DE69217005T2

DE69217005T2 - Bilderzeugungsprozess, Entwickler und Bilderzeugungssystem

Info

Publication number: DE69217005T2
Application number: DE69217005T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Hiroi; Hiromi Horiuchi; Takuya Nishikiori
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: EP0544271B2; JPH05150539A; EP0544271B1; EP0544271A3; US5432037A; EP0544271A2; JP3320756B2; DE69217005D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Bilderzeugungsverfahren zur Verwendung in einem Kopiergerät, einem Laserdrucker oder dergleichen, einen Entwickler zur Verwendung in dem Bilderzeugungsverfahren sowie ein Bilderzeugungssystem.
Bisher wird allgemein ein Corona-Aufladegerät, wie zum Beispiel ein Corotron oder ein Scorotron, zum Aufladen einer dielekrischen Schicht oder dergleichen in einem Latentbildträger (zum Beispiel einem Fotoleiter) in einem elektrofotografischen Gerät verwendet, wie zum Beispiel in einem elektrofotografischen Kopiergerät oder einem elektrofotografischen Drucker. Das Corona-Aufladegerät braucht eine hohe Spannung zum Aufladen des Fotoleiters und hat den Nachteil, daß es eine große Menge Ozon erzeugt, wodurch sich die Qualität des Fotoleiters rascher verschlechtert. Außerdem ist in den letzten Jahren das Interesse am Umweltschutz größer geworden und werden Drucker oder andere Geräte dieser Art oft an einer Stelle nahe am menschlichen Körper eingesetzt, wie zum Beispiel auf einem Schreibtisch, wobei die Miniaturisierung und der persönliche Gebrauch dieser Geräte immer weiter fortschreiten. Deshalb wird eine Aufladevorrichtung benotigt, die weniger Ozon erzeugt, das ja für den menschlichen Körper giftig ist.
Angesichts der soeben beschriebenen Situation wurde in den letzten Jahren der Vorteil der Kontaktaufladung, zum Beispiel der Walzenkontaktaufladung, erkannt und allmählich in die Praxis übergeführt. Die Walzenkontaktaufladung ist ein Verfahren, bei dem das Walzenelement, das durch Beschichten eines Kerns wie zum Beispiel eines Metallkerns mit einem elektrisch leitenden Gummi oder dergleichen und dessen Formung zu einer Walzenform hergestellt wird, mit einem Fotoleiter in Kontakt gebracht wird, und eine Spannung zwischen dem Kern der Walze und dem Fotoleiter angelegt und dadurch die Oberfläche des Fotoleiters aufgeladen wird. Das Aufladungsverfahren hat den Vorteil, daß mit einer niedrigeren Anlegespannung gearbeitet werden kann, wodurch eine stabile Aufladung möglich wird, indem diese mit einer Wechselspannung überlagert wird (siehe die Japanische Offenlegüngsschrift (KOKAI) 63- 149669 (1988)) und eine geringere Menge Ozon erzeugt wird.
Des weiteren kann, um bei dem Kontaktaufladungsverfahren den Nachteil zu beseitigen, daß die Oberfläche des Fotoleiters beim Kontakt beschädigt werden kann, ein Aufladeverfahren mit Anordnung in der Nähe zur Durchführung des Aufladens ins Auge gefaßt werden, bei dem die Oberfläche eines Ladeelementes nahe an einem Fotoleiter angeordnet wird, wie aus EP-A-0 443 800 zu ersehen ist.
Wenn jede der beiden oben beschriebenen Arten von Aufladungsverfahren bei einem handelsüblichen Kopierer/Laserdrucker angewandt wurde, um die Lebensdauer zu testen, wurde jedoch festgestellt, daß ein weiteres Problem auftritt, das gelöst werden muß.
Das heißt, daß sich beim Wiederholen einer Bilderzeugung über einen langen Zeitraum Tonerteilchen oder feine Siliciumdioxidteilchen, die als fluiditätsverbesserndes Mittel zugesetzt wurden, je nach Anwendungsfall auf der Oberfläche eines Ladeelementes absetzen und die gleichrnäßige Aufladung verhindern.
In einem Reinigungsschritt zur Beseitigung von Tonerresten an einem Fotoleiter in einem für das Experiment verwendeten Kopierer/Laserdruckers wird eine Methode mit einer Reinigungsklinge angewandt. Die Tonerteilchen bzw. die feinen Siliciumdioxidteilchen werden mit der Reinigungsklinge nicht vollständig abgekratzt, und auf der Oberfläche des Fotoleiters bleibt eine kleine Menge an Tonerteilchen und feinen Siliciumdioxidteilchen zurück und wird dann von der Oberfläche des Fotoleiters auf das Ladeelement übertragen. Es besteht die Meinung, daß sich die übertragenen Tonerteilchen und die feinen Siliciumdioxidteilchen ganz allmählich ansammeln und dadurch eine isolierende Schicht auf der Oberfläche des Ladeelementes bilden, während sich die Bilderzeugung wiederholt, wodurch es unmöglich wird, eine ausreichende Ladung anzulegen. Wenn mit dem vorhandenen Corotron oder Scorotron aufgeladen wird, läßt sich ein solches Problem dadurch bewältigen, daß die Entladungsleitung lediglich in regelmäßigen Abständen gereinigt wird, da ein Abstand von mehr als etwa 1 mm zwischen dem Fotoleiter und dem Übertragungselement vorhanden ist und es kaum zu einer Übertragung der Tonerteilchen und der Siliciumdioxidteilchen auf das Ladeelement kommt.
Infolge der ernsthaften Bemühungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung, ein Verfahren zu schaffen, das wiederholt anwendbar ist und bei dem das vorteilhafte Merkmal erhalten bleibt, daß bei dem oben beschriebenen Aufladeverfahren eine Stromquelle mit niedriger Spannung verwendet wird und weniger Ozon erzeugt wird, wurde festgestellt, daß durch gleichmäßiges Aufladen eines Latentbildträgers mittels eines Ladeelementes, das mit dem Latentbildträger in Kontakt steht oder in unmittelbarer Nähe zu diesem angeordnet ist, und durch Entwicklung mittels eines Entwicklers, der aus Bildentwicklungsteilchen und leitenden Teilchen besteht, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als die der Bildentwicklungsteilchen, wie dies aus US-A-4 401 740 bekannt ist, eine stabile, gleichmäßige Aufladung bei wiederholter Anwendung über einen langen Zeitraum zustandegebracht und ein scharfes Bild stabil erzeugt werden kann. Auf der Basis dieser Erkenntnis kam es zu der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bilderzeugungsverfahren geschaffen, umfassend die folgenden Schritte:
gleichmäßiges Aufladen eines Latentbildträgers mit einem Ladeelement 2, das mit dem Latentbildträger 1 in Kontakt steht oder in unmittelbarer Nähe desselben angeordnet ist,
Herstellen eines Latentbildmusters auf dem Latentbildträger durch Belichtung,
Entwickeln des hergestellten Latentbildmusters mit einem Entwickler 4, der aus Bildentwicklungsteilchen und leitenden Teilchen besteht, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als die der Bildentwicklungsteilchen, indem mindestens die Bildentwicklungsteilchen in dem Entwickler auf das Latentbildmuster auf dem Latentbildträger übertragen werden, und
Übertragen der Bildentwicklungsteilchen von dem Latentbildträger auf ein Übertragungsmaterial.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge der leitenden Teilchen in dem Entwickler, der aus den Bildentwicklungsteilchen und den leitenden Teilchen besteht, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als die der Bildentwicklungsteilchen, in dem Entwickler vorzugsweise 3 bis 30 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Bildentwicklungsteilchen.

KURZE ERLÄUTERUNG

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Bilderzeugungsgeräts für ein Umkehrentwicklungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr ausführlicher beschrieben in bezug auf einen elektrofotografischen Drucker und umfaßt einen Aufladungsschritt, einen Belichtungsschritt, einen Übertragungsschritt und einen Reinigungsschritt als geeignete Nachbehandlung.
Als Material für die Ladeeinrichtung (das Ladeelement) zum Aufladen des Latentbildträgers kann jedes leitende (elektrisch leitende) Material verwendet werden, wie zum Beispiel ein Metall wie Eisen, Aluminium, nichtrostender Stahl, Messing und Kupfer sowie solche mit einem elektrisch leitenden Gummi beschichteten Metalle. Des weiteren kann auch ein leitendes Material verwendet werden, das auf seiner Oberfläche mit einem Harz beschichtet ist wie zum Beispiel Polyamid, Cellulose, Polyvinylbutyral, oder mit einem leitenden Fluorharz.
Wird das Kontaktwalzenaufladungsverfahren angewandt, wird vorzugsweise ein mit einem elektrisch leitenden Gummi beschichtetes Ladeelement verwendet, um zu verhindern, daß der Latentbildträger beim Kontakt beschädigt wird.
Wird das Aufladeverfahren mit Anordnung in der Nähe angewandt, beträgt der Abstand zwischen der Oberfläche des Latentbildträgers und der Oberfläche des Ladeelementes, das in unmittelbarer Nähe zu dem Latentbildträger angeordnet ist, vorzugsweise weniger als 100 µm, mehr bevorzugt nicht mehr als 80 µm. Ist der Abstand zu groß, wird es schwierig, eine gleichmäßige Aufladung zustandezubringen, selbst wenn eine Spannung angelegt wird, die eine mit einer Wechselspannung überlagerte Gleichspannung ist.
Für die Form des Ladeelementes kann eine Klinge, ein Draht oder eine Platte genannt werden. In dem Falle, wo das Ladeelement in Walzenform ausgebildet ist und entsprechend der Umdrehung des Latentbildträgers mit Hilfe eines Verriegelungsmechanismus in Drehung versetzt wird oder durch Aufbringen einer selbständigen äußeren Kraft in Drehung versetzt wird, wird die zum Aufladen zu verwendende Oberfläche stets ausgewechselt, wodurch die Nutzungsdauer des Ladeelernentes verlängert wird.
Als Material für den Latentbildträger können ein anorganischer Fotoleiter, zum Beispiel aus a-Se, As&sub2;Se&sub3;, CdS, ZnO, a- Si oder dergleichen, ein organischer Fotoleiter (OPC) und ein fotoleitendes Material verwendet werden, das mit einem Isoliermaterial kaschiert ist.
Eine Spannung, die zwischen dem Ladeelernent und dem Latentbildträger angelegt wird, kann eine Gleichspannung oder eine mit einer Wechseispannung überlagerte Gleichspannung sein.
Für die Gleichspannung werden gewöhnlich ±700 V bis ±3 kV bevorzugt. Das an den Latentbildträger angelegte Potential hängt ab von dem Abstand zwischen dem Latentbildträger und dem Ladeelement und wird nach dem Paschenschen Gesetz bestimmt.
Vorzugsweise wird eine mit einer Wechselspannung überlagerte Gleichspannung benutzt, um eine gleichmäßigere Ladung zu erzielen. Die Amplitude der Wechselspannung ist vorzugsweise größer als die mit dem Paschenschen Gesetz bestimmte Spannung für den Beginn der Entladung. Die Frequenz wird gewöhnlich ausgewählt aus einem Bereich von etwa 50 Hz bis etwa 3 kHz.
Nach dem Aufladen des Latentbildträgers wird mit Hilfe einer Belichtungseinrichtung ein Latentbildmuster auf dem Latentbildträger erzeugt.
Als die bei der vorliegenden Erfindung zu verwendende Entwicklungseinrichtung können bekannte elektrofotografische Entwicklungsvorrichtungen benutzt werden, zum Beispiel eine zweikomponenten-Entwicklungsvorrichtung, eine magnetische Einkomponenten-Entwicklungsvorrichtung oder eine nichtmagnetische Einkomponenten-Entwicklungsvorrichtung.
Bei der zweikomponenten-Entwicklungsvorrichtung kann mit einem Entwickler gearbeitet werden, der mindestens Bildentwicklungsteilchen und Tragerteilchen enthält, um eine Aufladung durch Reibung zwischen den Bildentwicklungsteilchen und den Trägerteilchen durchzuführen und die aufgeladenen Bildentwicklungsteilchen auf den Latentbildträger zu übertragen und dadurch das Latentbildmuster sichtbar zu machen.
In die magnetische Einkomponenten-Entwicklungsvorrichtung kann ein Entwickler aufgenommen werden, der auf Grund eines Magnetfeldes mindestens magnetische Bildentwicklungsteilchen enthält, die den Latentbildträger berühren oder nahe an diesen herankommen und durch Ladungen übertragen werden, die durch Reibung zwischen den Bildentwicklungsteilchen und einem Material in der Entwicklungsvorrichtung, durch Reibung zwischen den Bildentwicklungsteilchen aneinander oder durch Reibung zwischen den Bildentwicklungsteilchen und Hilfsteilchen zustandekommt, die zur Begünstigung der Aufladung durch Reibung zugesetzt werden, oder mit der Polarisationskraft der Bildentwicklungsteilchen oder durch Anlegen einer Ladung durch das elektrische Feld zwischen dem Material in der Entwicklungsvorrichtung und dem Latentbildträger übertragen werden.
In der nichtrnagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsvorrichtung kann mit einem Entwickler gearbeitet werden, der mindestens nichtmagnetische Bildentwicklungsteilchen enthält, um den Entwickler durch die elektrostatische Abscheidungskraft an dem Material in der Entwicklungsvorrichtung aufzunehmen, die den Latentbildträger berühren oder nahe an diesen herankommen, um mit der gleichen Kraft wie der in der magnetischen Einkomponenten-Vorrichtung auf das Latentbildmuster übertragen zu werden und dann das Bild sichtbar zu machen.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Übertragungsmaterial ist zum Beispiel ein Bogen Papier oder ein Bogen Ölpapier bei einem normalen Kopiergerät oder Drucker, oder ist ein Anzeigesubstrat, wenn es auf eine Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel auf eine elektronische Anzeigetafel, aufgebracht wird.
Als Übertragungsverfahren auf das Übertragungsmaterial können zum Beispiel ein Übertragungsverfahren durch Aufbringen einer elektrostatischen Kraft von der Rückseite des Übertragungsmaterials aus mit Hilfe eines Corotrons oder einer Übertragungswalze, ein Verfahren zur indirekten Übertragung über eine Klebstoffwalze oder einen Übertragungsbogen oder ein Verfahren zum Aufschmelzen auf ein Übertragungsmaterial durch Aufbringen von Druck oder Wärme von der Rückseite des Übertragungsmaterials aus genannt werden.
Die bei der vorliegenden Erfindung anschließend auszuführende geeignete Nachbehandlung ist zum Beispiel ein Reinigungsschritt für den Übertragungsrückstand aus Bildentwicklungsteilchen und ein Ladungsbeseitigungsschritt für das Latentbildmuster. Der Ladungsbeseitigungsschritt kann jedoch entfallen, wenn die gleichmäßige Aufladungsleistung des Ladeelementes ausreicht. Außerdem kann auch der Reinigungsschritt entfallen in dem Falle, wo die Übertragungswirksamkeit im Übertragungsschritt hoch genug ist und der Übertragungsrückstand aus Bildentwicklungsteilchen, wenn etwas davon vorhanden ist, keine unerwünschte Auswirkung auf die wiederholten Aufladungs-, Belichtungs- und Entwicklungsschritte hat. Die bei der vorliegenden Erfindung angegebene geeignete Nachbehandlung schließt auch ein, daß überhaupt keine Behandlung von dem Übertragungsschritt bis zum Aufladungsschritt im nächsten Zyklus stattfindet. Des weiteren gerät insbesondere eine kleine Menge an Bildentwicklungsteilchen oder äußeren Zusatzstoffen, zum Beispiel feinen Siliciumdioxidteilchen, unvermeidlicherweise in den Aufladungsschritt hinein, wenn die Übertragungswirksamkeit hoch ist und der Reinigungsschritt entfällt. In diesem Falle kann mit der vorliegenden Erfindung vermieden werden, daß sich die Aufladungsleistung auf Grund der Ansammlung solcher Teilchen verschlechtert, und es kann eine herausragende Wirkung erzielt werden.
Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Entwickler besteht mindestens aus Bildentwicklungsteilchen und leitenden Teilchen, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als diejenige der Bildentwicklungsteilchen.
Die durchschnittliche Teilchengröße der Bildentwicklungsteilchen beträgt normalerweise 3 bis 30 µm, vorzugsweise 5 bis 20 µm.
Gewöhnlich wird für die Bildentwicklungsteilchen ein Toner verwendet, der aus einem Binderharz, einem Färbemittel und nötigenfalls aus einem ladungsregulierenden Mittel besteht, wenn an einem Bild, das auf ein Übertragungsrnaterial wie Papier übertragen wird, eine Wärmefixierungsbehandlung erfolgt. Des weiteren wird ein magnetischer Toner verwendet, der aus einem Binderharz, einem magnetischen Pulver, einem Färbemittel und nötigenfalls einem ladungsregulierenden Mittel besteht, wenn das magnetische Einkornponenten-Entwicklungssystem als Entwicklungseinrichtung verwendet wird. Ist das magnetische Pulver oder das Harz farbig und verleiht dem Toner eine befriedigende Farbe, braucht kein Färbemittel zugesetzt zu werden.
Das Binderharz für den Toner kann ausgewählt werden aus einem großen Bereich von bekannten Materialien. Als Beispiele können Styrolharze (ein Homopolymer oder ein Copolymer, das Styrol oder einen Styrolaustauschstoff enthält), zum Beispiel Polystyrol, Chlorpolystyrol, Poly-α-methylstyrpl, ein Copolymer von Styrol und Chlorstyrol, ein Copolymer von Styrol und Propylen, ein Copolymer von Styrol und Butadien, ein Copolymer von Styrol und Vinylchlorid, ein Copolymer von Styrol und Vinylacetat, ein Copolymer von Styrol und Maleinsäure, ein Copolymer von Styrol und Acrylat (ein Copolymer von Styrol und Methylacrylat, ein Copolymer von Styrol und Ethylacrylat, ein Copolymer von Styrol und Butylacrylat, ein Copolymer von Styrol und Octylacrylat und ein Copolymer von Styrol und Phenylacrylat), ein Copolymer von Styrol und Methacrylat (ein Copolymer von Styrol und Methylmethacrylat, ein Copolymer von Styrol und Ethylmethacrylat, ein Copolymer von Styrol und Butylmethacrylat und ein Copolymer von Styrol und Phenylmethacrylat), ein Copolymer von Styrol und Methyl-α- chloracrylat und ein Copolymer von Styrol und Acrylnitrilacrylat; Vinylchloridharze; mit Terpentinharz modifizierte Maleinsäureharze; Phenolharze; Epoxidharze; gesättigte oder ungesättigte Polyester; Polyethylene mit niedrigem Molekulargewicht; Polypropylene mit niedrigem Molekulargewicht; Ionomerharze; Polyurethane; Siliconharze; Ketonharze; ein Copolymer von Ethylen und Ethylacrylat; Xylenharze und Polyvinyl butyral angeführt werden. Als das am meisten zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung bevorzugte Harz können zum Beispiel Styrolharze, gesättigte oder ungesättigte Polyester und Epoxidharze erwähnt werden. Die soeben erwähnten Harze werden nicht unbedingt allein eingesetzt, sondern es können zwei oder mehrere von ihnen kombiniert verwendet werden.
Das gewichtsmäßige Mischungsverhältnis des Binderharzes zu dem magnetischen Pulver in dem magnetischen Toner kann ausgewählt werden aus einem Bereich von 1 : 3 bis 7 : 1, wobei die Entwickelbarkeit und die Fixierungseigenschaften auf dem Übertragungsmaterial berücksichtigt werden. Diese werden, bei Bedarf mit einem Färbemittel oder einem ladungsregulierenden Mittel, in einer Knetmaschine oder dergleichen miteinander verknetet und dispergiert, gekühlt, pulverisiert und klassifiziert, so daß ein Pulver mit üblicherweise einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 bis 20 µm entsteht. Als oben beschriebene Bestandteile des Toners können verschiedene Arten von bekannten Materialien verwendet werden.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Pulver ist ein ferromagnetischer Stoff, der bei einer umständebedingten Arbeitstemperatur (von etwa 0º C bis etwa 60 ºC) von PPC oder dergleichen einen Ferromagnetismus oder Ferrimagnetismus aufweist. Unter den in einem Temperaturbereich von etwa 0 ºC bis etwa 60 ºC einen Ferromagnetismus oder Ferrimagnetismus aufweisenden Stoffen können Spinellferrit wie Magnetit (Fe&sub3;O&sub4;), Maghemit (γ-Fe&sub2;O&sub3;) und ein Zwischenprodukt von Magnetit und Maghemit, Ferrit (MxFe3-xO&sub4;, wobei M Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd oder ein gemischtes Kristallsystem davon darstellt), hexagonales Ferrit wie BaO x 6Fe&sub2;O&sub3; und SrO x 6 Fe&sub2;O&sub3;, granatartiges Oxid wie Y&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; oder Sm&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; , rutilartiges Oxid wie CrO&sub2;, Metall wie Fe, Mn, Ni, Co und Cr sowie andere ferromagnetische Legierungen genannt werden. Unter diesen werden solche feinen Teilchen (Pulver) aus Magnetit, Maghemit oder einem Zwischenprodukt von Magnetit und Maghemit, die eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht mehr als 3 µm, mehr bevorzugt von etwa 0,05 bis 1 µm aufweisen, auf Grund sowohl der Leistung als auch der Kosten bevorzugt. Jedes der magnetischen Pulver wird nicht nur allein eingesetzt, sondern es können zwei oder mehrere derselben kombiniert verwendet werden.
Als das für den Toner zu verwendende Färbemittel können beliebige von bekannten Farbstoffen und Pigmenten, wie zum Beispiel Ruß, Lampenruß, Eisenschwarz, Ultramarin, Nigrosinfarbstoff, Anilinblau, Phthalcyaninblau, Phthalcyaningrün, Hansagelb G, Rhodaminfarbstoffe oder -pigmente, Chromgelb, Chinacridon, Benzizingelb, Diodeosin, Triallylmethanfarbstoffe, Monoazo- oder Diazofarbstoffe oder -pigmente allein oder gemischt verwendet werden.
Die Menge des Färbemittels in dem Toner beträgt vorzugsweise 0,1 bis 30 Gewichtsteile und mehr bevorzugt 0,5 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Binderharzes. Ist die Menge des Färbemittels zu klein, kann dieses zu einer schlechten Färbungswirkung führen. Ist sie dagegen zu groß, kann dieses die Fixierungseigenschaften verschlechtern.
Die Regulierung der Ladung an dem Toner kann mit dem Binderharz oder dem Farbstoff oder dem Pigment an sich durchgeführt werden. Wahlweise kann bei Bedarf ein ladungsregulierendes Mittel, das keine Schwierigkeiten bei der Reproduktion der Farbe verursacht, kombiniert eingesetzt werden. Als die positive Ladung regulierendes Mittel kann durch richtige Auswahl ein basischer elektronenspendender Stoff eingesetzt werden, zum Beispiel Nigrosinfarbstoff oder ein quartäres Ammoniumsalz, während als die negative Ladung regulierendes Mittel ein azidischer elektronenanziehender Stoff eingesetzt werden kann, zum Beispiel ein Metalichelat oder ein metallisierter Farbstoff.
Die Menge des ladungsregulierenden Mittels in dem Toner kann bestimmt werden, indem solche Bedingungen wie die Aufladungseigenschaften des Binderharzes, die Menge des Färbemittels und das Herstellungsverfahren einschließlich des Dispersionsverfahrens sowie die Aufladungseigenschaften anderer Zusatzstoffe berücksichtigt werden) Sie beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Binderharzes.
Außerdem können auch anorganische Teilchen, wie zum Beispiel aus Metalloxiden, oder anorganische Materialien eingesetzt werden, die einer Oberflächenbehandlung mit dem oben beschriebenen organischen Stoff unterzogen wurden.
Das ladungsregulierende Mittel kann eingesetzt werden, indem es dem Binderharz beigemischt oder auf die Oberfläche der Tonerteilchen aufgebracht wird.
Außerdem können dem Toner zwecks Regulierung der thermischen und physikalischen Eigenschaften verschiedene Arten von Zusatzstoffen zugesetzt werden, zum Beispiel ein Weichmacher und ein Ablösungsmittel. Die Menge beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteile, bezögen auf 100 Gewichtsteile des Binderharzes.
Als leitende Teilchen, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als diejenige der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Bildentwicklungsteilchen, werden die Teilchen bevorzugt, deren durchschnittliche Teilchengröße weniger als etwa 2/3 der durchschnittlichen Teilchengröße der Bildentwicklungsteilchen und nicht mehr als 0,3 µm beträgt. Die verwendeten leitenden Teilchen weisen vorzugsweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 10¹¹ Ohm cm, vorzugsweise von nicht mehr als 10&sup9; Ohm cm, und am meisten bevorzugt von 10³ bis 10&sup9; Ohm cm auf. Der spezifische elektrische Widerstand ist ein solcher Wert, der keine Schwierigkeiten mit der Aufladungsleistung für den Latentbildträger hervorruft, selbst wenn die leitenden Teilchen auf die Oberfläche des Ladeelernentes aufgebracht werden.
Der spezifische elektrische Widerstand wurde gemessen, indem leitende Teilchen in einen zylindrischen Behälter mit einem Boden aus einer Elektrode mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einer seitlichen Umfangsfläche, bestehend aus einem isolierenden Material, eingebracht wurden, von oben eine Elektrode mit 20 mm Durchmesser eingeführt wurde und eine Spannung von 100 V in einem Zustand unter einem Gewicht von etwa 2 kg angelegt wurde. Die Probe wurde bei der Messung so aufgeladen, daß der Abstand zwischen den Elektroden etwa 5 mm betrug.
Als Material für die leitenden Teilchen können zum Beispiel ein Metall wie Fe, eine Legierung, ein Oxid wie Spinellfernt, zum Beispiel Magnetit oder ein Zwischenprodukt zwischen Magnetit und Maghemit oder Ferrit (MxFe3-xO&sub4;, wobei M Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn oder Cd darstellt, oder ein gemischtes Kristallsystem derselben), oder CrO&sub2; oder TiO&sub2; genannt werden. Des weiteren kann die Oberfläche der leitenden Teilchen, um eine optimale Bildqualität zu erzielen, einer Behandlung zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Leitfähigkeit oder einer Behandlung zur Verbesserung der triboelektrischen Aufladungseigenschaften, zum Beispiel einer hydrophob machenden Behandlung, unterzogen werden.
Es besteht keine spezielle Beschränkung bei der Menge der leitenden Teilchen, diese beträgt jedoch vorzugsweise 1 bis 50 Gewichtsteile und mehr bevorzugt 3 bis 30 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Bildentwicklungsteilchen)
Des weiteren können auch fluiditätsverbessernde Teilchen, die gewöhnlich als Zusatzstoffe zum Entwickler eingesetzt werden, zum Beispiel ein feines Pulver aus Titandioxid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder dergleichen mit einer spezifischen BET-Oberfläche (d.h. = Brunauer-Emmet-Teller-Oberfläche) von nicht weniger als 10 m²/g, vorzugsweise von nicht weniger als 50 m²/g, oder diejenigen verwendet werden, die mit einer hydrophob machenden Behandlung auf die Oberfläche dieses feinen Pulvers aufgebracht werden.
Die Menge der fluiditätsverbessernden Teilchen kann je dem Entwicklungsverfahren verschieden sein, beträgt jedoch im allgemeinen 0,01 bis 5 Gewichtsteile, bezogen auf das Gewicht der Bildentwicklungsteilchen.
Bei dem Bilderzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung tritt die folgende spezifische Erscheinung auf, die bisher bei der kombinierten Anwendung eines Aufladungsverfahrens zum Aufladen durch ein Ladeelement, das in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe eines Latentbildträgers angeordnet ist, und eines Entwicklungsverfahrens unter Anwendung eines Entwicklers, der leitende Teilchen enthält, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als als diejenige der Bildentwicklungsteilchen, nicht festgestellt wurde.
Wird die Bilderzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung wiederholt, führt dies zu dem Phänomen, daß sich die leitenden Teilchen in dem Entwickler allmählich auf der Oberfläche des Ladeelementes absetzen. Es wird angenommen, daß sich der spezielle Effekt gemäß der vorliegenden Erfindung durch dieses Phänomen erzielen läßt.
Es wurden zwar verschiedene Vorschläge unterbreitet, um leitende Materialien in einen Entwickler einzubringen (Japanische Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 58-105236 (1993)), die Einbringung des leitenden Material erfolgt jedoch zu dem Zweck, die Oberfläche des Photoleiters zu reinigen oder durchschlagende Ladungen in dem Entwickler zu beseitigen, und dieses wurde nicht dahingehend betrachtet, daß es sich allmählich än dem Ladeelement absetzt, wie in der vorliegenden Erfindung. Statt dessen wurde die Ablagerung der Substanz auf dem Ladeelement bei dem Konzept nach dem Stand der Technik vermieden, da dies zu einer unerwünschten Wirkung führen kann.
Demgemäß wurde im Stand der Technik das Bilderzeugungsverfahren wie bei der vorliegenden Erfindung durch Kombination eines speziellen Aufladungsschritts und eines speziellen Entwicklers und dadurch das Aufbringen der leitenden Teilchen auf das Ladeelement nicht in Betracht gezogen.
In einem elektrofotografischen Gerät oder einem Drucker, die mit dem Bilderzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeiten, läßt sich eine gleichmäßige Aufladung stabil herstellen und wird ein scharfes Bild stabil erzeugt, wobei das vorteilhafte Merkmal, daß eine Quelle mit niedriger Spannung benutzt und wenig Ozon erzeugt wird, bei der wiederholten Bilderzeugung über einen langen Zeitraum bewahrt bleibt.

BEISPIELE

Nunmehr wird die vorliegende Erfindung näher beschrieben, wobei darauf hingewiesen sei, daß sich die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, solange sie nicht über den Umfang der Erfindung hinausgeht.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bilderzeugungsvorrichtung für ein in diesem Beispiel angewandtes Umkehrentwicklungsverfahren.
Ein in der Nähe angeordnetes Ladeelement 2, eine Belichtungseinrichtung 3, eine Entwicklungsvorrichtung 4, eine Übertragungswalze 5 und eine Reinigungsrichtung 6 wurden in dieser Reihenfolge an der Umfangsfläche eines Latentbildträgers 1 angeordnet, der aus einem zylindrischen Aluminiumrohr mit einem Durchmesser von 30 mm bestand, das auf seiner Oberfläche ein organisches fotoleitendes Material (spezifische Dielektrizitätskonstante: 3) von 20 µm Dicke trug, und die Bilderzeugung erfolgte durch aufeinanderfolgendes Hindurchführen durch jedes der Verfahren, wobei der Latentbildträger 1 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 40 mm/s gedreht wurde.
In dem in der Nähe befindlichen Ladeelement 2 wurde mit einem zylindrischen Formteil von 12 mm Durchmesser gearbeitet, das aus einem elektrisch leitenden Gummi hergestellt war, der aus EPDM (d.h) einem Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) mit darin dispergiertem Ruß bestand (Gummihärte: 80 Grad gemäß JIS (d.h. Japanischer Industriestandard) K 6301 A), und das in der Nähe angeordnete Ladeelement 2 war parallel zu dem Bildträger in einem Abstand von etwa 50 µm von dem Bildträger angeordnet) An das benachbarte Ladegerät wurde eine Gleichspannung (-650 V) angelegt, die mit einer Wechselspannung (mit einer Amplitude von 850 V und einer Frequenz von 1 kHz) überlagert wurde, und die Ladungen wurden auf den Bildträger übertragen, um die Oberfläche auf ein Potential von etwa -650 V auf zuladen.
Auf dein Latentbildträger wurde mit Hilfe der Belichtungseinrichtung 3 durch eine elektrostatische Ladungsverteilung ein Latentbildmuster erzeugt.
Als Bildentwicklungsteilchen wurden 100 Gewichtsteile eines Copolymers von Styrol und Butylacrylat und Methylmethacrylat, 3 Gewichtsteile eines Polypropylens mit niedrigem Molekulargewicht, 2 Gewichtsteile eines mit Chrom metallisierten Farbstoffs und 105 Gewichtsteile eines Magnetits gemischt, verknetet, pulverisiert und klassifiziert, um einen magnetischen Toner mit einer durchschnittlichen Volumenteilchengröße von etwa 10 µm herzustellen, die gewöhnlich negativ geladen sind, und 100 Gewichtsteile des magnetisch&n Toners, 3 Gewichtsteile eines Magnetitpulvers als leitende Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,5 µm und einem spezifischen elektrischen Widerstand von 3 x 10&sup6; Ohm cm und 0,3 Gewichtsteile eines Siliciumdioxidpulvers mit einer spezifischen Oberfläche von 75 m²/g, die einer hydrophob machenden Behandlung mit Silicon unterzogen worden waren, wurden in einem Henschel-Mischer gemischt, um einen sich negativ aufladenden Entwickler herzustellen, und die Entwicklungsvorrichtung 4 wurde mit dem fertigen Entwickler gefüllt.
In der Entwicklungsvorrichtung 4 wurde eine leitende nichtmagnetische zylindrische Hülse parallel zu dem Latentbildträger 1 und in unmittelbarer Nähe zu diesem angeordnet, die Hülse und ein Magnet, der koaxial in die Hülse eingesetzt worden war, wurden jeweils gedreht, auf der Oberfläche der Hülse wurde eine magnetische Bürste für den eingefüllten Entwickler ausgebildet, und die magnetische Bürste wurde in Kontakt mit dem Latentbildträger 1 gebracht, wodurch der Toner auf den Bildträger 1 aufgebracht wurde. Beim Entwickeln wurde an die Hülse eine Entwicklungs-Vorspannung in Form einer Gleichspannung (von -500 V) angelegt, die mit einer Quadratwelle mit einer Spitze-Spitze-Amplitude von 2 kV und einer Frequenz von 1 kHz überlagert wurde.
Die aus einem zylindrischen Formteil mit 12 mm Durchmesser bestehende Übertragungswalze 5, die aus einem elektrisch leitenden Gummi hergestellt war, bestehend aus EPDM mit darin dispergiertern Ruß (Gummihärte: 40 Grad gemäß JIS-K 6301A), wurde gegen den Latentbildträger 1 gepreßt und mit einer gleichen Umfangsgeschwindigkeit mit diesem in Drehung versetzt. Die Spannung wurde so angelegt, daß +400 V bei der Übertragung angelegt waren, während bei der Nichtübertragung auf +400 V und -800 V umgeschaltet wurde.
Die Reinigungseinrichtung 6 war ein Reinigungsklingensystem, bei der eine Klinge aus Urethan an den Latentbildträger drückte und die Überreste des Toners nach der Übertragung physisch abgekratzt wurden.
Nach dem Durchlauf durch die Reinigungseinrichtung wurde der Bildträger durch das in der Nähe angeordnete Ladeelement wieder in das Ladeverfahren zurückgeführt und kontinuierlich und gleichzeitig für jeden der Prozesse behandelt.
Bei Durchführung eines kontinuierlichen Drucktests an 10 000 Papierbögen mit der Größe DIN A4 unter Verwendung der obengenannten Vorrichtung wurde eine zufriedenstellende Bilderzeugung vom ersten Bogen bis zum 10 000sten Bogen erzielt)

Vergleichsbeispiel 1 -

Es wurde ein Drucktest unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, nur daß das Magnetitpulver mit einer Teilchengöße von 0,5 µm von Beispiel 1 nicht verwendet wurde. In dem Bild wurde nach dem Drucken von etwa 200 Bögen eine Störung festgestellt. Es wurde ein weißes Siliciumdioxidpulver dünn auf die Oberfläche des in der Nähe angeordneten Ladeelementes aufgebracht)

Beispiel 2

Es wurde ein Drucktest an 7 500 Bögen unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, nur daß das in der Nähe angeordnete Ladeelement aus Beispiel 1 als Kontaktladeelement benutzt wurde, wobei dieses in Kontakt mit dem Latentbildträger gebracht wurde, und indem ein Entwickler benutzt wurde, der durch Mischen von 100 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 hergestellten magnetischen Toners mit 20 Gewichtsteilen von MnZn-Ferrit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3 µm und einem spezifischen elektrischen Widerstand von 2 x 10&sup8; Ohm cm als leitfähige Teilchen und mit 0,5 Gewichtsteilen hydrophobern Siliciumdioxid (Handelsbezeichnung: R 972, hergestellt von der Degussa Co.) in einem Henschel- Mischer hergestellt worden war. Es wurden klare Bilder vom ersten Bogen bis zum 7 500sten Bogen erzielt. Des weiteren bestatigten eine braune Substanz, die sich auf der gesamten Fläche des Kontaktladeelementes ablagerte, und eine Anayse der Ablagerungen mit Hilfe der Röntgenstrahlendiffraktometrie, daß die Substanz aus einer Mischung aus dem Entwickler zugesetztem MnZn-Ferrit und einer geringen Menge eines magnetischen Toners bestand.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde ein Drucktest unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 durchgeführt, nur daß das MnZn-Ferrit mit einer Teilchengöße von 3 µm von Beispiel 2 nicht verwendet wurde. In dem Bild wurde nach dem Drucken von etwa 1 000 Bögen eine Störung festgestellt. Wie in Vergleichsbeispiel 1 setzte sich ein weißes Siliciumdioxidpulver auf dem Ladeelement ab.

Beispiel 3

Es wurde ein Drucktest an 10 000 Bögen unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, nur daß anstelle des in Beispiel 1 benutzten Entwicklers ein Entwickler benutzt wurde, der durch Mischen von 100 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 hergestellten magnetischen Toners mit 10 Gewichtsteilen eines Pulvers aus MnZn-Ferrit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1,5 µm und einem spezifischen elektrischen Widerstand von 1 x 10&sup8; Ohm cm und mit 0,5 Gewichtsteilen eines mit Silicon behandelten, in Beispiel 1 verwendeten Siliciumdioxids in einem Henschel-Mischer hergestellt worden war. Es wurde klare Bilder vom ersten Bogen bis zum 10000sten Bogen erzielt. Auf der gesamten Oberfläche des Ladeelementes lagerte sich eine braune Substanz ab. Eine Analyse unter Anwendung der Röntgenstrahlendiffraktometrie und eine Analyse des Kohlenstoffgehalts bestätigten, daß die Ablagerungen aus etwa 80 Gew.-% des dem Entwickler zugesetzten MnZn-Ferrits und etwa 20 Gew.-% des magnetischen Toners bestanden.

Claims

1. Bilderzeugungsverfahren, umfassend die folgenden Schritte:

gleichmäßiges Aufladen eines Latentbildträgers mit einem Ladeelement (2), das mit dem Latentbildträger (1) in Kontakt steht oder in unmittelbarer Nähe desselben angeordnet ist,

Herstellen eines Latentbildmusters auf dem Latentbildträger durch Belichtung,

Entwickeln des hergestellten Latentbildmusters mit einem Entwickler (4), der aus Bildentwicklungsteilchen und leitenden Teilchen besteht, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als die der Bildentwicklungsteilchen, indem mindestens die Bildentwicklungsteilchen in dem Entwickler auf das Latentbildmuster auf dem Latentbildträger übertragen werden, und

Übertragen der Bildentwicklungsteilchen von dem Latentbildträger auf ein Übertragungsmaterial.

2. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem sich die leitenden Teilchen in dem Entwickler durch Wiederholung der Bilderzeugung allmählich auf der Oberfläche des Ladeelementes abscheiden.

3. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Ladeelement aus einem walzenförmigen Ladeelement besteht, und das Aufladen durch das walzenförmige Ladeelement erfolgt, das in unmittelbarer Nähe des Latentbildträgers in einem Abstand von weniger als 100 µm angeordnet ist.

4. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem während des Aufladens eine mit einer Wechselspannung überlagerte Gleichspannung zwischen dem Ladeelement und dem Latentbildträger angelegt wird.

5. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die leitenden Teilchen einen spezifischen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 10&sup9; Ohm cm besitzen.

6. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Menge der leitenden Teilchen in dem Entwickler 3 bis 30 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile der Bildentwicklungsteilchen beträgt.

7. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bildentwicklungsteilchen ein magnetischer Toner sind.

8. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Entwickler fluiditätsverbessernde Teilchen mit einer spezifischen BET-Oberfläche von mindestens 10 m²/g enthält.

9. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die durchschnittliche Teilchengröße der leitenden Teilchen nicht mehr als 2/3 der durchschnittlichen Teilchengröße der Bildentwicklungsteilchen und nicht weniger als 0,3 µm beträgt.

10. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Entwickler des weiteren feine Siliciumdioxidteilchen bzw. hydrophob gemachte feine Teilchen enthält.

11. Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die leitenden Teilchen aus wenigstens einem Stoff bestehen, der ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Magnetit, ein Zwischenprodukt von Magnetit und Maghemit, sowie Ferrit (MXFe3-xO&sub4;, wobei M Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd oder ein gemischtes Kristallsystem davon darstellt).

12. Bilderzeugungssystem zur Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:

einen Latentbildträger (1),

ein Ladeelement (2), das mit dem Latentbildträger in Kontakt steht oder in unmittelbarer Nähe desselben angeordnet ist, um den Latentbildträger gleichmäßig auf zuladen,

eine Belichtungseinrichtung (3) zur Herstellung des Latentbildmusters auf dem Latentbildträger,

eine Einrichtung (4) zur Entwicklung des Latentbildmusters, wobei der Entwickler Bildentwicklungsteilchen und leitende Teilchen umfaßt, deren durchschnittliche Teilchengröße kleiner ist als die der Bildentwicklungsteilchen, und

eine Einrichtung (5) zur Übertragung der auf den Latentbildträger übertragenen Bildentwicklungsteilchen auf ein Übertragungsmaterial.