

in einem Bilderzeugungsverfahren mit den Schritten

Anordnen eines Trägerelementes für ein latentes Bild zum falten eines elektrostatischen Bildes auf diesem und eines Tonerträgerelementes zum Tragen eines magnetischen Toners mit einem vorgegebenen Spalt an einer Entwicklungsstation;

Fördern des magnetischen Toners in einer auf dem Tonerträgerelement angeordneten Schicht, deren Dicke so geregelt ist, daß sie dünner ist als der vorgegebene Spalt, zur Entwicklungsstation; und Anlegen einer Wechselvorspannung, die eine Gleichstromvorspannung und eine unsymmetrische Wechselstromvorspannung in Überlagerung umfaßt, zwischen das Tonerträgerelement und das Trägerelement für das latente Bild an der Entwicklungsstation, um ein elektrisches Wechselvorspannungsfeld vorzusehen, das eine Entwicklungsseitenspannungskomponente und eine Rückentwicklungsseitenspannungskomponente enthält, wobei die Entwicklungsseitenspannungskomponente eine Grüße besitzt, die der der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente entspricht oder größer als diese ist, sowie eine Dauer, die geringer ist als die der Rückentwicklungsseitenspannungskomponente, so daß der magnetische Toner auf dem Tonerträgerelement auf das Trägerelement für das latente Bild übertragen wird, um hierauf das elektrostatische Bild an der Entwicklungsstation zu entwickeln.