DE69813949T2

DE69813949T2 - Bilderzeugungsverfahren, Bilderzeugungsgerät und Prozesskassette

Info

Publication number: DE69813949T2
Application number: DE69813949T
Authority: DE
Inventors: Harumi Ohta-ku Ishiyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2018-06-13
Also published as: US6002900A; EP0884653A2; EP0884653A3; DE69813949D1; EP0884653B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsverfahren und eine Bilderzeugungsvorrichtung, die bei Kopiergeräten, Druckern und Faxgeräten anwendbar sind. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Bilderzeugungsverfahren, eine Bilderzeugungsvorrichtung und eine Prozeßkassette, bei denen der auf einem lichtempfindlichen Element nach der Bildübertragung verbleibende Toner von einer Entwicklungsvorrichtung zurückgewonnen wird.
Zum Miniaturisieren der Bilderzeugungsvorrichtung sind diverse Techniken zum Reinigen eines auf einem lichtempfindlichen Element nach der Bildübertragung zurückbleibenden, nichtübertragenen Toners (hiernach als zurückbleibender Toner bezeichnet) gleichzeitig mit einer elektrischen Aufladung oder gleichzeitig mit einer Entwicklung über eine Aufladevorrichtung oder eine Entwicklungsvorrichtung bekannt.
Eine elektrische Aufladung wird in herkömmlicher Weise über eine Koronaaufladung durchgeführt. Das Aufladeverfahren hat sich jedoch mehr zu einer Kontaktaufladung verschoben, bei der vom ökologischen Standpunkt her weniger Ozon durch elektrische Entladung erzeugt wird. Das Kontaktaufladeelement umfaßt Rollen, blattförmige Elemente, Pelzbürsten und Magnetbürsten.
In dem Fall, in dem ein nach einer Bildübertragung auf einem Bildhalteelement zurückbleibender Toner zeitweise von einer Magnetbürstenaufladeeinheit, die durch magnetische Anziehung von magnetischen Partikeln gebildet wird, rückgewonnen wird, dringen jedoch einige Tonerpartikel mit hohem Widerstand (nach der Bildübertragung zurückbleibender Toner) in eine Magnetbürstenaufladeeinheit ein und verschlechtern das Aufladeverhalten der Magnetbürstenaufladeeinheit.
Der von der Magnetbürstenaufladeeinheit zurückgewonnene Toner wird wieder auf das Bildhalteelement übertragen und in einem Entwicklungsschritt in der Entwicklungsvorrichtung gesammelt. Der Toner erfährt jedoch in der Magnetbürstenaufladeeinheit eine Qualitätsverschlechterung und verursacht beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Probleme. Der rückgewonnene Toner wird nicht vollständig auf das Bildhalteelement übertragen. Er sammelt sich vielmehr während der wiederholten Bilderzeugung in der Magnetbürstenaufladeeinheit, so daß das Aufladevermögen verschlechtert wird. Der von der Magnetbürsteneinheit auf das Bildhalteelement übertragene Toner, der in der Magnetbürsteneinheit eine Qualitätsverschlechterung erfahren hat, kann nicht vollständig rückgewonnen werden, was zu einer Trübung der Bilder führt. Der in der Entwicklungsvorrichtung rückgewonnene Toner mit verschlechteter Qualität kann für die Entwicklung nicht in ausreichender Weise verwendet werden, da eine Trübung der Bilder und Streuung des Toners verursacht werden.
Die US-PS 5 432 033 beschreibt ein elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren, bei dem das Bildträgerelement unter Verwendung einer Magnetbürste aufgeladen wird, die einen magnetischen Träger mit einem spezifischen Volumen widerstand von weniger als 10⁵ Ω·cm besitzt. Der durchschnittliche Durchmesser der magnetischen Trägerpartikel kann 30 μm betragen, und die durchschnittliche Partikelgröße des magnetischen Toners kann 10 μm betragen.
Die EP-A-0 709 746 beschreibt ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung einer aus leitenden Magnetpartikeln gebildeten Magnetbürste zur Aufladung des Bildträgerelementes. Der durchschnittliche Durchmesser der magnetischen Partikel kann 15 μm betragen, und die durchschnittliche Partikelgröße des magnetischen Toners kann 5 μm bis 9 μm betragen.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen ein Bilderzeugungsverfahren und eine Bilderzeugungsvorrichtung geschaffen werden, die die vorstehend aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen ferner ein Bilderzeugungsverfahren, eine Bilderzeugungsvorrichtung und eine Prozeßkassette zur Verfügung gestellt werden, wobei letztere stabile Aufladeeigenschaften ohne Verwendung einer separaten Reinigungsvorrichtung, wie beispielsweise eines Reinigungsblattes, die mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes in Kontakt steht, besitzt.
Erfindungsgemäß sollen ferner ein Bilderzeugungsverfahren, eine Bilderzeugungsvorrichtung und eine Prozeßkassette geschaffen werden, welch letztere eine Qualitätsverschlechterung des von einem Bildhalteelement in eine Magnetbürstenaufladeeinheit rückgewonnenen verbleibenden Toners verzögert, ausgezeichnete Tonerübertragungseigenschaften von der Magnetbürstenaufladeeinheit zum Bildhalteelement besitzt und ausgezeichnete Rückgewinnungseigenschaften des Toners auf dem Bildhalteelement in eine Entwicklungsvor richtung aufweist und in der Lage ist, die Entwicklungseigenschaften des in die Entwicklungsvorrichtung rückgewonnenen Toners aufrechtzuerhalten.
Gemäß einem Aspekt umfaßt das Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung einen Aufladeschritt zum Elektrifizieren eines Bildhalteelementes zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes durch eine Aufladeeinrichtung, einen Schritt zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes auf dem elektrifizierten Bildhalteelement, einen Entwicklungsschritt zum Entwickeln des auf dem Bildhalteelement gehaltenen latenten elektrostatischen Bildes mit einem Toner, der in einer Entwicklungsvorrichtung gespeichert ist, um ein Tonerbild zu erzeugen, einen Übertragungsschritt zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsempfangsmedium und einen Rückgewinnungsschritt zum Rückgewinnen des nach der Bildübertragung auf dem Bildhalteelement verbleibenden Toners gleichzeitig mit der Entwicklung durch die Entwicklungsvorrichtung, wobei es sich bei der Aufladeeinrichtung um eine aus magnetisch begrenzten magnetischen Partikeln gebildete Magnetbürstenaufladeeinrichtung handelt, die Magnetbürstenaufladeeinrichtung das Bildhalteelement elektrifiziert, indem es die Magnetbürste der Magnetbürstenaufladeeinrichtung mit der Oberfläche des Bildhalteelementes in Kontakt bringt, zeitweise mindestens einen Teil des auf dem Bildhalteelement nach der Bildübertragung verbleibenden Toners rückgewinnt und den rückgewonnenen Toner wiederum auf das Bildhalteelement überträgt, wobei der Toner einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von nicht mehr als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel hat, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil von 0 bis 5,0 Vol.-% ent halten.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfaßt die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Bildhalteelement zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes, eine Aufladeeinrichtung zum Elektrifizieren des Bildhalteelementes, eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Bildes auf dem elektrifizierten Bildhalteelement, eine Entwicklungsvorrichtung zum Speichern eines Toners zur Tonerbilderzeugung zum Entwickeln des auf dem Bildhalteelement ausgebildeten latenten elektrostatischen Bildes mit dem Toner zur Erzeugung eines Tonerbildes und eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsempfangsmedium, wobei die Entwicklungsvorrichtung auch zur Rückgewinnung des auf dem Bildhalteelement nach der Bildübertragung verbleibenden Toners dient, die Aufladeeinrichtung eine aus magnetisch begrenzten magnetischen Partikeln gebildete Magnetbürstenaufladeeinrichtung ist, die Magnetbürstenaufladeeinrichtung das Bildhalteelement elektrifiziert, indem sie die Magnetbürste der Magnetbürstenaufladeeinrichtung mit der Oberfläche des Bildhalteelementes in Kontakt bringt, zeitweise mindestens einen Teil des nach der Bildübertragung auf dem Bildhalteelement verbleibenden Toners rückgewinnnt und den rückgewonnenen Toner wiederum auf das Bildhalteelement überträgt, wobei der Toner einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) besitzt, der nicht größer als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel ist, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem von 0 bis 5,0 Vol.-% reichenden Anteil enthalten.
Gemäß einem dritten Aspekt ist eine Prozeßkassette der vorliegenden Erfindung lösbar an einer Haupteinheit einer Bilderzeugungsvorrichtung montierbar und umfaßt ein Bildhalteelement zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes, eine Aufladeeinrichtung zum Elektrifizieren des Bildhalteelementes und eine Entwicklungsvorrichtung zum Speichern eines Toners zur Tonerbilderzeugung zum Entwickeln des auf dem Bildhalteelement ausgebildeten latenten elektrostatischen Bildes mit dem Toner zur Erzeugung eines Tonerbildes, wobei die Entwicklungsvorrichtung auch zur Rückgewinnung des auf dem Bildhalteelement nach der Bildübertragung verbleibenden Toners dient, die Aufladeeinrichtung eine aus magnetisch begrenzten magnetischen Partikeln gebildete Magnetbürstenaufladeeinrichtung ist, die Magnetbürstenaufladeeinrichtung das Bildhalteelement elektrifiziert, indem sie die Magnetbürste der Magnetbürstenaufladeeinrichtung mit der Oberfläche des Bildhalteelementes in Kontakt bringt, zeitweise mindestens einen Teil des nach der Bildübertragung auf dem Bildhalteelement verbleibenden Toners rückgewinnt und den rückgewonnenen Toner wiederum auf das Bildhalteelement überträgt, wobei der Toner einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von nicht mehr als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil von 0 bis 5,0 Vol.-% enthalten.
Es folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
1 schematisch eine Bilderzeugungsvorrichtung zur Durchführung des Bilderzeugungsverfahrens der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung;
3 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips eines Vergleichsbeispieles;
4 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips eines Vergleichsbeispieles;
5 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips eines Vergleichsbeispieles;
6 schematisch den Aufbau einer Entwicklungsvorrichtung eines Zweikomponenten-Kontaktentwicklungssystems;
7 schematisch den Aufbau einer Entwicklungsvorrichtung eines Einkomponenten-Kontaktentwicklungssystems;
8 schematisch den Aufbau einer Entwicklungsvorrichtung eines kontaktfreien magnetischen Einkomponenten-Entwicklungssystems;
9 schematisch eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines elastischen blattförmigen Elementes anstelle der Entwicklungsmittelschichtdickensteuereinrichtung in der Entwicklungsvorrichtung der 8;
10 schematisch den Aufbau einer Entwicklungsvorrichtung einer kontaktfreien nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsvorrichtung;
11 die Partikelgrößenverteilung des in Beispiel 1 verwendeten Pulvers 1 aus magnetischen Partikeln;
12 schematisch den Aufbau einer Prozeßkassette der vorliegenden Erfindung; und
13 ein Blockdiagramm einer Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die bei einem Drucker eines Faxgerätes Verwendung findet.
Die Erfinder führten umfangreiche Untersuchungen in bezug auf ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung eines Entwicklungs- und Reinigungssystems durch, bei dem eine Entwicklungsvorrichtung auch zur Rückgewinnung eines nach der Bildübertragung auf einem Bildhalteelement während des Entwicklungsschrittes verbleibenden Toners funktioniert, wobei der auf einem Bildhalteelement nach der Bildentwicklung zurückbleibende Toner zeitweise von einer Magnetbürstenaufladeeinrichtung rückgewonnen wird und der rückgewonnene Toner wieder auf das Bildhalteelement übertragen wird. Dabei stellten die Erfinder fest, daß eine Verunreinigung der magnetischen Partikel durch den Toner und eine Beeinträchtigung der elektrischen Leitungsbahn durch die Magnetbürste sowie eine Qualitätsverschlechterung des Toners ohne übermäßige Scherbeanspruchung des rückgewonnenen Toners durch die magnetischen Partikel verhindert werden können, indem die Tonerpartikel so gesteuert werden, daß sie einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von nicht mehr als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in der Magnetbürstenaufladeeinrichtung aufweisen. Dadurch können Verbesserungen der Aufladeeigenschaften der Magnetbürstenaufladeeinrichtung, des Übertragungsvermögens des Toners von der Magnetbürstenaufladeeinrichtung zum Bildhalteelement, der Rückgewinnbarkeit des auf das Bildhalteelement übertragenen Toners und der Entwicklungseigenschaften des von der Entwicklungsvorrichtung rückgewonnenen Toners erzielt werden, die eine zufriedenstellende Bilderzeugung auf vielen Druckbögen ermöglichen.
Bei dem Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung des Entwicklungs- und Reinigungssystems sind ein Entwicklungsabschnitt zur Bildentwicklung, ein Übertragungsabschnitt zur Bildübertragung und ein Aufladeabschnitt zum Aufladen des Bildhalteelementes in der angegebenen Reihenfolge in Bewegungsrichtung der Oberfläche des Bildhalteelementes angeordnet, und es ist kein Reinigungselement zum Rückgewinnen von verbleibendem Toner von der Oberfläche des Bildhalteelementes durch Kontakt mit der Oberfläche zwischen dem Übertragungsabschnitt und dem Aufladeabschnitt und zwischen dem Aufladeabschnitt und dem Entwicklungsabschnitt vorgesehen. Dies ist für eine kompaktere Bauweise der Gesamtvorrichtung geeignet.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben.
Der Prozeß der Bilderzeugung der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 1 erläutert, die schematisch eine Bilderzeugungsvorrichtung zeigt. Die in 1 dargestellte Bilderzeugungsvorrichtung ist ein Laserdrucker unter Anwendung eines elektrophotographischen Prozesses.
In 1 ist ein lichtempfindliches elektrophotographisches Element 1 eine sich drehende lichtempfindliche Trommel als Bildhalteelement (hiernach als lichtempfindliche Trommel bezeichnet), die üblicherweise einen Durchmesser von 10 bis 180 mm, vorzugsweise von 10 bis 30 mm, zur Miniaturisierung der Gesamtvorrichtung besitzt. Die lichtemp findliche Trommel dreht sich normalerweise im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil angedeutet, mit einer Prozeßgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) von 24 bis 400 mm/sec.
Eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung 2 ist eine in Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel 1 gebrachte Aufladeeinrichtung. Diese Magnetbürstenaufladeeinrichtung 2 wird von einer drehbaren nichtmagnetischen Aufladehülse 21, einem darin enthaltenen Magneten 22 und aufgeladenen magnetischen Partikeln 23, die durch eine auf die Aufladehülse 21 einwirkende magnetische Kraft eine Magnetbürste bilden, gebildet. An die Magnetbürste 2 wird eine Auflade-Gleichvorspannung, die vorzugsweise von –300 V bis –1 kV reicht, von einer Aufladevorspannungsstromquelle S1 gelegt, um die Umfangsfläche der sich drehenden lichtempfindlichen Trommel 1 elektrisch gleichmäßig auf nahezu die gleiche Spannung aufzuladen, die von –300 V bis –1 kV als angelegte Spannung reicht.
Die Drehung der elektrisch leitenden Hülse und der lichtempfindlichen Trommel wird so gesteuert, daß sie sich auf dem nachfolgend wiedergegebenen Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis befindet. Dieses Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis wird durch die nachfolgende Gleichung definiert: Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis % = [((Umfangsgeschwindigkeit der elektrisch leitenden Hülse) – (Umfangsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel)) + (Umfangsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel)] × 100
Das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis ist vorzugsweise höher, um ein höheres Injektionsvermögen zu erzielen. Es ist jedoch im Hinblick auf die Kosten und Sicherheit der Vor richtung, so weit wie das Injektionsvermögen sichergestellt wird, vorzugsweise geringer. Wenn in der Praxis die Magnetbürste mit der lichtempfindliche Trommel einer niedrigen Bewegungsgeschwindigkeit in der gleichen Bewegungsrichtung in Kontakt gebracht wird, neigen die magnetischen Partikel der Magnetbürste dazu, an der lichtempfindlichen Trommel zu haften. Daher ist das Verhältnis vorzugsweise höher als ±100%. Mit einem Verhältnis von –100% befindet sich die Bürste jedoch in einem Stoppzustand, und die Elektrifizierung kann in Form der stoppenden Bürste auf der lichtempfindlichen Oberfläche unzureichend sein, so daß das Bild in der Form der stoppenden Bürste verschlechtert wird. Wenn die Bewegungsrichtung der Magnetbürste und die der lichtempfindlichen Trommel umgekehrt ist, ist die Bewegungsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) der Magnetbürste auf dem gleichen Absolutwert des Umfangsgeschwindigkeitsverhältnisses im Vergleich zu dem Fall mit der gleichen Drehrichtung geringer. Auf diese Weise wird die Haltbarkeit der Magnetbürstenaufladeeinrichtung verbessert und der Stromverbrauch zum Antreiben der Magnetbürste wird in vorteilhafter Weise verringert. Das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis liegt vorzugsweise in einem Bereich von –150% bis –300%.
Eine Transferrolle 4 als Transfereinrichtung wird mit einem vorgegebenen Kontaktdruck mit der lichtempfindlichen Trommel 1 in Kontakt gebracht. Bei Zuführung eines Transferempfangsmediums P als Aufzeichnungsmedium von einem nicht in der Zeichnung dargestellten Zuführabschnitt für ein Aufzeichnungsmedium wird das Transferempfangsmedium P zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in einen Druckkontaktspalt (Transferabschnitt) T zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und der Transferrolle 4 mit mittlerem Widerstandsniveau eingeführt. Eine vorgegebene Transfervorspannung wird von einer Transfervorspannungsanlegequelle S3 an die Transfer rolle 4 gelegt. Das Transferempfangsmedium P, das in den Transferabschnitt T eingeführt wurde, wird durch den Transferabschnitt T geführt, und das auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildete Tonerbild wird durch die elektrostatische Kraft und den Druck sukzessive auf die Oberfläche des Transferempfangsmediums P übertragen. Das Transferempfangsmedium P, das das Tonerbild empfangen hat, wird von der Fläche der lichtempfindlichen Trommel 1 freigegeben, dann in eine Fixiervorrichtung 5 mit thermischer Fixierung o.ä. eingeführt, um das Tonerbild zu fixieren, und als Bildträgerbogen (Druck oder Kopie) aus der Vorrichtung herausgeführt.
Nach der Übertragung des Tonerbildes von der Fläche der lichtempfindlichen Trommel auf das Transferempfangsmedium P wird mindestens ein Teil des verbleibenden Toners im nächsten Stadium von der Magnetbürstenaufladeeinrichtung 2 rückgewonnen. Nach dem Passieren des Aufladespaltes wird mindestens ein Teil des rückgewonnenen Toners freigegeben und wiederum auf die lichtempfindliche Trommel 1 übertragen. Im Entwicklungsschritt nach der Bildbelichtung wird überschüssiger Toner für die Entwicklungsvorrichtung zurückgewonnen und auf wiederholte Weise wiederverwendet.
Bei der in 1 gezeigten Bilderzeugungsvorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung vom Kassettentyp. Die Kassette 20 besteht aus drei Prozeßvorrichtungen: einer lichtempfindlichen Trommel 1, einer Magnetbürstenaufladeeinheit 2 und einer Entwicklungsvorrichtung 3, die integriert sind. Diese Kassette ist an der Haupteinheit der Bilderzeugungsvorrichtung montierbar und von dieser lösbar. Die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird jedoch hierdurch nicht eingeschränkt.
Der Toner für den vorstehend beschriebenen Bilderzeugungs prozeß besitzt vorzugsweise einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄), der nicht mehr als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel beträgt und vorzugsweise in einem Bereich von 1/20 bis 1/3 desselben liegt. Daher werden eine Verunreinigung der magnetischen Partikel mit dem Toner und eine Unterbrechung der elektrischen Leiterbahn durch den Toner in der Magnetbürste verhindert. Ferner wird eine Qualitätsverschlechterung des in der Magnetbürstenaufladeeinrichtung rückgewonnenen Toners ohne eine übermäßig große Scherbeanspruchung des rückgewonnenen Toners durch die magnetischen Partikel verhindert.
Ein Abfall des Aufladevermögens der Aufladebürste, der durch den verbleibenden Toner nach der Bildübertragung verursacht wird, wird verhindert, wenn die verunreinigenden Tonerpartikel im Zwischenraum zwischen der Magnetbürste und dem lichtempfindlichen Element eingeschlossen werden können. Der Kontaktzustand zwischen der Magnetbürste und dem lichtempfindlichen Element wird in Verbindung mit 2 erläutert. In 2 ist die lichtempfindliche Trommel 1 flach dargestellt, da der Krümmungsradius der Oberfläche im Vergleich zu den magnetischen Partikeln 23 und den Tonerpartikeln 30 ausreichend groß ist. Im engsten Packungszustand der magnetischen Partikel 23 befinden sich die Mittelpunkte der magnetischen Partikel in Positionen eines gleichseitigen Dreiecks. In diesem Zustand besitzt der größte Partikeldurchmesser, der den Zwischenraum füllen kann, einen Durchmesser von (1/3)R, wobei R den Partikeldurchmesser des magnetischen Partikels wiedergibt. Daher ist der bevorzugte Partikeldurchmesser des Entwicklungstoners nicht größer als (1/3)R für den Durchmesser R des magnetischen Partikels. Auf diese Weise kann der verbleibende Toner im Zwischenraum zwischen den magnetischen Partikeln und dem lichtempfindlichen Element gehalten werden, ohne daß der Spalt zwischen den magnetischen Partikeln vergrößert und die Elektrifizierung durch Ladungsinjektion nachteilig beeinflußt wird. Selbst wenn die Menge des verbleibenden Toners größer ist, werden die Tonerpartikel im Inneren der Magnetbürste gehalten und beeinflussen nicht den Kontaktbereich der Kontaktfläche zwischen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel und den magnetischen Partikeln. Selbst wenn einige Tonerpartikel, die im Inneren der Magnetbürste gehalten werden, eine elektrische Leitungsbahn unterbrechen, kann der elektrische Strom durch eine andere elektrische Leitungsbahn fließen.
Die die Magnetbürste verunreinigenden Tonerpartikel werden durch Reibung zwischen den Tonerpartikeln, Reibung zwischen dem Toner und den magnetischen Partikeln und Reibung zwischen dem Toner und dem lichtempfindlichen Element auf die inhärente Aufladepolarität des Toners (d.h. negativ) elektrifiziert. Daher werden die Tonerpartikel durch die Potentialdifferenz zwischen dem Potential der Magnetbürste und dem Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elementes am Ausgang des Spaltes von der Magnetbürste auf das lichtempfindliche Element elektrisch freigesetzt. Der nach der Bildübertragung verbleibende Toner sammelt sich daher nicht in der Magnetbürste an, so daß die Elektrifizierung nicht rasch verschlechtert wird.
Wenn andererseits der Toner einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) hat, der größer ist als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, macht der in den Zwischenraum der magnetischen Partikel eindringende Tonerpartikel, wie in 3 gezeigt, die Distanz zwischen den magnetischen Partikeln D3 größer als die des engsten Packungszustandes D2, so daß örtlich ein Bereich einer unzureichenden Elektrifizierung erzeugt wird. Wenn die Menge des verbleibenden Toners in der Magnetbürste nach dem Druck von vielen Bögen angestiegen ist, können die Tonerpartikel mit einem größeren gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser die elektrische Leitungsbahn der Magnetbürste unterbrechen und deren Aufladeeigenschaften verschlechtern. Darüber hinaus wird der in der Magnetbürste verbleibende Toner einer starken Scherbeanspruchung zwischen den magnetischen Partikeln ausgesetzt, die dazu neigen, eine graduelle Verunreinigung der Oberfläche der magnetischen Partikel zu verursachen, so daß auf diese Weie die Aufladeeigenschaften mit der Zahl der gedruckten Bögen verschlechtert werden und eine Qualitätsverschlechterung des Toners durch Einbetten der externen Additive auf der Tonerpartikeloberfläche in den Partikel oder eine Aggregation oder Desintegration der Tonerpartikel verursacht wird.
Wenn der Toner eine Qualitätsverschlechterung erfährt, treten diverse Probleme auf. Der Toner wird innerhalb der Magnetbürste nicht richtig elektrifiziert. Daher können die Tonerpartikel nicht von der Magnetbürstenaufladeeinrichtung auf die lichtempfindliche Trommel übertragen werden und sammeln sich in der Magnetbürstenaufladeeinrichtung an, so daß die Aufladeeigenschaften auf signifikante Weise verschlechtert werden. Der verschlechterte Toner wird, selbst wenn er von der Magnetbürste auf die lichtempfindliche Trommel übertragen wird, nicht vom bildfreien Abschnitt des latenten elektrostatischen Bildes rückgewonnen, so daß eine Bildtrübung verursacht wird. Selbst wenn der verschlechterte Toner, der von der Magnetbürstenaufladeeinrichtung auf die lichtempfindliche Trommel rückübertragen wurde, im Entwicklungsschritt von der Entwicklungsvorrichtung rückgewonnen wird, kann der rückgewonnene Toner nicht richtig entwickelt werden, so daß eine Trübung oder eine Streuung verursacht wird.
Die magnetischen Partikel bei der vorliegenden Erfindung enthalten Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers, vorzugsweise in einem Anteil von nicht mehr als 5,0 Vol.-% (0 bis 5,0 Vol.-%), bevorzugter in einem Anteil von nicht mehr als 4,5 Vol.-% (0 bis 4,5 Vol.-%) für eine stätige Elektrifizierung. Bei einem Anteil von mehr als 5 Vol.-% der vorstehend erwähnten kleineren Partikel verschlechtert ein Tonerpartikel, der in den Zwischenraum der magnetischen Partikel einer Größe von nicht mehr als 1/3 des gemittelten Durchmessers eingedrungen ist, die elektrische Leitung zwischen den magnetischen Partikeln und bewirkt eine fehlerhafte Elektrifizierung.
Ferner enthalten die magnetischen Partikel der vorliegenden Erfindung Partikel mit einem Durchmesser, der nicht kleiner ist als der 1,5fache gemittelte Partikeldurchmesser, vorzugsweise in einem Anteil von nicht mehr als 20,0 Vol.-% (0 bis 20,0 Vol.-%), bevorzugter in einem Anteil von nicht mehr als 15,0 Vol.-% (0 bis 15,0 Vol.-%), um eine einheitliche Aufladung des Bildhalteelementes zu erzielen und ein Zerkratzen der Oberfläche des Bildhalteelementes zu verhindern. Bei einem Anteil von mehr als 20 Vol.-% der vorstehend erwähnten größeren Partikel neigt die Aufladung dazu, ungleichmäßig zu werden, und kann die Oberfläche des Bildhalteelementes zerkratzt werden.
Des weiteren enthalten die magnetischen Partikel bei der vorliegenden Erfindung Partikel mit einem Durchmesser, der 2/3 bis 4/3 des gemittelten Partikeldurchmessers beträgt, vorzugsweise in einem Anteil von 60,0 Vol.-% oder mehr (60,0 bis 100 Vol.-%), bevorzugter in einem Anteil von 65,0 Vol.-% oder mehr (65,0 bis 100 Vol.-%), um eine gleichmäßige Aufladung des Bildhalteelementes und eine gute Elektrifizierung zu erzielen. Bei einem Anteil von weniger als 60,0 Vol.-% der Partikel in dem obigen Durchmesserbereich neigt die Elektrifizierung dazu, ungleichmäßig zu werden, und kann fehlerhaft sein.
Die magnetischen Partikel der vorliegenden Erfindung besitzen einen gemittelten Partikeldurchmesser in einem Bereich, der vorzugsweise von 10 bis 100 μm, bevorzugter von 15 bis 50 μm, reicht. Mit einem gemittelten Durchmesser der magnetischen Partikel von mehr als 100 μm ist das Aufladevermögen schlechter, da infolge der Rauhigkeit der Magnetbürste ein kleinerer Gesamtkontaktbereich in Bezug auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel vorhanden ist. Mit einem gemittelten Durchmesser der magnetischen Partikel von weniger als 10 μm ist die magnetische Begrenzungskraft der magnetischen Partikel geringer, so daß die Neigung besteht, daß diese von der Magnetbürste auf die lichtempfindliche Trommel übertragen werden. Nach dem Gebrauch über einen langen Zeitraum kann daher die Menge der magnetischen Partikel weniger werden und eine fehlerhafte Elektrifizierung verursachen, oder die übertragenen magnetischen Partikel können die späteren Schritte der Entwicklung, der Tonerbildübertragung und Fixierung nachteilig beeinflussen.
Der durchschnittliche Partikeldurchmesser und die Partikelgrößenverteilung der magnetischen Partikel wurde erfindungsgemäß unter Verwendung eines Laserdiffraktionspartikelgrößentestgerätes HELOS (hergestellt von der Firma JEOL Ltd.) in Kombination mit einer Trockenklassiereinheit RODOS (hergestellt von der Firma Nihon Denshi) unter den folgenden Meßbedingungen gemessen: Linsenbrennweitendistanz 200 mm, Dispersionsdruck 3,0 bar, Meßzeit 1 bis 2 sec für die in Tabelle 1 gezeigten Kanäle in einem Bereich von 0,5 μm bis 350,0 μm. Bei der Volumenverteilung wurde der 50%-Partikeldurchmesser (Mediandurchmesser) als gemittelter Durchmesser genommen, und entsprechende Volumenprozentsätze wurden für die Häufigkeitsverteilung auf Volumenbasis abge leitet. Bei der praktischen Messung wurden die Partikeldurchmesser in einem Bereich von nicht weniger als 0,05 μm bis weniger als 86 μm gemessen.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete und zum Messen der Partikelgrößenverteilung eingesetzte Laserdiffraktionspartikelgrößenverteilungsmeßvorrichtung HELOS ist eine Vorrichtung, bei der das Flanhofer-Diffraktionsprinzip Anwendung findet. Dieses Meßprinzip sei kurz wie folgt erläutert: Ein Beugungsbild wird auf einer Brennebene der Linse auf der gegenüberliegenden Seite einer Laserquelle erzeugt, wenn zu messende Partikel mit einem Laserstrahl bestrahlt werden. Das Beugungsbild wird von einem Detektor detektiert, und es wird eine Operationsbehandlung durchgeführt, um die Partikelgrößenverteilung der zu messenden Partikel zu berechnen.
Die magnetischen Partikel, die den obigen Bemittelten Partikeldurchmesser und die spezielle Partikelgrößenverteilung besitzen, können beispielsweise durch Klassierung mit Hilfe von Sieben hergestellt werden. Für eine genaue Klassierung werden Siebe mit geeigneten Öffnungsgrößen verwendet, und das Durchsieben wird vorzugsweise diverse Male wiederholt. Eine Steuerung der Form der Maschenöffnung über eine Metallplattierung ist wirksam.
Das Klassierverfahren umfaßt ferner eine Luftklassierung, bei der Partikel in der Luft fliegen können und durch Schwerkraftunterschiede klassiert werden, sowie eine Naßklassierung, bei der Partikel mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, vermischt und über die Sedimentationsgeschwindigkeitsdifferenz klassiert werden.
Der partikelförmige Toner der vorliegenden Erfindung besitzt einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄), der vorzugsweise von 1 bis 20 μm, bevorzugter von 2 bis 10 μm, noch bevorzugter von 4 bis 8 μm reicht. Ein Toner mit einem gewichtsgemittelten Tonerpartikeldurchmesser (D₄) von mehr als 20 μm verschlechtert die Wiedergabe von feinen Linien sowie die Bildgradation und, wenn ein größerer Tonerpartikel in die Magnetbürstenaufladeeinrichtung eindringt, verhindert beträchtlich den Kontakt der Magnetbürste mit der lichtempfindlichen Trommel, so daß die Injektionsladungseigenschaften verschlechtert werden. Ein Toner mit einem gewichtsgemittelten Tonerpartikeldurchmesser (D₄) von weniger als 1 μm neigt dazu, im Umfangsbereich eines Bildabschnittes verstreut zu werden, so daß eine Trübung verursacht wird, und wenn er an magnetischen Partikeln haftet, wird er an der Oberfläche der magnetischen Partikel fixiert, so daß eine Übertragung des Toners auf das lichtempfindliche Element und eine Rückgewinnung durch eine Entwicklungsvorrichtung verhindert werden sowie das Aufladevermögen der Magnetbürste mit zunehmender Gebrauchszeit verschlechtert wird.
Die Partikelgrößenverteilung des Toners der vorliegenden Erfindung wurde mit einem Coulter Counter TA-II oder Coulter Multisizer (hergestellt von der Firma Coulter Co.) gemessen. Die erforderliche Elektrolytlösung hierfür wurde mit Natriumchlorid erster Reagenzqualität als wäßrige 1%ige NaCl-Lösung hergestellt. Bei der Elektrolytlösung kann es sich um ISOTON R-II (hergestellt von der Firma Coulter Scientific Japan Co.) handeln. Bei der Messung wurden 0,1–5 ml eines oberflächenaktiven Mittels, vorzugsweise eines Alkylbenzolsulfonatsalzes, als Dispergiermittel und 2 bis 20 mg einer Meßprobe 100 bis 150 ml der vorstehend erwähnten wäßrigen Elektrolytlösung zugesetzt. Die Suspension der Probe in der Elektrolytlösung wurde etwa 2 bis 3 min einer Dispergierbehandlung mit einem Ultraschalldispergiergerät unterzogen. Mit dem vorstehend beschriebenen Meßgerät unter Verwendung einer Öffnung von 100 μm wurde das Volumen des Toners mit einem Partikeldurchmesser von nicht weniger als 2 μm gemessen, um die Volumenverteilung zu erhalten. Hiervon wurde der gewichtsgemittelte Partikeldurchmesser (D₄) berechnet, indem die Mittelwerte als Werte für die entsprechenden Kanäle genommen wurden.
Wenn bei dem obigen Verfahren der gewichtsgemittelte Partikeldurchmesser des Toners geringer war als 4 μm, wurde die Öffnung durch eine solche mit 50 μm ersetzt, und das Volumen der Tonerpartikel mit einem Partikeldurchmesser von nicht weniger als 0,5 μm wurde gemessen, um die Volumenverteilung zu erhalten. Hiervon wurde der gewichtsgemittelte Partikeldurchmesser (D₄) berechnet, wobei die Mittelwerte als Werte für die entsprechenden Kanäle genommen wurden.
Bei der Messung wurden 13 Kanäle eingesetzt: 2,00 μm bis weniger als 2,52 μm, 2,52 μm bis weniger als 3,17 μm, 3,17 μm bis weniger als 4,00 μm, 4,00 μm bis weniger als 5,04 μm, 5,04 μm bis weniger als 6,35 μm, 6,35 μm bis weniger als 8,00 μm, 8,00 μm bis weniger als 10,08 μm, 10,08 μm bis weniger als 12,70 μm, 12,70 μm bis weniger als 16,00 μm, 16,00 μm bis weniger als 20,20 μm, 20,20 μm bis weniger als 25,40 μm, 25,40 μm bis weniger als 32,00 μm und 32,00 μm bis 40,30 μm.
Die Tonerpartikel der vorliegenden Erfindung haben in wünschenswerter Weise eine an eine Kugel angenäherte Form, um stabile Aufladeeigenschaften zu erreichen. Wenn die Tonerpartikelform extrem elliptisch oder die Tonerpartikeloberfläche rauh ist, kann der Tonerpartikel im Zwischenraum der magnetischen Partikel den Abstand zwischen den magnetischen Partikeln vom engsten Packungszustand (Distanz D2 bei der engsten Packung der 2) vergrößeren, selbst wenn der gewichtsgemittelte Partikeldurchmesser (D₄) nicht gröber ist als 1/3 des Bemittelten Durchmessers der magnetischen Partikel. Andererseits vergrößert ein nahezu sphärischer Tonerpartikel den Abstand zwischen den magnetischen Partikeln von 2D unabhängig von der Richtung des Tonerpartikels im Zwischenraum der magnetischen Partikel nicht, so daß die Aufladeeigenschaften nicht verschlechtert werden. Beispielsweise verändert ein in der in 4 gezeigten Richtung angeordneter Tonerpartikel mit unregelmäßiger Form die Distanz der magnetischen Partikel im engsten Packungszustand D2 nicht, während der gleiche Partikel in der in 5 angedeuteten Richtung die Distanz auf D5 vergrößert, so daß eine gleichmäßige Aufladung verhindert wird.
Der Grad der Sphärizität des Toners wird bei der vorliegenden Erfindung durch die Formfaktoren SF-1 und SF-2 definiert. Diese Formfaktoren SF-1 und SF-2 wurden in der folgenden Weise mit Hilfe des Gerätes FE-SEM (S-800) (hergestellt von der Firma Hitachi Seisakusho) gemessen. 100 Tonerpartikel wurden willkürlich als Proben ausgewählt. Die Bildinformation wurde über eine Schnittstelle einer Bildanalysevorrichtung Lusex 3 (hergestellt von der Firma Nicole Co.) zugeführt und analysiert. Die Formfaktoren SF-1 und SF-2 werden bei der vorliegenden Erfindung durch die nachfolgenden Gleichungen definiert: SF-1 = [(MXLNG)2/(FLÄCHE)] × (π/4) × 100 SF-2 = [(PERI)2/(FLÄCHE)] × (1/4π) × 100wobei FLÄCHE die Projektionsfläche eines Toners, MXLNG die absolut größte Länge und PERI die Umfangslänge sind.
Der Tonerformfaktor SF-1 ist ein Index für die Sphärizität: Der Wert 100 entspricht einer Kugel, und ein Wert von mehr als 100 gibt eine höhere Verformung wieder. Der Formfaktor SF-2 ist ein Index für die Oberflächenrauhigkeit: Der Wert 100 entspricht keiner Oberflächenrauhigkeit, und ein Wert von mehr als 100 zeigt eine größere Oberflächenrauhigkeit des Toners.
Bei der vorliegenden Erfindung liegt der Tonerformfaktor SF-1 vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 170, bevorzugter von 100 bis 155, noch bevorzugter von 100 bis 150 und noch bevorzugter von 100 bis 145. Der Formfaktor SF-2 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 160, bevorzugter von 100 bis 145, noch bevorzugter von 100 bis 130 und noch bevorzugter von 100 bis 125. Ein Toner mit einem 170 übersteigenden Formfaktor SF-1 oder einem 160 übersteigenden Formfaktor SF-2 neigt dazu, das Aufladevermögen der Magnetbürstenaufladeeinrichtung zu verringern, wie vorstehend erläutert. Ein Toner mit einer nahezu sphärischen Form hat zusätzlich zu dem obigen Effekt eine hohe Übertragungseffizienz bei der Verringerung der Menge des in die Magnetbürstenaufladeeinrichtung eindringenden Toners und bei einer vorteilhaften Verzögerung der Qualitätsverschlechterung der Magnetbürste.
Das Verfahren zur Herstellung des Toners mit den speziellen Formfaktoren der vorliegenden Erfindung umfaßt (i) eine Behandlung, um die durch Mahlen hergestellten Tonerpartikel sphärisch zu machen, (ii) eine Polymerisation eines Teiles des Toners oder des gesamten Toners und (iii) eine Atomisierung eines geschmolzenen Gemisches in Luft mit einer Scheibe oder einer Mehrfachdüse, um sphärischen Toner zu erhalten, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-13945 beschrieben.
Die Behandlung, um die durch Mahlen hergestellten Tonerpartikel sphärisch zu machen, wird beispielsweise so durchgeführt, daß Tonerquellenmaterialien, wie ein Harz, ein Trennmittel mit einem niedrigen Erweichungspunkt, ein Farbmittel und ein Ladungssteuermittel, mit einem Mischer, beispielsweise einem Henschel-Mischer, und einem Mediendispergiergerät, gleichmäßig dispergiert werden, das Gemisch mit einem Mischer, beispielsweise einem Druckkneter und einem Extruder, schmelzvermischt wird, die vermischte Substanz mechanisch oder über einen Jetstrom mit einem Ziel zur Kollision gebracht wird, um es auf einen gewünschten Tonerpartikeldurchmesser zu pulverisieren, und die pulverisierte Substanz klassiert wird, um eine scharfe Partikelgrößenverteilung zu erzielen (d.h, die Tonerpartikel werden über das Pulverisierverfahren erhalten), wonach die entstandenen Tonerpartikel sphärisch gemacht werden.
Das Verfahren zum Sphärischmachen der Tonerpartikel umfaßt eine Pulverisierung über einen mechanischen Pulverisator vom Pralltyp, eine Jet-Pulverisierung unter einem geringeren Pulverisierdruck mit erhöhten Zirkulationszyklen, eine Wasserbadbehandlung der Dispersion des Toners unter Erhitzen, eine Wärmebehandlung des Toners mit einem Heißluftstrom und eine mechanische Prallbehandlung durch Aufbringung von mechanischer Energie auf den Toner. Von diesen Verfahren ist die mechanische Prallbehandlung besonders geeignet.
Das Verfahren zum Polymerisieren eines Teiles der Tonerpartikel oder der gesamten Tonerpartikel umfaßt die direkte Tonerbildung durch Suspensionspolymerisation, wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 36-10231 und den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 59-53856 udn 59-61842 beschrieben, die direkte Tonerbildung durch Dispersionspolymerisation unter Verwendung eines organische Lösungsmittels, in dem das Monomer löslich, jedoch das Polymer unlöslich ist, und die direkte Tonerbildung durch Emulsionspolymerisation entsprechend einer seifenfreien Polymerisation in Gegenwart eines wasserlöslichen polaren Polymerisationsinitiators. Ein Toner, bei dem mindestens ein Oberflächenabschnitt durch Polymerisation geformt wird, wird bevorzugt, da der erhaltene Toner eine nahezu sphärische und ebene Oberfläche besitzt.
Die elektrisch leitenden magnetischen Partikel der vorliegenden Erfindung können aus diversen Materialien hergestellt werden, einschließlich einfachen elektrisch leitenden Metallen, wie Ferrit und Magnetit, sowie Mischkristallen hiervon. Das Material wird hergestellt, indem elektrisch leitende magnetische Partikel gesintert und reduziert oder oxidiert werden, um den elektrischen Widerstand auf das später beschriebene Niveau einzustellen. Die elektrisch leitenden magnetischen Partikel können aus elektrisch leitenden magnetischen Partikeln bestehen, die in einem Bindemittelpolymer dispergiert sind, hergestellt durch Formen des Gemisches aus den elektrisch leitenden magnetischen Partikeln und des Bindemittelpolymers zu Partikeln, oder die obigen Partikel können mit einem Harz weiter beschichtet werden. Im letztgenannten Fall kann der elektrische Gesamtwiderstand der elektrisch leitenden magnetischen Partikel durch Einstellen des Widerstandes der Überzugsharzschicht eingestellt werden, indem der Anteil des elektrisch leitenden Mittels, wie Kohlenstoff, gesteuert wird.
Das bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Material aus magnetischen Partikeln besitzt eine Sättigungsmagnetisierung in einem Bereich, der vorzugsweise 15 bis 70 Am²/kg, bevorzugter 40 bis 60 Am²/kg, beträgt. Die magnetischen Partikel mit einer Sättigungsmagnetisierung von über 70 Am²/kg üben eine starke magnetische Begrenzungskraft aus, so daß eine Magnetbürste mit einem harten Ohr ohne Flexibilität gebildet wird, was zu einem schlechten Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel und einer fehlerhaften Elektrifizierung oder einer signifikanten Erosion der lichtempfindlichen Trommel infolge der Härte des Bürstenohrs führt. Die magnetischen Partikel mit einer Sättigungsmagnetisierung von weniger als 15 Am²/kg üben eine geringere magnetische Begrenzungskraft aus, wodurch die Rückkehr der übertragenen magnetischen Partikel von der lichtempfindlichen Trommel auf die Magnetbürste verzögert und eine Verschlechterung der Elektrifizierung verursacht wird sowie nachteilige Effekte in bezug auf die Entwicklung, Bildübertragung und Fixierung generiert werden.
Die Sättigungsmagnetisierung bei der vorliegenden Erfindung wurde über ein Vibrationsmagnetometer VSM-3S-15 (hergestellt von der Firma Toei Kogyo K.K.) bei 1k Oersted gemessen, und die Magnetisierung der Probe wurde als Sättigungsmagnetisierung definiert.
Die magnetischen Partikel sind bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls vorzugsweise sphärisch ausgebildet. Dies hat aller Wahrscheinlichkeit nach die folgenden Vorteile. Die magnetischen Partikel mit einer einer Kugel angenäherten Form können dichter gepackt werden, so daß ein größerer Kontaktbereich mit dem lichtempfindlichen Element entsteht und eine stabile Elektrifizierung erreicht wird. Die magnetischen Partikel mit einer geringeren Oberflächenrauhigkeit verleihen den eingeführten Tonerpartikeln eine Schmierfähigkeit, so daß eine Schmelzverbindung der Tonerpartikel mit der Oberfläche der magnetischen Partikel verhindert wird. Magnetische Partikel und Tonerpartikel in unregelmäßigen Formen (abgesehen von der Kugelform) führen zu einer geringeren Fluidität der Magnetbürste (die nicht übertragenen verbleibenden Toner enthält) auf dem lichtempfindlichen Element, so daß der Kontakt zwischen den magnetischen Partikeln und dem lichtempfindlichen Element verringert und das Aufladevermögen verschlechtert wird.
Der Grad der Sphärizität der magnetischen Partikel bei der vorliegenden Erfindung wird durch die Formfaktoren SF-1 und SF-2 in der gleichen Weise wie im Falle der Tonerpartikel definiert.
Die magnetischen Partikel der vorliegenden Erfindung besitzen einen Formfaktor SF-1, der vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 150, bevorzugter von 100 bis 130, noch bevorzugter von 100 bis 120, liegt, und einen Formfaktor SF-2, der vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 130, bevorzugter von 100 bis 115, noch bevorzugter von 100 bis 110, liegt. Die magnetischen Partikel, die einen 150 überschreitenden Formfaktor SF-1 oder einen 130 überschreitenden Formfaktor SF-2 besitzen, neigen dazu, der Magnetbürstenaufladeeinrichtung ein schlechteres Aufladevermögen zu verleihen, wie vorstehend erwähnt.
Die magnetischen Partikel in einer nahezu sphärischen Form üben in wünschenswerter Weise gleichmäßig eine geringere Belastung auf die Tonerpartikel aus und verhindern eine Qualitätsverschlechterung des Toners in der Magnetbürste. Solche magnetischen Partikel mit nahezu kugelförmiger Form können aus Eisenoxidpartikeln vom sphärischen Spineltyp oder sphärischen Partikeln eines Bindemittelpolymers, das darin dispergierte elektrisch leitende magnetische Partikel enthält, erhalten werden.
Die magnetischen Partikel der vorliegenden Erfindung besitzen einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ bis 1 × 10⁹ Ω·cm, bevorzugter 1 × 10⁶ bis 1 × 10⁸ Ω·cm. Die magnetischen Partikel mit einem spezifischen Volumenwiderstand, der 1 × 10⁹ Ω·cm übersteigt, sind nicht in der Lage, eine ausreichende Aufladung durchzuführen, was zu einer fehler haften Elektrifizierzung führt. Die magnetischen Partikel mit einem spezifischen Volumenwiderstnd von weniger als 1 × 10⁵ Ω·cm führen zu einer Bildleckage (abnormes weißes Bild bei der normalen Entwicklung und abnormes schwarzes Bild bei der Umkehrentwicklung), wenn ein feines Loch in der lichtempfindlichen Trommel gebildet wird.
Der spezifische Volumenwiderstand der magnetischen Partikel wird erfindungsgemäß als normalisierter Wert eines spezifischen Volumenwiderstandes definiert, der aus einem elektrischen Strom unter den folgenden Meßbedingungen berechnet wird: 2g der magnetischen Partikel werden in einen zylindrischen Behälter mit einer Basisfläche von 227 mm² eingefüllt, die magnetischen Partikel werden unter einem Druck von 6,6 kg/cm² zusammengepreßt, und eine Spannung von 100 V wird zwischen die Oberseite und den Boden gelegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zwei oder mehr Arten von magnetischen Partikeln mit unterschiedlichen spezifischen Volumenwiderständen im vermischten Zustand als magnetische Partikel für eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung verwendet.
Wenn eine Bilderzeugungsvorrichtung, bei der eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung Verwendung findet, welche eine Konstitution besitzt, bei der der verbleibende Toner von einem lichtempfindlichen Element durch eine Entwicklungsvorrichtung ohne Verwendung einer Reinigungseinrichtung zurückgewonnen wird, über einen langen Zeitraum angetrieben wird, können verbleibende Tonerpartikel, die in die Magnetbürste eingeführt werden, an der Oberfläche der magnetischen Partikel haften, so daß ein Teil einer Trägerleitungsbahn unterbrochen wird oder der Trägerwiderstand in Bedingungen mit geringer Feuchtigkeit erhöht wird, wodurch eine fehlerhafte Elektrifizierung verursacht wird. Um dies zu verhindern, ist es wirksam, magnetische Hilfspartikel mit einem geringeren spezifischen Volumenwiderstand den magnetischen Hauptpartikeln zuzumischen. Der spezifische Volumenwiderstand der zu vermischenden magnetischen Hilfspartikel ist niedrig, so daß eine Konzentration des elektrischen Stromes an einem feinen Loch auf dem lichtempfindlichen Element verursacht wird, was zu einer Leckage und einer Verschlechterung der Bildqualität (streifenförmige Fehler im erzeugten Bild) führt. Wenn diese magnetischen Hilfspartikel jedoch mit den magnetischen Hauptpartikeln mit einem mittleren spezifischen Widerstand vermischt werden, verursachen sie keine Leckage an feinen Löchern.
Beim Vermischen von zwei oder mehr Arten von magnetischen Partikeln mit unterschiedlichen spezifischen Volumenwiderständen liegt der spezifische Volumenwiderstand der magnetischen Hauptpartikel in einem bevorzugten Bereich von 1 × 10⁵ Ω·cm bis 1 × 10⁹ Ω·cm, bevorzugter von 1 × 10⁶ Ω·cm bis 1 × 10⁸ Ω·cm, und der spezifische Volumenwiderstand der magnetischen Hilfspartikel ist vorzugsweise nicht geringer als 1 × 10⁰ Ω·cm, jedoch niedriger als 1 × 10⁵ Ω·cm, bevorzugter nicht geringer als 6 × 10³ Ω·cm, jedoch geringer als 1 × 10⁵ Ω·cm.
Magnetische Hauptpartikel mit einem spezifischen Volumenwiderstand, der 1 × 10⁹ Ω·cm übersteigt, verursachen selbst dann eine fehlerhafte Elektrifizierung, wenn magnetische Hilfspartikel mit einem spezifischen Voluemwiderstand von nicht weniger als 1 × 10⁰ Ω·cm bis weniger als 1 × 10⁵ Ω·cm zugemischt werden.
Wenn die magnetischen Hauptpartikel einen spezifischen Volumenwiderstand von weniger als 1 × 10⁵ Ω·cm besitzen, führt die Zugabe von magnetischen Hilfspartikeln mit einem niedrigeren spezifischen Widerstand infolge des niedrigen spezifischen Widerstandes an feinen Löchern auf der lichtempfindlichen Trommel zu einem Leckbild.
Magnetische Hilfspartikel mit einem spezifischen Volumenwiderstand, der 1 × 10⁵ Ω·cm übersteigt, sind in Kombination mit magnetischen Hauptpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ Ω·cm bis 1 × 10⁹ Ω·cm nicht effektiv. Magnetische Hilfspartikel mit einem spezifischen Volumenwiderstand von weniger als 1 × 10⁰ Ω·cm verursachen hierin eine Induktion von elektrischer Ladung und haften an der lichtempfindlichen Trommel durch die vom elektrischen Feld auf die Ladung ausgeübte Kraft.
Der Unterschied zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand der magnetischen Hauptpartikel und dem der magnetischen Hilfspartikel ist vorzugsweise nicht geringer als 10^0,5 Ω·cm. Wenn der Unterschied geringer ist als 10^0,5 Ω·cm ist der Effekt des Vermischens der magnetischen Hilfspartikel gering und eine Verbesserung der Elektrifizierung weniger deutlich.
Das Mischungsverhältnis der magnetischen Hauptpartikel und der magnetischen Hilfspartikel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 40 Gewichtsteilen, bevorzugter von 3 bis 20 Gewichtsteilen, auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der magnetischen Hauptpartikel. Bei einem Mischungsverhältnis von 40 Gewichtsteilen der magnetischen Hilfspartikel auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der magnetischen Hauptpartikel kann ein Leckbild bei Vorhandensein eines feinen Loches auf dem lichtempfindlichen Element erzeugt werden, während bei einem Mischungsverhältnis der magnetischen Hilfspartikel von weniger als 1 Gewichtsteil kein Mischungseffekt der magnetischen Hilfspartikel erhalten wird.
Die entsprechenden spezifischen Volumenwiderstände der zwei oder mehr Arten von magnetischen Partikeln mit unterschiedlichen spezifischen Volumenwiderständen im Gemisch werden wie folgt gemessen. Das Gemisch der magnetischen Partikel wird in einer Schicht auf einer aus einem Paar von parallel angeordneten Metallelektrodenplatten verteilt. Die Spannung zwischen den parallelen Platten wird allmählich erhöht. Bei einer bestimmten Spannung werden nur Partikel mit geringerem spezifischen Widerstand angezogen, so daß sie an einer Elektrodenplatte haften. Die anhaftenden Partikel mit geringerem spezifischen Volumenwiderstand werden gesammelt und der vorstehend beschriebenen Messung des spezifischen Widerstande für magnetische Partikel unterzogen. Die verbleibenden Partikel mit höherem spezifischen Widerstand auf der Elektrodenplatte werden gesammelt und einer Messung des spezifischen Volumenwiderstandes unterzogen.
Zur Elektrifizierung eines Bildhalteelementes durch eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung wird erfindungsgemäß eine Gleichspannung als Aufladevorspannung angelegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Gleichspannung mit einer Wechselstromkomponente überlagert.
Die angelegte Wechselstromkomponente setzt die magnetischen Partikel in Vibrationen, so daß das Eindringen des eingeführten verbleibenden Toners in den Zwischenraum der magnetischen Partikel effektiver gemacht wird, um eine stabile Elektrifizierung zu erhalten.
Die Überlagerung einer Wechselstromkomponente bei der Elektrifizierung ist wirksam bei der Verwendung eines nichtmagnetischen Toners als Entwicklungstoner. Dieser nichtmagnetische Toner, der generell einen hohen spezifischen Widerstand besitzt, kann in einer größeren elektrischen Ladungsmenge pro Flächeneinheit im Vergleich zu einem magnetischen Toner elektrisch aufgeladen werden. Daher werden die nach der Bildübertragung verbleibenden nichtmagnetischen Tonerpartikel vom lichtempfindlichen Element stark angezogen und im Vergleich zu magnetischen Tonerpartikeln hiervon nicht sofort getrennt. Durch die überlagerte Wechselstromkomponente der angelegten Spannung zur Elektrifizierung wird die Auflademagnetbürste in Vibrationen versetzt, um die Anziehung des verbleibenden Toners an das lichtempfindliche Element zu schwächen und die Rückgewinnung des verbleibenden Toners durch die Magnetbürste zu erleichtern.
Die als Elektrifizierungsvorspannung an eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung erfindungsgemäß angelegte Wechselspannung kann eine Sinuswelle, eine Rechteckwelle etc. aufweisen. Eine Rechteckwelle wird im Hinblick auf die wirksame Freigabe der Tonerpartikel von der Magnetbürste bevorzugt.
Die Wechselstromkomponente hat eine Frequenz, die vorzugsweise von 400 bis 4.000 Hz, bevorzugter von 500 bis 2.000 Hz, reicht, und eine Amplitude, die von 200 bis 2.000 Vpp, bevorzugter von 400 bis 1.500 Vpp, reicht. Eine Wechselstromkomponente mit einer 4.000 Hz übersteigenden Frequenz erzeugt nicht in ausreichender Weise den gewünschten Wechselstromanlegeeffekt und stellt keine Verbesserung gegenüber einem einfachen Gleichstrom dar. Eine Wechselstromkomponente mit einer Frequenz von weniger als 400 Hz setzt die Tonerpartikel in Abhängigkeit von der Frequenz frei, so daß eine Bildtrübung, Unregelmäßigkeiten u.ä. Bilddefekte verursacht werden. Wenn die Amplitude der Wechselstromkomponente 2.000 Vpp übersteigt, werden die mit einer induzierten elektrischen Ladung beaufschlagten elektrifizierten magnetischen Partikel durch die Wirkung des elektrischen Feldes angetrieben und neigen dazu, an der licht empfindlichen Trommel zu haften. Bei einer Amplitude der Wechselstromkomponente von weniger als 200 Vpp ist der Effekt des Wechselstromes unzureichend, und es wird nur eine geringe Verbesserung der Elektrifizierung erreicht.
Die an die Magnetbürstenaufladeeinrichtung angelegte Wechselspannung der Elektrifizierungsvorspannung liegt vorzugsweise in einem Bereich von –300 V bis –1.000 V, um bei der Erfindung ein übliches Elektrifizierungspotential der lichtempfindlichen Trommel zu erzielen.
Das erfindungsgemäß geeignete Bildhalteelement kann ein solches sein, das von einem elektrisch leitenden Substrat, einer darauf ausgebildeten lichtempfindlichen Schicht, die aus einem Material, wie einem organischen Photoleiter (OPC), ZnO, Selen und amorphem Silicium, besteht, und einer elektrischen Ladungsinjektionsschicht, die als äußerste Schicht auf der lichtempfindlichen Schicht ausgebildet ist, gebildet ist.
Die Ladungsinjektionsschicht besteht vorzugsweise aus 100 Gewichtsteilen eines Bindemittelharzes, beispielsweise eines lichthärtenden Acrylharzes, zum Binden von elektrisch leitenden feinen Partikeln, und 20 bis 100 Gewichtsteilen von elektrisch leitenden feinen Partikeln, die im Bindemittelharz dispergiert sind. Die elektrisch leitenden feinen Partikel können aus einem Material hergestellt sein, wie SnO₂, TiO₂ und ITO, das einen Bemittelten Partikeldurchmesser besitzt, der vorzugsweise nicht größer ist als 1 μm, bevorzugter in einem Bereich von 0,5 bis 50 μm liegt, um eine gleichmäßige Elektrifizierung zu erzielen.
Der Bemittelte Partikeldurchmesser der elektrisch leitenden feinen Partikel der vorliegenden Erfindung wurde gemessen, indem willkürlich 100 oder mehr Partikel durch Rasterelek tronenmikroskopie ausgewählt wurden, die Volumen-Partikelgrößenverteilung aus den maximalen Sehnenlängen der Partikel in Horizontalrichtung berechnet wurde und 50% als Bemittelter Partikeldurchmesser genommen wurden.
Das Harz zum Binden der elektrisch leitenden feinen Partikel umfaßt transparente Harze, wie Acrylharze, Polycarbonatharze, Polyesterharze, Polyethylenterephthalatharze und Polystyrolharze. Zur Verbesserung des Schmiervermögens der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel kann ein Schmiermaterial, wie Teflon, in die Ladungsinjektionsschicht eingearbeitet werden. Zur Filmerzeugung kann ein Vernetzungsmittel oder ein Polymerisationsinitiator dem Harz in einer geeigneten Menge zugesetzt werden. Die Ladungsinjektionsschicht wird gezielt als Injektionsstelle zum gleichmäßigen Elektrifizieren der Oberfläche durch direktes Injizieren der elektrischen Ladung von der Magnetbürstenaufladeeinrichtung 2 vorgesehen und hat einen spezifischen Widerstand, der vorzugsweise nicht mehr als 1 × 10¹⁴ Ω·cm, bevorzugter 1 × 10⁹ bis 1 × 10¹⁴ Ω·cm, noch bevorzugter 1 × 10¹¹ bis 1 × 10¹⁴ Ω·cm, beträgt, um ein Fließen der Ladung des latenten Bildes entlang der Oberfläche zu verhindern. Wenn die Ladungsinjektionsschicht einen spezifischen Volumenwiderstand von mehr als 1 × 10¹⁴ Ω·cm besitzt, ist eine gleichmäßige Injektionsaufladung nicht durchführbar. Wenn die Ladungsinjektionsschicht einen niedrigen spezifischen Volumenwiderstand aufweist, kann das latente elektrostatische Bild nicht perfekt gehalten werden, was zu einer Trübung des Bildes führt.
Der spezifische Widerstand der Ladungsinjektionsschicht der vorliegenden Erfindung wurde erhalten, indem der Oberflächenwiderstand einer auf einem isolierenden Bogen aufgebrachten Ladungsinjektionsschicht mit Hilfe eines Hochwiderstandstestgerätes 4329A, hergestellt von der Firma HP Co., bei Anlegung einer Spannung von 100 V gemessen wurde.
Die lichtempfindliche OPC-Schicht für das Bildhalteelement der vorliegenden Erfindung kann ein lichtempfindliches OPC-Element vom Funktionsseparationstyp sein, das aus einer Unterschicht als einer ersten Schicht, einer eine Positivladungsinjektion verhindernden Schicht als einer zweiten Schicht, einer Ladungserzeugungsschicht als einer dritten Schicht und einer Ladungstransportschicht als einer vierten Schicht gebildet ist, welche Schichten in der angegebenen Reihenfolge auf einem Aluminiumsubstrat als elektrisch leitenden Substrat laminiert sind, oder es kann sich um ein lichtempfindliches OPC-Element vom Einschichttyp handeln.
Die auf der lichtempfindlichen Schicht ausgebildete Ladungsinjektionsschicht enthält vorzugsweise Schmierpartikel, wie Fluorkunststoffharzpartikel, und Siliconharzpartikel. Die Schmierpartikel sind vorzugsweise in einer Menge enthalten, die von 5 bis 200 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes für die elktrisch leitenden feinen Partikel reicht.
Die bei der vorliegenden Erfindung anwendbare Entwicklungsvorrichtung wird nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen im Detail beschrieben.
Das Entwicklungssystem der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ein Kontaktentwicklungssystem sein, bei dem eine Entwicklung durch Kontakt eines von einem Träger getragenen Entwicklers mit einer Oberfläche eines lichtempfindlichen Elementes im Entwicklungsbereich durchgeführt wird, oder es kann sich um kontaktfreies Sprungentwicklungssystem handeln, bei dem die Entwicklung durchgeführt wird, indem eine Schicht eines von einem Träger getragenen Entwicklers von einer Oberfläche eines lichtempfindlichen Elementes im Entwicklungsbereich entfernt gehalten wird und man den Entwickler von einem Entwicklerträgerelement wegfliegen läßt. Von diesem System wird das Kontaktentwicklungssystem im Hinblick auf die gleichzeitige Entwicklung und Reinigung bevorzugt.
Das Kontaktentwicklungssystem umfaßt ein System, bei dem ein aus Toner und Träger bestehender Zweikomponentenentwickler verwendet wird, und ein anderes System, bei dem ein Einkomponentenentwickler verwendet wird. Wenn die Entwicklungsvorrichtung auch als Reinigungseinrichtung zum Reinigen von auf einem lichtempfindlichen Element nach der Tonerbildübertragung verbleibendem Toner dient, wird das Kontaktentwicklungssystem bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, da es im Vergleich zum kontaktfreien Entwicklungssystem einen hohen Rückgewinnungsanteil des verbleibenden Toners ermöglicht.
Die Zweikomponentenkontaktentwicklung kann unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers, der einen Toner und einen magnetischen Träger enthält, mit Hilfe einer in 6 gezeigten Entwicklungsvorrichtung 120 durchgeführt werden.
Diese Entwicklungsvorrichtung 120 umfaßt ein Entwicklungsgefäß 126 zum Speichern eines Zweikomponentenentwicklers 128, eine Entwicklungshülse 121 als Entwicklerträger zum Tragen des Zweikomponentenentwicklers 128 vom Entwicklungsgefäß 126 zum Entwicklungsbereich und ein Entwicklungsblattelement 127 als Entwicklerschichtdickensteuereinrichtung zum Steuern der Dicke der auf der Entwicklungshülse 121 ausgebildeten Entwicklerschicht.
Die Entwicklungshülse 121 besteht aus einer nichtmagnetischen Hülsenbasis 122 und einem darin eingeschlossenen Magneten 123.
Das Innere des Entwicklungsgefäßes 126 wird von einer Trennwand 130 in einen Entwicklungsraum (ersten Raum) R₁ und einen Agitationsraum (zweiten Raum) R₂ unterteilt. ÜBer dem Agitationsraum R² wird von der Trennwand 130 ein Tonerspeicherraum R₃ gebildet. Ein Entwickler 128 wird im Entwicklungsraum R₁ und Agitationsraum R₂ gehalten, und ein Ergänzungstoner (nichtmagnetischer Toner) 129 wird im Tonerspeicherraum R₃ gehalten. Eine Ergänzungsöffnung 131 ist für den Tonerspeicherraum R₃ vorgesehen, um den Ergänzungstoner 129 durch Schwerkraft dem Agitationsraum R₂ zuzuführen.
Eine Zuführschnecke 124 ist im Entwicklungsraum R₁ angeordnet. Diese Zuführschnecke 124 gibt den Entwickler 128 durch Drehung im Entwicklungsraum R₁ in Längsrichtung ab. In entsprechender Weise ist eine Zuführschnecke 125 im Agitationsraum R₂ vorgesehen, um den der Ergänzungsöffnung 131 zugeführten Toner in Längsrichtung der Entwicklungshülse 121 abzugeben.
Bei dem Entwickler 128 handelt es sich um einen Zweikomponentenentwickler, der einen nichtmagnetischen Toner und einen magnetischen Träger umfaßt.
An dem Abschnitt in der Nähe der lichtempfindlichen Trommel 119 des Entwicklungsgefäßes 126 ist eine Öffnung vorgesehen. Die Entwicklungshülse 121 steht durch die Öffnung vor. Ein bestimmter Spalt ist zwischen der Entwicklungshülse 121 und der lichtempfindlichen Trommel 119 vorgesehen. Eine Vorspannungsanlegeeinrichtung 132 zum Anlegen einer Vorspannung ist an die aus einem nichtmagnetischen Material bestehende Entwicklungshülse 121 angeschlossen.
Eine Magnetrolle, d.h. der Magnet 123 als Magnetfelderzeu gungseinrichtung, die in der Hülsenbasis 122 fixiert ist, besitzt einen Entwicklungsmagnetpol S₁, einen abstromseitig angeordneten Magnetpol N₃ und Magnetpole N₂, S₂ und N₁ zur Abgabe des Entwicklers 128. Der Magnet 123 ist in der Hülsenbasis 122 angeordnet, wobei der Entwicklungsmagnetpol S₁ der lichtempfindlichen Trommel 119 gegenüberliegt. Der Entwicklungsmagnetpol S₁ erzeugt ein Magnetfeld in der Nachbarschaft des Entwicklungsbereiches zwischen der Entwicklungshülse 121 und der lichtempfindlichen Trommel 119, um durch das Magnetfeld eine Magnetbürste zu bilden.
Das die Entwicklerschichtdicke steuernde Blattelement 127, das über der Entwicklungshülse 121 angeordnet ist, um die Schichtdicke des Entwicklers 128 auf der Entwicklungshülse 121 zu steuern, ist aus einem nichtmagnetischen Material, wie Aluminium und SUS316, hergestellt. Der Spalt A zwischen dem Ende des nichtmagnetischen Blattelementes 127 und der Fläche der Entwicklungshülse 121 liegt in einem Bereich von 300 bis 1.000 μm, vorzugsweise von 400 bis 900 μm. Wenn der Spalt A kleiner ist als 300 μm, kann der magnetische Träger den Spalt verstopfen, so daß eine irreguläre Entwicklerschicht entsteht, und die Zuführung des Entwicklers für die Entwicklung verringern, so daß in nachteiliger Weise dünne und irreguläre Bilder entstehen. Um eine ungleichmäßige Aufbringung (sogenanntes Blockieren des Blattelementes) durch überflüssige Partikel im Entwickler zu verhindern, ist der Spalt vorzugsweise größer als 400 μm. Wenn der Spalt A größer ist als 1.000 μm, nimmt die Menge des auf die Entwicklungshülse 121 aufgebrachten Entwicklers zu, und die Entwicklerschichtdicke kann nicht in der gewünschten Weise gesteuert werden. Daher lagert sich eine größere Menge von magnetischen Trägerpartikeln auf der lichtempfindlichen Trommel 119 ab, und das Steuerblattelement 127 kann die Umwälzung des Entwicklers nicht wirksam steuern, was zu einer Trübung infolge einer unzureichenden Tribo elektrizität führt.
Die Entwicklung mit der Zweikomponentensystem-Entwicklungsvorrichtung 120 wird durchgeführt, indem ein alternierendes elektrisches Feld dadurch angelegt wird, daß eine aus einem Toner und einem magnetischen Träger gebildete Magnetbürste in Kontakt mit einem Bildhalteelement 119 (d.h. einer lichtempfindlichen Trommel) gebracht wird. Durch den Kontakt der Magnetbürste mit dem Bildhalteelement wird der nach der Tonerbildübertragung verbleibende Toner von der Magnetbürste aufgenommen und in einen Entwicklungsraum R₁ zurückgewonnen. Der Spalt B zwischen dem Entwicklungshalteelement (Entwicklungshülse) 121 und der lichtempfindlichen Trommel 119 (S-D-Abstand) beträgt vorzugsweise 100 bis 1.000 μm, um ein Anhaften des Trägers zu verhindern und die Punktwiedergabe zu verbessern. Wenn der Spalt kleiner ist als 100 μm, kann die Zuführung des Entwicklers unzureichend sein, so daß die Bilddichte absinkt, während bei einem größeren Spalt als 1.000 μm die magnetischen Kraftlinien vom Magneten S1 dispergiert werden, so daß die Dichte der Magnetbürste absinkt, woraus eine schlechte Punktwiedergabe und eine Trägeradhäsion infolge einer geringen Begrenzung des Trägers resultieren.
Die Spannung zwischen den Peaks des alternierenden elektrischen Feldes liegt vorzugsweise in einem Bereich von 500 bis 5.000 V, und die Frequenz liegt in Abhängigkeit vom Verfahren in einem Bereich von 500 bis 10.000 Hz, vorzugsweise von 500 bis 3.000 Hz. Die Wellenform kann aus Dreieckwellen, Rechteckwellen, Sinuswellen und Wellen mit verschiedenartigen Puls-Pause-Verhältnissen ausgewählt werden. Bei einem Anlegen einer Spannung von weniger als 500 V neigt die Bilddichte dazu, niedrig zu werden, und ein eintrübender Toner an einem bildfreien Abschnitt kann nicht mit Sicherheit rückgewonnen werden, so daß eine schlechte Bildqualität erzeugt wird. Beim Anlegen einer Spannung, die 5.000 V übersteigt, neigt das elektrostatische Bild dazu, durch die Magnetbürste gestört zu werden, so daß die Bildqualität absinkt.
Durch Verwendung eines in geeigneter Weise elektrifizierten Zweikomponentenentwicklers können die Trübungsentfernungsspannung (Vback) und die Primäraufladung des lichtempfindlichen Elementes verringert werden, um die Lebensdauer des lichtempfindlichen Elementes zu verlängern. Die Spannung Vback ist vorzugsweise nicht höher als 150 V, bevorzugter nicht höher als 100 V, in Abhängigkeit vom Entwicklungssystem.
Das Kontrastpotential liegt vorzugsweise in einem Bereich von 200 bis 500 V für eine ausreichende Bilddichte.
Bei einer Frequenz von weniger als 500 Hz neigt die Ladungsinjektion in den Träger dazu, eine Trägeradhäsion und eine Störung des latenten Bildes zu erzeugen, wodurch die Bildqualität in Abhängigkeit von der Prozeßgeschwindigkeit verringert wird. Bei einer Frequenz von mehr als 10.000 Hz kann der Toner dem elektrischen Feld nicht folgen, wodurch die Neigung zu einer schlechteren Bildqualität besteht.
Für eine ausreichende Bilddichte, eine hohe Punktwiedergabe und keine Trägeradhäsion bei der Entwicklung liegt die Kontaktbreite (Entwicklungsspalt C) der Magnetbürste auf der Entwicklungshülse 121 mit der lichtempfindlichen Trommel 119 vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 8 mm. Wenn der Entwicklungsspalt C geringer ist als 3 mm, kann weder eine ausreichende Bilddichte noch eine ausreichende Punktwiedergabe erreicht werden. Wenn der Entwicklungsspalt C größer ist als 8 mm, kann der Entwickler so gepackt werden, daß die Funktion des Gerätes gestoppt wird, oder die Trägerad häsion kann nicht wirksam verhindert werden. Der Entwicklungsspalt kann eingestellt weren, indem der Abstand A zwischen dem Entwicklersteuerelement 127 und der Entwicklungshülse 121 oder der Abstand B zwischen der Entwicklungshülse 121 und der lichtempfindlichen Trommel 119 eingestellt wird.
Die Einkomponentenkontaktentwicklung kann entweder mit einem magnetischen Toner oder mit einem nichtmagnetischen Toner beispielsweise unter Verwendung einer in 7 gezeigten Entwicklungsvorrichtung 140 durchgeführt werden.
Die Entwicklungsvorrichtung 140 umfaßt ein Entwicklungsgefäß 141 zur Speicherung eines magnetischen Toners oder nichtmagnetischen Toners als den Einkomponentenentwickler 148, ein Entwicklerhalteelement 142 zum Halten des Einkomponentenentwicklers 148, der im Entwicklungsgefäß 141 gespeichert ist, und zum Abgeben desselben an einen Entwicklungsbereich, eine Zuführrolle 145 zum Zuführen des Entwicklers auf das Entwicklerhalteelement 142, ein elastisches Blattelement 146 als Entwicklerschichtdickensteuerelement zum Steuern der Entwicklerschichtdicke auf dem Entwicklerhalteelement und ein Agitationselement 147 zum Agitieren des Entwicklers 148 im Entwicklungsgefäß 147.
Das Entwicklerhalteelement 142 ist vorzugsweise aus einer Rollenbasis 143 und einer aus einem elastischen Material aus Gummi oder einem Harz, wie geschäumtem Siliconkautschuk, geformten elastischen Schicht 144 gebildet. Diese elastische Rolle 142 wird in Druckkontakt mit der Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel 139 als Bildhalteelement gebracht, entwickelt ein latentes elektrostatisches Bild, das auf dem lichtempfindlichen Element ausgebildet ist, mit dem auf die Oberfläche der elastischen Rolle aufgebrachten Einkomponentenentwickler 148 und gewinnt nach der Tonerbildübertragung den nicht übertragenen Einkomponentenentwickler 148 vom lichtempfindlichen Element zurück.
Bei der Einkomponentenkontaktentwicklung steht bei der vorliegenden Erfindung das Entwicklerhalteelement im wesentlichen mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes in Kontakt. Mit anderen Worten, selbst bei Fehlen des Einkomponentenentwicklers steht das Entwicklerhalteelement mit dem lichtempfindlichen Element in Kontakt. Dadurch ermöglicht das durch den Entwickler zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Entwicklerhalteelement erzeugte elektrische Feld die Ausbildung eines Bildes ohne einen Randeffekt und das gleichzeitige Reinigen des lichtempfindlichen Elementes. Die Oberfläche der elastischen Rolle als Entwicklerhalteelement und die Nachbarschaft der Oberfläche sollten ein Potential besitzen, um ein elektrisches Feld zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes und der Oberfläche der elastischen Rolle zu erzeugen. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes können verschiedene Verfahren Anwendung finden. Bei einem Verfahren wird der elastische Kautschuk der elastischen Rolle so ausgebildet, daß er einen mittleren Widerstand besitzt, um die elektrische Leitung zum lichtempfindlichen Element zu begrenzen und auf diese Weise das elektrische Feld aufrechtzuerhalten. Bei einem anderen Verfahren wird eine dünne dielektrische Schicht auf der Oberflächenschicht der elektrisch leitenden Rolle vorgesehen. Bei noch einem anderen Verfahren wird eine Hülse aus einem elektrisch leitenden Harz auf der elektrisch leitenden Rolle vorgesehen und mit einem isolierenden Material an der mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes in Kontakt stehenden Fläche beschichtet, oder eine isolierende Hülse wird vorgesehen und deren Fläche, die nicht mit dem lichtempfindlichen Element in Kontakt steht, wird mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt.
Die den Einkomponentenentwickler haltende elastische Rolle kann in der gleichen Richtung wie die lichtempfindliche Trommel oder in entgegengesetzter Richtung hierzu gedreht werden. Wenn die elastische Rolle in der gleichen Richtung gedreht wird, ist das Verhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der elastischen Rolle und der der lichtempfindlichen Trommel vorzugsweise höher als 100%. Wenn das Verhältnis nicht größer ist als 100%, kann die Bildqualität, wie die Linienschärfe, verschlechtert werden. Bei einem höheren Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis wird eine größere Entwicklermenge zum Entwicklungsabschnitt geführt, ist die Häufigkeit der Fixierung und des Lösens des Entwicklers in bezug auf das latente elektrostatische Bild größer, und es kann ein genaueres latentes Bild durch Ablagerung des Entwicklers auf einem erforderlichen Abschnitt und Abkratzen des überflüssigen Entwicklers erhalten werden. Besonders bevorzugt ist das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis größer als 110%. Vom Standpunkt einer gleichzeitigen Entwicklung und Reinigung aus wird ein höheres Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis zwischen der elastischen Rolle und der lichtempfindlichen Trommel bevorzugt, um eine bessere Rückgewinnung des Entwicklers zu erreichen, da auf diese Weise der nach der Bildübertragung zurückbleibende Entwickler physikalisch von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes durch die Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz abgekratzt und vom elektrischen Feld auf wirksame Weise zurückgewonnen werden kann.
Das Steuerelement 146 für die Entwicklerschichtdicke ist nicht auf ein elastisches Blattelement beschränkt, sondern kann aus irgendeinem Material bestehen, das über eine elastische Kraft gegen die Oberfläche des Entwicklerhalteelementes 142 gepreßt werden kann. Anstelle des elastischen Blattelementes kann auch eine elastische Rolle verwendet werden.
Das elastische Blattelement oder die elastische Rolle können aus einem elastischen Kautschuk, wie Siliconkautschuk, Urethankautschuk und NBR, einem elastischen Kunstharz, wie Polyethylenterephthalat, oder einem elastischen Material, wie rostfreiem Stahl und Stahl, oder einem Verbundmaterial hiervon bestehen.
Das elastische Blattelement ist an der Seite des oberen Endes am Entwicklungsgefäß fixiert und wird aufgrund der Elastizität des Blattelementes in einem verformten Zustand in einer normalen oder entgegengesetzten Richtung an der Innenfläche des Blattelementes (oder der Außenfläche des Blattelementes bei entgegengesetzter Richtung) gegen die Hülsenoberfläche gepreßt.
Die Zuführrolle 145 ist aus einem Schaummaterial, wie Polyurethanschaum, konstruiert. Sie dreht sich in Normalrichtung oder in umgekeherter Richtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ zum Entwicklerhalteelement und führt den Einkomponentenentwickler zu und kratzt den Entwickler (der nicht für die Entwicklung benötigt wird) nach der Entwicklung ab.
Bei der Entwicklung des latenten elektrostatischen Bildes auf dem lichtempfindlichen Element mit dem Einkomponentenentwickler auf dem Entwicklerhalteelement im Entwicklungsabschnitt wird vorzugsweise eine Wechselstrom- und/oder Gleichstromvorspannung zwischen das Entwicklerhalteelement und die lichtempfindliche Trommel gelegt.
Das kontaktfreie Sprungentwicklungssystem wird nachfolgend erläutert.
Das kontaktfreie Sprungentwicklungssystem umfaßt ein Entwicklungssystem, bei dem ein einen magnetischen Toner enthaltender magnetischer Einkomponentenentwickler Verwendung findet, und ein Entwicklungssystem, bei dem ein nichtmagnetischer Entwickler, der einen nichtmagnetischen Toner enthält, Anwendung findet.
Das Entwicklungssystem, bei dem ein magnetischer Einkomponentenentwickler als magnetischer Toner Anwendung findet, wird in Verbindung mit der schematischen Darstellung der 8 beschrieben.
Eine Entwicklungsvorrichtung 150 umfaßt ein Entwicklungsgefäß 151 zum Speichern des magnetischen Einkomponentenentwicklers 155 als magnetischer Toner, ein Entwicklerhalteelement 152 zum Halten des im Entwicklungsgefäß 151 gespeicherten magnetischen Einkomponentenentwicklers 155 und zur Abgabe desselben an einen Entwicklungsbereich, ein Abstreifblatt 154 als Entwicklerschichtdickensteuerelement zum Steuern der Entwicklerschichtdicke auf dem Entwicklerhalteelement und ein Agitationselement 156 zum Agitieren des magnetischen Einkomponentenentwicklers 155 im Entwicklungsgefäß 151.
Gemäß 8 steht nahezu die rechte Hälfte der Fläche einer Entwicklungshülse 152 als Entwicklerhalteelement in kontinuierlichem Kontakt mit der Masse des Entwicklers in einem Entwicklergefäß 151. Der magnetische Einkomponentenentwickler in der Nähe der Entwicklungshülsenoberfläche wird von der Oberfläche der Entwicklungshülse durch die von einer Magnetisierungseinrichtung 153 in der Hülse erzeugte magnetische Kraft und/oder durch eine elektrostatische Kraft angezogen und gehalten. Mit der Drehung der Entwicklungshülse 152 wird eine dünne Schicht T₁ des magnetischen Einkomponentenentwicklers während des Passierens der Posi tion des Abstreifblattes 154 auf der Hülsenoberfläche etwa in gleichmäßigen Dicke ausgebildet. Die Elektrifizierung des magnetischen Einkomponentenentwicklers wird hauptsächlich durch Reibkontakt der Hülsenoberfläche mit dem magnetischen Einkomponentenentwickler der Entwicklermasse in der Nähe der Hülse erzeugt, der aus der Drehung der Entwicklungshülse 152 resultiert. Mit Drehung der Entwicklungshülse bewegt sich die dünne Schicht des magnetischen Einkomponentenentwicklers auf der Entwicklungshülse 152 zur Seite des Bildhalteelementes 149 und passiert den Entwicklungsbereich D, in dem das Bildhalteelement 149 und die Entwicklungshülse 152 sich am meisten annähern. Während dieser Passage kann der magnetische Einkomponentenentwickler in der dünnen Schicht desselben auf der Entwicklungshülse 152 zwischen dem Entwicklungsbereich des Halteelementes 149 für das latente Bild und der Fläche der Entwicklungshülse 152 (Spalt α) durch das elektrische Feld, das durch die angelegte Gleichspannnung und Wechselspannung erzeugt wird, hin- und herfliegen. Schließlich wird der magnetische Einkomponentenentwickler in Abhängigkeit von dem Potentialmuster des latenten elektrostatischen Bildes von der Entwicklungshülse 152 zum Bildhalteelement 149 selektiv übertragen, um sukzessive ein Entwicklerbild T₂ zu erzeugen.
Nach dem Passieren des Entwicklungsbereiches D wird die Oberfläche der Entwicklungshülse, die den magnetischen Einkomponentenentwickler selektiv verbraucht hat, durch Drehung zur Entwicklermasse im Entwicklungsgefäß 151 bewegt und empfängt den magnetischen Einkomponentenentwickler. Die dünne Schicht T₁ des magnetischen Einkomponentenentwicklers auf der Entwicklungshülse 152 wird dem Entwicklungsbereich D für eine nachfolgende Entwicklung wieder zugeführt.
Bei dem Abstreifblatt als Entwicklerschichtdickensteuer element handelt es sich um ein Metallblatt oder ein magnetisches Blatt, das mit einem Spalt nahe an der Entwicklungshülse angeordnet ist, wie bei 154 in 8 gezeigt. In dem Einkomponentenentwicklungssystem, wie einem magnetischen Einkomponentenentwicklungssystem und einem nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklungssystem, findet das elastische Blatt als Entwicklerschichtdickensteuerelement Verwendung, das über eine elastische Kraft mit der Oberfläche der Entwicklungshülse in Kontakt gebracht wird. Anstelle des Abstreifblattes kann eine elastische Rolle verwendet werden.
Das elastische Blatt oder die elastische Rolle kann aus elastischem Kautschuk, wie Siliconkautschuk, Urethankautschuk und NBR, einem elastischen Kunstharz, wie Polyethylentherephthalat, oder einem elastischen Metall, wie rostfreiem Stahl und Stahl, oder Verbundmaterialien hiervon bestehen. Hiervon werden elastische Kautschukarten bevorzugt.
9 zeigt schematisch den Aufbau einer Entwicklungsvorrichtung 160, die ein Blattelement 157 als Entwicklerschichtdickensteuerelement aufweist, das an einem Entwicklungsgefäß 151 fixiert ist und am anderen Ende anstelle des Abstreifblattes 154 des in 8 gezeigten Entwicklungsgefäßes 150 mit einem Entwicklerhalteelement 152 in Druckkontakt gebracht wird.
In 9 finden die gleichen Bezugsziffern und Symbole wie in 8 zur Bezeichnung der gleichen Elemente Verwendung. Ein elastisches Blattelement 157 als Entwicklerschichtdickensteuerelement ist an der Seite der oberen Basis an einem Entwicklungsgefäß 151 befestigt und wird gegen die Hülsenoberfläche durch die Elastizität des Blattelementes in einem verformten Zustand in einer nor malen oder umgekehrten Richtung in bezug auf die Entwicklungshülse 152 an der Innenfläche des Blattelementes (oder der Außenfläche des Blattelementes bei umgekehrter Richtung) gepreßt. Mit einer derartigen Vorrichtung kann eine dünne und dichte Tonerschicht auf stabile Weise unabhängig von den Umgebungsbedingungen erhalten werden. Aller Wahrscheinlichkeit nach wird der Entwickler vom elastischen Blattelement 157 und der Entwicklungshülse 152 Reibkräften ausgesetzt, so daß er unabhängig von Umgebungsänderungen auf unveränderliche Weise in einen konstanten Zustand elektrifiziert wird. Dies steht im Gegensatz zu einer Vorrichtung, bei der ein herkömmliches Metallblattelement mit einem bestimmten Spalt nahe an der Entwicklungshülse angeordnet wird. Obwohl eine derartige Vorrichtung eine übermäßig große Elektrifizierung verursachen und ein Verschmelzen des Toners auf der Entwicklungshülse und dem Blattelement bewirken kann, kann der Toner der vorliegenden Erfindung in geeigneter weise verwendet werden, da er ein ausgezeichnetes Fließvermögen besitzt.
Bei dem magnetischen Einkomponentenentwicklungssystem wird das elastische Blattelement gegen die Entwicklungshülse auf der Erzeugenden derselben mit einem Lineardruck von 0,1 kg/m oder mehr, vorzugsweise von 0,3 bis 25 kg/m, bevorzugter von 0,5 bis 12 kg/m, gepreßt. Bei einem Kontaktdruck unter 0,1 kg/m wird der Entwickler ungleichmäßig aufgebracht, was zu einer breiten Verteilung der elektrischen Ladung führt und eine Trübung des Bildes oder eine Streuung des Toners bewirkt. Bei einem Kontaktdruck von mehr als 25 kg/m führt dieser auf den Entwickler aufgebrachte höhere Druck zu einer Qualitätsverschlechterung des Entwicklers, so daß Ansammlungen desselben gebildet werden, und es wird ein größeres Drehmoment zum Antreiben des Entwicklerhalteelementes benötigt, was nachteilig ist.
Der Spalt α zwischen dem Halteelement für das latente Bild und dem Entwicklerhalteelement wird bei der vorliegenden Erfindung beispielsweise in einem Bereich von 50 bis 500 μm eingestellt. Wenn ein magnetisches Blattelement als Entwicklerschichtdickensteuerelement verwendet wird, wird der Spalt zwischen dem magnetischen Blattelement und dem Entwicklerhalteelement vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 400 μm eingestellt.
Die Dicke der Schicht des magnetischen Einkomponentenentwicklers auf dem Entwicklerhalteelement ist vorzugsweise kleiner als der Spalt α zwischen dem Halteelement für das latente Bild und dem Entwicklerhalteelement. In einigen Fällen kann jedoch die Schichtdicke so gesteuert werden, daß ein Teil von vielen Ohren des magnetischen Einkomponentenentwicklers, der die Schicht aus dem magnetischen Einkomponentenentwickler bildet, in Kontakt mit dem Halteelement für das latente elektrostatische Bild gebracht wird.
Die Entwicklungshülse wird mit einem Umfangsgeschwindigkeit von 100% bis 200% relativ zum Halteelement für das latente Bild gedreht. Die Wechselvorspannung von Peak zu Peak ist nicht geringer als 0,1 kV und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 3,0 kV, bevorzugter von 0,3 bis 2,0 kV. Die Wechselspannungsfrequenz liegt in einem Bereich von 1,0 bis 5,0 kHz, vorzugsweise von 1,0 bis 3,0 kHz, bevorzugter von 1,5 bis 3,0 kHz. Bei der Wellenform der Wechselvorspannung kann es sich um eine Rechteckwelle, eine Sinuswelle, eine Sägezahnwelle, eine Dreieckswelle etc. handeln. Es kann auch eine asymmetrische Wechselvorspannung mit einer unterschiedlichen positiven und negativen Spannung und unterschiedlichen Anlegezeiten Anwendung finden. Eine Gleichvorspannung wird vorzugsweise überlagert.
Das Entwicklungssystem mit einem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler, der einen nichtmagnetischen Toner enthält, wird nachfolgend in Verbindung mit 10 beschrieben, die schematisch die Konstruktion der Vorrichtung zeigt.
Eine Entwicklungsvorrichtung 170 umfaßt ein Entwicklungsgefäß 171 zum Speichern eines nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklers 176 als nichtmagnetischen Toner, ein Entwicklerhalteelement 172 zum Haltendes im Entwicklungsgefäß 171 gespeicherten nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklers 176 und zum Abgeben desselben an einen Entwicklungsbereich, eine Zuführrolle 173 zum Zuführen des nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklers auf den Entwicklerhalter, ein elastisches Blattelement 174 als Entwicklerschichtdickensteuerelement zum Steuern der Entwicklerschichtdicke auf dem Entwicklerhalteelement und ein Agitationselement 175 zum Agitieren des nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklers 176 im Entwicklungsgefäß 171.
Mit 169 ist ein Bildhalteelement zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes bezeichnet. Das latente Bild wird von einer elektrophotographischen Prozeßeinrichtung oder einer elektrostatischen Aufzeichnungseinrichtung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, erzeugt. Eine Entwicklungshülse 172 als Entwicklerhalteelement besteht aus nichtmagnetischem Material, wie Aluminium und rostfreiem Stahl. Es kann sich bei der Entwicklungshülse um ein unbehandeltes Rohr aus Aluminium oder rostfreiem Stahl handeln, vorzugsweise handelt es sich jedoch um ein Rohr mit einer rauben Oberfläche, die gleichmäßig mit Glaskugeln bestrahlt wurde, um ein Rohr mit Spiegelfinish oder um ein mit einem Harz beschichtetes Rohr.
Der nichtmagnetische Einkomponentenentwickler 176, der im Entwicklungsgefäß 171 gespeichert ist, wird von der Zuführrolle 173 zum Entwicklerhalteelement 172 geführt. Die Zuführrolle 173 besteht aus einem Schaummaterial, wie Polyurethanschaum, und wird mit einer Geschwindigkeit, die relativ zum Entwicklerhalteelement ungleich Null ist, in einer normalen oder umgekehrten Richtung gedreht, um den Entwickler dem Entwicklerhalteelement 172 zuzuführen und den Entwickler (der nicht für die Entwicklung benötigt wird) nach der Entwicklung vom Halteelement abzukratzen. Der dem Entwicklerhalteelement 172 zugeführte nichtmagnetische Einkomponentenentwickler wird von dem elastischen Blattelement 174 als Entwicklerschichtdickensteuerelement in einem gleichmäßigen dünnen Film aufgebracht.
Das elastische Aufbringungsblattelement wird mit einem Lineardruck in einem Bereich von 0,3 bis 25 kg/m, vorzugsweise von 0,5 bis 12 kg/m, in Richtung der Erzeugenden der Entwicklungshülse gegen diese gepreßt. Bei einem niedrigeren Kontaktdruck als 0,3 kg/m wird der nichtmagnetische Einkomponentenentwickler ungleichmäßig aufgebracht, so daß sich eine breite Verteilung der elektrischen Ladung ergibt und eine Trübung des Bildes oder Zerstreuung des Toners verursacht wird. Bei einem Kontaktdruck von mehr als 25 kg/m führt der auf den nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler ausgeübte höhere Druck zu einer Qualitätsverschlechterung des Entwicklers, so daß eine Anhäufung desselben verursacht und ein größeres Drehmoment zum Antreiben des Entwicklerhalteelementes benötigt wird. Bei einem Kontaktdruck von 0,3 bis 25 kg/m kann die Ansammlung aus dem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler auf wirksame Weise desintegriert werden, und die elektrische Ladung des Entwicklers kann sofort erhöht werden.
Das Entwicklerschichtdickensteuerelement entspricht dem, das bei dem kontaktfreien magnetischen Einkomponentenent wicklungssystem der 8 verwendet wird. Das elastische Blattelement oder die elastische Rolle besteht vorzugsweise aus einem Material mit einer geeigneten Reibungselektrifizierung, so daß der Entwickler auf eine gewünschte Polarität elektrifiziert werden kann, und entspricht dem, das bei dem kontaktfreien magnetischen Einkomponentenentwicklungssystem der 8 verwendet wird.
Bei dieser Entwicklung mit einem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler wird in dem System zur Aufbringung der dünnen Schicht aus dem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler auf eine Entwicklungshülse mit Hilfe eines Blattelementes die Dicke des nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklers auf der Entwicklungshülse vorzugsweise so eingestellt, daß sie geringer ist als der Spalt β zwischen der Entwicklungshülse und dem Halteelement für das latente Bild, und es wird ein alternierendes elektrisches Feld an den Spalt gelegt, um eine ausreichende Bilddichte zu erhalten. Speziell wird eine Entwicklungsvorspannung eines elektrischen Wechselstromfeldes oder einer Überlagerung aus einem Wechselstrom- und Gleichstromfeld von einer Vorspannungsquelle, die in 10 gezeigt ist, zwischen die Entwicklungshülse 172 und das Bildhalteelement 169 aufgebracht, um die Bewegung des nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklers von der Entwicklungshülse auf das Bildhalteelement zu erleichtern und ein Bild höherer Qualität zu erhalten. Die Bedingungen entsprechen denen bei dem in 8 gezeigten kontaktfreien nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklungsverfahren.
Die als Transfereinrichtung bei der vorliegenden Erfindung verwendete Transferrolle 4 besteht aus einem Kernmetall und einer darauf vorgesehenen Schaumschicht mit mittlerem spezifischen Widerstand. Für eine elektrostatische Übertragung wird vorzugsweise eine Transferspannung von 500 V bis 4 kV auf das Kernmetall der Transferrolle 4 aufgebracht.
Die obige Transferrolle besitzt vorzugsweise einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁶ bis 10¹⁰ Ω·cm bei Anlegung von 2.000 V im Hinblick auf die Übertragungseigenschaften unter verschiedenen Umweltbedingungen für verschiedenartige Bildmuster.
Als Transfereinrichtung kann anstelle der in 1 gezeigten Transferrolle 4 auch ein Transferblattelement als Kontakttransfereinrichtung verwendet werden, das mit einem Transferempfangsmedium P von der Rückseite desselben (einschließlich eines Kontaktes an der Rückseite mit Hilfe eines Trägers für das Transferempfangsmedium, wie eines Transferbandes) in Kontakt gebracht wird und ein Tonerbild durch elektrostatische Kräfte sowie einen geringen Druck durch Anlegen einer Transferspannung überträgt.
Anstelle der obigen Kontaktelektrifiziereinrichtung kann auch eine kontaktfreie Transfereinrichtung Anwendung finden, die ein Tonerbild durch elektrostatische Kräfte durch Anlegen einer Transferspannung von einer herkömmlichen Koronaaufladeeinheit, welche an der Rückseite des Transferempfangsmediums angeordnet ist, überträgt. Die Kontakttransfereinrichtung wird jedoch bevorzugt, um während der Transferspannungsaufbringung die Erzeugung von Ozon zu vermeiden.
12 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel der Prozeßkassette der vorliegenden Erfindung.
Die Prozeßkassette der vorliegenden Erfindung umfaßt mindestens eine Entwicklungsvorrichtung als Entwicklungseinrichtung, einen Halter für ein elektrostatisches Bild zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes und eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung als in eine Kassette integrierte Primäraufladeeinrichtung und ist lösbar an einer Haupteinheit einer Bilderzeugungsvorrichtung (beispielsweise einem Kopiergerät, einem Laserdrucker und einem Faxgerät) montiert. 12 zeigt eine Prozeßkassette 80 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Entwicklungsvorrichtung 60 als Entwicklungseinrichtung, ein Bildhalteelement (lichtempfindliche Trommel) 50 mit Trommelform und eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung 70 als Primäraufladeeinrichtung aufweist, die zu einer Einheit integriert sind. Die Magnetbürstenaufladeeinrichtung 70 umfaßt eine Aufladehülse 72, einen darin eingeschlossenen Magneten 71 und eine Magnetbürste, die von durch die magnetische Kraft des Magneten 71 eingegrenzten magnetischen Partikeln 73 gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform hat eine Entwicklungsvorrichtung 60 ein magnetisches Steuerblattelement 61, ein Entwicklungsgefäß 62 und einen Zweikomponentenentwickler 63, der aus einem Toner und einem magnetischen Träger besteht, die im Entwicklungsgefäß 62 gespeichert sind. Bei dieser Vorrichtung wird die Entwicklung mit dem Toner des Zweikomponentenentwicklers 63 durchgeführt, indem ein vorgegebenes elektrisches Feld zwischen der lichtempfindlichen Trommel 50 und der Entwicklungshülse 64 durch die Entwicklungsvorspannung von einer Vorspannungsanlegeeinrichtung erzeugt wird.
Bei der obigen Ausführungsform sind drei Elemente, nämlich die Entwicklungsvorrichtung 60, das Bildhalteelement 50 und die Primäraufladeeinrichtung 70, in eine Kassette integriert. Bei der vorliegenden Erfindung können jedoch auch zusätzlich weitere Elemente in die Kassette integriert sein.
In dem Fall, in dem die obige Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei einem Drucker eines Faxgerätes Verwendung findet, stellt die Belichtung L eine Belichtung zum Ausdrucken von empfangenen Daten dar. 13 ist ein Blockdiagramm eines Beispieles für diesen Fall.
Eine Steuereinheit 91 steuert den Bildleseteil 90 sowie einen Drucker 99. Die gesamte Steuereinheit 91 wird von einer CPU 97 gesteuert. Ausgelesene Daten vom Bildleseteil 90 werden über eine Sendeschaltung 93 an die andere Station gesendet. Von der anderen Station empfangene Daten werden über eine Empfangsschaltung 92 auf den Drucker 99 übertragen. Die Bilddaten werden in einem Bildspeicher 96 gespeichert. Eine Steuereinheit 98 für den Drucker steuert den Drucker 99. Mit 94 ist ein Fernsprechapparat bezeichnet.
Das über eine Schaltung 95 empfangene Bild (Bildinformationen von einem entfernten Terminal, das über die Schaltung angeschlossen ist) wird von der Empfangsschaltung 99 demoduliert, zum Decodieren der Bildinformation in der CPU 97 behandelt und sukzessive im Bildspeicher 96 gespeichert. Wenn mindestens eine Seite der Bildinformation im Bildspeicher 96 gespeichert worden ist, werden die Bilder so aufgezeichnet, daß die CPU 97 eine Seite der Bildinformation vom Bildspeicher 96 ausliest und die eine Seite der decodierten Information der Druckersteuereinheit 98 zuführt, die den Drucker 99 beim Empfang der einen Seite der Information von der CPU 97 so steuert, daß die Bildinformation aufgezeichnet wird. Während der Aufzeichnung durch den Drucker 99 empfängt die CPU 97 die nächste Seite der Information.
Bilder werden in der vorstehend beschriebenen Weise empfangen und aufgezeichnet.
Wie vorstehend erläutert, bezieht sich die vorliegende Er findung auf ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung eines Entwicklungs-und-Reinigungssystems, bei dem nach der Bildentwicklung auf einem Bildhalteelement verbleibender Toner zeitweise von einer Magnetbürstenaufladeeinrichtung rückgewonnen wird, und der zurückgewonnene Toner wieder dem Bildhalteelement in einer Entwicklungsvorrichtung zugeführt wird. Bei diesem Verfahren wird die Größe der Tonerpartikel so gesteuert, daß diese einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) besitzen, der nicht größer ist als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in der Magnetbürstenaufladeeinrichtung, und die magnetischen Partikel werden so gesteuert, daß sie Partikel enthalten, die nicht größer sind als 1/3 des gemittelten Durchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von weniger als 5 Vol.-%. Daher werden eine Verunreinigung der magnetischen Partikel durch den Toner und eine Unterbrechung der elektrischen Leitungsbahn in der Magnetbürste verhindert. Ferner wird eine Qualtitätsverschlechterung des Toners ohne eine übermäßig große Scherbeanspruchung des rückgewonnenen Toners mit magnetischen Partikeln verhindert. Damit können Verbesserungen in bezug auf die Aufladeeigenschaft der Magnetbürstenaufladeeinrichtung, die Übertragbarkeit des Toners von der Magnetbürstenaufladeeinrichtung zum Bildhalteelement, die Rückgewinnbarkeit des zum Bildhalteelement übertragenen Toners und die Entwicklungseigenschaften des von der Entwicklungsvorrichtung rückgewonnenen Toners erreicht werden, die eine zufriedenstellende Bilderzeugung auf vielen Druckbögen ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in größeren Einzelheiten anhand von Beispielen erläutert. Die Erfindung wird hierdurch nicht eingeschränkt.
Beispiel 1:
Eine in 1 gezeigte Bilderzeugungsvorrichtung wurde mit einem Bildhalteelement, einer Aufladeeinrichtung, einer Einrichtung zur Erzeugung eines latenten Bildes, einer Entwicklungsvorrichtung und einer Transfereinrichtung verwendet, wie nachfolgend gezeigt. Ein kontinuierlicher Bilderzeugungstest von 1.000 Blatt wurde mit der Bilderzeugungsvorrichtung durchgeführt.
(Bildhalteelement)
Eine lichtempfindliche OPC-Trommel wurde durch Laminieren einer Unterschicht, einer Positivladungsinjektionsschicht, einer Ladungserzeugungsschicht und einer Ladungstransportschicht in der angegebenen Reihenfolge auf einer Aluminiumbasistrommel mit einem Durchmesser von 30 mm hergestellt. Auf die Oberfläche dieser lichtempfindlichen OPC-Trommel wurde eine Ladungsinjektionsschicht in einer Dicke von 3 μm durch Tauchbeschichten aufgebracht, wobei diese Ladungsinjektionsschicht aus 100 Gewichtsteilen eines hitzehärtenden Acrylharzes, 45 Gewichtsteilen eines Polymerisationsinitiators und 277 Gewichtsteilen von ultrafeinen SnO₂-Partikeln mit einem Bemittelten Partikeldurchmesser von 400 Å als elektrisch leitende feine Partikel und 83 Gewichtsteilen von feinen Polytetrafluorethylenharzpartikeln mit einem Bemittelten Partikeldurchmesser von 0,3 μm, die darin dispergiert waren, bestand. Diese Ladungsinjektionsschicht besaß einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10¹² Ω·cm.
(Aufladeschritt)
Es wurde eine Magnetbürstenaufladeeinrichtung verwendet, die aus einer nichtmagnetischen elektrisch leitenden Hülse, einer darin eingeschlossenen Magnetrolle und einer Magnetbürste bestand, die durch auf magnetische Weise auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Hülse begrenzte magnetische elektrisch leitende Partikel gebildet wurde. Die Magnetrolle war fixiert, und die Hülse wurde gedreht, um ihre Oberfläche in einer zur Rotationsbewegung der lichtempfindlichen Trommel umgekehrten Richtung zu bewegen. Die Magnetflußdichte auf der Oberfläche der Hülse betrug 950 Gauss an der Stelle, an der sich das lichtempfindliche Element und die Aufladehülse am weitesten angenähert hatten. Die Adhäsionsbreite der magnetischen Partikel auf der Magnetbürstenaufladeeinrichtung betrug 200 mm. Die Menge der magnetischen Partikel der Magnetbürste betrug etwa 10 g, und der minimale Spalt zwischen der elektrisch leitenden Hülse 21 und der lichtempfindlichen Trommel 1 wurde auf 500 μm gesteuert. Die elektrisch leitende Hülse wurde gedreht, um ihre Oberfläche in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegung der lichtempfindlichen Trommel gemäß 1 mit einer Geschwindigkeit zu bewegen, die 150% der Umfangsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel betrug.
Ferritpartikel (Pulver 1 aus magnetischen Partikeln) wurden als elektrisch leitende magnetische Partikel verwendet. Diese Ferritpartikel wurden durch Klassierung mit Hilfe von Sieben erhalten und besaßen einen Bemittelten Partikeldurchmesser von 25 μm, einen spezifischen Volumenwiderstand von 6 × 10⁷ Ω·cm und eine Sättigungsmagnetisierung von 58,0 A·m²/kg in einem Magnetfeld von 1K oersted. Die Partikelgrößenverteilung der Ferritpartikel variierte mit den Produktionschargen. Um auf präzise Weise eine gewünschte Partikelgrößenverteilung unabhängig von den Produktionschargen zu erhalten, wurden die Partikel wiederholt mit Sieben klassiert, deren Maschenweite dem gewünschten Bemittelten Partikeldurchmesser entsprach. Das Pulver 1 aus magnetischen Partikeln wurde durch zweifaches Sieben mit einem 500-mesh-Sieb, das der unteren Grenze entsprach, zur Partikelgrößeneinstellung erhalten.
Dieses Pulver 1 aus magnetischen Partikeln enthielt die Partikel einer Größe von nicht mehr als 1/3 (etwa 8,3 μm) des Bemittelten Partikeldurchmessers (25 μm) in einem Anteil von etwa 4,5 Vol.-%, die Partikel einer Größe von nicht weniger als dem 1,5fachen Wert (36 μm) des Bemittelten Durchmessers (25 μm) in einem Anteil von 10,3 Vol.-% und die Partikel einer Größe von 2/3 bis 4/3 (etwa 16,7 bis etwa 33,3 μm) des Bemittelten Partikeldurchmessers (25 μm) in einem Anteil von etwa 79,8 Vol.-%. Tabelle 2 und 11 zeigen die Partikelgrößenverteilung des Pulvers I aus magnetischen Partikeln. Eine Aufladevorspannung einer Gleichspannung von –700 V wurde an die elektrisch leitende Hülse der Magnetbürstenaufladeeinrichtung gelegt, um die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel gleichmäßig auf –700 V aufzuladen.
(Erzeugungsschritt des latenten Bildes)
Als Erzeugungseinrichtung für das latente Bild wurde ein Laserstrahl verwendet, der in Abhängigkeit von der Zeitsequenz von elektrischen digitalen Bildsignalen der von einem Laserstrahlscanner abgegebenen Bildinformation intensitätsmoduliert war. Die Umfangsfläche der lichtempfindlichen Trommel wurde mit dem Laserstrahl abgetastet, um ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen.
(Entwicklungsschritt)
Es wurde eine in 6 gezeigte Kontaktentwicklungsvorrichtung mit Zweikomponentenentwickler verwendet. Ein Tonerbild wurde durch Umkehrentwicklung des auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel ausgebildeten latenten elektrostatischen Bildes erzeugt.
Bei dem Toner, der den Zweikomponentenentwickler bildete, handelte es sich um einen negativ aufladenden nichtmagnetischen Toner (Toner 1), der durch Schmelzvermischen von 5 Gewichtsteilen Ruß, 100 Gewichtsteilen eines Styrol-acrylharzes und eines Negativaufladungssteuermittels und durch Pulverisieren und Klassieren hergestellt worden war, wobei ein externes Additiv (feinpulvriges hydrophobes Titanoxid) zugesetzt wurde. Der Toner besaß einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 7 μm.
Bei dem den Zweikomponentenentwickler bildenden magnetischen Träger handelte es sich um einen harzbeschichteten Träger, der aus Ferritpartikeln bestand, die mit einem Siliconharz beschichtet waren, wobei der Träger einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser von 40 μm besaß.
Die Tonerkonzentration im Zweikomponentenentwickler wurde auf etwa 6 Gew.% eingestellt.
Die Entwicklung wurde mit einem Spalt A von 500 μm zwischen der Endfläche des nichtmagnetischen Blattelementes und der Oberfläche der Entwicklungshülse, einem Spalt B von 500 μm zwischen der Oberfläche der Entwicklungshülse und der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel und einem Entwicklungsspalt C von 6 mm unter Anlegen einer Entwicklungsvorspannung einer rechteckwelligen Gleichspannung von –500 V, einem alternierenden elektrischen Feld mit einer Peak-Peak-Spannung von 1.500 V und einer Frequenz von 2.000 Hz zwischen der Entwicklungshülse und der lichtempfindlichen Trommel durchgeführt.
(Transferschritt)
Die Transfereinrichtung war eine Transferrolle, die aus einem Kernmetall und einer Schaumschicht mit mittlerem spezifischen Widerstand von 5 × 10⁸ Ω·cm bei Anlegung von 2 kV bestand. Diese Transferrolle wurde in Druckkontakt mit der Rückseite des Transferempfangsmediums gebracht, um das Transferempfangsmedium gegen die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel zu pressen. Eine Transferspannung von +2 kV wurde bei der Bildübertragung an das Kernmetall gelegt.
(Fixierungsschritt)
Das auf die Oberfläche des Transferempfangsmediums übertragene Tonerbild wurde durch Erhitzen mit einer Heizrollenfixiervorrichtung, die aus einer Heizrolle und einer Preßrolle bestand, fixiert.
(Schritt zur Rückgewinnung des nichtübertragenen verbleibenden Toners)
Der nicht auf das Transferempfangsmedium übertragene und auf der lichtempfindlichen Trommel verbleibende Toner wurde zeitweise von der Magnetbürstenaufladeeinrichtung von der lichtempfindlichen Trommel zurückgewonnen und dann wieder auf die lichtempfindliche Trommel übertragen. Dieser Toner wurde im Entwicklungsschritt von der Entwicklungsvorrichtung von der lichtempfindlichen Trommel rückgewonnen.
(Auswertung)
(1) Aufladevermögen:
Das Aufladevermögen wurde ausgewertet, indem Bilderzeugungstests mit der obigen Bilderzeugungsvorrichtung durchgeführt wurden. Die Gleichmäßigkeit der Elektrifizierung wurde aus der Phantombilderzeugung und Eintrübung am vollen weißen Abschnitt, welche durch schlechte Elektrifizierung verursacht wurden, einen Zyklus nach der Belichtung bei der entsprechenden Zahl von Bilderzeugungen ausgewertet. Der Auswertungsstandard ist nachfolgend wiedergegeben:
(Auswertungsstandard)
Das Aufladevermögen wurde einen Zyklus nach der Belichtung ausgewertet.

A: Ausgezeichnete Aufladung ohne Phantomerscheinungen und ohne Trübung, die durch ungleichmäßiges Aufladen verursacht wurden,
B: geringfügige Trübung durch ungleichmäßige Aufladung, die ohne Ausbildung von Phantomerscheinungen beobachtet wurde,
C: geringfügige Phantomerscheinungen, die nach wiederholtem Vollbilddruck beobachtet wurden,
D: beträchtliche Phantomerscheinungen in einem vollen weißen Bereich oder durch Trägeradhäsion erzeugtes schlechtes Bild.

Tabelle 3 gibt die Auswertungsergebnisse wieder.
Beispiel 2:
Die Bilderzeugung und die Auswertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Pulver 1 aus magnetischen Partikeln der Magnetbürstenaufladeeinrichtung durch ein Pulver 2 aus magnetischen Partikeln mit einem Bemittelten Partikeldurchmesser von 50 μm, wie in Tabelle 3 aufgeführt, ersetzt wurde.
Was die Ergebnisse anbetrifft, so war das anfängliche Aufladevermögen infolge einer größeren Partikelgröße der magnetischen Partikel etwas schlechter als in Beispiel 1. Das Aufladevermögen verschlechterte sich jedoch während des Tests nicht, da der Kontaktbereich zwischen den magnetischen Partikeln und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes durch die geringere Größe des Toners relativ zu den magnetischen Partikeln unverändert gehalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiele 3–17:
Die Bilderzeugung und die Auswertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Pulver 1 aus magnetischen Partikeln der Magnetbürstenaufladeeinrichtung und der Toner 1 des Zweikomponentenentwicklers durch die in Tabelle 3 aufgeführten Substanzen ersetzt wurden.
In Beispiel 4 waren die Basispartikel vor der Klassierung des Pulvers 4 aus magnetischen Partikeln die gleichen wie die Basispartikel vor der Klassierung des Pulvers 1 der magnetischen Partikel in der Zusammensetzung, wurden jedoch in einer separaten Charge hergestellt, und die Partikelgrößenverteilung wurde durch doppeltes Sieben mit einem 500-mesh-Sieb als untere Grenze eingestellt.
Tabelle 3 gibt die Ergebnisse wieder.
Vergleichsbeispiele 1–3:
Die Bilderzeugung und die Auswertung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß Pulver 1 aus magnetischen Partikeln der Magnetbürstenaufladeeinrichtung und Toner 1 des Zweikomponentenentwicklers durch die in Tabelle 3 aufgeführten Substanzen ersetzt wurden.
Beim Vergleichsbeispiel 1 war die Qualität des erzeugten Bildes aufgrund einer Adhäsion der magnetischen Partikel am lichtempfindlichen Element, die durch eine geringere Bemittelte Partikelgröße des Pulvers 12 aus magnetischen Partikeln verursacht wurde, schlecht.
Bei Vergleichsbeispiel 2 war das anfängliche Aufladevermögen ausreichend. Der gewichtsgemittelte Partikeldurchmesser von Toner 5 war jedoch für den Bemittelten Partikeldurchmesser des Pulvers 1 aus magnetischen Partikeln groß, was zu einem Abfall des Kontaktbereiches zwischen den magnetischen Partikeln und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes durch nichtübertragenen verbleibenden Toner führte, der in die Aufladebürste nach 1.000 Blatt einer Bilderzeugung eingeführt wurde, so daß der Aufladebereich auf dem lichtempfindlichen Element verringert wurde und eine fehlerhafte Elektrifizierung resultierte.
Bei Vergleichsbeispiel 3 wurde das Pulver 15 aus magnetischen Partikeln aus den gleichen Basispartikeln wie beim Pulver 4 aus magnetischen Partikeln gewonnen und hatte den gleichen gemittelten Partikeldurchmesser von 25 μm wie das Pulver 4 aus magnetischen Partikeln. Die Partikelgrößenverteilung des Basismateriales war breit, und nach dem Sieben mit einem 500-mesh-Sieb als unterer Grenze enthielt das Pulver Partikel mit 1/3 (8 μm) des gemittelten Durchmessers (25 μm) oder kleiner in einem Anteil, der so hoch war wie 8 Vol.-%. Daher hafteten die magnetischen Partikel am lichtempfindlichen Element, so daß ein schlechtes Bild erzeugt wurde. Bei Fortsetzung des Tests wurde der Kontaktbereich zwischen den magnetischen Partikeln und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes durch nichtübertragenen verbleibenden Toner, der in die Aufladebürste eingeführt wurde und den Aufladebereich auf dem lichtempfindlichen Element verringerte, kleiner, was zu einer fehlerhaften Elektrifizierung führte, da das Pulver Partikel einer Größe, die dem dreifachen gemittelten Durchmesser entsprach, oder kleinere Partikel in einer größeren Menge enthielt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 18:
Pulver 16 aus magnetischen Partikeln (Ferritpartikel) wurde aus Basispartikeln mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 hergestellt, wurde jedoch in einer separaten Charge erzeugt und durch doppeltes Sieben mit einem 500-mesh-Sieb klassiert. Dieses Pulver aus magnetischen Parti keln besaß einen Bemittelten Partikeldurchmesser von 26 μm und enthielt die Partikel einer Größe von nicht mehr als 1/3 (etwa 8,7 μm) des Bemittelten Partikeldurchmessers (26 μm) in einem Anteil von etwa 2,7 Vol.-%, die Partikel mit einer Größe, die nicht geringer war als der 1,5fache Wert (39 μm) des Bemittelten Durchmessers (26 μm), in einem Anteil von etwa 1,0 Vol.-% und die Partikel mit einer Größe von 2/3 bis 4/3 (etwa 17,3 bis 34,7 μm) des Bemittelten Partikeldurchmessers (26 μm) in einem Anteil von etwa 70,7 Vol.-%. Dieses Pulver 16 aus magnetischen Partikeln besaß einen spezifischen Volumenwiderstand von 5 × 10⁸ Ω·cm.
Ein Toner (Toner 6), der aus einem nichtmagnetischen negativen Zweikomponentenentwickler bestand, wurde durch Suspensionspolymerisieren einer Monomerzusammensetzung hergestellt, die ein polymerisierbares Monomer, ein Farbmittel und ein Negativladungssteuermittel in einem wäßrigen Medium enthielt, um sphärische Tonerpartikel zu erhalten, wobei ein externes Additiv (feines partikelförmiges hydrophobes Titanoxid) zugesetzt wurde. Dieser Toner 6 besaß einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 6,5 μm.
Ein Betriebstest einer kontinuierlichen Bilderzeugung auf 5.000 Blatt wurde durchgeführt, und es wurde eine Auswertung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt, mit der Ausnahme, daß das Pulver 1 aus magnetischen Partikeln durch das Pulver 16 aus magnetischen Partikeln ersetzt wurde und der Toner 1 des Zweikomponentenentwicklers durch den Negativladungstoner (Toner 6) ersetzt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Beispiel 19:
Ein Pulver 17 aus magnetischen Partikeln wurde hergestellt, indem –90 Gewichtsteile von sphärischen Ferritpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 5 × 10⁷ Ω·cm als magnetische Hauptpartikel und 10 Gewichtsteile von sphärischen Ferritpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 8 × 10⁴ Ω·cm als magnetische Hilfspartikel vermischt wurden. Eine Bilderzeugung wurde durchgeführt, und eine Auswertung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 18 ausgeführt, mit der Ausnahme, daß Pulver 16 aus magnetischen Partikeln von Beispiel 18 durch Pulver 17 von magnetischen Partikeln ersetzt wurde.
Tabelle 4 zeigt dier Ergebnisse.
Beispiele 20–28 und Vergleichsbeispiele 4–6
Eine Bilderzeugung wurde durchgeführt, und eine Auswertung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 18 vorgenommen, mit der Ausnahme, daß Pulver 16 aus magnetischen Partikeln in Beispiel 18 durch das in Tabelle 4 gezeigte Pulver aus magnetischen Partikeln ersetzt wurde.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse.
Beispiel 29:
Ein Pulver 29 aus magnetischen Partikeln (Ferritpartikeln) wurde aus Basispartikeln mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 hergestellt, wurde jedoch in einer getrennten Produktionsmenge erzeugt und durch zweifaches Sieben mit einem Sieb mit 400 mesh klassiert. Dieses Pulver aus magnetischen Partikeln besaß einen gemittelten Partikeldurchmesser von 30 μm und enthielt die Partikel mit nicht mehr als 1/3 (10 μm) des gemittelten Partikeldurchmessers (30 μm) in einem Anteil von etwa 2,9 Vol.-%, die Partikel von nicht weniger als dem zweifachen (45 μm) gemittelten Partikeldurchmesser (30 μm) in einem Anteil von etwa 2,8 Vol.-% und die Partikel von 2/3 bis 4/3 (20 bis 40 μm) des gemittelten Partikeldurchmessers (30 μm) in einem Anteil von etwa 84,3 Vol.-%. Dieses Puler 29 aus magnetischen Partikeln besaß einen spezifischen Volumenwiderstand von 8 × 10⁷ Ω·cm.
Ein Toner (Toner 8), der einen nichtmagnetischen Zweikomponentenentwickler negativer Aufladung bildete, wurde durch Schmelzvermischen von 5 Gewichtsteilen Ruß, 100 Gewichtsteilen eines Styrol-acrylharzes und eines Negativladungssteuermittels, Pulverisieren und Klassieren dieses Gemisches und Zusetzen eines externen Additives (feines partikelförmiges hydrophobes Titanoxid) hergestellt. Dieser Toner 8 besaß einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 6,8 μm.
Ein Betriebstest einer kontinuierlichen Bilderzeugung auf 10.000 Blatt wurde durchgeführt, und eine Auswertung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 vorgenommen, mit der Ausnahme, daß das Pulver 1 aus magnetischen Partikeln durch Pulver 29 aus magnetischen Partikeln ersetzt wurde, die auf die elektrisch leitende Hülse der magnetischen Bürstenaufladeeinheit aufgebrachte Aufladevorspannung in eine Gleichstromvorspannung von –650 V verändert und Toner 1, der den Zweikomponentenentwickler bildete, durch den nichtmagnetischen Toner negativer Ladung (Toner 8) ersetzt wurde.
Die Ergebnisses sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Beispiel 30:
Eine Bilderzeugung wurde durchgeführt und in der gleichen Weise wie in Beispiel 29 ausgewertet, mit der Ausnahme, daß eine Wechselstromkomponente einer Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1,0 kHz und einer Amplitude von 800 Vpp der Gleichspannung von –700 V als Aufladevorspannung, die an die elektrisch leitende Hülse der Magnetbürstenaufladeeinheit angelegt wurde, überlagert wurde.
Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.
Beispiele 31–35 und Vergleichsbeispiele 7–9:
Eine Bilderzeugung wurde durchgeführt und eine Auswertung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 29 vorgenommen, mit der Ausnahme, daß das Pulver aus magnetischen Partikeln und der Zweikomponentenentwicklertoner 8 durch die in Tabelle 5 aufgeführten ersetzt wurden und die an die elektrisch leitende Hülse der Magnetbürstenaufladeeinheit angelegte Aufladevorspannung in eine Überlagerungsvorspannung aus einer Gleichspannung von –700 V und einer Wechselspannungskomponente einer Rechteckwelle einer Frequenz von 1,0 kHz und einer Amplitude von 800 Vpp ähnlich wie bei Beispiel 30 verändert wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Tabelle 4 (Fortsetzung)
Tabelle 4 (Fortsetzung)
Tabelle 4 (Fortsetzung)
Tabelle 5 (Fortsetzung)

Claims

Bilderzeugungsverfahren mit einem Aufladeschritt zum Elektrifizieren eines Bildhalteelementes (1, 119, 139, 149, 169) zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes; einem Schritt zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes auf dem elektrifizierten Bildhalteelement, einem Entwicklungsschritt zum Entwickeln des auf dem Bildhalteelement gehaltenen latenten elektrostatischen Bildes mit einem Toner (128, 148, 155, 176), der in einer Entwicklungsvorrichtung (120, 140, 150, 170) gespeichert ist, um ein Tonerbild zu erzeugen; einem Übertragungsschritt zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsempfangsmedium (P) und einem Rückgewinnungsschritt zum Rückgewinnen des nach der Bildübertragung auf dem Bildhalteelement verbleibenden Toners gleichzeitig mit der Entwicklung durch die Entwicklungsvorrichtung, wobei es sich bei der Aufladeeinrichtung um eine aus magnetisch begrenzten magnetischen Partikeln (23) gebildete Magnetbürstenaufladeeinrichtung (2) handelt; die Magnetbürstenaufladeeinrichtung das Bildhalteelement elektrifiziert, indem es die Magnetbürste der Magnetbürstenaufladeeinrichtung mit der Oberfläche des Bildhalteelementes in Kontakt bringt, zeitweise minde stens einen Teil des auf dem Bildhalteelement nach der Bildübertragung verbleibenden Toners rückgewinnt und den rückgewonnenen Toner wiederum auf das Bildhalteelement überträgt; wobei der Toner einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von nicht mehr als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetische Partikel (23) hat; dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil von 0 bis 5,0 Vol.-% enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil enthalten, der von 0 bis 4,5 Vol.-% reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser, der nicht kleiner ist als der 1,5fache Wert des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil von 0 bis 20,0 Vol.-% enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser, der nicht kleiner ist als der 1,5fache Wert des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil von 0 bis 15,0 Vol.-% enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser, der 2/3 bis 4/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel entspricht, in einem Anteil von 60,0 bis 100 Vol.-% enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser, der 2/3 bis 4/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel entspricht, in einem Anteil von 65,0 bis 100 Vol.-% enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) einen Bemittelten Partikeldurchmesser aufweisen, der von 10 bis 100 μm reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) einen Bemittelten Partikeldurchmesser aufweisen, der von 15 bis 50 μm reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Toner (128, 148, 155, 176) einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 1 bis 20 μm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Toner (128, 148, 155, 176) einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 2 bis 10 μm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Toner (128, 148, 155, 176) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 155 und SF-2 von 100 bis 145 besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 150 und SF-2 von 100 bis 130 besitzen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Toner (128, 148, 155, 176) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 155 und SF-2 von 100 bis 145 besitzt und bei dem die magnetischen Partikel (23) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 150 und SF-2 von 100 bis 130 aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ bis 1 × 10⁹ Ω·cm haben.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) ein Gemisch von magnetischen Hauptpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ bis 1 × 10⁹ Ω·cm und magnetischen Hilfpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 100 bis 1 × 10⁵ Ω·cm sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die magnetischen Partikel (23) ein Gemisch aus magnetischen Hauptpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁶ bis 1 × 10⁸ Ω·cm und magnetischen Hilfspartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10³ bis 1 × 10⁵ Ω·cm sind.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die magnetischen Partikel (23) 10 bis 40 Gewichtsteile der magnetischen Hilfspartikel auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der magnetischen Hauptpartikel enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) eine äußerste Oberflächenschicht besitzt, die aus einem Bindemittelharz und darin dispergierten elektrisch leitenden Feinpartikeln besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) eine äußerste Oberflächenschicht mit einem spezifischen Volumenwiderstand von nicht mehr als 1 × 10¹⁴ Ω·cm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) eine äußerste Oberflächenschicht mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁹ bis 1 × 10¹⁴ Ω·cm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (2) die Oberflächenschicht des Bildhalteelementes (1, 119, 139, 149, 169) durch direkte Injektion elektrischer Ladung elektrifiziert, indem die Magnetbürste in Kontakt mit der Oberfläche des Bildhalteelementes gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (2) das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) durch Aufbringen einer Aufladevorspannung, die eine Gleichspannung umfaßt, elektrifiziert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (2) das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) durch Aufbringung einer Aufladevorspannung, die eine überlagerte Gleichspannung und Wechselspannungskomponente umfaßt, elektrifiziert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Übertragungsabschnitt (T) im Übertragungschritt, ein Aufladeabschnitt im Aufladeschritt und ein Entwicklungsabschnitt (3) im Entwicklungsschritt in der angegebenen Reihenfolge auf dem Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) in der Bewegungsrichtung des Bildhalteele mentes angeordnet werden und kein Reinigungselement vorgesehen wird, das in Kontakt mit der Oberfläche des Bildhalteelementes zwischen dem Übertragungsabschnitt und dem Aufladeabschnitt und zwischen dem Aufladeabschnitt und dem Entwicklungsabschnitt gebracht wird.
Bilderzeugungsvorrichtung mit einem Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes; einer Aufladeeinrichtung (2) zum Elektrifizieren des Bildhalteelementes; einer Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Bildes auf dem elektrifizierten Bildhalteelement; einer Entwicklungsvorrichtung (3) zum Speichern eines Toners (128, 148, 155, 176) zur Tonerbilderzeugung zum Entwickeln des auf dem Bildhalteelement ausgebildeten latenten elektrostatischen Bildes mit dem Toner zur Erzeugung eines Tonerbildes; und einer Übertragungseinrichtung (4) zum Übertragen des Tonerbildes auf ein Übertragungsempfangsmedium (P), wobei die Entwicklungsvorrichtung (3) auch zur Rückgewinnung des auf dem Bildhalteelement nach der Bildübertragung verbleibenden Toners dient, die Aufladeeinrichtung (2) eine aus magnetisch begrenzten magnetischen Partikeln gebildete Magnetbürstenaufladeeinrichtung ist, die Magnetbürstenaufladeeinrichtung das Bildhalteelement elektrifiziert, indem sie die Magnetbürste der Magnetbürstenaufladeeinrichtung mit der Oberfläche des Bildhalteelementes in Kontakt bringt, zeitweise mindestens einen Teil des nach der Bildübertragung auf dem Bildhalteelement verbleibenden Toners rückgewinnt und den rückgewonnen Toner wiederum auf das Bildhalteelement überträgt und der Toner (128, 148, 155, 176) einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) besitzt, der nicht größer ist als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel (23); dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil von 0 bis 5,0 Vol.-% enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser von nicht mehr als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 0 bis 4,5 Vol.-% enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser von nicht weniger als dem 1,5fachen Wert des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 0 bis 20,0 Vol.-% enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser von nicht weniger als dem 1,5fachen Wert des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 0 bis 15,0 Vol.-% enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser von 2/3 bis 4/3 des gewichtsgemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 60,0 bis 100 Vol.-% enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) Partikel mit einem Durchmesser von 2/3 bis 4/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 65,0 bis 100 Vol.-% enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) einen Bemittelten Partikeldurchmesser von 10 bis 100 μm besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) einen Bemittelten Partikeldurchmesser von 15 bis 50 μm aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der der Toner (128, 148, 155, 176) einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 1 bis 20 μm besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der der Toner (128, 148, 155, 176) einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 2 bis 10 μm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der der Toner (128, 148, 155, 176) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 155 und SF-2 von 100 bis 145 besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 150 und SF-2 von 100 bis 130 aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der der Toner (128, 148, 155, 176) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 155 und SF-2 von 100 bis 145 hat und die magnetischen Partikel (23) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 150 und SF-2 von 100 bis 130 besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ bis 1 × 10⁹ Ω·cm haben.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) ein Gemisch aus magnetischen Hauptpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ bis 1 × 10⁹ Ω·cm und magnetischen Hilfspartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 100 bis 1 × 10⁵ Ω·cm sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die magnetischen Partikel (23) ein Gemisch aus magnetischen Hauptpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁶ bis 1 × 10⁸ Ω·cm und magnetischen Hilfspartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10³ bis 1 × 10⁵ Ω·cm sind.
Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, bei der die magnetischen Partikel (23) 10 bis 40 Gewichtsteile der magnetischen Hilfspartikel auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der magnetischen Hauptpartikel enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) eine äußerste Oberflächenschicht besitzt, die aus einem Bindemittelharz und darin dispergierten elektrisch leitenden Feinpartikeln besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) eine äußerste Oberflächenschicht mit einem spezifischen Volumenwiderstand von nicht mehr als 1 × 10¹⁴ Ω·cm hat.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der das Bildhalte element (1, 119, 139, 149, 169) eine äußerste Oberflächenschicht mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁹ bis 1 × 10¹⁴ Ω·cm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (2) die Oberflächenschicht des Bildhalteelementes (1, 119, 139, 149, 169) durch direkte Injektion einer elektrischen Ladung elektrifiziert, indem sie die Magnetbürste in Kontakt mit der Oberfläche des Bildhalteelementes bringt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (2) das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) durch Aufbringen einer Aufladevorspannung, die eine Gleichspannung umfaßt, elektrifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (2) das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) durch Aufbringung einer Aufladevorspannung, die eine überlagerte Gleichspannung und Wechselspannungskomponente umfaßt, elektrifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der ein Übertragungsabschnitt (T) im Übertragungsschritt, ein Aufladeabschnitt im Aufladeschritt und ein Entwicklungsabschnitt (3) im Entwicklungsschritt in der angegebenen Reihenfolge auf das Bildhalteelement (1, 119, 139, 149, 169) in Bewegungsrichtung des Bildhalteelementes aufgebracht werden und kein Reinigungselement, das mit der Oberfläche des Bildhalteelementes zwischen dem Übertragungsabschnitt und dem Aufladeabschnitt und zwischen dem Aufladeabschnitt und dem Entwicklungsabschnitt in Kontakt gebracht wird, vorgesehen wird.
Prozeßkassette (20, 80), die lösbar an einer Haupteinheit einer Bilderzeugungsvorrichtung montierbar ist und umfaßt: ein Bildhalteelement (50) zum Halten eines latenten elektrostatischen Bildes; eine Aufladeeinrichtung (70) zum Elektrifizieren des Bildhalteelementes; und eine einen Toner (63) für die Tonerbilderzeugung zum Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes, das auf dem Bildhalteelement erzeugt wurde, mit dem Toner zum Erzeugen eines Tonerbildes speichernde Entwicklungsvorrichtung (60), wobei die Entwicklungsvorrichtung (60) auch zum Rückgewinnen des auf dem Bildhalteelement nach der Bildübertragung verbleibenden Toners dient, die Aufladeeinrichtung (70) eine aus magnetisch begrenzten magnetischen Partikeln (73) gebildete Magnetbürstenaufladeeinrichtung ist, die Magnetbürstenaufladeeinrichtung das Bildhalteelement elektrifiziert, indem sie die Magnetbürste der Magnetbürstenaufladeeinrichtung in Kontakt mit der Oberfläche des Bildhalteelementes bringt, zeitweise mindestens einen Teil des auf dem Bildhalteelement nach der Bildübertragung verbleibenden Toners (63) rückgewinnt und den rückgewonnenen Toner wiederum auf das Bildhalteelement überträgt; wobei der Toner einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) hat, der nicht größer ist als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel (73); dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Partikel Partikel mit einem Durchmesser, der nicht größer ist als 1/3 des Bemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel, in einem Anteil von 0 bis 5,0 Vol.-% enthalten.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) Partikel mit einem Durchmesser von nicht mehr als 1/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 0 bis 4,5 Vol.% enthalten.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) Partikel mit einem Durchmesser von nicht weniger als dem 1,5fachen Wert des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 0 bis 20,0 Vol.-% enthalten.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) Partikel mit einem Durchmesser von nicht weniger als dem 1,5fachen Wert des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 0 bis 15,0 Vol.-% enthalten.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) Partikel mit einem Durchmesser von 2/3 bis 4/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 60,0 bis 100 Vol.-% enthalten.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) Partikel mit einem Durchmesser von 2/3 bis 4/3 des gemittelten Partikeldurchmessers der magnetischen Partikel in einem Anteil von 65,0 bis 100 Vol.-% enthalten.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) einen gemittelten Partikel durchmesser von 10 bis 100 μm haben.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) einen Bemittelten Partikeldurchmesser von 15 bis 50 μm aufweisen.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der der Toner (63) einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 1 bis 20 μm besitzt.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der der Toner (63) einen gewichtsgemittelten Partikeldurchmesser (D₄) von 2 bis 10 μm hat.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der der Toner (63) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 155 und SF-2 von 100 bis 145 hat.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 150 und SF-2 von 100 bis 130 haben.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der der Toner (63) Formfaktoren SF-1 von 100 bis 155 und SF-2 von 100 bis 145 hat und die magnetischen Partikel Formfaktoren SF-1 von 100 bis 150 und SF-2 von 100 bis 130 aufweisen.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁵ bis 1 × 10⁹ Ω·cm besitzen.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) ein Gemisch aus magnetischen Hauptpartikeln mit einem spezifischen Volumen widerstand von 1 × 10⁵ bis 1 × 10⁹ Ω·cm und magnetischen Hilfspartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁰ bis 1 × 10⁵ Ω·cm sind.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die magnetischen Partikel (73) ein Gemisch aus magnetischen Hauptpartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁶ bis 1 × 10⁸ Ω·cm und magnetischen Hilfspartikeln mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10³ bis 1 × 10⁵ Ω·cm sind.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 63 oder 64, bei der die magnetischen Partikel (73) 10 bis 40 Gewichtsteile der magnetischen Hilfspartikel auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der magnetischen Hauptpartikel enthalten.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der das Bildhalteelement (50) eine äußerste Oberflächenschicht aufweist, die aus einem Bindemittelharz und darin dispergierten elektrisch leitenden Feinpartikeln besteht.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der das Bildhalteelement (50) eine äußerste Oberflächenschicht mit einem spezifischen Volumenwiderstand von nicht mehr als 1 × 10¹⁴ Ω·cm hat.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der das Bildhalteelement (50) eine äußerste Oberflächenschicht mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁹ bis 1 × 10¹⁴ Ω·cm aufweist.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (70) die Oberflächen schicht des Bildhalteelementes (50) durch direkte Injektion elektrischer Ladung elektrifiziert, indem sie die Magnetbürste in Kontakt mit der Oberfläche des Bildhalteelementes bringt.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die Magnetbürstenaufladeeinrichtung (70) das Bildhalteelement (50) durch Aufbringen einer Aufladevorspannung, die eine Gleichspannung umfaßt, elektrifiziert.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der die Magnetbürstenaufladeeinrichtung das Bildhalteelement (50) durch Aufbringen einer Aufladevorspannung, die eine überlagerte Gleichspannung und Wechselspannungskomponente umfaßt, elektrifiziert.
Prozeßkassette (20, 80) nach Anspruch 49, bei der ein Übertragungsabschnitt im Übertragungsschritt, ein Aufladeabschnitt im Aufladeschritt und ein Entwicklungsabschnitt im Entwicklungsschritt in der angegebenen Reihenfolge auf das Bildhalteelement (50) in Bewegungsrichtung des Bildhalteelementes aufgebracht werden und kein Reinigungselement vorgesehen wird, das mit der Oberfläche des Bildhalteelementes zwischen dem Übertragungsabschnitt und dem Aufladeabschnitt und zwischen dem Aufladeabschnitt und dem Entwicklungsabschnitt in Kontakt gebracht wird.