DE69819603T2

DE69819603T2 - Bilderzeugungsverfahren und Anwendung eines spezifischen Entwicklers in einem Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69819603T2
Application number: DE69819603T
Authority: DE
Inventors: Kenji Ohta-ku Okado; Ryoichi Ohta-ku Fujita; Masanori Ohta-ku Shida; Kazumi Ohta-ku Yoshizaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: EP0886186A1; DE69819603D1; US6137977A; EP0886186B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät, die sich zur Entwicklung eines elektrischen Latentbildes oder eines magnetischen Latentbildes eignen. Im Einzelnen betrifft die Erfindung ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät, die die Haltbarkeit bzw. Betriebsdauer eines Entwicklers verbessern und eine stabile Bilddichte liefern.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Ein Verfahren zur Umwandlung eines elektrostatischen Latentbildes in ein wahrnehmbares Bild, bei dem ein Trockenentwickler, der als Bildentwickler dient, auf der Oberfläche eines Entwicklerträgerelements getragen wird, der Entwickler befördert und einer Stelle in der Nähe der Oberfläche eines Latentbildträgerelelements, das ein elektrostatisches Latentbild trägt, zugeführt wird und das elektrostatische Latentbild entwickelt wird, während zwischen dem Latentbildträgerelement und dem Entwicklerträgerelement ein elektrisches Wechselfeld angelegt wird, ist üblicherweise bekannt.
Das vorstehend erwähnte Entwicklerträgerelement, das oft die Form eines Entwicklungszylinders annimmt, wird nachstehend als "Entwicklungszylinder" bezeichnet, und das Latentbildträgerelement, das oft in Form einer lichtempfindlichen Trommel verwirklicht wird, wird nachstehend als "lichtempfindliche Trommel" bezeichnet.
Üblicherweise bekannte Entwicklungsverfahren umfassen die so genannten Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren (beispielsweise in den Japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 55-32 060 und Nr. 59-165 082 offenbart) mit Schritten, bei denen an der Oberfläche eines Entwicklungszylinders, in dem ein Magnet angeordnet ist, unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers, der beispielsweise aus magnetischen Tonerträgerteilchen und nichtmagnetischen Tonerteilchen besteht, eine Magnetbürste gebildet wird, diese Magnetbürste mit einer lichtempfindlichen Trommel, die dem Entwicklungszylinder gegenüberliegend angeordnet ist, in gleitende Berührung oder in ihre Nähe gebracht wird, wobei sich dazwischen ein sehr kleiner Entwicklungsspalt befindet, und zwischen dem Entwicklungszylinder und der lichtempfindlichen Trommel kontinuierlich ein elektrisches Wechselfeld angelegt wird, wodurch eine Verlagerung von Tonerteilchen von der Seite des Entwicklungszylinders zu der Seite der lichtempfindlichen Trommel und umgekehrt bewirkt wird. Bei dem vorstehend erwähnten Zweikomponenten-Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren wird Toner in einer Menge, die der durch die Entwicklung verbrauchten Tonermenge entspricht, zugeführt, wodurch ein konstantes Mischungsverhältnis von Tonerteilchen (T) zu magnetischem Tonerträger (C) (nachstehend einfach als "T/C-Verhältnis" bezeichnet) aufrechterhalten wird. Für die Messung des T/C-Verhältnisses in dem Entwicklerbehälter sind üblicherweise verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Ein Verfahren umfasst beispielsweise die Schritte der Bereitstellung einer Messeinrichtung, die um eine lichtempfindliche Trommel herum angeordnet wird, der Bestrahlung von Toner, der von der Seite eines Entwicklungszylinders zu der Seite einer lichtempfindlichen Trommel verlagert worden ist, mit Licht und der Ermittlung des T/C-Verhältnisses aus dem durchgelassenen Licht und dem reflektierten Licht an dieser Stelle; ein Verfahren umfasst die Schritte der Bereitstellung einer Messeinrichtung an einem Entwicklungszylinder und der Ermittlung des T/C-Verhältnisses aus reflektiertem Licht, wenn ein Entwickler, der auf den Entwicklungszylinder aufgetragen worden ist, mit Licht bestrahlt wird; und ein anderes Verfahren umfasst die Schritte der Bereitstellung eines Messfühlers in einem Entwicklerbehälter und der Messung der Änderung der magnetischen Permeabilität (μ) eines Entwicklers, der sich in einem bestimmten Volumen in der Nähe des Messfühlers befindet, unter Anwendung der Induktivität einer Spule, wodurch das T/C-Verhältnis ermittelt wird. Diese Verfahren sind in den Japanischen Patentanmeldungen Nr. 8-201344 und 5-2338 vorgeschlagen und praktisch angewendet worden.
Das Verfahren zur Messung des T/C-Verhältnisses anhand der Menge des Toners, der sich auf der lichtempfindlichen Trommel befindet, hat jedoch in der Hinsicht ein Problem, dass zusammen mit der jüngsten Tendenz zur Verkleinerung von Kopiergeräten und Bilderzeugungsgeräten ein Raum für den Einbau einer Messeinrichtung nicht sichergestellt werden kann. Das Verfahren zur Messung des T/C-Verhältnisses anhand des Lichts, das bei der Bestrahlung des Entwicklers, der auf den Entwicklungszylinder aufgetragen worden ist, mit Licht reflektiert wird, ist in der Hinsicht mangelhaft, dass das T/C-Verhältnis nicht genau gemessen werden kann, wenn die Messeinrichtung durch Verstreuen von Toner o.dgl. beschmutzt worden ist. Im Gegensatz dazu ist bei dem Verfahren zur Messung der Änderung der magnetischen Permeabilität (μ) des Entwicklers, der sich in einem bestimmten Volumen in der Nähe des (nachstehend als "Tonerkonzentrations-Messfühler" bezeichneten) Messfühlers befindet, unter Anwendung der Induktivität einer Spule für die Ermittlung des T/C-Verhältnisses der Messfühler allein mit niedrigen Kosten erhältlich, und das Gerät ist frei von den Problemen des Raums für den Einbau oder der Beschmutzung durch Verstreuen von Toner. Bei einem Kopiergerät oder Bilderzeugungsgerät, das nur einen beschränkten Raum für den Einbau mit niedrigen Kosten hat, würde dies die optimale Messeinrichtung für die Messung des T/C-Verhältnisses sein.
Bei dem Tonerkonzentrations-Messfühler, bei dem von der Änderung der magnetischen Permeabilität des Entwicklers Gebrauch gemacht wird, bedeutet eine größere magnetische Permeabilität eine Verminderung des T/C-Verhältnisses in dem Entwickler, der sich in einem bestimmten Volumen befindet, und somit eine Verminderung des Toneranteils in dem Entwickler. Infolgedessen wird die Zuführung von Toner eingeleitet. Andererseits bedeutet eine kleinere magnetische Permeabilität ein höheres T/C-Verhältnis in dem Entwickler, der sich in einem bestimmten Volumen befindet, und somit eine Zunahme des Toneranteils in dem Entwickler. Infolgedessen wird die Zuführung von Toner unterbrochen. Auf diese Weise wird das T/C-Verhältnis gemäß so einem Ablauf gesteuert.
Bei dem Tonerkonzentrations-Messfühler, der die Änderung der magnetischen Permeabilität (μ) des Entwicklers, der sich in einem he stimmten Volumen befindet, misst, wie es vorstehend beschrieben wurde, führt jedoch eine Änderung der Schüttdichte des Entwicklers selbst unter der Einwirkung der einen oder anderen Ursache zu einer Änderung der magnetischen Permeabilität des Entwicklers. Dies steht mit einem Mangel dieses Messfühlers in Verbindung, und zwar damit, dass das Ausgangssignal des Messfühlers eine Änderung zeigt, die der Änderung der magnetischen Permeabilität entspricht. Mit anderen Worten, eine Änderung der Schüttdichte in dem Entwicklerbehälter trotz eines konstanten T/C-Verhältnisses in dem Entwicklerbehälter hat eine Änderung der Menge des Entwicklers (Tonerträgers), der sich in dem bestimmten Volumen in der Nähe des Tonerkonzentrations-Messfühlers befindet, zur Folge. Die Änderung der magnetischen Permeabilität führt deshalb zwangsläufig zu einer Änderung des Ausgangssignals des Messfühlers. Dies hat zur Folge, dass der Messfühler ein Ausgangssignal ausgibt, das eine Abnahme des Toneranteils anzeigt, obwohl kein Toner verbraucht worden ist, und Toner zugeführt wird, oder dass der Messfühler trotz einer Abnahme des Toneranteils ein Ausgangssignal ausgibt, das keine Abnahme des Toneranteils anzeigt, und kein Toner zugeführt wird. Im ersteren Fall werden die Probleme aufgeworfen, dass wegen der übermäßigen Zuführung von Toner die Bilddichte zunimmt, dass als Folge der Zunahme der Menge des Entwicklers, die durch die Zunahme des Toneranteils herbeigeführt wird, der Entwickler aus dem Entwicklerbehälter überfließt und dass durch eine Abnahme der Ladungsmenge des Toners zusammen mit der Zunahme des Toneranteils im Entwickler ein Verstreuen von Toner verursacht wird. Anderereits wird im letzteren Fall eine Verschlechterung des Bildes oder eine niedrigere Bilddichte, die aus einer Abnahme des Toneranteils im Entwickler resultiert, oder eine niedrigere Bilddichte, die aus einer Zunahme der Ladungsmenge des Toners resultiert, verursacht.
Eingehende Untersuchungen, die die Erfinder der vorliegenden Erfindung angestellt haben, haben gezeigt, dass diese Probleme hauptsächlich durch die folgenden drei Phänomene in dem System, das die Entwicklungsvorrichtung und den Entwickler, der bei dem vorstehend beschriebenen Entwicklungsverfahren verwendet wird, umfasst, verursacht wurden.
Das erste Phänomen wird durch den durch Zerkleinerung hergestellten Toner verursacht, der herkömmlicherweise allgemein verwendet wird. Da die einzelnen Teilchen des durch Zerkleinerung hergestellten Toners unregelmäßige Oberflächen haben und sich voneinander unterscheiden, besteht die Tendenz, dass die Schüttdichte des Entwicklers je nach seinem Zustand, der einen stationären Zustand, einen Fließzustand und einen Aufbewahrungszustand einschließt, variiert. Die Schwankung der Schüttdichte, die durch eine Änderung der Tonergestalt wegen einer lange dauernden Verwendung verursacht wird, ist besonders groß.
Das zweite Phänomen wird durch eine Anordnung verursacht, bei der der Entwickler zur Verhinderung eines ungleichmäßigen Auftragens des Entwicklers auf den Entwicklungszylinder in der Nähe der Regulierrakel des Entwicklungszylinders angehäuft wird, um den Entwickler zusammenzupressen. Bei dieser Anordnung wird der Entwickler auf mechanischem und magnetischem Wege langsam zusammengepresst, was eine Änderung der Tonergestalt zur Folge hat, die ihrerseits zu einer Änderung der Schüttdichte des Entwicklers führt, oder eine Änderung der Schüttdichte, die durch einen eingebetteten äußeren Zusatzstoff verursacht wird, zur Folge hat, und diese Änderungen verursachen Änderungen der magnetischen Permeabilität des Entwicklers.
Das dritte Phänomen ist ein Problem hinsichtlich einer Änderung der Ladungsmenge des Toners bei der Drehung des Entwicklungszylinders. Da der Entwickler in einem Entwicklersumpf in der Nähe der Regulierrakel des Entwicklungszylinders leicht zusammengepresst wird, wie es vorstehend beschrieben wurde, gibt es zusammen mit der Drehung des Entwicklungszylinders eine Zunahme der Reibungskraft zwischen Teilchen des Entwicklers. Wenn sich der Entwicklungszylinder öfter dreht, besteht die Tendenz, dass der äußere Zusatzstoff, der sich auf den Tonerteilchen befindet, leichter auf den Tonerträger übertragen wird, was eine größere Änderung der Ladungsmenge des Toners zur Folge hat. Eine größere Änderung der Ladungsmenge des Toners deutet auf eine größere Änderung der Abstoßung zwischen Teilchen des Entwicklers hin. Eine größere Ladungsmenge des Toners verursacht eine stärkere Abstoßung zwischen Entwicklerteilchen, und der resultierende größere Abstand zwischen Teilchen des Entwicklers verursacht seinerseits eine Abnahme der Schüttdichte des Entwicklers. Da die Schüttdichte des Entwicklers unter der Einwirkung dieser drei Phänomene stark variiert, ist es mit dem herkömmlichen Aufbau von Entwicklungsvorrichtung und Entwickler schwierig gewesen, einen Tonerkonzentrations-Messfühler, der auf der Änderung der magnetischen Permeabilität basiert, in vollem Maße nutzbar zu machen.
In der US-Patentschrift Nr. 4 321 886 ist ein Gerät zur Steuerung der Tonerkonzentration offenbart, bei dem von einem Hohlkörper, auf den eine Messspule aufgewickelt ist, Gebrauch gemacht wird. Eine auf eine Änderung der Tonerkonzentration zurückzuführende Änderung der Induktivität des Entwicklers, der durch die Messspule hindurchfließt, wird einem ersten digitalen Oszillator zugeführt. Ein zweiter digitaler Oszillator erzeugt ein Bezugssignal mit einer vorgegebenen Frequenz. Eine erste und eine zweite digitale Frequenzteilerstufe teilen die Ausgangssignale des ersten bzw. des zweiten Oszillators. Diese erste und diese zweite Frequenzteilerstufe werden durch das geteilte Ausgangssignal der jeweils anderen Frequenzteilerstufe freigegeben. Der Tonerzuführungsmechanismus wird eingeschaltet, wenn die erste Frequenzteilerstufe freigegeben ist, und wird abgeschaltet, wenn die zweite Frequenzteilerstufe freigegeben ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät, die für eine lange Zeit eine genaue Steuerung der Tonerkonzentration erlauben, bereitzustellen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges Bilderzeugungsgerät bereitzustellen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes Bilderzeugungsgerät bereitzustellen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Bilderzeugungsverfahren mit
einem Aufladeschritt, bei dem ein Latentbildträgerelement aufgeladen wird;
einem Latentbilderzeugungsschritt, bei dem auf dem erwähnten aufgeladenen Latentbildträgerelement ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird;
einem Entwicklungsschritt, bei dem das elektrostatische Latentbild durch eine Entwicklungseinrichtung mit einem Entwicklerträgerelement, das einen Zweikomponentenentwickler trägt und befördert und dem erwähnten Latentbildträgerelement gegenüberliegt, und einem Magnetfelderzeuger, der in dem erwähnten Entwicklerträgerelement stationär angeordnet ist, entwickelt wird; und
einem Steuerschritt, bei dem die Tonerkonzentration des Zweikomponentenentwicklers gesteuert wird, indem die Änderung der magnetischen Permeabilität des erwähnten Zweikomponentenentwicklers unter Anwendung der Induktivität einer Spule gemessen wird;
bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
der erwähnte Zweikomponentenentwickler einen sphärischen Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver, bei dem in einem Bindemittelharz mindestens ein magnetisches Pulver dispergiert ist, und einen nichtmagnetischen Toner, bei dem an der Oberfläche von nichtmagnetischen Tonerteilchen ein äußerer Zusatzstoff anhaftet, umfasst;
der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 15 bis 60 μm und einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 hat;
die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 2 bis 9 μm haben und der erwähnte äußere Zusatzstoff auf den Tonerteilchen in Form von Primärteilchen oder Sekundärteilchen vorhanden ist und (i) anorganische Oxid-Feinteilchen A, die einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 130 haben, und (ii) nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen 8, die einen Formfaktor SF-1 haben, der gröber als 150 ist, und durch Vereinigung einer Vielzahl von Teilchen erhalten worden sind, umfasst.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät der Bauart bereitzustellen, die
ein Latentbildträgerelement zum Tragen eines elektrostatischen Latentbildes;
eine Aufladeeinrichtung zum Aufladen des erwähnten Latentbildträgerelements;
eine Belichtungseinrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Latentbildes auf dem erwähnten aufgeladenen Latentbildträgerelement;
eine Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung des erwähnten elektrostatischen Latentbildes mit einem Entwicklerträgerelement zum Tragen und Befördern eines Zweikomponentenentwicklers, das dem erwähnten Latentbildträgerelement gegenüberliegt, und einem Magnetfelderzeuger, der in dem erwähnten Entwicklerträgerelement stationär angeordnet ist, und
eine Tonerkonzentrationssteuereinrichtung zur Steuerung der Tonerkonzentration durch Messung der Änderung der magnetischen Permeabilität des erwähnten Zweikomponentenentwicklers unter Anwendung der Induktivität einer Spule
umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass
der erwähnte Zweikomponentenentwickler einen sphärischen Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver, bei dem in einem Bindemittelharz mindestens ein magnetisches Pulver disper giert ist, und einen nichtmagnetischen Toner, bei dem an der Oberfläche von nichtmagnetischen Tonerteilchen ein äußerer Zusatzstoff anhaftet, umfasst;
der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 15 bis 60 μm und einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 hat;
die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen einen massegeraittelten Teilchendurchmesser von 2 bis 9 μm haben und
der erwähnte äußere Zusatzstoff auf den Tonerteilchen in Form von Primärteilchen oder Sekundärteilchen vorhanden ist und (i) anorganische Oxid-Feinteilchen A, die einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 130 haben, und (ii) nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen B, die einen Formfaktor SF-1 haben, der größer als 150 ist, und durch Vereinigung einer Vielzahl von Teilchen erhalten worden sind, umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Zeichnung, die eine typische Ausführungsform des Bilderzeugungsgeräts der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 veranschaulicht ein elektrisches Wechselfeld, das in Beispiel 1 angewendet wird;
3 ist eine schematische Zeichnung, die eine andere Ausführungsform des Bilderzeugungsgeräts der Erfindung veranschaulicht;
4 ist eine schematische Zeichnung einer Messzelle, die zur Messung eines spezifischen Volumenwiderstandswertes angewendet wird;
5 veranschaulicht den Tonerkonzentrationsverlauf in Beispiel 1;
6 ist eine schematische Zeichnung, die die Teilchengestalt von nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Änderung der Schüttdichte des Entwicklers vermindert und die Stabilität der Steuerung der Tonerkonzentration verbessert, indem ein Entwickler verwendet wird, der einen Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver und einen nichtmagnetischen Toner, an dessen Oberfläche zwei verschiedene Arten von äußeren Zusatzstoffen anhaften, umfasst. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung vor allem im Fall der Verwendung eines sphärischen Tonerträgers mit darin dispergiertem magnetischem Pulver, der durch das Polymerisationsverfahren hergestellt worden ist, möglich, für eine lange Zeit Änderungen der Schüttdichte des Entwicklers zu vermindern und die Stabilität der Steuerung der Tonerkonzentration zu verbessern, ohne dass sich die Fließfähigkeit des Tonerträgers verändert.
Im Rahmen der Erfindung können alle Tonerteilchen, die durch das Pulverisierverfahren hergestellt worden sind, und alle, die durch das Polymerisationsverfahren hergestellt worden sind, verwendet werden. Es werden vorzugsweise Tonerteilchen verwendet, die durch das Polymerisationsverfahren und insbesondere durch das Suspensionspolymerisationsverfahren hergestellt worden sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist zweckmäßig das Impf- bzw. Keimpolymerisationsverfahren anwendbar, bei dem bewirkt wird, dass Polymerteilchen, die einmal erhalten worden sind, weiteres Monomer adsorbieren, und dann durch Verwendung eines Polymerisationsinitiators eine Polymerisation verursacht wird.
Bei der Herstellung von Tonerteilchen durch das Pulverisierverfahren werden Tonerteilchen erhalten, indem als Bestandteile dienende Materialien wie z. B ein Bindemittelharz, ein Farbmittel und ein Ladungssteuerungsmittel in einer Kugelmühle oder einer anderen Mischmaschine ausreichend vermischt werden, die erhaltene Mischung unter Anwendung einer Heißknetmaschine wie z. B. eines Heißwalzenkneters und einer Strangpresse gut geknetet wird und nach Abkühlung und Verfestigung auf mechanischem Wege pulverisiert und dann klassiert wird. Tonerteilchen sollten nach dem Klassieren vorzugsweise durch Behandlung mit Heißluft sphärisch gemacht werden.
Die Arten von Bindemittelharzen, die bei der auf dem Pulverisierverfahren basierenden Herstellung von Tonerteilchen verwendbar sind, umfassen Homopolymere von Styrol und Derivaten davon wie z. B Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol und Polyvinyltoluol; Styrol-Copolymere wie z. B Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol-Acrylat-Copolymer, Styrol-Methacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl-α-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Vinylmethylether-Copolymer, Styrol-Vinylethylether-Copolymer, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer und Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer; Polyvinylchlorid, Phenolharz, naturharzmodifiziertes Phenolharz, naturharzmodifiziertes Maleinsäureharz, Acrylharz, Methacrylharz, Polyvinylacetat, Siliconharz, Polyesterharz, Polyurethan, Polyamidharz, Furanharz, Epoxyharz, Xylolharz, Polyvinylbutyral, Terpenharz, Cumaron-Inden-Harz und Erdölharz. Vernetzte Styrolharze sind ebenfalls vorzuziehende Bindemittelharze.
Brauchbare Comonomere, die mit einem Styrol-Monomer copolymerisiert werden, um ein Styrol-Copolymer herzustellen, umfassen beispielsweise Monocarbonsäuren und Derivate davon, die eine Doppelbindung haben, wie z. B. Acrylsäure, Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Dodecylacrylat, Octylacrylat, 2-Ethyhexylacrylat, Phenylacrylat, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Octylanethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamid; Dicarbonsäuren und Derivate davon wie z. B Maleinsäure, Butylmaleat und Dimethylmaleat; Vinylester wie z. B Vinylchlorid, Vinylacetat und Vinylbenzoat; Olefine auf Ethylenbasis wie z. B Ethylen, Propylen und Butylen; Vinylketone wie z. B Vinylmethylketon und Vinylhexylketon und Vinylether wie z. B Vinylmethylether, Vinylethylether und Vinylisobutylether und werden allein oder in Koanbination verwendet. Als Vernetzungsmittel wird eine Verbindung verwendet, die hauptsächlich mindestens zwei polymerisierbare Doppelbindungen hat. Brauchbare Verbindungen μmfassen beispielsweise aromatische Divinylverbindungen wie z. B Divinylbenzol und Divinylnaphthalin; Carbonsäureester, die zwei Doppelbindungen haben, wie z. B Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat und 1,3-Butandioldimethacrylat; Divinylverbindungen wie z. B Divinylanilin, Divi nylether, Divinylsulfid und Divinylsulfon und Verbindungen, die drei oder mehr Vinylgruppen haben, und werden allein oder in Kombination verwendet. Es ist vor allem vorzuziehen, dass ein polares Harz wie z. B ein Copolymer von Styrol und (Meth)acrylsäure, ein Maleinsäure-Copolymer oder gesättigtes Polyesterharz zugesetzt wird.
Tonerteilchen, die durch das Polymerisationsverfahren hergestellt worden sind, haben im Vergleich zu pulverisierten Tonerteilchen eine schärfere Teilchendurchmesserverteilung, haben eine sphärische Gestalt, die einer echten Kugel näher kommt, und zeigen nach langer Verwendung nur eine geringe Änderung der Gestalt, wobei die Änderung der Schüttdichte geringer ist. Pulverisierte Tonerteilchen erfahren eine starke Änderung der Gestalt, weil unregelmäßige Oberflächen durch Reibung, die auf eine gegenseitige Berührung der Tonerteilchen zurückzuführen ist, abgeschliffen werden, wodurch die Gestalt der Teilchen einer Kugel näher gebracht wird. Polymerisierte Tonerteilchen, deren ursprüngliche Gestalt einer echten Kugel näher kommt, erfahren eine geringere Änderung der Schüttdichte, da es weniger Einflüsse gibt, die eine Änderung der Gestalt verursachen.
Wenn als Verfahren zur Herstellung der Tonerteilchen die Polymerisation angewendet wird, können die Tonerteilchen im Einzelnen durch ein Herstellungsverfahren erzeugt werden, wie es nachstehend beschrieben wird. Eine Monomermischung, die Monomere umfasst, in die eine als Trennmittel dienende Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur, ein Farbmittel, ein Ladungssteuerungsmittel, ein Polymerisationsinitiator und Zusatzstoffe hineingegeben und mit einem Dispergiergerät wie z. B einem Homogenisator oder einem Ultraschall-Dispergiergerät gleichmäßig gelöst oder dispergiert worden sind, wird mit einem Dispergiergerät wie z. B einem herkömmlichen Rührer, Homogenisiermischer oder Homogenisator in einem wässrigen Medium, in dem ein Dispergiermittel enthalten ist, dispergiert. Eine Tröpfchenbildung wird vorzugsweise durchgeführt, während Rührbedingungen wie z. B Rührgeschwindigkeit und Rührdauer derart eingestellt sind, dass Tröpfchen, die aus der Monomermischung bestehen, die gewünschte Tonerteilchengröße haben können. Nach der Tröpfchenbildung kann das Rühren derart durchgeführt werden, dass durch die Wirkung des Dispergiermittels der Teilchenzustand aufrechter halten wird und ein Absetzen der Teilchen verhindert werden kann. Die Polymerisationstemperatur ist auf 40°C oder darüber und im Allgemeinen auf 50 bis 90°C eingestellt. In der letzten Hälfte der Polymerisationsreaktion kann die Temperatur erhöht werden, und das wässrige Medium kann in der letzten Hälfte der Reaktion oder nach Beendigung der Reaktion teilweise entfernt werden, um polymerisierbare Monomere, die nicht reagiert haben, Nebenprodukte usw. zu entfernen, damit die Betriebsdauer bei dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung verbessert wird. Nach Beendigung der Reaktion werden die gebildeten Tonerteilchen durch Waschen und Filtrieren gesammelt, worauf Trocknen folgt. Im Fall der Suspensionspolymerisation kann als Dispersionsmedium vorzugsweise Wasser verwendet werden, und zwar im Allgemeinen in einer Menge von 300 bis 3000 Masseteilen, auf 100 Masseteile der Monomermischung bezogen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollte vorzugsweise ein Toner verwendet werden, der eine Kern/Hülle-Struktur hat, bei der eine Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur mit einem Hüllenharz beschichtet ist. Die Kern/Hülle-Struktur hat die Funktion, dem Toner Beständigkeit gegen Zusammenbacken zu erteilen, ohne dass die ausgezeichnete Fixierbarkeit des Toners beeinträchtigt wird, wobei dadurch, dass nur der Hüllenbereich polymerisiert wird, im Vergleich zu massiven polymerisierten Tonerteilchen, die keinen Kern haben, eine leichtere Entfernung restlicher Monomers bei einem Nachbehandlungsschritt nach der Polymerisation erlaubt wird.
Ein Toner, der eine Kern/Hülle-Struktur hat, ist erhältlich, indem bei den Materialien in dem wässrigen Mediμm für die Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur eine kleinere Polarität eingestellt wird als für die Hauptmonomere.
Der Hauptbestandteil des Kerns sollte vorzugsweise eine Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur sein, d. h. eine Verbindung, die bei der Messung gemäß ASTM D3418-8 einen Hauptmaximumpeak bei 40 bis 90°C zeigt. Ein Hauptmaxiraumpeak bei weniger als 40°C führt zu einer schlechteren Selbstaggregationsfähigkeit der Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur, was eine niedrigere Beständigkeit gegen Abschmutzen bei hoher Temperatur zur Folge hat. Ein Hauptmaximμmpeak bei mehr als 90°C führt zu einer höheren Fixiertemperatur. Wenn die Tonerteilchen durch direkte Polymerisation hergestellt werden, bei der Tröpfchenbildung und Polymerisation in einem wässrigen System erfolgen, verursacht ein Hauptmaximumpeak, der bei einer hohen Temperatur liegt, hauptsächlich während der Tröpfchenbildung eine Absonderung der Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur, so dass das Suspensionsystem gestört wird.
Zur Messung der Temperatur, bei der der Hauptmaximumpeak liegt, wird im Rahmen der Erfindung das durch Perkin-Elmer Co. hergestellte Messgerät DSC-7 angewendet. Die Temperaturkorrektur des Gerätemessteils erfolgt auf Basis der Schmelzpunkte von Indium und Zink, und zur Korrektur des Wärmewertes wird die Schmelzwärme von Indiμm ausgenutzt. Als Behälter für die Probe wird eine Aluminiumschale angewendet, wobei als Vergleichsprobe eine leere Schale angeordnet wird, und die Messung wird mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 10°C/min durchgeführt.
Brauchbare Substanzen mit niedriger Erweichungstemperatur umfassen im Einzelnen Paraffinwachs, Mikrowachs, Polyolefinwachs, Fischer-Tropsch-Wachs, Carnaubawachs, Amidwachs, Alkohol, höhere Fettsäure, Säureamidwachs, Esterwachs, Keton, gehärtetes Ricinusöl, Pflanzenwachs, tierisches Wachs, Mineralwachs, Petrolatum, Derivate davon und Pfropf-/Blockverbindungen davon.
Die Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur sollte vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 30 Masse%, auf die Tonerteilchen bezogen, zugesetzt werden. Ein Zusatz von weniger als 5 Masse% erhöht die Belastung durch die Entfernung restlicher Monomere, wie sie vorstehend beschrieben wurden, und ein Zusatz von mehr als 30 Masse% führt während der Tröpfchenbildung bei der Herstellung des Toners durch das Polymerisationsverfahren leicht zum Auftreten einer Vereinigung von Tonerteilchen und zur leichteren Erzeugung eines Toners mit einer breiten Teilchengrößenverteilung, so dass sich dies als im Rahmen der Erfindung nicht zweckmäßig erweist.
Materialien, die als Hüllenharz, das den Hüllenbereich bildet, vorzuziehen sind, umfassen Styrol-(Meth)acryl-Copolymer, Polyesterharz, Epoxyharz und Styrol-Butadien-Copolymer, die üblicherweise verwendet werden. Vorzuziehende Monomere für die Erzielung eines Styrol-Copolymers umfassen Styrol-Monomere wie z. B Styrol, o-(m-, p-)Methylstyrol, m-(p-)Ethylstyrol; (Meth)acrylsäureester-Monomere wie z. B Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)-acrylat, Butyl(meth)acrylat, Octyl(meth)acrylat, Dodecyl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, Behenyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und Diethylaminoethyl(meth)acrylat und Alken-Monomere wie z. B Butadien, Isopren, Cyclohexen, (Meth)acrylnitril und Acrylamid. Diese Harze werden allein verwendet oder werden im Allgemeinen in Form einer geeigneten Mischung verwendet, so dass die theoretische Glasumwandlungstemperatur (Tg), die in Polymer Handbook, 2. Aufl., III-PP, 139–192 (herausgegeben von John Wiley & Sons) beschrieben wird, eine Temperatur von 40 bis 75°C ist. Eine theoretische Glasumwandlungstemperatur, die unter 40°C liegt, ist wegen Problemen in Bezug auf die Lagerbeständigkeit des Toners und die Haltbarkeit des Entwicklers nicht erwünscht. Eine Temperatur, die über 75°C liegt, sollte im Hinblick auf die Bildqualität nicht gewählt werden, weil eine Erhöhung der Fixiertemperatur eintritt und im Einzelnen im Fall von Vollfarbentonern das Vermischen bzw. Mischverhalten der einzelnen Farben ungenügend ist, was zu einer schlechteren Farbwiedergabefähigkeit und zu einer starken Verschlechterung der Lichtdurchlässigkeit von OHP-Bildern führt. Die Molmasse eines Hüllenharzes wird durch GPC (Gel-Permeationschromatographie) gemessen. Die Messung, die auf GPC basiert, umfasst im Einzelnen die Schritte einer vorausgehenden Extraktion des Toners in einem Soxhlet-Extraktor mittels einer Toluollösung, des Abdestillierens von Toluol durch einen Rotationsverdampfer, des ausreichenden Waschens durch Zusatz eines organischen Lösungsmittels wie z. B Chloroform, das eine Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur auflösen kann, jedoch ein Hüllenharz nicht auflösen kann, der Auflösung des erhaltenen Materials in THF (Tetrahydrofuran), des Hindurchgehenlassens der erhaltenen Lösung durch ein lösungsmittelfestes Membranfilter, das einen Porendurchmesser von 0,3 μm hat, und der anschließenden Messung der Molmassenverteilung unter Anwendung des durch Waters Co. herge stellten Messgeräts 150C und einer daran angeschlossenen Säulenanordnung, die die von Showa Denko Co. hergestellten Säulen A-801, A-802, A-803, A-804, A-805, A-806 und A-807 umfasst, unter Bezugnahme auf eine mit Standard-Polystyrolharzen erstellte Eichkurve. Die erhaltene anzahlgemittelte Molmasse (Mn) der Harzkomponente sollte vorzugsweise 5000 bis 1.000.000 betragen, wobei das Verhältnis der massegemittelten Molmasse (Mw) zu der anzahlgemittelten Molmasse (Mn), (Mw/Mn), 2 bis 100 beträgt.
Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Toner hergestellt wird, der eine Kern/Hülle-Struktur hat, ist es besonders erwünscht, dass zusätzlich zu dem Hüllenharz ein polares Harz zugesetzt wird, um zu bewirken, dass die Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur durch das Hüllenharz eingekapselt wird. Vorzuziehende polare Harze, die im Rahmen der Erfindung brauchbar sind, umfassen Copolymer von Styrol und (Meth)acrylsäure, Maleinsäure-Copolymer, gesättigtes Polyesterharz und Epoxyharz. Es ist besonders vorzuziehen, dass ein polares Harz gewählt wird, das in den Molekülen keine ungesättigte Gruppe enthält, die mit dem Hüllenharz oder mit Monomeren reagieren kann. In dem Fall, dass ein polares Harz enthalten ist, das eine ungesättigte Gruppe hat, findet eine Vernetzungsreaktion mit dem die Hüllenharzschicht bildenden Monomer statt, wobei dies vor allem bei einem Vollfarbentoner zu einer sehr hohen Molmasse führt, die für das Vermischen der vier Tonerfarben nicht vorteilhaft ist.
Im Rahmen der Erfindung können die Oberflächen der Tonerteilchen ferner mit einer äußersten Hüllenharzschicht versehen sein.
Die äußerste Hüllenharzschicht sollte zur weiteren Verbesserung der Beständigkeit gegen Zusammenbacken vorzugsweise eine Glasumwandlungstemperatur haben, die auf einen Wert eingestellt ist, der höher ist als die Glasμmwandlungstemperatur der Hüllenharzschicht, und sollte vorzugsweise derart vernetzt sein, dass die Fixierbarkeit nicht beeinträchtigt wird. Zur Verbesserung der Aufladbarkeit sollte die äußerste Hüllenharzschicht vorzugsweise ein polares Harz oder ein Ladungssteuerungsmittel enthalten.
Als Verfahren zur Bildung der äußersten Hüllenharzschicht sind die folgenden Verfahren anwendbar, die jedoch keine Einschränkung darstellen, und zwar

(1) ein Verfahren, das die Schritte umfasst, dass in das Reaktionssystem in der letzten Hälfte der Polymerisationsreaktion oder nach deren Beendigung ein Monomer, das nötigenfalls ein polares Harz, ein Ladungssteuerungsmittel und ein Vernetzungsmittel, die gelöst oder dispergiert sind, enthält, hineingegeben wird, eine Adsorption desselben an polymerisierte Moleküle bewirkt wird und dasselbe durch Zusatz eines Polymerisationsinitiators polymerisiert wird;
(2) ein Verfahren, das die Schritte μmfasst, dass dran Reaktionssystem polymerisierte Teilchen, die durch Emulsionspolymerisation oder seifenfreie Polymerisation aus einem Monomer, das nötigenfalls ein polares Harz, ein Ladungssteuerungsmittel und ein Vernetzungsmittel enthielt, erhalten worden sind, zugesetzt werden und dieselben durch Zusammenkleben – nötigenfalls durch Einwirkung von Wärme – an den Oberflächen der polymerisierten Teilchen befestigt werden; und
(3) ein Verfahren, das den Schritt μmfasst, dass polymerisierte Teilchen, die durch Emulsionspolymerisation oder seifenfreie Polymerisation aus einem Monomer, das nötigenfalls ein polares Harz, ein Ladungssteuerungsmittel und ein Vernetzungsmittel enthielt, erhalten worden sind, auf mechanischem Wege durch ein Trockenverfahren an den Oberflächen der Tonerteilchen befestigt werden.

Im Rahmen der Erfindung kann durch das folgende Verfahren bestätigt werden, dass der verwendete Toner eine Kern/Hülle-Struktur hat. Ein Toner wird in einem kalthärtbaren Epoxyharz ausreichend dispergiert, und das Epoxyharz wird zwei Tage lang an der Atmosphäre bei 40°C gehärtet. Das erhaltene gehärtete Produkt wird mit Triruthenitetroxid oder nötigenfalls unter gleichzeitiger Verwendung von Triosmiumtetroxid angefärbt, und unter Anwendung eines Mikrotoms, das eine Diamantschneide hat, wird eine dünne, plättchenförmige Probe abgeschnitten. Bei der abgeschnittenen Probe wird mit einem Durchstrahlungselektronenmikroskop (TEM) die Schnittfläche des Toners betrachtet. Im Rahmen der Erfindung ist die Anwendung des Trirutheniumtetroxid-Anfärbeverfahrens erwünscht, um durch Ausnutzung eines geringen Unterschiedes im Kristallisationsgrad zwischen der Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur und der Hülle einen Kontrast zwischen den Materialien herzustellen. Bei dem Verfahren zum Einkapseln der Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur wird im Einzelnen die Polarität der Substanz mit niedriger Erweichungstemperatur in dem wässrigen System derart eingestellt, dass sie kleiner ist als die Polarität der Hauptmonomere, und wird ferner ein Harz oder ein Monomer, das eine größere Polarität hat, in einer kleineren Menge zugesetzt, wodurch die Erzielung eines Toners, der eine Kern/Hülle-Struktur hat, erlaubt wird.
Ein Toner, der eine gewünschte Teilchengröße hat, ist erhältlich, indem die Teilchengrößenverteilung und der Teilchendurchmesser der Tonerteilchen durch ein Verfahren, bei dem die Art und die zugesetzte Menge eines schwer wasserlöslichen anorganischen Salzes oder eines Dispergiermittels, das als Schutzkolloid dient, verändert werden; oder durch ein Verfahren, bei dem Bedingungen eines mechanischen Geräts wie z. B die Umfangsgeschwindigkeit eines Rotors, die Zahl der Durchläufe, die Gestalt des Rührflügels und andere Rührbedingungen, die Form des Behälters oder der Feststoffgehalt in der wässrigen Lösung eingestellt werden, gesteuert bzw. eingestellt werden.
Vorzuziehende Bindemittelharze für Toner, die zum Press- bzw. Druckfixieren brauchbar sind, umfassen niedermolekulares Polyethylen, niedermolekulares Polypropylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Acrylsäureester-Copolymer, höhere Fettsäure, Polyamidharz und Polyesterharz, die allein oder in Komibination verwendet werden.
Das Bindemittelharz sollte vor allem in dem Fall, dass für die Herstellung von Tonerteilchen im Rahmen der Erfindung das Polymerisationsverfahren gewählt wird, vorzugsweise frei von einer Beeinträchtigung der Polymerisation und von Materialien, die in einem wässrigen System löslich sind, sein.
Zum Zweck einer genauen Entwicklung feiner Latentbildpunkte für die Erzielung eines Bildes mit hoher Qualität im Rahmen der Erfindung sollten die gelben, die magentafarbenen (purpurfarbenen), die cyanfarbenen (blaugrünen) und die schwarzen Tonerteilchen einen massege mittalten Teilchendurchmesser von 2 bis 9 μm und im Hinblick auf die Verhinderung von Schleier oder Verstreuen von Toner von 3 bis 9 μm haben. Bei einem massegemittelten Teilchendurchmesser von weniger als 2 μm führt eine Verminderung des Übertragungswirkungsgrades dazu, dass nach der Übertragung auf dem lichtempfindlichen Element viel Toner zurückbleibt, und besteht ferner die Tendenz, dass bei den Bildern durch Schleier und mangelhafte Übertragung Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte verursacht werden. Die Verwendung so eines Toners ist deshalb im Rahmen der Erfindung nicht zweckmäßig. Andererseits wird bei einem massegemittelten Teilchendurchmesser von mehr als 9 μm bei einem Buchstaben- bzw. (Schrift)zeichenbild oder Linienbild leicht ein Verstreuen von Toner verursacht.
Im Rahmen der Erfindung sollten die Tonerteilchen vorzugsweise einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 120 haben.
Ein Formfaktor SF-1, der über 140 liegt, bringt mit sich, dass die Tonerteilchen die Gestalt einer Kugel verlieren, und ein SF-2-Wert von mehr als 120 bewirkt, dass die Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche der Tonerteilchen deutlicher werden. Nichtsphärische Tonerteilchen oder Tonerteilchen, die Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche haben, deren Oberflächen während des Rührens durch Reibung, die durch Berührung zwischen Tonerteilchen und Tonerträger oder zwischen Tonerteilchen untereinander verursacht wird, abgeschliffen werden, kommen der Gestalt einer Kugel näher, was zu einer größeren Änderung der Gestalt führt. Die Tonerteilchen, die einen Formfaktor SF-1 von mehr als 140 oder einen Formfaktor SF-2 von mehr als 120 haben, erfahren eine große Änderung der Gestalt und somit eine große Änderung der Schüttdichte. Dadurch wird leicht bewirkt, dass ein Tonerkonzentrations-Messfühler, der von der Induktivität einer Spule Gebrauch macht, um die Änderung der magnetischen Permeabilität eines Entwicklers zu messen, ein ungeeignetes Ausgangssignal liefert.
Als Ladungssteuerungsmittel, das im Rahmen der Erfindung verwendet wird, sind bekannte Ladungssteuerungsmittel brauchbar. Vor allem für einen Farbtoner sollte das Ladungssteuerungsmittel vorzugsweise farblos sein, die Aufladungsgeschwindigkeit des Toners erhöhen und zur stabilen Aufrechterhaltung einer konstanten Ladungsmenge fähig sein. Wenn im Rahmen der Erfindung das direkte Polymerisationsverfahren gewählt wird, ist ferner vor allem ein Ladungssteuerungsmittel vorzuziehen, das frei von einer Beeinträchtigung der Polymerisation ist und keinen Bestandteil enthält, der in einem wässrigen System löslich ist. Brauchbare Verbindungen umfassen im Einzelnen als negative Ladungssteuerungsmittel Metallverbindungen von Salicylsäure, Naphthoesäure und Dicarbonsäure, Verbindungen vom Polymertyp, die in einer Seitenkette davon Sulfonsäure oder Carbonsäure haben, Borverbindungen, Harnstoffverbindungen, Siliciumverbindungen und Calixaren und als positive Ladungssteuerungsmittel quaternäres Ammoniumsalz, Verbindungen vom Polymertyp, die so ein quaternäres Ammoniumsalz haben, Guanidinverbindungen und Tmidazolverbindungen.
Das vorstehend erwähnte Ladungssteuerungsmittel sollte vorzugsweise in Form von Feinteilchen verwendet werden, und das Ladungssteuerungsmittel sollte in diesem Fall vorzugsweise einen anzahlgemittelten Teilchendurchmesser von bis zu 2 μm oder insbesondere bis zu 1 μm haben.
Die Menge des Ladunqssteuerungsmittels sollte vorzugsweise 0,05 bis 5 Masseteile je 100 Masseteile Harz betragen. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch der Zusatz eines Ladungssteuerungsmittels nicht unbedingt erforderlich. Durch Ausnutzung der triboelektrischen Aufladung (Reibungsaufladung) mit einem Tonerträger in dem Fall, dass das Verfahren der Entwicklung mit einem Zweikomponentenentwickler gewählt wird, oder durch absichtliche Anwendung der triboelektrischen Aufladung mit einem Rakelelement oder einem Zylinderelement in dem Fall, dass das Verfahren der Entwicklung mit einem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler mit Rakelauftxag gewählt wird, ist es nicht immer notwendig, dass der Toner ein Ladungssteuerungsmittel enthält.
Wenn Tonerteilchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch das Polymerisationsverfahren hergestellt werden, umfassen verwendbare Polymerisationsinitiatoren beispielsweise Polymerisationsinitiatoren vom Azo- oder Bisazotyp wie z. B 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvalero nitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril und Azobisisobutyronitril und Polymerisationsinitiatoren vom Peroxidtyp wie z. B Benzoylperoxid, Methylethylketonperoxid, Bisisopropylperoxycarbonat, Cumolhydroperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid und Lauroylperoxid. Der Polymerisationsinitiator sollte vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 20 Masse%, auf die Masse der Monomere bezogen, zugesetzt werden, wobei die Menge in Abhängigkeit von dem gewünschten Polymerisationsgrad variieren kann. Die Arten der Polymerisationsinitiatoren können in Abhängigkeit von dem Polymerisationsverfahren etwas differieren, und sie können allein oder in Kombination verwendet werden, wobei die Temperatur berücksichtigt wird, bei der ihre Halbwertszeit 10 Stunden beträgt.
Zur Steuerung bzw. Einstellung des Polymerisationsgrades können ferner irgendwelche bekannten Vernetzungsmittel, Kettenübertragungsmittel und Polymerisationsinhibitoren zugesetzt werden. Ein anorganisches Oxid oder eine organische Verbindung kann als Dispergiermittel verwendet werden, indem sie in einer wässrigen Phase dispergiert wird.
Brauchbare anorganische Oxide umfassen beispielsweise Tricalciumphosphat, Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphat, Zinkphosphat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Calciummetasilicat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Bentonit, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, magnetische Materialien und Ferrit. Brauchbare organische Verbindungen umfassen beispielsweise Polyvinylalkohol, Gelatine, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose-Natriumsalz und Stärke. Jedes dieser Dispergiermittel sollte vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 20 Masseteilen, auf 100 Masseteile der polymerisierbaren Monomere bezogen, verwendet werden.
Als diese Dispergiermittel können die im Handel erhältlichen ohne Modifizierung verwendet werden. Zur Erzielung von dispergierten Teilchen mit einer feinen und gleichmäßigen Teilchengröße können in einem Dispersionsmedium unter Rühren mit hoher Geschwindigkeit Teilchen aus dem anorganischen Dispergiermittel gebildet werden.
Im Fall von Tricalciumphosphat beispielsweise können eine wässrige Natriumphosphatlösung und eine wässrige Calciumchloridlösung unter Rühren mit hoher Geschwindigkeit vermischt werden, wodurch ein Dispergiermittel erhalten werden kann, das für die Suspensionspolymerisation vorzuziehen ist. Um diese Dispergiermittel feiner zu machen, können in Kombination 0,001 bis 0,1 Masse% eines Tensids verwendet werden. Im Einzelnen können handelsübliche nichtionogene, anionische oder kationische Tenside verwendet werden. Die Verwendung von Natriumdodecylsulfat, Natriumpentadscylsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Kaliumstearat oder Calciumoleat wird beispielsweise bevorzugt.
Brauchbare schwarze Farbmittel, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, umfassen Ruß, magnetische Materialien und Farbmittel, die durch die Verwendung der folgenden gelben/magentafarbenen/ cyanfarbenen Farbmittel schwarz getönt sind.
Brauchbare gelbe Farbmittel umfassen Verbindungen, für die kondensierte Azoverbindungen, Isoindolinonverbindungen, Anthrachinonverbindungen, Azo-Metallkomplexe, Methinverbindungen und Arylamidverbindungen typisch sind. Vorzuziehende gelbe Farbmittel umfassen im Einzelnen C. I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 15, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 97, 109, 110, 111, 120, 127, 128, 129, 147, 168, 174, 176, 180, 181 und 191.
Brauchbare magentafarbene Farbmittel umfassen kondensierte Azoverbindungen, Diketopyrrolopyrrolverbindungen, Anthrachinonverbindungen, Chinacridonverbindungen, basische Farblackverbindungen, Naphtholverbindungen, Benzimidazolonverbindungen, Thioindigoverbindungen und Perylenverbindungen. Vorzuziehende magentafarbene Farbmittel umfassen im Einzelnen C. I. Pigment Red 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48 : 2, 48 : 4, 57 : 1, 81 : 1, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221 und 254.
Brauchbare cyanfarbene Farbmittel umfassen Kupferphthalocyaninverbindungen und Derivate davon, Anthrachinonverbindungen und basische Farblackverbindungen. Vorzuziehende cyanfarbene Farbmittel um fassen im Einzelnen C. I. Pigment Blue 1, 7, 15, 15 : 1, 15 : 2,15 : 3, 15 : 4, 60, 62 und 66.
Diese Farbmittel können allein oder in Form einer Mischung oder im Zustand einer festen Lösung verwendet werden. Die Farbmittel werden im Rahmen der Erfindung im Hinblick auf Farbtonwinkel, Sättigung (Chromatizität), Helligkeit, Witterungsbeständigkeit, Lichtdurchlässigkeit auf OHP-Folien und Dispergierbarkeit in Tonern ausgewählt. Die Menge der zugesetzten Farbmittel sollte 1 bis 20 Masseteile, auf 100 Masseteile Harze bezogen, betragen.
Brauchbare äußere Zusatzstoffe, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, umfassen zusätzlich zu Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliciumdioxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid und anderen Oxiden Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Magnesiumcarbonat und siliciumorganische Verbindungen.
Von diesen Zusatzstoffen sind Aluminiumoxid-, Titanoxid-, Zirkoniumoxid- und Magnesiumoxid-Feinteilchen und diese Feinteilchen, die mit Siliciumdioxid behandelt worden sind, als anorganische Oxid-Feinteilchen A für die Stabilisierung der Aufladunq des Toners, die durch Temperatur und Feuchtigkeit nicht beeinflusst werden, vorzuziehen. Aluminiumoxid- und Titanoxid-Feinteilchen und diese Feinteilchen, die einer Oberflächenbehandlung mit Siliciumdioxid unterzogen worden sind, sind vorzuziehen, um die Fließfähigkeit des Toners zu verbessern.
Für das Verfahren zur Herstellung dieser Zusatzstoffe gibt es keine besonderen Einschränkungen; anwendbare Verfahren umfassen ein Verfahren, bei dem ein Halogenid oder ein Alkoxid in einer Gasphase oxidiert wird, und ein Verfahren, bei dem ein Zusatzstoff erzeugt wird, während eine Hydrolyse in Gegenwart von Wasser durchgeführt wird. Das Brennen sollte vorzugsweise bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden, bei der keine Anhäufung von Primärteilchen eintritt.
Im Rahmen der Erfindung sind amorphes Titanoxid, das bei einer niedrigen Temperatur gebrannt worden ist, Titanoxid vom Anatastyp, Titanoxid vom Rutiltyp, amorphes Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid besonders vorzuziehen, weil sie eine sphärische Gestalt haben und leicht unter Bildung von Primärteilchen monodispers gemacht werden können.
Im Hinblick auf eine Verminderung der Abhängigkeit der Ladungsmenge des Toners von Umgebungsbedingungen (Temperatur oder Feuchtigkeit) und darauf, eine Abtrennung von von Oberflächen des Toners zu verhindern, sollten die vorstehend beschriebenen anorganischen Oxid-Feinteilchen A vorzugsweise einer Hydrophobierungsbehandlung unterzogen werden. Brauchbare Hydrophobierungsbehandlungsmittel umfassen beispielsweise Haftvermittler wie z. B Silan-Haftvermittler, Titan-Haftvermittler und Aluminium-Haftvermittler und Öle wie z. B Siliconöle, Öle auf Fluorbasis und verschiedene modifizierte Öle.
Von den vorstehend erwähnten Hydrophobierungsbehandlungsmitteln werden die Haftvermittler im Hinblick auf die Erzielung einer gleichmäßigen Behandlung durch Reaktion mit restlichen Gruppen auf den anorganischen Oxid-Feinteilchen oder mit adsorbiertem Wasser und darauf, dass die Aufladung des Toners stabilisiert und dem Toner F1ießfähigkeit erteilt wird, besonders bevorzugt.
Bei den anorganischen Oxid-Feinteilchen A, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann es sich somit insbesondere um Aluminiumoxid- oder Titanoxid-Feinteilchen handeln, die einer Oberflächenbehandlung unterzogen worden sind, während ein Silan-Haftvermittler hydrolysiert wurde, wobei diese Feinteilchen im Hinblick darauf, dass die Aufladung des Toners stabilisiert und dem Toner F1ießfähigkeit erteilt wird, sehr wirksam sind.
Die vorstehend erwähnten anorganischen Oxid-Feinteilchen A, die einer Hydrophobierungsbehandlung unterzogen worden sind, können vorzugsweise einen Hydrophobiegrad von 20 bis 80% oder insbesondere von 40 bis 80% haben.
Wenn die anorganischen Oxid-Feinteilchen A einen Hydrophobiegrad von weniger als 20% haben, kann die Ladungsmenge stark abnehmen, wenn der Toner lange in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit be lassen wird, so dass vonseiten der Gerätetechnik ein Mechanismus zur Beschleunigung der Aufladung notwendig wird, was zu einem komiplizierten Gerät führt. Wenn die anorganischen Oxid-Feinteilchen A einen Hydrophobiegrad von mehr als 80% haben, kann es schwierig sein, die Aufladung der anorganischen Oxid-Feinteilchen selbst zu steuern, was in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit leicht zu einer übermäßigen Aufladung des Toners führt.
Die anorganischen Oxid-Feinteilchen A, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, sollten vorzugsweise eine nach der BET-Methode gemessene spezifische Oberfläche (nachstehend als spezifische Oberfläche nach BET bezeichnet) von 60 bis 230 m²/g oder insbesondere von 70 bis 180 m²/g haben. Eine spezifische Oberfläche nach BET von 60 bis 230 m²/g führt zu einer zufriedenstellenden Aufladbarkeit und Fließfähigkeit des Toners und erlaubt die Erzeugung von Bildern mit hoher Qualität und hoher Bilddichte. Eine spezifische Oberfläche nach BET von weniger als 60 m²/g führt zu einer niedrigeren Aufladbarkeit des Toners und zu Bildern, bei denen die Fähigkeit zur Wiedergabe feiner Linien mittelmäßig ist. Eine spezifische Oberfläche nach BET von mehr als 230 m²/g führt vor allm in dem Fall, dass der Toner unter einer hohen Feuchtigkeit belassen wird, zu einer instabilen Aufladbarkeit des Toners und zum leichteren Auftreten von Problemen wie z. B Verstreuen von Toner.
Die anorganischen Oxid-Feinteilchen A sind auf den Oberflächen der Tonerteilchen in Form von Primärteilchen oder Sekundärteilchen vorhanden. Die anorganischen Oxid-Feinteilchen A sollten auf den Oberflächen der Tonerteilchen vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 400 nm oder insbesondere von 15 bis 200 nm oder vor allem von 15 bis 100 nm haben, damit dem Toner Fließfähigkeit erteilt wird und während einer lange dauernden Verwendung eine Abtrennung der Feinteilchen von den Oberflächen des Toners verhindert wird.
Wenn die anorganischen Oxid-Feinteilchen A einen mittleren Teilchendurchmesser von weniger als 10 nm haben, besteht sogar in dem Fall, dass diese Teilchen mit den später beschriebenen nichtsphärischen Teilchen kombiniert werden, die Tendenz, dass die Teilchen leicht in den Oberflächen der Tonerteilchen eingebettet werden, was zu einer Verschlechterung des Toners und somit zu einer Abnahme der Stabilität der Steuerung der Tonerkonzentration führt.
Ein mittlerer Teilchendurchmesser der anorganischen Oxid-Feinteilchen A von mehr als 400 nm macht es schwierig, eine ausreichende Fließfähigkeit des Toners zu erzielen und führt zu einer ungleichmäßigen Aufladung des Toners, was ein Verstreuen von Toner oder Schleier zur Folge hat.
Bei den anorganischen Oxid-Feinteilchen A sollte das Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser vorzugsweise bis zu 1,5 oder insbesondere bis zu 1,3 betragen. Ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser, das bis zu 1,5 beträgt, führt zu einer gleichmäßigen Verteilung auf den Oberflächen der Tonerteilchen und erlaubt für eine lange Zeit die Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Fließfähigkeit des Toners. Wenn das Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser mehr als 1,5 beträgt, besteht die Tendenz, dass die Verteilung auf den Oberflächen der Tonerteilchen ungleichmäßig ist, wobei vor allem in dem Fall, dass der Toner unter einer hohen Feuchtigkeit belassen wird, leicht eine Abtrennung von den Oberflächen der Tonerteilchen auftreten kann, was Probleme wie z. B Verstreuen von Toner zur Folge hat.
Die anorganischen Oxid-Feinteilchen A sollten vorzugsweise einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 130 oder insbesondere von 100 bis 125 haben, damit dem Toner Fließfähigkeit erteilt wird. Bei einem mehr als 130 betragenden SF-1-Wert der anorganischen Oxid-Feinteilchen A besteht die Tendenz, dass eine ungleichmäßige Verteilung auf den Oberflächen der Tonerteilchen und das Auftreten von Problemen verursacht werden.
Die vorstehend beschriebenen anorganischen Oxid-Feinteilchen A, die einer Hydrophobierungsbehandlung unterzogen worden sind, sollten bei einer Lichtwellenlänge von 400 nm vorzugsweise einen Lichtdurchlassgrad von 40% oder mehr haben.
Die anorganischen Oxid-Feinteilchen haben zwar einen kleinen Primärteilchendurchmesser, jedoch sind sie nicht unbedingt in Form von Primärteilchen verteilt bzw. dispergiert, wenn sie tatsächlich in den Toner eingemischt sind, und können manchmal in Form von Sekundärteilchen vorhanden sein. Wie klein der Primärteilchendurchmesser auch ist, kann die vorliegende Erfindung somit weniger wirksam werden, wenn sich die Teilchen als Sekundärteilchen mit einem großen wirksamen Durchmesser verhalten. Die anorganischen Oxid-Feinteilchen, die bei 400 nm, der minimalen Wellenlänge im sichtbaren Bereich, einen höheren Lichtdurchlassgrad haben, haben dennoch einen entsprechend kleineren Sekundärteilchendurchmesser. Somit können für die F1ießfähigkeit erteilende Wirkung und für die Schärfe projizierter Bilder bei der Projektion mit einem OHP (Overheadprojektor) gute Ergebnisse erwartet werden. Dass 400 nm gewählt werden, hat den Grund, dass es sich um eine Wellenlänge im Grenzbereich zwischen Ultraviolettlicht und sichtbarem Licht handelt, wobei es auch heißt, dass Licht durch Teilchen mit einem Durchmesser, der nicht größer als 1/2 der Lichtwellenlänge ist, hindurchgeht. Im Hinblick darauf wird natürlich jeder Durchlassgrad bei Wellenlängen, die über 400 nm hinausgehen, am höchsten und hat keine so große Bedeutung. Durch Oberflächenbehandlung mit dem Haftvermittler, während er hydrolysiert wird und während die anorganischen Oxid-Feinteilchen in Gegenwart von Wasser mechanisch dispergiert werden, damit sie Primärteilchen bilden, wird die Vereinigung von Teilchen schwierig, und die Behandlung verursacht eine Ladungsabstoßungswirkung zwischen den Teilchen, so dass die anorganischen Oxid-Feinteilchen der Oberflächenbehandlung im wesentlichen im Zustand von Primärteilchen unterzogen werden und anorganische Oxid-Feinteilchen zur Verfügung stehen, die bei einer Wellenlänge von 400 nm einen Lichtdurchlassgrad von mindestens 40% haben.
Wenn die anorganischen Oxid-Feinteilchen einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, während der Haftvermittler in Gegenwart von Wasser hydrolysiert wird, wird eine mechanische Kraft ausgeübt, damit die Feinteilchen unter Bildung der Primärteilchen dispergiert werden. Die Verwendung eines Haftvermittlers, der ein Gas erzeugt, wie z. B eines Chlorsilans oder eines Silazans ist deshalb nicht notwendig. Es ist ferner möglich, einen Haftvermittler mit hoher Viskosität oder Siliconöl zu verwenden, das bisher wegen der Gefahr einer Vereinigung der Teilchen unbrauchbar war, so dass eine sehr deutliche Wirkung der Hydrophobierungsbehandlung gezeigt wird.
Als der vorstehend erwähnte Haftvermittler kann jeder Haftvermittler wie z. B. ein Silan-Haftvermittler oder ein Titan-Haftvermittler verwendet werden. Der Silan-Haftvermittler, der durch die folgende allgemeine Formel ausgedrückt wird, ist besonders vorzuziehen: R_mSiY_n worin R eine Alkoxygruppe bezeichnet; m eine ganze Zahl von 1 bis 3 bezeichnet; Y eine Kohlenwasserstoffgruppe, die eine Alkylgruppe, Vinylgruppe, Glycidoxygruppe oder Methacrylgruppe umfasst, bezeichnet und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bezeichnet.
Brauchbare Silan-Haftvermittler umfassen beispielsweise Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethylmethoxysilan, Hydroxypropyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, n-Hexadecyltrimethoxysilan und n-Octadecylmethoxysilan oder insbesondere: C_aH_2a+1-Si(OC_bH_2b+1)₃ worin a = 4 bis 12 und b = 1 bis 3.
In dem Fall, dass in der vorstehenden Formel a kleiner als 4 ist, wird zwar die Behandlung einfacher, jedoch kann kein ausreichender Hydrophobiegrad erzielt werden. Wenn a größer als 12 ist, ist zwar ein ausreichender Hydrophobiegrad erhältlich, jedoch wird die Vereinigung von Teilchen stärker, was zu einer schlechteren Fähigkeit zur Erteilung von Fließfähigkeit führt. Ein Wert von b, der größer als 3 ist, führt zu einer Verminderung der Reaktionsfähigkeit und somit zu einer ungenügenden Hydrophobierungsbehandlung. In der vorstehenden allgemeinen Formel sollte deshalb der Wert von a 4 bis 12 oder vorzugsweise 4 bis 8 und der Wert von b 1 bis 3 oder vorzugsweise 1 bis 2 betragen.
Die Menge des Behandlungsmittels je 100 Masseteile der anorganischen Oxid-Feinteilchen sollte 1 bis 50 Masseteile und für eine gleichmäßige Behandlung, ohne dass eine Vereinigung von Teilchen verursacht wird, vorzugsweise 3 bis 40 Masseteile betragen, und der durch die Hydrophobierungsbehandlung erzielte Hydrophobiegrad sollte 20 bis 98% oder vorzugsweise 30 bis 90% oder insbesondere 40 bis 80% betragen.
Als nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen B, die durch Vereinigung einer Vielzahl von Teilchen erzeugt werden, können bekannte Oxid-Feinteilchen verwendet werden. Zur Verbesserung von Aufladungsstabilität, Entwicklungsfähigkeit, Fließfähigkeit und Lagerbeständigkeit sollte das Material vorzugsweise aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Doppeloxiden davon ausgewählt werden. Unter anderen ist vor allem Siliciumdioxid in der Hinsicht vorzuziehen, dass es in Abhängigkeit von dem Ausgangsmaterial, der Temperatur und anderen Oxidationsbedingungen möglich ist, die Vereinigung von Primärteilchen bis zu einem gewissen Grade beliebig einzuschränken. Es können beispielsweise Siliciumdioxid, das durch Dampfphasenoxidation eines Siliciumhalogenids oder -alkoxids erzeugt wird und als Trockenverfahren-Siliciumdioxid oder Kieselpuder (Futaed Silica) bekannt ist, und Siliciumdioxid, das aus Siliciumalkoxid oder Wasserglas hergestellt wird und als Nassverfahren-Siliciumdioxid bekannt ist, verwendet werden. Trockenverfahren-Siliciumdioxid ist vorzuziehen, weil an der Oberfläche und im Inneren des Siliciumdioxid-Feinpulvers weniger Silanolgruppen enthalten sind und eine geringere Menge von restlichem Na₂O, SO₃ ^2– u. dgl. zurückbleibt. Bei dem Trockenverfahren-Siliciumdioxid ist es möglich, dass ein zusammengesetztes Feinpulver aus Siliciumdioxid und Mtalloxiden erhalten wird, indem Siliciumhalogenid gleichzeitig mit Halogeniden anderer Metalle wie z. B Aluminiumchlorid und Titanchlorid verwendet wird, wobei das erhaltene Siliciumdioxid diese anderen Metalloxide enthält.
Die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B sollten vorzugsweise eine spezifische Oberfläche nach BET von 20 bis 90 m²/g oder insbesondere von 25 bis 80 m²/g haben. Eine spezifische Oberfläche nach BET von 20 bis 90 m²/g stellt eine leichte, gleichmäßige Verteilung über die Oberflächen der Tonerteilchen sicher, wobei die Feinteilchen während der Entwicklung als Abstandshalter zwischen dem Latentbildträgerelement und den Tonerteilchen dienen, wodurch die Erzielung eines verbesserten Übertragungsverhaltens erlaubt wird. Bei einer spezifischen Oberfläche nach BET von weniger als 20 m²/g besteht die Tendenz, dass die Teilchen auf dem Latentbildträgerelement von den Tonerteilchen abgetrennt werden. Eine spezifische Oberfläche nach BET von mehr als 90 m²/g führt zu einer Verschlechterung der Funktion als Abstandshalter auf dem Latentbildträgerelement und verursacht vor allem unter niedriger Feuchtigkeit leicht eine Verschlechterung des Übertragungsverhaltens.
Ferner sollten die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B vorzugsweise eine Gestalt haben, die nicht stabförmig oder klumpenförmig ist und durch einfache Vereinigung von Teilchen gebildet wird, sondern durch Vereinigung einer Vielzahl von Teilchen gebildet wird und gekrümmte bzw. gewölbte Bereiche hat. Diese Gestalt ist vorzuziehen, weil sie eine Verhinderung der Einbettung bzw. des Einbaus der anorganischen Oxid-Feinteilchen A in die Toneroberflächen erlaubt und eine dichteste Packung des Entwicklers und somit eine Änderung der Schüttdichte des Entwicklers unterdrückt. Eine schematische Zeichnung der Teilchengestalt der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B ist in 6 gezeigt.
Der hierin angewandte Ausdruck "nichtsphärische Feinteilchen" bedeutet Feinteilchen, die einen Formfaktor SF-1 haben, der größer als 150 ist, wobei der SF-1-Wert vorzugsweise mindestens 190 oder insbesondere mindestens 200 betragen sollte. Wenn die anorganischen Oxid-Feinteilchen B einen SF-1-Wert haben, der größer als 150 ist, ist der Grad der Amorphität bzw. Gestaltlosigkeit hoch und die Bewegung auf den Tonerteilchen gering, so dass die Aufrechterhaltung der Funktion als Abstandshalter erlaubt wird. Wenn die anorganischen Oxid-Feinteilchen B einen SF-1-Wert von 150 oder darunter haben, besteht die Tendenz, dass die Schüttdichte des Entwicklers geringer ist, wenn kontinuierlich Muster mit einem niedrigen Bildflächenanteil gedruckt werden, was zu einer niedrigeren Tonerkonzentration und zu einer Verminderung der Bilddichte führt.
Die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B sollten vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser haben, der größer ist als der mittlere Teilchendurchmesser der anorganischen Oxid-Feinteilchen A und insbesondere um mindestens 20 nm größer ist und vor allem um mindestens 40 nm größer ist als der mittlere Teilchendurchmesser der anorganischen Oxid-Feinteilchen A, damit eine Einbettung der anorganischen Oxid-Feinteilchen A in die Oberflächen der Tonerteilchen unterdrückt wird. Der mittlere Teilchendurchmesser der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B sollte vorzugsweise 120 bis 600 nm oder insbesondere 130 bis 500 nm betragen. Wenn die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen 8 einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 bis 600 nm haben, wird eine ausreichende Wirkung als Abstandshalter zur Unterdrückung des Einbaus bzw. der Einbettung der anorganischen Oxid-Feinteilchen A in die Oberflächen der Tonerteilchen erzielt. Bei einem mittleren Teilchendurchmesser der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B von weniger als 120 nm führt die resultierende eingeschränkte Abstandshalterwirkung wie vorstehend beschrieben zu einer großen Änderung der Schüttdichte des Entwicklers, was leicht eine grolle Änderung der Tonerkonzentration zur Folge hat. Wenn die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen 8 einen mittleren Teilchendurchmesser von mehr als 600 nm haben, ist zwar eine Abstandshalterwirkung zu erwarten, jedoch werden die Teilchen leicht von den Oberflächen der Tonerteilchen abgetrennt, so dass die Tendenz besteht, dass ein Abschleifen und eine Beschädigung des Latentbildträgerelements verursacht werden.
Ferner sollten die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B vorzugsweise ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von mindestens 1,7 oder insbesondere mindestens 2,0 oder vor allem mindestens 3,0 haben. Bei einem Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 1,7 oder darüber ist ein Einbau der anorganischen Oxid-Feinteilchen A in die Oberflächen der Tonerteilchen schwieriger, so dass die vorstehend erwähnte Abstandshalterwirkung für eine längere Zeit gezeigt wird. Bei einem Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von weniger als 1,7 besteht die Tendenz, dass beim Drucken eines Musters mit einem niedrigen Bildflächenanteil eine Verschlechterung der Funktion als Abstandshalter verursacht wird.
Solche nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen sollten vorzugsweise durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Im Fall eines Siliciumdioxid-Feinpulvers wird beispielsweise ein nichtsphärisches Siliciumdioxid-Feinpulver hergestellt, indem durch Dampfphasenoxidation eines Siliciumhalogenids ein Siliciumdioxid-Feinpulver erzeugt wird und das erhaltene Siliciumdioxid-Feinpulver einer Hydrophobierungsbehandlung unterzogen wird. Im Einzelnen ist es bei der Dampfphasenoxidation erwünscht, dass das Brennen bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird, die ausreicht, um eine Vereinigung von Siliciumdioxid-Primärteilchen zu verursachen.
Es ist im Einzelnen erwünscht, dass verhältnismäßig grobe vereinigte Teilchen verwendet werden, die aus den nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen, die sich durch Vereinigung der so erhaltenen Primärteilchen gebildet haben, ausgewählt werden und deren Teilchengrößenverteilung derart eingestellt worden ist, dass die Bedingungen für den mittleren Teilchendurchmesser in dem Zustand, in dem sie auf den Tonerteilchen vorhanden sind, erfüllt werden.
Der nichtmagnetische Toner sollte die anorganischen Oxid-Feinteilchen A je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 2 Masseteilen enthalten, um die Aufladunq des Toners zu stabilisieren, oder insbesondere in einer Menge von 0,2 bis 2 Masseteilen enthalten, um Fließfähigkeit zu erteilen, oder vor allem in einer Menge von 0,2 bis 1,5 Masseteilen enthalten, um die Fixierbarkeit zu verbessern. Der nichtmagnetische Toner sollte die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners geeigneterweise in einer Menge von 0,3 bis 3 Masseteilen enthalten, um die Schüttdichte des Entwicklers zu stabilisieren, oder vorzugsweise in einer Menge von 0,3 bis 2,5 Masseteilen enthalten, um ein Abschleifen des Latentbildträgerelements zu verhindern, oder insbesondere in einer Menge von 0,3 bis 2 Masseteilen enthalten, um die Lagerbeständigkeit in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit sicherzustellen, oder vor allem in einer Menge von 0,3 bis 1,5 Masseteilen enthalten, um OHP-Folien bzw. -Diapositive zu erzielen.
Im Rahmen der Erfindung sollten auf den Oberflächen der Tonerteilchen vorzugsweise mindestens 5 oder insbesondere mindestens 7 oder vor allem mindestens 10 anorganische Oxid-Feinteilchen A je Fläche von 0,5 μm × 0,5 μm vorhanden sein. Auf den Oberflächen der Tonerteilchen sollten vorzugsweise 1 bis 30 oder insbesondere 1 bis 25 oder vor allem 5 bis 25 nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen B je Fläche von 1,0 μm × 1,0 μm vorhanden sein.
Wenn auf den Oberflächen der Tonerteilchen mindestens 5 anorganische Oxid-Feinteilchen A je Fläche von 0,5 μm × 0,5 μm vorhanden sind, wird eine geeignete Fließfähigkeit des Toners aufrechterhalten und sind Bilder mit hoher Qualität und hoher Bilddichte erhältlich. Das Vorhandensein von nur weniger als 5 anorganischen Oxid-Feinteilchen A auf der erwähnten Fläche führt zu einer ungenügenden Fließfähigkeit des Toners und führt leicht zu einer Abnahme der Bilddichte der resultierenden Bilder. Wenn auf den Oberflächen der Tonerteilchen 1 bis 30 nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen 8 je Fläche von 1,0 μm × 1,0 μm vorhanden sind, wird die Änderung der Schüttdichte des Entwicklers minimiert und ist eine stabile Bilddichte erhältlich. Das Vorhandensein von mehr als 30 nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B auf der erwähnten Fläche führt leicht zu einer Abtrennung der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B von den Oberflächen der Tonerteilchen und zum Abschleifen oder zu einer Beschädigung des Latentbildträgerelements.
Anwendbare Verfahren zum Unterscheiden der anorganischen Oxid-Feinteilchen A von den nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B auf den Oberflächen der Tonerteilchen umfassen ein Verfahren zur Bestimmung der Teilchenart anhand des Unterschiedes in der Gestalt der Feinteilchen auf einer mit einem Elektronenmikroskop angefertigten vergrößerten Aufnahme der Oberflächen der Tonerteilchen und ein Verfahren zur Bestimmung der Teilchenart durch Nachweis bestimmter Elemente unter Anwendung eines Röntgen-Mikroanalysators.
Im Rahmen der Erfindung kann die Fließfähigkeit des Entwicklers für eine lange Zeit aufrechterhalten werden und kann eine Änderung der Schüttdichte des Entwicklers unterdrückt werden, indem den Tonerteilchen die anorganischen Oxid-Feinteilchen A, die in Form von Primärteilchen oder Sekundärteilchen vorhanden sind, und die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B, die durch Vereinigung einer Vielzahl von Teilchen erzeugt worden sind, äußerlich zugesetzt werden. Im Einzelnen erteilen die anorganischen Oxid-Feinteilchen A dem Toner Fließfähigkeit und dienen die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B als Abstandshalter zwischen Tonerteilchen untereinander oder zwischen Tonerteilchen und dem Tonerträger. Auf diese Weise wird ein Einbau bzw. eine Einbettung der anorganischen Oxid-Feinteilchen A in die Oberflächen der Tonerteilchen verhindert und eine Änderung der Schüttdichte des Entwicklers unterdrückt.
Dies hat zur Folge, dass es durch Anwendung des Tonerkonzentrations-Messfühlers, der die Änderung der magnetischen Permeabilität des Entwicklers unter Anwendung der Induktivität einer Spule misst, und durch Verwendung des Entwicklers, der die anorganischen Oxid-Feinteilchen A und die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B enthält, möglich ist, in dem Entwickler für eine lange Zeit eine geeignete Tonerkonzentration aufrechtzuerhalten.
Es ist auch eine vorzuziehende Ausführungsform, dass ferner zur Verbesserung der Übertragbarkeit und/oder der Reinigungsfähigkeit anorganische oder organische, im wesentlichen sphärische Teilchen zugesetzt werden, die einen Primärteilchendurchmesser von mindestens 50 nm haben (vorzugsweise mit einer spezifischen Oberfläche von weniger als 50 m²/g). Vorzuziehende Teilchen umfassen beispielsweise sphärische Siliciumdioxidteilchen, sphärische Polymethylsilsesquioxanteilchen und sphärische Harzteilchen.
Andere Zusatzstoffe können in einer geringen Menge zugesetzt werden, soweit sie auf den Toner der Erfindung im wesentlichen keine nachteilige Wirkung ausüben. Brauchbare Zusatzstoffe umfassen beispielsweise Gleitmittelpulver wie z. B Teflonpulver, Zinkstearatpulver und Polyvinylidenfluoridpulver; Poliermittel wie z. B Ceroxidpulver, Siliciumcarbidpulver und Strontiumtitanatpulver; Antibackmittel wie z. B Titanoxidpulver und Aluminiumoxidpulver; Leitfähigkeit erteilende Mittel wie z. B Rußpulver, Zinkoxidpulver und Zinnoxidpulver und Mittel zur Verbesserung der Entwicklungsfähig keit wie z. B. organische und anorganische Feinteilchen mit entgegengesetzter Polarität.
Der Tonerträger, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein sphärischer Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver, der hergestellt wird, indem ein magnetisches Pulver in einem Bindemittelharz dispergiert wird, und der bei dem Entwickler die Erzielung der scheinbaren Dichte oder des Verdichtungsgrades, der später beschrieben wird, erlaubt. Es folgt eine ausführliche Beschreibung.
Der Tonerträger sollte einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 15 bis 60 μm oder insbesondere 20 bis 60 μm oder vor allem 20 bis 45 μm haben und enthält Tonerträgerteilchen mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 22 μm in einer Menge von bis zu 20 Masse% oder insbesondere von 0,05 bis 15 Masse% oder vor allem 0,1 bis 12 Masse% und Tonerträgerteilchen, die kleiner als 16 um sind, in einer Menge von bis zu 3 Masse% oder insbesondere bis zu 2 Masse% oder vor allem bis zu 1 Masse%.
Wenn der massegemittelte Teilchendurchmesser des Tonerträgers größer als 60 μm ist, besteht die Tendenz, dass eine Abnahme der Gleichmäßigkeit eines flächenhaften Bildes und eine Verminderung der Fähigkeit zur Wiedergabe feiner Punkte verursacht wird. Ein massegemittelter Teilchendurchmesser des Tonerträgers von weniger als 15 μm führt leicht zu einem Anhaften bzw. Ankleben des Tonerträgers an dem lichtempfindlichen Element, hat das Auftreten von Fehlern auf dem lichtempfindlichen Element zur Folge und verursacht eine Verschlechterung des Bildes.
Die Menge des groben Tonerträgerpulvers mit einem Teilchendurchmesser von 60 μm oder mehr, das zu der Bildschärfe in Beziehung steht, sollte vorzugsweise 0,2 bis 10 Masse% betragen. Außerhalb des vorstehend erwähnten Bereiches der Teilchengrößenverteilung des Tonerträgers wird die Schüttdichte höher und ist es schwierig, einen geeigneten Verdichtungsgrad zu erzielen. Eine größere Menge von feinem Pulver führt zum Anhaften bzw. Ankleben des Tonerträgers, und eine Zunahme der Menge von grobem Pulver führt leicht zum Auftreten einer niedrigeren Bilddichte.
Der Tonerträger, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird, hat einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 und sollte vorzugsweise einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 120 haben.
Bei einem Formfaktor SF-1 von mehr als 140 verliert der Tonerträger die sphärische Gestalt, und bei einem SF-2-Wert von mehr als 120 werden die Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Tonerträgers deutlicher. Wie in dem vorstehend erwähnten Fall der Tonerteilchen werden auch die Oberflächen der Tonerträgerteilchen während des Rührens durch Berührungsreibung zwischen Tonerträgerteilchen untereinander oder zwischen Tonerträgerteilchen und Tonerteilchen abgeschliffen, wenn die Tonerträgerteilchen eine nichtsphärische Gestalt oder Unregelmäßgkeiten an der Oberfläche haben, wodurch bewirkt wird, dass die Teilchengestalt der Gestalt einer Kugel näher kommt, was zu einer stärkeren Änderung der Gestalt führt. Wenn der Tonerträger einen Formfaktor SF-1 von mehr als 140 oder einen SF-2-Wert von mehr als 120 hat, tritt eine starke Änderung der Gestalt und somit eine starke Änderung der Schüttdichte ein, wodurch leicht bewirkt wird, dass der Tonerkonzentrations-Messfühler, der von der Induktivität einer Spule Gebrauch macht, ein ungeeignetes Ausgangssignal liefert.
Der Tonerträger, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird, hat einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁹ bis 10¹⁵ Ωcm oder insbesondere von 10¹³ bis 10¹⁵ Ωcm.
Wenn der Tonerträger einen unter 10⁹ Ωcm liegenden Wert des spezifischen Volumenwiderstandes hat, wird die Entwicklungsvorspannung wegen des niedrigen spezifischen Widerstandes in der Entwicklungszone angelegt, so dass das Latentbild gestört wird. Wenn der spezifische Volumenwiderstand des Tonerträgers mehr als 10¹⁵ Ωcm beträgt, wird der Tonerträger selbst übermäßig aufgeladen, wodurch leicht eine Verminderung der Fähigkeit, dem zugeführten Toner Ladungen zu erteilen, bewirkt wird.
Der Tonerträger, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird, ist ein Harz-Tonerträger mit dispergiertem magnetischem Pulver, der durch Dispergieren von magnetischen Pulvern wie z. B Eisenpulver, Ferritpulver und Eisenoxidpulver in einem Harz gebildet wird. Ein Harz-Tonerträger mit dispergiertem magnetischem Pulver, der durch ein Polymerisationsverfahren hergestellt wird, ist wegen einer geringeren Änderung des Verdichtungsgrades mehr vorzuziehen, und wegen der Möglichkeit einer beliebigen Steuerung bzw. Einstellung magnetischer Eigenschaften ist vor allem ein Harz-Tonerträger, der durch ein Polymerisationsverfahren hergestellt wird und magnetisches Pulver und nichtmagnetisches Metalloxid enthält, vorzuziehen.
Vorzuziehende nichtmagnetische Metalloxide umfassen Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, CaO, SrO, MnO und Mischungen davon.
Das magnetische Pulver sollte vorzugsweise nötigenfalls einer Behandlung unterzogen werden, durch die es lipophiliert (lipophil gemacht) wird. Zur Verbesserung des Hydrophobiegrades kann die Lipophilierungsbehandlung nach einer Oberflächenbehandlung mit Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Titandioxid angewendet werden.
Desgleichen sollte auch das nichtmagnetische Metalloxid vorzugsweise einer Lipophilierungsbehandlung unterzogen werden.
Harze, die zum Dispergieren des magnetischen Pulvers anwendbar sind, umfassen beispielsweise Styrol-(Meth)acryl-Copolymer, Polyesterharze, Epoxyharze, Styrol-Butadien-Copolymer, Säureharze bzw. Amidharze und Melaminharze.
Unter anderen sollte vorzugsweise ein Phenolharz enthalten sein. Ein Tonerträger, der ein Phenolharz enthält, erlaubt die Erzielung einer ausgezeichneten Hitzebeständigkeit und Lösungsmittelfestigkeit und gewährleistet bei der Beschichtung der Oberfläche mit Harz ein zufriedenstellendes Auftragen.
Der Tonerträger, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird, sollte für die Erzielung einer gleichmäßigen Übertragbarkeit vorzugsweise ein durch Polymerisation hergestellter Tonerträger sein.
Die Tonerträgerteilchen der Erfindung sollten vorzugsweise magnetische Feinteilchen enthalten, die an gehärtetes Phenolharz, das als Matrix dient, gebunden sind. Das Verfahren zur Herstellung des Tonerträgers wird nun beschrieben.
Ein Phenol- und ein Aldehydmaterial werden in einem wässrigen Medium in Gegenwart eines basischen Katalysators zusammen mit einem magnetischen Pulver und einem Suspensionsstabilisator zur Reaktion gebracht.
Brauchbare Phenolmaterialien umfassen Phenol (an sich) und Alkylphenole wie z. B m-Kresol, p-tert.-Butylphenol, o-Propylphenol, Resorcin und Bisphenol A und Verbindungen, die eine phenolische Hydroxylgruppe haben, wie z. B Phenolhalogenide, deren Benzolkern oder Alkylgruppe zum Teil oder ganz durch Chlor- oder Bromatome substituiert ist. Unter anderen ist Phenol (an sich) am besten geeignet. Wenn als Phenolmaterial eine andere Verbindung als Phenol (an sich) verwendet wird, kann die Erzeugung von Teilchen schwierig gemacht werden oder können die Teilchen amorph sein, wenn sie dennoch erzeugt werden. In Anbetracht der Formbarkeit von Teilchen bzw. der Teilchengestalt ist Phenol (an sich) am besten geeignet. Brauchbare Aldehydmaterialien umfassen Formaldehyd in Form von Formalin oder Paraformaldehyd sowie Furfural. Es ist vor allem Formaldehyd vorzuziehen.
Das Molverhältnis des Aldehyds zu dem Phenol sollte vorzugsweise 1 bis 2 oder insbesondere 1,1 bis 1,6 betragen.
Als basischer Katalysator wird im Rahmen der Erfindung ein basischer Katalysator verwendet, wie er üblicherweise zur Herstellung von Resolharz eingesetzt wird. Brauchbare basische Katalysatoren umfassen beispielsweise Ammoniakwasser, Hexamethylentetramin und Alkylamine wie z. B Dimethylamin, Diethyltriamin und Polyethylenimin. Das Molverhältnis von basischem Katalysator zu Phenol sollte vorzugsweise 0,02 bis 0,3 betragen.
Wenn das vorstehend erwähnte Phenol und der vorstehend erwähnte Aldehyd in Gegenwart des basischen Katalysators zur Reaktion ge bracht werden, sollte zusammen damit ein magnetisches Pulver, wie es vorstehend beschrieben wurde, vorhanden sein. Die Masse des magnetischen Pulvers sollte vorzugsweise 0,5- bis 200-mal so groß sein wie die Masse des Phenols. Im Hinblick auf den Wert der Sättigungsmagnetisierung und die Teilchenfestigkeit der Tonerträgerteilchen sollte die Masse des magnetischen Pulvers insbesondere 4- bis 100-mal so groß sein wie die Masse des Phenols.
Der Teilchendurchmesser des magnetischen Pulvers sollte vorzugsweise 0,01 bis 10 μm betragen oder im Hinblick auf das Dispergieren von Feinteilchen in dem wässrigen Medium und die Festigkeit der erzeugten Tonerträgerteilchen 0,05 bis 5 μm betragen.
Brauchbare Suspensionsstabilisatoren umfassen beispielsweise hydrophile organische Verbindungen wie z. B Carboxymethylcellulose und Polyvinylalkohol, Fluorverbindungen wie z. B Calciumfluorid und im wesentlichen wasserunlösliche anorganische Salze wie z. B Calciumsulfat.
Die Menge des zugesetzten Suspensionsstabilisators sollte vorzugsweise 0,2 bis 10 Masse% oder insbesondere 0,5 bis 3,5 Masse%, auf die Masse des Phenols bezogen, betragen.
Die Reaktion wird bei dem Herstellungsverfahren in einem wässrigen Medium durchgeführt. Die Menge des zugesetzten Wassers sollte in diesem Fall vorzugsweise derart sein, dass beispielsweise der Feststoffgehalt des Tonerträgers 30 bis 95 Masse% oder insbesondere 60 bis 90 Masse% beträgt.
Die Reaktion sollte vorzugsweise 60 bis 150 Minuten lang oder insbesondere 80 bis 110 Minuten lang bei einer Reaktionstemperatur von 70 bis 90°C oder insbesondere von 83 bis 87°C stattfinden, nachdem die Reaktionsmischung unter Rühren langsam mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 0,5 bis 1,5°C/min oder insbesondere von 0,8 bis 1,2°C/min erhitzt worden ist. Bei dieser Reaktion schreitet gleichzeitig mit der Reaktion eine Härtungsreaktion voran, wodurch eine Matrix aus gehärtetem Phenolharz gebildet wird.
Nachdem die Reaktion und die Härtung in der vorstehend beschriebenen Weise beendet worden sind, wird das Reaktionsprodukt auf eine Temperatur von bis zu 40°C abgekühlt. Auf diese Weise ist eine wässrige Suspension von sphärischen Teilchen erhältlich, bei denen die magnetischen Feinteilchen in der Matrix aus gehärtetem Phenolharz gleichmäßig dispergiert sind.
Dann sind durch Abtrennung der Feststoffe von der Flüssigkeitsphase nach einem bekannten Verfahren wie z. B Filtrieren oder Zentrifugieren der wässrigen Suspension und anschließendes Waschen und Trocknen Tonerträgerteilchen erhältlich, die aus in der Phenolharzmatrix dispergierten magnetischen Pulverteilchen bestehen.
Das Verfahren der Erfindung kann entweder als kontinuierliches Verfahren oder als diskontinuierliches Verfahren durchgeführt werden. Üblicherweise wird das diskontinuierliche Verfahren gewählt.
Es ist ferner zweckmäßig, dass als Kernteilchen des vorstehend beschriebenen Harz-Tonerträgers, der die dispergierten magnetischen Pulverteilchen enthält, Tonerträgerteilchen verwendet werden, deren Oberflächen mit einem Harz beschichtet sind. Das Harz, mit dem die Oberflächen der Kernteilchen beschichtet sind, sollte vorzugsweise ein bestimmtes Siliconharz, ein Fluorkohlenstoffharz oder ein Copolymer oder eine Mischung aus einem Acrylharz und einem Fluorkohlenstoffharz sein. Dadurch, dass die Harzteilchen, in denen magnetische Pulverteilchen dispergiert sind, ferner mit einem Harz beschichtet werden, wird die als Tonerverschwendung bekannte Erscheinung, dass Tonerteilchen an den Oberflächen von Tonerträgerteilchen anhaften bzw. ankleben, unterdrückt und die Steuerung bzw. Einstellung der Ladung erleichtert.
Als Verfahren zur Bildung der Harz-Deckschicht auf den Oberflächen der Kernmaterialteilchen kann irgendeines der folgenden Verfahren angewendet werden, und zwar ein Verfahren, bei dem eine Harzmischung in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst wird und Kernteilchen in die erhaltene Lösung eingetaucht werden, worauf Entfernung des Lösungsmittels, Trocknen und Brennen bei hoher Temperatur folgen; ein Verfahren, bei dem Tonerträgerkernteilchen in einem F1ieß bettsystem suspendiert werden und eine Lösung, die durch Auflösen der vorstehend erwähnten Harzmischung hergestellt worden ist, durch Sprühbeschichtung aufgetragen wird, worauf Trocknen und Brennen bei hoher Temperatur folgen; und ein Verfahren, bei dem Kernteilchen mit einem Pulver oder einer wässrigen Emulsion der Harzmischung vermischt werden.
Ein Verfahren, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise angewendet wird, ist ein Verfahren, bei dem von einer Lösungsmittelmischung Gebrauch gemacht wird, die hergestellt wird, indem in 100 Masseteile eines Lösungsmittels, das mindestens 5 Masse% und vorzugsweise mindestens 20 Masse% eines polaren Lösungsmittels wie z. B eines Ketons oder eines Alkohols enthält, 0,1 bis 5 Masseteile und vorzugsweise 0,3 bis 3 Masseteile Wasser eingemischt werden. Dieses Verfahren wird bevorzugt, weil ein festes Anhaften von reaktivem Siliconharz an den Kernteilchen bewirkt werden kann. Wenn das Wasser in einer Menge von weniger als 0,1 Masseteilen vorhanden ist, kann die Hydrolysereaktion des reaktiven Siliconharzes nicht gut vonstatten gehen, wodurch die Erzielung einer dünnen und gleichmäßigen Deckschicht auf den Kernteilchen schwierig gemacht wird. Wenn Wasser in einer Menge von mehr als 5 Masseteilen vorhanden ist, ist es schwierig, die Reaktion zu steuern, was zu einer Verminderung der Festigkeit der Deckschicht führt.
Der Tonerträger, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird, sollte für ein angelegtes Magnetfeld von 79 kA/m (1000 Oersted) vorzugsweise einen σ₁₀₀₀-Wert im Bereich von 20 bis 45 Am²/kg und insbesondere von 25 bis 42 Am²/kg haben. Die Koerzitivkraft sollte vorzugsweise 0,4 bis 23,9 kA/m (5 bis 300 Oersted) und insbesondere 0,8 bis 15,9 kA/m (10 bis 200 Oersted) betragen.
Bei einem σ₁₀₀₀-Wert von 20 bis 40 Am²/kg zeigt die Schüttdichte des Entwicklers nur eine begrenzte Änderung, so dass dieser Bereich für die Anwendung des Tonerkonzentrationsmessverfahrens der Erfindung geeignet ist. Ein σ₁₀₀₀-Wert, der unter 20 Am²/kg liegt, führt zu einer leichteren Abscheidung des Tonerträgers auf dem Latentbildträgerelement in der Entwicklungszone und dazu, dass leichter ein Abschleifen und eine Beschädigung des Latentbildträgerelements auf treten. Bei einem σ₁₀₀₀-Wert von mehr als 45 Am²/kg nimmt das Zusammenpressen bzw. Verdichten des Entwicklers in der Entwicklungsvorrichtung zu, was zu einer beschleunigten Verschlechterung des Entwicklers und zum leichteren Auftreten von Schleier führt.
Eine Koerzitivkraft von 0,4 bis 23,9 kA/m (5 bis 300 Oersted) ist geeignet, weil die Änderung der Schüttdichte sogar in dem Fall gering ist, dass der Entwickler lange unter hoher Feuchtigkeit belassen wird. Eine Koerzitivkraft von weniger als 0,4 kA/m (5 Oersted) führt unter hoher oder niedriger Feuchtigkeit zu einer starken Änderung der Schüttdichte. Eine Koerzitivkraft von mehr als 23,9 kA/m (300 Oersted) führt andererseits zu einer schlechteren Mischbarkeit von nachgefülltem Toner, und dies hat ein leichtes Auftreten von Schleier zur Folge.
Wenn der Tonerträger im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit dem Toner vermischt wird, um den Zweikomponentenentwickler herzustellen, werden im Allgemeinen gute Ergebnisse erhalten, wenn sie in einem derartigen Verhältnis vermischt werden, dass der Toner in dem Zweikomponentenentwickler in einem Anteil von 1 bis 15 Masse%, vorzugsweise 3 bis 12 Masse% und insbesondere 5 bis 10 Masse% enthalten ist. Wenn der Toneranteil weniger als 1 Masse% beträgt, besteht die Tendenz, dass die Bilddichte abnimmt. Wenn der Toneranteil mehr als 15 Masse% beträgt, können Schleier und Verstreuen von Toner im Gerät zunehmen, so dass die Einsatzdauer des Zweikomponentenentwicklers verkürzt wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es erwünscht, dass dem gesamten Tonerträger mit dispergiertem magnetischem Pulver oder einem Teil davon mindestens eine Art eines äußeren Zusatzstoffs zugesetzt wird, bevor durch Vermischen des Tonerträgers und des Toners ein Entwickler hergestellt wird. Durch den vorangehenden Zusatz äußerer Zusatzstoffe wird die Änderung der Fähigkeit, dem Toner Ladungen zu erteilen, minimiert, was zur Folge hat, dass die Änderung der Schüttdichte des Entwicklers und die Änderung der Ladungsmenge sogar im Fall einer langen Lagerung des Entwicklers gering sind, so dass die Erzielung einer sehr stabilen Steuerung bzw. Einstellung der Tonerkonzentration erlaubt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können als anorganische Oxid-Feinteilchen, die dem Tonerträger vorher zuzusetzen sind, irgendwelche der vorstehend erwähnten anorganischen Oxid-Feinteilchen A und anorganischen Oxid-Feinteilchen B verwendet werden. Um zu bewirken, dass die Teilchen lange auf dem Tonerträger bleiben, und eine Änderung der Schüttdichte zu vermindern, sollten die Teilchen vorzugsweise nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen B sein. Um die Teilchen bis zu einem gewissen Grade elektrostatisch an dem Tonerträger anhaften zu lassen, ist ein anorganisches Oxid wie z. B Siliciumdioxid oder insbesondere Siliciumdioxid, dessen Oberflächen einer zur Hydrophobierung dienenden Behandlung unterzogen worden sind, ein bevorzugtes Material. Die zugesetzte Menge sollte vorzugsweise 0,001 bis 0,2 Masseteile je 100 Masseteile Harz betragen.
In der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 04-124 677 ist ein Entwickler offenbart, der hergestellt wird, indem auf dem Tonerträger vorher anorganische Oxidteilchen abgeschieden werden. Dies dient jedoch zum Abschwächen einer Änderung der Ladungsmenge eines Entwicklers, der bei einem Verfahren zur Steuerung der Tonerkonzentration anhand der Bilddichte durch Überwachung der Bilddichte verwendet wird. Diese Druckschrift enthält keine Beschreibung über Möglichkeit/Wirkung der Unterbindung einer Änderung der Schüttdichte wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung, und der Zweck ist ein ganz anderer als der der Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollte der Entwickler vorzugsweise einen Verdichtungsgrad von 5 bis 19% und eine scheinbare Dichte von 1,2 bis 2,0 g/cm³ haben. Wenn der Entwickler einen Verdichtungsgrad und eine scheinbare Dichte hat, die in den vorstehend erwähnten Bereichen liegen, wird eine Verschlechterung des Toners sogar in dem Fall unterdrückt, dass die Tonerteilchen feiner gemacht werden, und wird die Änderung der Schüttdichte, die während einer langen Verwendung durch Einbau eines äußeren Zusatzstoffs in die Tonerteilchenoberflächen verursacht wird, vermindert.
Ein Beispiel für bevorzugte Ausführungsformen des Latentbildträgerelements (lichtempfindlichen Elements), das im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wird nachstehend beschrieben.
Als leitfähiges Substrat wird ein zylindrisches Element oder ein Band aus einem Metall wie z. B Aluminium oder Edelstahl, einer Aluminiumlegierung, einer Indiumoxid-Zinnoxid-Legierung, einem Kunststoff, der eine Deckschicht hat, die aus irgendeinem dieser Metalle oder irgendeiner dieser Legierungen gebildet ist, einem Papier oder Kunststoff, der mit leitfähigen Teilchen imprägniert ist, oder einem Kunststoff, der ein leitfähiges Polymer enthält, angewendet.
Auf dem leitfähigen Substrat kann eine Unterschicht bereitgestellt werden, um z. B die Haftfähigkeit der lichtempfindlichen Schicht zu verbessern, die Beschichtungseigenschaften zu verbessern, auf dem Substrat vorhandene Fehler zu bedecken, die Ladungsinjektionwirkung aus dem Substrat zu verbessern und die lichtempfindliche Schicht vor dielektrischem Durchschlag zu schützen. Die Unterschicht kann aus einem Material wie z. B Polyvinylalkohol, Poly-N-vinylimidazol, Polyethylenoxid, Ethylcellulose, Methylcellulose, Nitrocellulose, einem Ethylen-Acrylat-Copolymer, Polyvinylbutyral, Phenolharz, Casein, Polyamid, Copolyamid, Leim, Gelatine, Polyurethan oder Aluminiumoxid gebildet werden. Die Unterschicht kann im Allgemeinen eine Dicke von etwa 0,1 bis 10 μm und vorzugsweise 0,1 bis 3 μm haben.
Die Ladungserzeugungsschicht kann durch Auftragen einer Flüssigkeit, die durch Dispergieren eines Ladungserzeugungsmaterials in einem Bindemittelharz hergestellt worden ist, oder durch Vakuumaufdampfung des Ladungserzeugungsmaterials gebildet werden. Das Ladungserzeugungsmaterial umfasst beispielsweise Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Indigopigmente, Perylenpigmente, polycyclische Chinonpigmente, Squaryliumfarbstoffe (von Quadratsäure abgeleitet), Pyryliumsalze, Thiopyryliumsalze, Triphenylmethanfarbstoffe und anorganische Substanzen wie z. B. Selen und amorphes Silicium. Das Bindemittelharz für die Ladungserzeugungsschicht kann aus einer sehr großen Reihe von Bindemittelharzen ausgewählt werden, die z. B Polycarbonatharze, Polyesterharze, Polyvinylbutyralharze, Polystyrolharze, Acrylharze, Methacrylharze, Phenolharze, Siliconharze, Epoxyharze und Vinylacetatharze umfasst. Das Bindemittelharz, das in der Ladungserzeugungsschicht enthalten ist, kann in einer Menge von nicht mehr als 80 Masse% und vorzugsweise nicht mehr als 40 Masse% vorhanden sein. Die Ladungserzeugungsschicht kann vorzugsweise eine Dicke von 5 μm oder darunter und insbesondere von 0,05 bis 2 μm haben.
Die Ladungstransportschicht hat die Funktion, aus der Ladungserzeugungsschicht in Gegenwart eines elektrischen Feldes Ladungsträger aufzunehmen und die Ladungsträger zu transportieren. Die Ladungstransportschicht wird durch Auftragen einer Lösung gebildet, die durch Auflösen eines Ladungstransportmaterials in einem Lösungsmittel wahlweise zusammen mit einem Bindemittelharz hergestellt worden ist, und kann im Allgemeinen eine Schichtdicke von 5 bis 40 μm haben. Das Ladungstransportmaterial kann polycyclische aromatische Verbindungen, die in ihrer Hauptkette oder Seitenkette eine Struktur wie z. B Biphenylen, Anthracen, Pyren oder Phenanthren haben; stickstoffhaltige cyclische Verbindungen wie z. B Indol, Carbazol, Oxadiazol und Pyrazolin; Hydrazonverbindunqen; Styrylverbindungen und anorganische Verbindungen wie z. B Selen, Selen-Tellur, amorphes Silicium und Cadmiumsulfid umfassen.
Das Bindemittelharz, das verwendet wird, um das Ladungstransportmaterial darin zu dispergieren, kann Harze wie z. B Polycarbonatharze, Polyesterharze, Polymethacrylate, Polystyrolharze, Acrylharze und Polyamidharze und organische photoleitfähige Polymere wie z. B Poly-N-vinylcarbazol und Polyvinylanthracen umfassen.
Das Latentbildträgerelement, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, hat als Schicht, die von dem Träger am weitesten entfernt ist, d. h, als Oberflächenschicht, eine Ladungsinjektionsschicht. Diese Ladungsinjektionsschicht kann vorzugsweise einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁸ bis 1 × 10¹⁵ Ωcm haben, damit eine zufriedenstellende Aufladbarkeit erzielt wird und kaum verwaschene bzw. verschmierte Bilder verursacht werden. Er kann im Einzelnen im Hinblick auf die verschmierten Bilder insbesondere 1 × 10¹⁰ bis 1 × 10¹⁵ Ωcm betragen. Ferner kann er unter Berücksichtigung von Schwankungen der Umgebungsbedingungen usw. vor allem 1 × 10¹⁰ bis 1 × 10¹³ Ωcm betragen. Wenn er niedriger als 1 × 10⁸ Ωcm ist, können die erzeugten Ladungen in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit nicht in der Oberflächenrichtung festgehalten werden, so dass die Tendenz besteht, dass verschmierte Bilder verursacht werden. Wenn er höher als 1 × 10¹⁵ Ωcm ist, können die Ladungen, die aus denn Aufladeelement injiziert werden, nicht gut festgehalten werden, so dass leicht eine mangelhafte Aufladung verursacht wird. Wenn so eine funktionelle Schicht an der Oberfläche des Latentbildträgerelements bereitgestellt wird, hat die Schicht die Funktion, die Ladungen, die aus dem Aufladeelement injiziert werden, festzuhalten, und hat auch die Funktion, eine Verschiebung von Ladungen zu dem Trägermaterial des Latentbildträgerelements zuzulassen, damit das Restpotenzial bei der Belichtung vermindert wird. Ferner hat die Struktur unter Anwendung des Aufladeelements und des Latentbildträgerelements im Rahmen der Erfindung erlaubt, dass die Aufladeeinsatzspannung Vth niedrig ist und dass sich das Ladungspotenzial des Latentbildträgerelements einem Wert annähert, der etwa 90% oder mehr der an das Aufladeelement angelegten Spannung beträgt.
Wenn beispielsweise bei einer Betriebsgeschwindigkeit von 1000 mm/ Minute oder darunter an das Aufladeelement eine Gleichspannung mit einem Absolutwert von 100 bis 2000 V angelegt wird, kann das Ladungspotenzial des Latentbildträgerelements, das die Ladungsinjektionsschicht der vorliegenden Erfindung hat, derart eingestellt werden, dass es 80 oder mehr oder sogar 90% oder mehr der angelegten Spannung beträgt. Andererseits hat das Ladungspotenzial des Latentbildträgerelements, das durch herkömmliche Entladung erzielt wird, in dem Fall, dass die angelegte Spannung eine Gleichspannung von 700 V ist, etwa 200 V betragen, was nur etwa 30% der angelegten Spannung entspricht.
Diese Ladungsinjektionsschicht besteht aus einer anorganischen Schicht wie z. B einer aufgedampften Metallschicht oder einer Harzschicht, in der leitfähige Feinteilchen dispergiert sind und die durch Dispergieren leitfähiger Feinteilchen in einem Bindemittelharz gebildet wird. Die aufgedampfte Schicht wird durch Vakuumaufdampfung gebildet, und die Harzschicht, in der leitfähige Feinteilchen dispergiert sind, wird unter Anwendung eines geeigneten Auftragverfahrens wie z. B Tauchauftrag, Sprühbeschichtung bzw.
Spritzdüsenauftrag, Walzenauftrag oder Strahlauftrag gebildet. Diese Schicht kann auch gebildet werden, indem ein isolierendes Bindemittelharz mit einem lichtdurchlässigen Harz, das eine hohe Ionenleitfähigkeit zeigt, vermischt oder copolymerisiert wird, oder kann aus einem einzigen Harz, das einen mittelhohen Widerstand hat und Photoleitfähigkeit zeigt, gebildet werden. Im Fall der Harzschicht, in der leitfähige Feinteilchen dispergiert sind, können die leitfähigen Feinteilchen vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 190 Masse%, auf die Masse des Bindemittelharzes bezogen, zugesetzt werden. Wenn die leitfähigen Feinteilchen in einer Menge von weniger als 2 Masse% zugesetzt werden, kann es schwierig sein, den gewünschten spezifischen Volumenwiderstand zu erzielen. Wenn sie in einer Menge von mehr als 190 Masse% zugesetzt werden, kann die Filat- bzw. Schichtfestigkeit abnehmen und wird die Ladungsinjektionsschicht leicht abgekratzt, was leicht zu einer kurzen Lebensdauer des Latentbildträgerelements führen kann.
Das Bindemittelharz der Ladungsinjektionsschicht kann Polyester, Polycarbonat, Acrylharze, Epoxyharze und Phenolharze sowie ein Härtungsmittel für diese Harze umfassen, von denen jedes allein oder in Kombination von zwei oder mehr Harzen verwendet werden kann. Wenn die leitfähigen Feinteilchen in einer großen Menge dispergiert werden, ist es vorzuziehen, dass die leitfähigen Feinteilchen unter Verwendung eines reaktiven Monomers oder eines reaktiven Oligomers dispergiert werden und die Oberfläche des Latentbildträgerelements mit der erhaltenen Dispersion beschichtet wird, worauf Härtung mit Licht oder Wärme folgt. Wenn die lichtempfindliche Schicht aus amorphem Silicium gebildet wird, kann die Ladungsinjektionsschicht ferner vorzugsweise aus SiC gebildet werden.
Die leitfähigen Feinteilchen, die in dem Bindemittelharz der Ladungsinjektionsschicht dispergiert sind, können Feinteilchen aus Metallen oder Metalloxiden umfassen. Sie sind vorzugsweise Ultrafeinteilchen aus z. B Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Indiumoxid, Bismutoxid, zinnoxidbeschichtetem Titanoxid, zinnbeschichtetem Indiumoxid, antimonbeschichtetem Zinnoxid und Zirkoniumoxid. Jede dieser Teilchenarten kann allein verwendet werden oder kann in Kombination von zwei oder mehr Teilchenarten verwendet werden. Wenn Teilchen in der Ladungsinjektionsschicht dispergiert werden, ist es im Allgemeinen notwendig, dass die Teilchen einen Durchmesser haben, der kleiner als die Wellenlänge des einfallenden Lichtes ist, um zu verhindern, dass das einfallende Licht durch dispergierte Teilchen gestreut wird. Die leitfähigen und die isolierenden Feinteilchen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung in der Oberfläche dispergiert sind, können vorzugsweise Teilchendurchmesser von 0,5 μm oder darunter haben.
Ferner kann die Ladungsinjektionsschicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Gleitmittelteilchen enthalten. Dies liegt daran, dass die Reibung zwischen dem Latentbildträgerelement und dem Aufladeelement während der Aufladung vermindert werden kann, so dass der Aufladespalt erweitert werden kann, wodurch eine Verbesserung des Aufladeverhaltens bzw. der Aufladbarkeit herbeigeführt wird. Im Einzelnen ist es vorzuziehen, dass als Gleitmittelteilchen Fluorkohlenstoffharze, Siliconharze oder Polyolefinharze mit einer niedrigen kritischen Oberflächenspannung verwendet werden. Es kann insbesondere Tetrafluorethylenharz (PTFE) verwendet werden. In diesem Fall können die Gleitmittelteilchen in einer Menge von 2 bis 50 Masse% und vorzugsweise von 5 bis 40 Masse%, auf die Masse des Harzes bezogen, zugesetzt werden. Dies liegt daran, dass die Gleitmittelteilchen nicht in ausreichender Menge vorhanden sind, wenn ihre Menge weniger als 2 Masse% beträgt, so dass die Aufladbarkeit nicht ausreichend verbessert werden kann, und dass sich die Auflösung von Bildern und die Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Elements stark verschlechtern können, wenn ihre Menge mehr als 50 Masse% beträgt.
Die Ladungsinjektionsschicht kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,1 bis 10 μm und insbesondere von 1 bis 7 μm haben.
Wenn sie eine Schichtdicke von weniger als 0,1 μm hat, kann die Schicht ihre Beständigkeit gegen die Bildung feiner Kratzer verlieren, so dass wegen mangelhafter Ladungsinjektion leicht fehlerhafte Bilder auftreten. Wenn die Schichtdicke mehr als 10 μm be trägt, können die injizierten Ladungen diffundieren, so dass leicht eine Störung von Bildern verursacht wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können in dem Latentbildträgerelement fluorhaltige Harz-Feinteilchen verwendet werden. Die fluorhaltigen Harz-Feinteilchen bestehen aus einem oder mehr als einem Material, das aus Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Polydichlordifluorethylen, einem Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer, einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, einem Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer und einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer ausgewählt ist. Handelsübliche fluorhaltige Harz-Feinteilchen können ohne Modifizierung verwendet werden. Es können diejenigen verwendet werden, die eine Molmasse von 3000 bis 5.000.000 haben, und diese können vorzugsweise einen Teilchendurchmesser von 0,01 bis 10 μm und insbesondere von 0,05 bis 2,0 μm haben.
In vielen Fällen werden die vorstehend erwähnten fluorhaltigen Harz-Feinteilchen, das Ladungserzeugungsmaterial und das Ladungstransportmaterial jeweils in Bindemittelharzen, die Filmbildungsvermögen zeigen, dispergiert und eingemischt, μm jeweils Schutzschichten und lichtempfindliche Schichten zu bilden. Solche Bindemittelharze können Polyester, Polyurethan, Polyacrylat, Polyethylen, Polystyrol, Polycarbonat, Polyamide, Polypropylen, Polyimid, Phenolharze, Acrylharze, Siliconharze, Epoxyharze, Harnstoffharze, Allylharze, Alkydharze, Polyamidimid, Polysulfon, Polyallylether, Polyacetale und Butyralharze umfassen.
Der leitfähige Träger des Latentbildträgerelements kann aus einem Metall wie z. B Eisen, Kupfer, Gold, Silber, Aluminium, Zink, Titan, Blei, Nickel, Zinn, Antimon oder Indium oder einer Legierung davon, einem Oxid von irgendeinem dieser Metalle, Kohlenstoff oder einem leitfähigen Polymer hergestellt werden. Er kann die Gestalt einer Trommel wie z. B eines Zylinders oder einer Säule, eines Bandes oder einer Folie oder Bahn bzw. Platte haben. Die vorstehend erwähnten leitfähigen Materialien können als solche geformt werden, in Form von Beschichtungsmaterialien verwendet werden, durch Vakuum aufdampfung abgeschieden werden oder durch Ätz- oder Plasmabehandlung bearbeitet werden.
Nun wird das Bilderzeuqungsgerät beschrieben, bei dem von einem Zweikomponentenentwickler Gebrauch gemacht wird.
Bei dem Bilderzeuqungsgerät der Erfindung wird ein Zweikomponentenentwickler, der einen Toner und einen Tonerträger umfasst, durch ein Entwicklerträgerelement getragen und zu einer Entwicklungszone befördert, und ein Latentbild, das durch ein Latentbildträgerelement getragen wird, wird mit dem Toner, der in dem Zweikomponentenentwickler enthalten ist, entwickelt.
Während zur Aufladung des Bilderzeugungsgeräts der Erfindung eine Koronaaufladung oder eine Aufladung mit Stiftelektroden anwendbar ist, wird vorzugsweise ein Verfahren angewendet, das als Kontaktaufladung bekannt ist und bei dem die Aufladung erfolgt, indem eine Aufladewalze, eine Aufladerakel, eine leitfähige Bürste oder eine Magnetbürste mit dem Latentbildträgerelement in Kontakt gebracht wird. Wegen der Haltbarkeit des Latentbildträgerelements ist u. a. das Verfahren zweckmäßiq, bei dem die Aufladung erfolgt, indem eine Magnetbürste mit der Oberfläche des Latentbildträgerelements in Kontakt gebracht wird. In diesem Fall sollte vorzugsweise eine Anordnung mit einer Aufladevorrichtung, die eine Magnetwalze oder einen leitfähigen Zylinder, in dem sich eine Magnetwalze befindet, umfasst und deren Oberfläche gleichmäßig mit zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen beschichtet ist, als Halt- bzw. Trägerelement für zur Aufladung dienende magnetische Teilchen angewendet werden.
Brauchbare Materialien für die zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, umfassen Hartferritmaterialien wie z. B Strontium-, Barium- und Seltenerdmetallferrit und Ferritmaterialien wie z. B Magnetit sowie Kupfer-, Zink-, Nickel- und Manganferrit.
Die erwähnten zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen können vorzugsweise einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 5 bis 45 um, insbesondere 10 bis 45 μm und vor allem 20 bis 40 μm haben.
Wenn die zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen einen massegemittelten Teilchendurchmesser von weniger als 5 μm haben, kann die Aufladeleistung bzw. das Aufladeverhalten gut sein, jedoch kann die magnetische Bindungskraft schwächer werden, so dass zur Aufladung dienende magnetische Teilchen, die von der leitfähigen Magnetbürsten-Aufladevorrichtunq freigesetzt worden sind, in einem derartigen Zustand am Entwicklungsschritt teilnehmen, dass sie an der Oberfläche des Latentbildträgerelements anhaften, was zur Einlagerung von zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen in die Entwicklungsvorrichtung führt, so dass in einigen Fällen während der Entwicklung eine Störung elektrostatischer Latentbilder verursacht wird. Wenn der massegemittelte Teilchendurchmesser der zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen mehr als 45 μm beträgt, können die aus den zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen gebildeten Bürstenbüschel grob werden, so dass leicht eine ungleichmäßige Aufladung und eine Verschlechterung des Bildas verursacht werden.
Das Aufladeelement, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, kann einen spezifischen Volumenwiderstand von 10 bis 10¹¹ Ωcm und vorzugsweise von 10 bis 10⁹ Ωcm haben.
Wenn das Aufladeelement einen spezifischen Volumenwiderstand von weniger als 10⁷ Ωcm hat, kann es schwierig sein, zu verhindern, dass die magnetischen Teilchen, die als Aufladeelement dienen, an dem Latentbildträgerelement anhaften. Wenn das Aufladeelement einen spezifischen Volumenwiderstand von mehr als 10¹¹ Ωcm hat, kann sich die Fähigkeit dieser magnetischen Teilchen, dem Latentbildträgerelement Ladungen zu erteilen, insbesondere in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit verschlechtern, so dass leicht eine mangelhafte Aufladung verursacht wird.
Die zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen können auch vorzugsweise mit Oberflächenschichten auf Kernoberflächen versehen sein. Materialien für solche Oberflächenschichten können Harze (vorzugsweise Fluorkohlenstoffharze und Siliconharze), die Haftvermittler wie z. B Silan-Haftvermittler und Titan-Haftvermittler enthalten, leitfähige Harze oder leitfähige Teilchen umfassen.
Zur Aufladung dienende magnetische Teilchen, die nicht mit Harz beschichtet sind, und zur Aufladung dienende magnetische Teilchen, die mit Harz beschichtet sind, können in Kombination verwendet werden. Sie können in diesem Fall in einem Anteil von nicht mehr als 50 Masse%, auf die Gesamtmasse der magnetischen Teilchen in der Aufladevorrichtung bezogen, eingemischt werden. Dies liegt daran, dass die zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen, die mit dem Haftvermittler behandelt worden sind, weniger wirksam sein können, wenn der Anteil der nicht mit Harz beschichteten magnetischen Teilchen mehr als 50 Masse% beträgt.
Der Masseverlust beim Erhitzen kann vorzugsweise 0,5 Masse% oder weniger und insbesondere 0,2 Masse% oder weniger betragen.
Hier entspricht der Masseverlust beim Erhitzen einem Masseverlust bei Temperaturen von 150°C bis 800°C in einer Stickstoffatmosphäre im Fall der Analyse unter Anwendung einer Thermowaage.
Der kleinste Zwischenraum zwischen dem Halte- bzw. Trägerelement für die zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen und dem Latentbildträgerelement sollte vorzugsweise 0,3 bis 2,0 mm betragen. Ein Zwischenraum von weniger als 0,3 mm verursacht einen Fehler- bzw. Ableitstrom zwischen dem leitfähigen Teil des Halte- bzw. Trägerelements für die zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen und dem Latentbildträgerelement und kann das Latentbildträgerelement beschädigen.
Die Menge der zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen, die durch das Halt- bzw. Trägerelement für die zur Aufladung dienenden magnetischen Teilchen gehalten bzw. getragen werden, sollte vorzugsweise 50 bis 500 mg/cm² oder insbesondere 100 bis 300 mg/cm² betragen, wodurch eine stabile Aufladeleistung erzielt wird.
Wenn die Injektionsaufladung bzw. die Aufladung unter Anlegen einer Spannung angewendet wird, genügt es, wenn die Aufladevorspannung, die an das Aufladeelement angelegt wird, nur eine Gleichspannungskomponente hat, jedoch wird durch Anlegen einer geringen Wechselspannungskoanponente die Bildqualität verbessert. Die Wechselspan nungskomponente sollte in Abhängigkeit von der Betriebsgeschwindigkeit des Geräts vorzugsweise eine Frequenz von 100 Hz bis 10 kHz und eine Spitze-Spitze-Spannung der angelegten Wechselspannungskomponente von bis zu 1000 V haben. Bei einer Spannung von mehr als 1000 V tritt relativ zu der angelegten Spannung ein Potenzial des Latentbildträgerelements auf, wodurch an der Oberfläche des Latentbildes eine wellenförmige Bewegung des Potenzials verursacht wird, wobei dies Schleier oder eine niedrige Bilddichte zur Folge haben kann. Wenn das Verfahren angewendet wird, das auf Entladung basiert, sollte die Wechselspannungskomponente in Abhängigkeit von der Betriebsgeschwindigkeit des Geräts vorzugsweise eine Frequenz von etwa 100 Hz bis 10 kHz und eine Spitze-Spitze-Spannung der angelegten Wechselspannungskomponente von mindestens 1000 V, die mehr als zweimal so hoch wie die Entladungseinsatzspannung ist, haben. Dadurch soll eine ausreichende Vereinheitlichungs- bzw. Einebnungswirkung für die Magnetbürste und die Oberfläche des Latentbildträgerelements erzielt werden. Die Wellenform der angelegten Wechselspannungskomponente kann eine Sinuswelle, eine Rechteckwelle oder eine Sägezahnwellen sein.
Überschüssige zur Aufladung dienende magnetische Teilchen können in der Aufladevorrichtung aufbewahrt und umgewälzt bzw. umlaufen gelassen werden. Zur bildmäßigen Belichtung wird eine bekannte Einrichtung wie z. B ein Laser oder eine Leuchtdiode (LED) angewendet.
Die zur Aufladung dienende Magnetbürste kann relativ zu der Bewegungsrichtung des Latentbildträgerelements im Kontaktbereich entweder in derselben Richtung oder in der entgegengesetzten Richtung bewegt werden, jedoch sollte sie im Hinblick auf eine Vergrößerung der Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen dem Latentbildträgerelement und der zur Aufladung dienenden Magnetbürste vorzugsweise in der entgegengesetzten Richtung bewegt werden.
Es ist erwünscht, dass die Aufladung des nach der Übertragung zurückgebliebenen Toners bei der Aufladung des Latentbildträgerelements derart gesteuert wird, dass der nach der Übertragung auf dem Latentbildträgerelement zurückgebliebene Toner auch während des Entwicklungsschrittes durch das Entwicklerträgerelement gesammelt wird. Wenn das Latentbildträgerelement durch Kontaktaufladung aufgeladn wird, haftet der zurückgebliebene Toner an der Aufladevorrichtung an. So ein Toner wird im Entwicklungsschritt gesammelt, indem er unter Ausnutzung der Oberfläche des Latentbildträgerelements zu der Entwicklungszone befördert wird.
Sammlung und Wiederverwendung des nach der Übertragung zurückgebliebenen Toners, der an der Aufladevorrichtung anhaftet, durch Beförderung dieses Toners zu der Entwicklungszone unter Ausnutzung der Oberfläche des Latentbildträgerelements können sogar in dem Fall erzielt werden, dass die Aufladevorspannung nicht verändert wird. Es ist jedoch erwünscht, dass sie zu einer Aufladevorspannung verändert wird, die eine Verlagerung des Toners von der Aufladevorrichtung zu dem Latentbildträgerelement erleichtern würde. Eine übermäßige Tonermenge kann vor allem in dem Fall an der Aufladevorrichtung anhaften, dass während der Übertragung ein (Papier)-stau auftritt oder kontinuierlich ein Bild mit einem hohen Bildflächenanteil entwickelt wird. Es ist in so einem Fall erwünscht, dass die Aufladevorspannung derart verändert wird, dass der Toner unter Ausnutzung derjenigen Zeitabschnitte während des Gerätebetriebes, in denen auf dem Latentbildträgerelement kein Bild erzeugt wird, von der Aufladevorrichtung zu dem Latentbildträgerelement verlagert wird. Zeitabschnitte, in denen kein Bild erzeugt wird, schließen die Zeit vor der Drehung, die Zeit nach der Drehung und den Zeitabschnitt zwischen Blättern des Bildempfangs-Übertragungsmaterials ein. Eine Vorspannung, die eine Abtrennung des Toners von der Aufladevorrichtung erleichtert, kann erzielt werden, indem die Spitze-Spitze-Spannung der Wechselspannungskomponente etwas vermindert wird oder nur die Gleichspannungskomponente angewendet wird. Es ist auch ein Verfahren anwendbar, bei dem der Effektivwert der Wechselspannung vermindert wird, indem dieselbe Spitze-Spitze-Spannung angewendet und die Wellenform verändert wird.
Wenn der zurückgebliebene Toner im Entwicklungsschritt gesammelt wird, inden die Aufladung des zurückgebliebenen Toners während des Aufladeschrittes gesteuert wird, kann das Latentbildträgerelement gereinigt werden, ohne dass ein Reinigungselement wie z. B eine Reinigungsrakel angewendet wird.
Wenn das Reinigungsverfahren, bei dem der zurückgebliebene Toner im Entwicklungsschritt gesammelt wird, mit der Kontaktaufladung kombiniert wird, besteht die Tendenz, dass die äußeren Zusatzstoffe an den Oberflächen der Tonerteilchen leicht in die Tonerteilchen eingebettet bzw. eingebaut werden. Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung einer Änderung der Schüttdichte des Toners, was eine schärfere Bedingung ist, kann dies somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne Problem erreicht werden.
Nachstehend wird nun das Entwicklungsverfahren beschrieben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise von dem Entwicklungszylinder (Entwicklerträgerelement) und der darin eingebauten Magnetwalze die Magnetwalze stationär angeordnet und wird nur der Entwicklungszylinder gedieht, wobei der Zweikomponentenentwickler, der aus dem Tonerträger, der magnetische Teilchen umfasst, und dem isolierenden Farbtoner besteht, umlaufen gelassen bzw. umgewälzt und auf den Entwicklungszylinder befördert wird und ein elektrostatisches Latentbild, das auf der Oberfläche eines Latentbildträgerelements getragen wird, unter Verwendung des Zweikomponentenentwicklers entwickelt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das elektrostatische Latentbild vorzugsweise unter Anlegen einer Entwicklungsvorspannung in der Entwicklungszone durch den Toner des Zweikomponentenentwicklers entwickelt werden.
Eine besonders bevorzugte Entwicklungsvorspannung wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es zur Erzeugung eines zur Entwicklung dienenden elektrischen Feldes in der Entwicklungszone, die zwischen dem Latentbildträgerelement und dem Entwicklerträgerelement abgegrenzt ist, bevorzugt, dass an das Entwicklerträgerelement eine Entwicklungsspannung mit einer diskontinuierlichen Wechselspannungskomponente, wie sie in 2 gezeigt ist, angelegt wird, wodurch das Latentbild, das auf dem Latentbildträgerelement getragen wird, durch Verwendung des Toners des Zweikoam ponentenentwicklers, der auf dem Entwicklerträgerelement getragen wird, entwickelt wird. Diese Entwicklungsspannung besteht im Einzelnen aus einer ersten Spannung, die dazu dient, den Toner in der Entwicklungszone von dem Latentbildträgerelement zu dem Entwicklerträgerelement hin zu richten, einer zweiten Spannung, die dazu dient, den Toner von dem Entwicklerträgerelement zu dem Latentbildträgerelement hin zu richten, und einer dritten Spannung, deren Wert zwischen dem der ersten Spannung und dem der zweiten Spannung liegt. Die vorstehend beschriebene Entwicklungsspannung wird an das Entwicklerträgerelement angelegt, damit zwischen dem Latentbildträgerelement und dem Entwicklerträgerelement ein zur Entwicklung dienendes elektrisches Feld erzeugt wird.
Außerdem kann die Zeit (T₂), während deren die dritte Spannung, deren Wert zwischen dem der ersten Spannung und dem der zweiten Spannung liegt, an das Entwicklerträgerelement angelegt wird, d. h. die Zeit, während deren die Wechselspannung unterbrochen ist, länger gemacht werden als die Gesamtzeit (T₁), während deren die erste Spannung, die dazu dient, den Toner von dem Latentbildträgerelement zu dem Entwicklerträgerelement hin zu richten, und die zweite Spannung, die dazu dient, den Toner von dem Entwicklerträgerelement zu dem Latentbildträgerelement hin zu richten, an das Entwicklerträgerelement angelegt werden, d. h. die Zeit, während deren die Wechselspannungskomponente wirksam ist. Dies wird vor allem bevorzugt, weil der Toner auf dem Latentbildträgerelement umgeordnet werden kann, so dass Bilder erzeugt werden, die die Latentbilder genau wiedergeben.
Im Einzelnen können in der Entwicklungszone zwischen dem Latentbildträgerelement und dem Entwicklerträgerelement mindestens einmal ein elektrisches Feld, in dem der Toner von dem Latentbildträgerelement zu dem Entwicklerträgerelement hin gerichtet wird, und ein elektrisches Feld, in dem der Toner von dem Entwicklerträgerelement zu dem Latentbildträgerelement hin gerichtet wird, erzeugt werden und können danach für eine vorgegebene Zeit ein elektrisches Feld, in dem der Toner in einem Bildbereich des Latentbildträgerelements von dem Entwicklerträgerelement zu dem Latentbildträgerelement hin gerichtet wird, und ein elektrisches Feld, in dem der Toner in einem Nicht-Bildbereich des Latentbildträgerelements von dem Latentbildträgerelement zu dem Entwicklerträgerelement hin gerichtet wird, erzeugt werden, wodurch ein Latentbild, das auf dem Latentbildträgerelement getragen wird, durch Verwendung des Toners des Zweikomponentenentwicklers, der auf dem Entwicklerträgerelement getragen wird, entwickelt wird, wobei die Zeit (T₂) für die Erzeugung des elektrischen Feldes, in dem der Toner in einem Bildbereich des Latentbildträgerelements von dem Entwicklerträgerelement zu dem Latentbildträgerelement hin gerichtet wird, und des elektrischen Feldes, in dem der Toner in einem Nicht-Bildbereich des Latentbildträgerelements von dem Latentbildträgerelement zu dem Entwicklerträgerelement hin gerichtet wird, vorzugsweise länger gemacht werden kann als die Gesamtzeit (T₁) für die Erzeugung des elektrischen Feldes, in dem der Toner von dem Latentbildträgerelement zu dem Entwicklerträgerelement hin gerichtet wird, und des elektrischen Feldes, in dem der Toner von dem Entwicklerträgerelement zu dem Latentbildträgerelement hin gerichtet wird.
Ein Anhaften bzw. Ankleben des Tonerträgers an dem Latentbildträgerelement kann schwerer auftreten, wenn die Entwicklung in Gegenwart eines zur Entwicklung dienenden elektrischen Feldes durchgeführt wird, wo bei dem Entwicklungsverfahren, bei dem die Entwicklung durchgeführt wird, während das vorstehend erwähnte bestimmte zur Entwicklung dienende elektrische Feld, d. h. ein elektrisches Wechselfeld, erzeugt wird, der Polwechsel periodisch ausgeschaltet wird. Der Grund dafür ist noch unklar, wobei jedoch Folgendes angenommen wird:
Wenn bei herkömmlichen kontinuierlichen Sinus- oder Rechteckwellen bei dem Versuch der Erzielung einer höheren Bilddichte die elektrische Feldstärke erhöht wird, bewegen sich der Toner und der Tonerträger gemeinsam zwischen dem Latentbildträgerelement und dem Entwicklerträgerelement hin und her, was zur Folge hat, dass der Tonerträger in eine starke gleitende Berührung mit dem Latentbildträgerelement kommt, wodurch ein Anhaften bzw. Ankleben von Tonerträger verursacht wird. Diese Tendenz ist deutlicher, wenn der Tonerträger mehr Feinteilchen enthält.
Durch das Anlegen des bestimmten zur Entwicklung dienenden elektrischen Feldes wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird jedoch bewirkt, dass sich der Toner oder der Tonerträger während eines Pulses unvollständig zwischen dem Entwicklerträgerelement und dem Latentbildträgerelement hin- und herbewegt. In dem Fall, dass für die Potenzialdifferenz V_cont zwischen dem Oberflächenpotenzial des Latentbildträgerelements und dem Potenzial einer Gleichspannungskomponente einer Entwicklungsvorspannung V_cont < 0 gilt, wirkt v_cont demnach derart, dass ein Wegfliegen des Tonerträgers von dem Entwicklerträgerelement erlaubt wird. Ein Anhaften bzw. Ankleben von Tonerträger kann jedoch verhindert werden, indem die magnetischen Eigenschaften des Tonerträgers und die magnetische Flussdichte in der Entwicklungszone der Magnetwalze gesteuert werden. In dem Fall, dass V_cont > 0, wirken die Kraft eines Magnetfelds und V_cont dergart, dass der Tonerträger zu der Seite des Entwicklerträgerelements angezogen wird, so dass kein Tonerträger anhaftet.
Magnetische Eigenschaften von Tonerträgern werden durch eine Magnetwalze, die in einen Entwicklungszylinder eingebaut ist, beeinflusst und haben einen starken Einfluss auf die Entwicklungsleistung und die Transportleistung von Entwicklern.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird von dem Entwicklungszylinder, in den die Magnetwalze eingebaut ist, nur der Entwicklungszylinder gedreht, während die Magnetwalze stationär angeordnet ist, wird der Zweikomponentenentwickler, der aus dem Tonerträger, der die magnetischen Teilchen umfasst, und einem isolierenden Farbtoner besteht, auf dem Entwicklungszylinder umlaufen gelassen und getragen bzw. befördert und wird ein elektrostatisches Latentbild, das auf der Oberfläche des Latentbildträgerelements getragen wird, mit dem Zweikamponentenentwickler entwickelt. Beim Anfertigen von Farbkopien sind entwickelte Bilder, die in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Bilder und die Fähigkeit zur Wiedergabe der Gradation ausgezeichnet sind, erhältlich, wenn die Bedingungen erfüllt sind, dass (1) die Magnetwalze eine Polanordnung mit einten Abstoßungspol hat, (2) die magnetische Flussdichte in der Entwicklungszone auf 500 bis 1200 Gauß eingestellt ist und (3) der Tonerträger eine Sättigungsmagnetisierung von 20 bis 70 Am²/kg hat.
Bei einer Sättigungsmagnetisierung von mehr als 70 Am²/kg [auf den Fall bezogen, dass ein Magnetfeld von 239 kA/m (3000 Oersted) angelegt wird], sind auf dem Entwicklungszylinder vorhandene bürstenartige Büschel, die aus dem Tonerträger und dem Toner bestehen und dem auf dem Latentbildträgerelement befindlichen Latentbild während der Entwicklung gegenüberliegen, hart und dicht, was zu einer Verschlechterung der Fähigkeit zur Wiedergabe von Gradation oder Zwischen- bzw. Halbtönen führt. Bei einer Sättigungsmagnetisierung von weniger als 20 Am²/kg wird es schwierig, den Toner und den Tonerträger in einem zufriedenstellenden Zustand auf dem Entwicklungszylinder zu tragen, so dass Probleme wie z. B ein stärkeres Anhaften bzw. Ankleben von Tonerträger und ein stärkeres Verstreuen von Toner verursacht werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Drehrichtung des Entwicklungszylinders entweder dieselbe Richtung wie die Drehrichtung des Latentbildträgerelements oder die entgegengesetzte Richtung sein.
Wenn der nach der Übertragung zurückgebliebene Toner im Entwicklungsschritt gesammelt wird, erlaubt jedoch eine Drehung des Entwicklungszylinders in der Richtung, die der Drehrichtung des Latentbildträgerelements in der Entwicklungszone entgegengesetzt ist, im Vergleich zu einer Drehung in derselben Richtung ein zufriedenstellenderes Sammeln des restlichen Toners, der auf dem Latentbildträgerelement zurückgeblieben ist. Das Auftreten von Problemen wie Schleier und Geisterbild kann infolgedessen unterdrückt werden.
Ferner ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Regulieren der Menge des Entwicklers, der auf der Oberfläche des Entwicklungszylinders getragen wird, dem Entwicklungszylinder gegenüberliegend eine Entwicklerregulierrakel angeordnet. Die Entwicklerregulierrarakel sollte vorzugsweise unterhalb des Entwicklerträgerelements angeordnet sein. Wenn die Entwicklerregulierrakel oberhalb angeordnet ist, erlaubt sie nicht, dass eine gleichmäßige Beförderung des Entwicklers erzielt wird, sofern nicht eine Presskraft ausgeübt wird, die ausreicht, um die Schwerkraft des Entwicklers zu überwinden. Dies hat zur Folge, dass eine Zunahme der Reibungskraft zwischen Entwicklerteilchen untereinander eintritt, die durch die Drehung des Entwicklungszylinders verursacht wird. Die Zersetzung bzw. Verschlechterung der äußeren Zusatzstoffe wird stärker beschleunigt, wenn sich der Entwicklungszylinder öfter dreht, wodurch bewirkt wird, dass die Änderung der Fließfähigkeit im Vergleich zu dem anfänglichen Toner zunimmt. Eine große Schwankung der Fließfähigkeit des Toners bedeutet einen großen Änderungsbetrag der Schüttdichte zwischen den Entwicklerteilchen. Die Änderung der Schüttdichte ist größer, wenn die äußeren Zusatzstoffe kleiner sind. Eine Verschlechterung bzw. Zersetzung der äußeren Zusatzstoffe verursacht eine Änderung der Poren zwischen Entwicklerteilchen, was eine Änderung der Schüttdichte des Entwicklers zur Folge hat. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung, bei der die Entwicklerregulierrakel im Gegensatz dazu unterhalb des Entwicklungszylinders angeordnet ist, ist es nicht notwendig, dass zur Überwindung der Schwerkraft eine Presskraft ausgeübt wird. Eine gleichmäßige Beförderung des Entwicklers wird sogar in dem Fall sichergestellt, dass die Menge des Entwicklers, der sich in der Nähe der Rakel ansammelt, abnimmt, was dazu führt, dass eine Verschlechterung bzw. Zersetzung, die durch Zusammenpressen des Entwicklers verursacht wird, unterdrückt wird, und eine Verminderung der Änderung der Schüttdichte erlaubt.
Das entwickelte Tonerbild wird dann auf ein Bildempfangs-Übertragungsmaterial wie z. B Papier übertragen.
Anwendbare Übertragungseinrichtungen umfassen eine Kontaktübertragungseinrichtung wie z. B eine Übertragungsrakel und eine Übertragungswalze, die mit dem Latentbildträgerelement in Kontakt kommt und direkt eine Übertragungsvorspannung anlegen kann, und eine kontaktfreie Übertragungseinrichtung, bei der die Übertragung durchgeführt wird, indem durch eine Koronaaufladeeinrichtung eine Übertragungsvorspannung angelegt wird.
Die Anwendung einer Kontaktübertragungseinrichtung ist vorzuziehen, weil es möglich ist, die Menge des Ozons, das beim Anlegen der Übertragungsvorspannung erzeugt wird, zu unterdrücken.
Der restliche Toner, der nach der Übertragung auf dem Latentbildträgerelement zurückgeblieben ist, kann auch unter Anwendung eines Reinigungselements wie z. B einer Reinigungsrakel, die mit dem Latentbildträgerelement in Kontakt gebracht wird, entfernt werden. Es ist auch möglich, dass der zurückgebliebene Toner entfernt wird, indem die Ladung des zurückgebliebenen Toners bei der Aufladung eingestellt wird und der zurückgebliebene Toner im Entwicklungsschritt gesammelt wird.
1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Ausführungsform des Bilderzeugungsgeräts der Erfindung veranschaulicht. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Durch die magnetische Kraft einer Magnetwalze 21 wird auf der Oberfläche eines Förderzylinders 22 eine Magnetbürste gebildet, die magnetische Teilchen 23 enthält. Eine lichtempfindliche Trommel 1 wird aufgeladen, indem diese Magnetbürste mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 in Kontakt gebracht wird. Durch eine nicht gezeigte Einrichtung zum Anlegen einer Vorspannung wird an den Förderzylinder 22 eine Aufladevorspannung angelegt. Durch einen Laserstrahl 24, der durch eine nicht gezeigte Belichtungseinrichtung ausgestrahlt wird, wird auf der aufgeladenen lichtempfindlichen Trommel 1 ein elektrostatisches Bild (Latentbild) erzeugt. Das elektrostatische Bild, das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugt worden ist, wird durch einen Toner 19a in einem Entwickler 19, der durch einen Entwicklungszylinder 11 getragen wird, der eine Magnetwalze 12 enthält und an den durch eine nicht gezeigte Einrichtung zum Anlegen einer Vorspannung eine Entwicklungsvorspannung angelegt wird, entwickelt.
Nachstehend wird nun der F1ießweg des Entwicklers beschrieben.
Ein Entwicklerbehälter 4 ist durch eine Trennwand 17 in eine Entwicklungskammer R1 und eine Rührerkammer R2, die jeweils eine Entwicklerförderschnecke 13 bzw. 14 haben, aufgeteilt. Oberhalb der Rührerkammer R2 ist eine Tonervorratskammer R3, die Nachfülltoner 18 enthält, bereitgestellt, und unterhalb der Vorratskammer R3 ist eine Nachfüllöffnung 20 bereitgestellt.
Der Entwickler wird in einer einzigen Richtung entlang der Längsrichtung des Entwicklungszylinders 11 befördert, während der Entwickler in der Entwicklungskammer R1 durch Drehen der Entwicklerförderschnecke 13 gerührt wird. An der nahen Seite und an der fernen Seite der Zeichnung befindet sich in der Trennwand 17 je eine nicht gezeigte Öffnung. Der Entwickler, der durch die Schnecke 13 zu einer Seite der Entwicklungskammer R1 befördert worden ist, wird durch die an dieser Seite befindliche Öffnung in der Trennwand 17 in die Rührerkammer R2 befördert und gelangt zu der Entwicklerförderschnecke 14. Die Schnecke 14 dreht sich in einer Richtung, die der Drehrichtung der Schnecke 13 entgegengesetzt ist, und befördert den Entwickler in der Rührerkammer R2, den Entwickler, der aus der Entwicklungskammer R1 gekommen ist, und den Toner, der aus der Tonervorratskammer R3 nachgefüllt worden ist, in einer Richtung, die der Richtung der Schnecke 13 entgegengesetzt ist, während dieselben gerührt und vermischt werden, und dieselben werden durch die andere Öffnung der Trennwand 17 in die Entwicklungskammer R1 befördert.
Wenn das elektrostatische Bild, das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugt worden ist, entwickelt wird, wird zuerst der Entwickler 19, der sich in der Entwicklungskammer R1 befindet, unter der Wirkung der magnetischen Kraft der Magnetwalze 12 aufgesaugt und auf der Oberfläche des Entwicklungszylinders 11 getragen. Der Entwickler, der auf dem Entwicklungszylinder 11 getragen wird, wird zusammen mit der Drehung des Entwicklungszylinders 11 zu einer Regulierrakel 15 befördert. Nachdem die Dicke des Entwicklers unter Bildung einer dünnen Entwicklerschicht mit einer geeigneten Dicke reguliert worden ist, erreicht der Entwickler eine Entwicklungszone, die zwischen dem Entwicklungszylinder 11 und der lichtempfindlichen Trommel 1, die einander gegenüberliegen, gebildet ist. An dem Bereich der Magnetwalze 12, der der Entwicklungszone entspricht, ist ein Magnetpol (Entwicklungspol) N1 angeordnet, und der Entwicklungspol N1 erzeugt in der Entwicklungszone ein zur Entwicklung dienendes Magnetfeld. Dieses zur Entwicklung dienende Magnetfeld bildet einen Entwicklerkopf, so dass in der Entwick lungszone eine aus dem Entwickler bestehende Magnetbürste gebildet wird. Die Magnetbürste kommt mit der lichtempfindlichen Trommel 1 in Kontakt, was zur Folge hat, dass der Toner, der an der Magnetbürste anhaftet, und der Toner, der an der Oberfläche des Entwicklungszylinders 11 anhaftet, verlagert werden und im Bereich des elektrostatischen Latentbildes auf der lichtempfindlichen Trommel 1 anhaften, und das Latentbild wird in Form eines Tonerbildes sichtbar gemacht.
Wenn die Entwicklung beendet ist, wird der Entwickler zusammen mit der Drehung des Entwicklungszylinders 11 in den Entwicklerbehälter 4 zurückgebracht und durch ein abstoßendes Magnetfeld zwischen den Magnetpolen S1 und S2 von dem Entwicklungszylinder 11 abgelöst bzw. abgeschält und fällt zum Sammeln in die Entwicklungskammer R1 und die Rührerkammer R2.
Wenn das T/C-Verhältnis (das Mischungsverhältnis von Toner zu Tonerträger, d. h. der Toneranteil bzw. die Tonerkonzentration in dem Entwickler) des Entwicklers 19 in dem Entwicklerbehälter 4 durch die Entwicklung vermindert wird, wie es vorstehend beschrieben wurde, wird der Toner aus der Tonervorratskammer R3 in einer Menge, die der durch Entwicklung verbrauchten Menge entspricht, durch die Wirkung der Schwerkraft der Rührerkammer R2 zugeführt, damit ein konstantes T/C-Verhältnis des Entwicklers 19 aufrechterhalten wird. Zur Messung des T/C-Verhältnisses des Entwicklers 19 in dem Entwicklerbehälter 4 wird ein Tonerkonzentrations-Messfühler 28 angewendet, der die Änderung der magnetischen Permeabilität des Entwicklers unter Anwendung der Induktivität einer Spule misst. In dem Tonerkonzentrations-Messfühler 28 befindet sich eine nicht gezeigte Spule.
Eine Entwicklerregulierrakel 15, die unterhalb des Entwicklungszylinders 11 angeordnet ist, um die Schichtdicke des auf dem Entwicklungszylinder 11 befindlichen Entwicklers 19 einzustellen, ist eine aus einem nichtmagnetischen Material wie z. B Aluminium oder dem Edelstahl SUS316 hergestellte nichtmagnetische Rakel, und der Abstand zwischen dem Ende der nichtmagnetischen Rakel und der Oberfläche des Entwicklungszylinders 11 beträgt 300 bis 1000 μm und vorzugsweise 400 bis 900 μm. Wenn dieser Abstand kleiner als 300 μm ist, kann der magnetische Tonerträger zwischen ihnen festgeklemmt werden, wodurch die Entwicklerschicht leicht ungleichmäßig gemacht wird, und ferner kann der Entwickler, der für die Durchführung einer guten Entwicklung notwendig ist, nicht auf den Entwicklungszylinder aufgetragen werden, so dass das Problem herbeigeführt wird, dass nur entwickelte Bilder mit einer niedrigen Bilddichte, die sehr ungleichmäßig sind, erhalten werden können. Um ein ungleichmäßiges Auftragen (eine so genannte Rakelverstopfung), das auf unnötige Teilchen zurückzuführen ist, die in dem Entwickler enthalten sind, zu verhindern, kann der Abstand vorzugsweise 400 μm betragen oder noch gröber sein. Wenn er mehr als 1000 μm beträgt, nimmt die Menge des Entwicklers, der auf den Entwicklungszylinder 11 aufgetragen wird, derart zu, dass die Dicke der Entwicklerschicht nicht reguliert werden kann, wodurch die Probleme herbeigeführt werden, dass die magnetischen Tonerträgerteilchen in einer großen Menge an der lichtempfindlichen Trommel 1 anhaften bzw. ankleben und dass die Umwälzung des Entwicklers und die Steuerung bzw. Einstellung des Entwicklers durch die Regulierrakel 15 für die Steuerung der Entwicklung weniger wirksam werden können, so dass wegen mangelnder triboelektrischer Ladung des Toners Schleier verursacht wird.
Wenn der Entwicklungszylinder 11 in der Richtung eines Pfeils gedreht wird, bewegen sich die magnetischen Tonerträgerteilchen in dieser Schicht langsamer, während sie sich entsprechend dem Gleichgewicht zwischen der Bindungskraft, die auf der magnetischen Kraft basiert, und der Schwerkraft und der Transportkraft, die zum Transportieren des Entwicklungszylinders 11 wirkt, von der Oberfläche des Entwicklungszylinders trennen. Einige Teilchen fallen natürlich wegen der Schwerkraft herunter.
Die Lage, in der die Magnetpole N angeordnet werden, sowie die Fließfähigkeit und die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Tonerträgerteilchen werden folglich zweckmäßig gewählt, damit die Schicht aus magnetischen Tonerträgerteilchen zu dem Magnetpol N1 hin transportiert wird, während sie sich näher bei dem Entwicklungszylinder befindet, und eine sich bewegende Schicht bildet.
Zusammen mit dieser Bewegung der magnetischen Tonerträgerteilchen wird der Entwickler zu der Entwicklungszone transportiert, während der Entwicklungszylinder 11 gedreht wird, und nimmt an der Entwicklung teil.
Das entwickelte Tonerbild wird durch eine Übertragungsrakel 27, bei der es sich um eine Übertragungseinrichtung handelt, an die durch eine Einrichtung 26 zum Anlegen einer Vorspannung eine Übertragungsvorspannung angelegt wird, auf ein zu der Übertragungszone befördertes Bildempfangs-Übertragungsmaterial (nachstehend als Bildempfangsmaterial bezeichnet) 25 übertragen. Das Tonerbild, das auf das Bildempfangsmaterial übertragen worden ist, wird durch eine nicht gezeigte Fixiereinrichtung an dem Bildempfangsmaterial fixiert. Restlicher Toner, der im Übertragungsschritt nicht für die Übertragung verbraucht worden und auf dem lichtempfindlichen Element zurückgeblieben ist, erfährt während des Aufladeschrittes eine Einstellung bzw. Steuerung seiner Ladung und wird während der Entwicklung gesammelt.
3 veranschaulicht schematisch noch ein anderes Bilderzeugungsgerät, mit dem das Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann.
Der Hauptkörper des Bilderzeugungsgeräts ist mit einer ersten Bilderzeugungseinheit Pa, einer zweiten Bilderzeugungseinheit Pb, einer dritten Bilderzeugungseinheit Pc und einer vierten Bilderzeugungseinheit Pd, die nebeneinander angeordnet sind, ausgestattet, und auf einem Bildempfangsmaterial werden durch die Verfahrensschritte der Latentbilderzeugung, Entwicklung und Übertragung Bilder mit jeweils verschiedenen Farben erzeugt.
Die jeweiligen Bilderzeugungseinheiten, die in dem Bilderzeugungsgerät nebeneinander angeordnet sind, sind jeweils in der nachstehend beschriebenen Weise aufgebaut, wobei die erste Bilderzeuqungseinheit Pa als Beispiel genommen wird.
Die erste Bilderzeugungseinheit Pa hat als Latentbildträgerelement eine elektrophotographische lichtempfindliche Trommel 61a mit einem Durchmesser von 30 mm. Diese lichtempfindliche Trommel 61a wird in der Richtung eines Pfeils a gedreht. Bezugszahl 62a bezeichnet eine Primäraufladevorrichtung, die als Aufladeeinrichtung dient. Bezugszahl 67a bezeichnet einen zur Bestrahlung dienenden Laserstrahl, der durch eine nicht gezeigte Belichtungseinrichtung ausgestrahlt wird, für die Erzeugung eines elektrostatischen Latentbildes auf der lichtempfindlichen Trommel 61a, deren Oberfläche durch die Primäraufladeeinrichtung 62a gleichmäßig aufgeladen worden ist. Bezugszahl 63a bezeichnet eine Entwicklungsvorrichtung, die als Entwicklungseinrichtung für die Entwicklung des elektrostatischen Latentbildes dient, das auf der lichtempfindlichen Trommel 61a getragen wird, um ein Farbtonerbild zu erzeugen, das einen Farbtoner enthält. Bezugszahl 64a bezeichnet eine Übertragungsrakel, die als Übertragungseinrichtung für die Übertragung des auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 61a erzeugten Farbtonerbildes auf die Oberfläche eines Bildempfangsmaterials, das durch ein bandförmiges Bildempfangsmaterial-Trägerelement 68 transportiert wird, dient. Diese Übertragungsrakel 64a kommt mit der Rückseite des Bildempfangsmaterial-Trägerelements 68 in Berührung und kann eine Übertragungsvorspannung anlegen.
In dieser ersten Bilderzeugungseinheit Pa wird die lichtempfindliche Trommel 61a einer gleichmäßigen Primäraufladung durch die Primäraufladeeinrichtung 62a unterzogen, und danach wird auf der lichtempfindlichen Trommel 61a durch den Laserstrahl 67a der Belichtungseinrichtung das elektrostatische Latentbild erzeugt. Das elektrostatische Latentbild wird durch die Entwicklungsvorrichtung 63a unter Verwendung eines Farbtoners entwickelt. Das auf diese Weise durch Entwicklung erzeugte Tonerbild wird auf die Oberfläche des Bildempfangsmaterials übertragen, indem von der Übertragungsrakel 64a, die mit der Rückseite des bandförmigen Bildempfangs-Trägerelements 68, auf dem das Bildempfangsmaterial getragen und transportiert wird, in Berührung kommt, bei einer ersten Übertragungszone (wo die lichtempfindliche Trommel 61a mit dem Bildempfangsmaterial in Kontakt kommt) eine Übertragungsvorspannung angelegt wird.
Wenn das T/C-Verhältnis als Folge des Tonerverbrauchs für die Entwicklung abnimmt, wird die Abnahme durch den Tonerkonzentrations- Messfühler 85, der die Änderung der magnetischen Permeabilität eines Entwicklers unter Anwendung der Induktivität einer Spule misst, ermittelt, und der Nachfülltoner 65a wird in einer dem Tonerverbrauch entsprechenden Menge zugeführt. In dem Tonerkonzentrations-Messfühler 85 befindet sich eine nicht gezeigte Spule.
In dem Bilderzeugungsgerät sind die zweite Bilderzeugungseinheit Pb, die dritte Bilderzeugungseinheit Pc und die vierte Bilderzeugungseinheit Pd, die in derselben Weise wie die erste Bilderzeugungseinheit Pa aufgebaut sind, jedoch jeweils verschiedene Farbtoner haben, die in den Entwicklungsvorrichtungen aufbewahrt werden, nebeneinander angeordnet. Beispielsweise wird in der ersten Bilderzeugungseinheit Pa ein gelber Toner verwendet, wird in der zweiten Bilderzeugungseinheit Pb ein magentafarbener Toner verwendet, wird in der dritten Bilderzeuqungseinheit Pc ein cyanfarbener Toner verwendet und wird in der vierten Bilderzeugungseinheit Pd ein schwarzer Toner verwendet, und die jeweiligen Farbtoner werden bei den Übertragungszonen der jeweiligen Bilderzeuqungseinheiten nacheinander auf das Bildempfangsmaterial übertragen. Währenddessen werden die jeweiligen Farbtoner immer, wenn sich das Bildempfangsmaterial einmal bewegt hat, auf demselben Bildempfangsmaterial übereinandergelagert, wobei eine Aufeinanderpassung eingestellt wird. Nach Beendigung der Übertragung wird das Bildempfangsmaterial durch eine Abtrennungs-Aufladevorrichtung 69 von der Oberfläche des Bildempfangsmaterial-Trägerelements 68 abgetrennt und dann durch eine Fördereinrichtung wie z. B ein Förderband einer Fixiereinrichtung 70 zugeführt, wo durch nur einmaliges Fixieren ein fertiges Vollfarbenbild erzeugt wird.
Die Fixiereinrichtung 70 hat eine Fixierwalze 71 mit einem Durchmesser von 40 mm und eine Presswalze 72 mit einem Durchmesser von 30 mm. Die Fixierwalze 71 hat Heizeinrichtungen 75 und 76. Bezugszahl 73 bezeichnet eine Bahn für die Entfernung etwaiger Flecke, die auf der Fixierwalze vorhanden sind.
Die unfixierten Farbtonerbilder, die auf das Bildempfangsmaterial übertragen worden sind, werden durch den Presskontaktbereich zwischen der Fixierwalze 71 und der Presswalze 72 hindurchgehen ge lassen, worauf sie durch die Wirkung von Wärme und Druck an dem Bildempfangsmaterial fixiert werden.
Bei dem in 3 gezeigten Gerät ist das Bildempfangsmaterial-Trägerelement 68 ein endloses bandförmiges Element (Übertragungsband). Dieses bandförmige Element wird durch eine Antriebswalze 80 in der Richtung eines Pfeils e bewegt. Bezugszahl 79 bezeichnet eine Übertragungsband-Reinigungsvorrichtung; 81 eine mitlaufende Spannrolle für das Band und 82 eine Ladungslöscheinrichtung für das Band. Bezugszahl 83 bezeichnet ein Paar Ausrichtungswalzen für den Transport des Bildempfangsmaterials, das in einem Bildempfangsmaterialbehälter aufbewahrt wird, zum Bildempfangsmaterial-Trägerelement 68.
Als Übertragungseinrichtung kann die Übertragungswakel, die mit der Rückseite des Bildempfangsmaterial-Trägerelements in Berührung kommt, durch eine Kontaktübertragunqseinrichtung wie z. B eine Übertragungswalze ersetzt werden, die mit der Rückseite des Bildempfangsmaterial-Trägerelements in Kontakt kommt und direkt eine Übertragungsvorspannung anlegen kann.
Die vorstehend erwähnte Kontaktübertragungseinrichtung kann auch durch eine kontaktfreie Übertragungseinrichtung ersetzt werden, mit der die Übertragung durchgeführt wird, indem von einer üblicherweise angewandten Koronaaufladevorrichtung, die ohne Kontakt mit der Rückseite des Bildsmpfangsmaterial-Trägerelements angeordnet ist, eine Übertragungsvorspannung angelegt wird.
Im Hinblick auf den Vorteil, dass die Ozonmenge, die erzeugt wird, wenn die Übertragungsvorspannunq angelegt wird, beschränkt werden kann, ist jedoch die Anwendung der Rontaktübertragungseinrichtunq mehr vorzuziehen.
Messverfahren, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, werden nachstehend beschrieben.
(1) Messung magnetischer Eigenschaften des Tonerträgers:
Als Messgerät wird ein Magnetisierungsmessgerät vom Typ BHU-60 (hergestellt durch Riken Sokutei Co.) angewendet. Etwa 1,0 g einer Probe für die Messung werden abgewogen und in eine 10 mm hohe Zelle mit einem Durchmesser von 7 mm eingefüllt, die dann in das vorstehend erwähnte Messgerät eingebracht wird. Die Messung wird durchgeführt, während ein angelegtes Magnetfeld allmählich verstärkt wird, so dass es sich bis zu einem Höchstwert von 79 kA/m (1000 Oersted) verändert. Anschließend wird das angelegte Magnetfeld vermindert, und schließlich wird auf einem Aufzeichnungspapier eine Hysteresekurve der Probe erhalten. Daraus werden der σ₁₀₀₀-Wert und die Koerzitivkraft ermittelt.
(2) Messung der scheinbaren Dichte:
Unter Anwendung eines Pulverprüfgeräts (hergestellt durch Hosokawa Micron Co.) wird ein Sieb, dessen Maschenweite 75 μm beträgt, mit einer Schwingungsamplitude von 1 mm in Schwingung versetzt, und die scheinbare Dichte A (g/cm³) wird in dem Zustand gemessen, in dem die Teilchen durch das Sieb hindurchgegangen sind.
(3) Messung des Verdichtungsgrades:
Mit einem Pulverprüfgerät (hergestellt durch Hosokawa Micron Co.) wurde die Rütteldichte P nach 180 Auf- und Abbewegungen gemessen, und der Verdichtungsgrad wurde gemäß der folgenden Formel berechnet:
[worin A die scheinbare Dichte bezeichnet, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren (2) gemessen wird.]
(4) Verfahren zur Messung des SF-1- und des SF-2-Wertes von Tonerteilchen, Tonerträger und äußeren Zusatzstoffen:
Eine Probe wurde mit einem Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM) (S-800; hergestellt durch Hitachi Limited) vergrößert, und auf dem vergrößerten Bild wurden 100 Teilchen der Probe zufällig ausgewählt. Die Bilddaten wurden zur Auswertung durch eine Schnittstelle beispielsweise in einen Bildanalysator von Nireco Co. (Luzex III) eingegeben. Als Formfaktoren SF-1 und SF-2 wurden die Werte angesehen, die durch die folgenden Formeln berechnet wurden. Bei dieser Messung wurden die Tonerteilchen 10.000fach vergrößert, die Tonerträgerteilchen 2000fach vergrößert und die Teilchen der äußeren Zusatzstoffe 100.000fach vergrößert:
(worin MXLNG die absolute maximale Länge eines Teilchens und AREA die Projektionsfläche des Teilchens wiedergibt.)
(worin PERI die Umfangslänge eines Teilchens und AREA die Projektionsfläche des Teilchens wiedergibt.)
(5) Messung des mittleren Teilchendurchmessers und des Verhältnisses längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser der äußeren Zusatzstoffe und der Anzahl der auf der Oberfläche der Tonerteilchen vorhandenen Teilchen der äußeren Zusatzstoffe:
Die Messung von Zahlenwerten der anorganischen Oxid-Feinteilchen A wurde unter Anwendung einer vergrößerten Aufnahme durchgeführt, die angefertigt wurde, indem Oberflächen von mit einem FE-REM (S-800, hergestellt durch Hitachi Limited) 100.000fach vergrößerten Tonerteilchen photographiert wurden.
Zuerst wurde der mittlere Teilchendurchmesser der anorganischen Oxid-Feinteilchen A ermittelt, indem auf zehn Gesichtsfeldern die längeren Durchmesser der auf der vergrößerten Aufnahme sichtbaren anorganischen Oxid-Feinteilchen A gemessen wurden und ihr Mittelwert als mittlerer Teilchendurchmesser angesehen wurde. Ferner wurde in ähnlicher Weise der Mittelwert der kürzeren Durchmesser der anorganischen Oxid-Feinteilchen A ermittelt und wurde das Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser der anorganischen Oxid-Feinteilchen A ermittelt. Parallelenpaare wurden jeweils derart gezogen, dass sie die anorganischen Oxid-Feinteilchen A berührten (d. h. tangential gezogen), wobei der größte Abstand zwischen den Parallelen der Parallelenpaare, die das jeweilige Teilchen berührten, als längerer Durchmesser des Teilchens angesehen wurde und der kleinste Abstand zwischen den Parallelen der Parallelenpaare, die das jeweilige Teilchen berührten, als kürzerer Durchmesser des Teilchens angesehen wurde.
Die Anzahl der auf der Oberfläche der Tonerteilchen vorhandenen anorganischen Oxid-Feinteilchen A wurde ermittelt, indem auf zehn Gesichtsfeldern der vergrößerten Aufnahme die Anzahl der anorganischen Oxid-Feinteilchen A je Fläche von 0,5 μm × 0,5 μm (50 mm × 50 mm auf der 100.000fach vergrößerten Aufnahme) der Oberfläche der Tonerteilchen gezählt und ihr Mittelwert berechnet wurde. Als die Anzahl der in Form von Primärteilchen oder Sekundärteilchen vorhandenen anorganischen Oxid-Feinteilchen A gezählt wurde, wurden die Teilchen erfasst, die in einem 0,5 μm × 0,5 μm entsprechenden Bereich in der Mitte der vergrößerten Aufnahme vorhanden waren.
Zahlenwerte der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B wurden gemessen, indem Oberflächen von mit einem FE-REM (hergestellt durch Hitachi Limited) 30.000fach vergrößerten Tonerteilchen photographiert wurden und die erhaltene vergrößerte Aufnahme angewendet wurde.
Der mittlere Teilchendurchmesser der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B wurde ermittelt, indem auf zehn Gesichtsfeldern die längeren Durchmesser der auf der vergrößerten Aufnahme sichtbaren nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B gemessen wurden und ihr Mittelwert als mittlerer Teilchendurchmesser angesehen wurde. In ähnlicher Weise wurde der Mittelwert der kürzeren Durchmesser der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B ermittelt und wurde somit das Verhältnis längerer Durchmesserkürzerer Durchmesser der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B ermittelt. Parallelenpaare wurden jeweils derart gezogen, dass sie die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B berührten (d. h. tangential gezogen), wobei der größte Abstand zwischen den Parallelen der Parallelenpaare, die das jeweilige Teilchen berührten, als längerer Durchmesser des Teilchens angesehen wurde und der kleinste Abstand zwischen den Parallelen der Parallelenpaare, die das jeweilige Teilchen berührten, als kürzerer Durchmesser des Teilchens angesehen wurde.
Die Anzahl der auf der Oberfläche der Tonerteilchen vorhandenen nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B wurde ermittelt, indem auf zehn Gesichtsfeldern die Anzahl der nichtsphä rischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B je Fläche von 1,0 μm × 1,0 μm (30 mm × 30 mm auf der 30.000fach vergrößerten Aufnahme) der Oberfläche der Tonerteilchen gezählt und ihr Mittelwert berechnet wurde. Als die Anzahl der nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B gezählt wurde, wurden die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen erfasst, die in einem 1,0 μm × 1,0 μm entsprechenden Bereich in der Mitte der vergrößerten Aufnahme vorhanden waren.
(6) Messung des mittleren Teilchendurchmessers und der Teilchengrößenverteilung von Tonerteilchen und Tonerträger:
Zur Messung des mittleren Teilchendurchmessers und der Teilchengrößenverteilung von Tonerteilchen und Tonerträger wird ein Zählgerät wie Coulter counter Model TA-II und Coulter Multisizer (hergestellt durch Coulter Electronics, Inc.) angewendet. Es sind eine Schnittstelle (hergestellt durch Nikkaki K. K.), die die auf die Anzahl bezogene Verteilung und die Volumenverteilung ausgibt, und ein Arbeitsplatzcomputer (PC9801, hergestellt durch NEC.) angeschlossen. Als Elektrolytlösung wird unter Verwendung von analysenreinem Natriumchlorid eine 1%ige wässrige NaCl-Lösung hergestellt. Es kann beispielsweise ISOTON R-II (Coulter Scientific Japan Co.) verwendet werden. Die Messung wird durchgeführt, indem zu 100 bis 150 ml der vorstehend erwähnten wässrigen Elektrolytlösunq als Dispergiermittel 0,1 bis 5 ml eines Tensids (vorzugsweise eines Alkylbenzolsulfonats) hinzugegeben werden und ferner 2 bis 20 mg einer zu messenden Probe zugesetzt werden. Die Elektrolytlösung, in der die Probe suspendiert worden ist, wird etwa 1 Minute bis etwa 3 Minuten lang einer Dispergierbehandlung in einem Ultraschall-Dispergiergerät unterzogen. Die Volumenverteilung und die auf die Anzahl bezogene Verteilung werden berechnet, indem das Volumen und die Anzahl der Tonerteilchen, deren Durchmesser nicht weniger als 2 μm betragen, mit dem vorstehend erwähnten Zählgerät Coulter Multisizer unter Anwendung einer Öffnung von 100 μm als Messöffnung des Geräts gemessen werden. Dann werden die Werte gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt, bei denen es sich um den auf das Volumen bezogenen massegemittelten Teilchendurchmesser (D4), der aus der Volumenverteilung ermittelt wird, und den auf die An zahl bezogenen längengemittelten Teilchendurchmesser (D1), der aus der auf die Anzahl bezogenen Verteilung ermittelt wird, handelt.
(7) Messung des spezifischen Volumenwiderstandes des magnetischen Entwicklungs-Tonerträgers und der zur Aufladung dienenden leitfähigen magnetischen Teilchen:
Der spezifische Volumenwiderstand wird unter Anwendung der in 4 gezeigten Messzelle gemessen. Im Einzelnen wird die Zelle A mit der Probe 33 gefüllt, und die Elektroden 31 und 32 werden derart angeordnet, dass sie mit der Probe 33 in Kontakt kommen, wobei zwischen den Elektroden eine Gleichspannung von 1000 V angelegt wird und die zu dieser Zeit fließenden Ströme mit dem Amperemeter gemessen werden, um den spezifischen Volumenwiderstand zu ermitteln. In diesem Fall bezeichnet Bezugszahl 144 einen Isolator. Die Messung wird unter den Bedingungen einer Kontaktfläche S von 2 cm² zwischen der eingefüllten Probe 33 und der Zelle, einer Dicke d von 3 mm und einer Belastung der oberen Elektrode mit 15 kg durchgeführt.
(8) Messung der spezifischen Oberfläche nach BET von äußeren Zusatzstoffen
Die spezifische Oberfläche nach BET wurde mit einem Gerät zur Messung der spezifischen Oberfläche (Autosorb 1, hergestellt durch QUANTACHROME Co.) gemessen.
Eine Probe wurde in einer Menge von etwa 0,1 g abgewogen und 12 Stunden lang bei einer Temperatur von 40°C in einem Vakuum von weniger als 1,0 × 10^–3 mmHg entgast bzw. entlüftet. Dann wurde bewirkt, dass die Probe Stickstoffgas adsorbierte, während sie mit flüssigem Stickstoff gekühlt wurde, und die spezifische Oberfläche nach BET wurde durch das Mehrpunktverfahren ermittelt.
BEISPIELE
Beispiele für die vorliegende Erfindung sind nachstehend angegeben. Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf diese beschränkt. Im Folgenden hat "Teil(e)" die Bedeutung "Masseteil(e)".
[Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner]

In 710 Teile durch Ionenaustausch entsalztes Wasser wurden 450 Teile einer wässrigen 0,1 m Na₃PO₄-Lösung eingeführt, worauf Erhitzen auf 60°C und dann Rühren mit 12.000 U/min unter Anwendung eines Homogenisiermischers (TK-type homomixer, hergestellt durch Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) folgten. Der erhaltenen Mischung wurden nach und nach 68 Teile einer wässrigen 1,0 m CaCl₂-Lösung zugesetzt, wobei ein wässriges Medium erhalten wurde, das Ca₃(PO₄)₂ enthielt.

(Monomere)
Styrol	165 Teile
n-Butylacrylat (Farbmittel)	35 Teile
C. I. Pigment Blue 15 : 3 (Ladungssteuerungsmittel)	15 Teile
Salicylsäure-Metallverbindung (Polares Harz)	2 Teile
Gesättigtes Polyesterharz (Trennmittel)	10 Teile
Esterwachs (Fp.: 70°C)	50 Teile

Materialien mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung wurden auf 60°C erhitzt, worauf gleichmäßiges Auflösen und Dispergieren mit 12.000 U/min unter Anwendung eines Homogenisiermischers (TK-type homomixer, hergestellt durch Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) folgten. In der erhaltenen Mischung wurden 10 Teile 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril) als Polymerisationsinitiator gelöst. Auf diese Weise wurde eine polymerisierbare Monomermischung hergestellt.
Die vorstehend erwähnte polymerisierbare Monomermischung wurde in das vorstehend erwähnte wässrige Medium eingeführt, worauf 10-minütiges Rühren bei 60°C in einer Stickstoffatmosphäre unter Anwendung des TK-Homogenisiermischers mit 10.000 U/min folgte, um die polymerisierbare Monomermischung in Tröpfchen umzuwandeln. Danach wurde die Temperatur des erhaltenen Produkts au 80°C erhöht, während mit einer Rührschaufel gerührt wurde, und eine Reaktion wurde 10 Stunden lang durchgeführt. Nach Beendigung der Polymeri sation wurden restliche Monomere unter vermindertem Druck abgedampft; das Reaktionssystem wurde gekühlt, und danach wurde Salzsäure dazugegeben, um das Calciumphosphat aufzulösen, worauf Filtrieren, Waschen mit Wasser und dann Trocknen folgte, wobei scharf verteilte Tonerteilchen mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm erhalten wurden. Die erhaltenen Tonerteilchen 1 hatten Formfaktoren SF-1 von 114 und SF-2 von 107.
100 Teilen der erhaltenen Tonerteilchen wurden äußerlich 1,0 Teile hydrophobes Titanoxid vom Anatastyp (7 × 10⁹ Ωcm), das eine spezifische Oberfläche nach BET von 96 m²/g hatte und in einem wässrigen Medium je 100 Teile mit 10 Teilen Isobutyltrimethoxysilan behandelt worden war, und 1,0 Teile nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen, die durch Vereinigung einer Vielzahl von Siliciumdioxid-Feinteilchen mit einem mittleren Primärteilchendurchmesser von 60 nm erzeugt und je 100 Teile mit 10 Teilen Hexamethyldisilazan behandelt worden waren und eine spezifische Oberfläche nach BET von 43 m²/g hatten, zugesetzt, wodurch ein cyanfarbener Toner 1 erhalten wurde. Von dem cyanfarbenen Toner 1 wurde durch ein Elektronenmikroskop eine vergrößerte Aufnahme angefertigt, und physikalische Eigenschaften und Teilchenanzahl der äußeren Zusatzstoffe auf dem cyanfarbenen Toner 1 wurden untersucht. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.

Zur Herstellung der vorstehend erwähnten nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen wurden handelsübliche Siliciumdioxid-Feinteilchen (#50, hergestellt durch Nihon Aerosil Co.) in einer Menge von 100 Teilen einer Oberflächenbehandlung mit 10 Teilen Hexamethyldisilazan unterzogen, und dann wurde bei denselben eine Einstellung der Teilchengrößenverteilung durchgeführt, indem verhältnismäßig grobe Teilchen mit einem Windsichter gesammelt wurden. Bei einer durch ein Transmissions- bzw. Durchstrahlungselektronenmikroskop (TEM) angefertigten, 100.000fach vergrößerten Aufnahme und einer mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) angefertigten, 30.000fach vergrößerten Aufnahme wurde bestätigt, dass es sich bei den nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen um Teilchen handelte, die sich durch Vereinigung einer Vielzahl von Primärteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 60 nm gebildet hatten. Die er haltenen nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen hatten eine Gestalt, wie sie in 6 gezeigt ist. [Herstellungsbeispiel 2 für einen cyanfarbenen Toner]

Polyesterharz, durch Kondensation von propoxyliertem Bisphenol und Fumarsäure erhalten	100 Teile
Phthalocyaninpigment	4 Teile
Aluminiumverbindung von Di-tert.-butylsalicylsäure	4 Teile
Niedermolekulares Polypropylen	4 Teile

Die vorstehend angegebenen Materialien wurden unter Anwendung eines Henschel-Mischers gründlich vorgemischt und dann unter Anwendung eines Doppelschneckenextruders schmelzgeknetet. Nach Abkühlung wurde das geknetete Produkt unter Anwendung einer Hammermühle grob zerkleinert, wobei grobe Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 20 mm erhalten wurden, die dann unter Anwendung einer Feinmühle mit einem Luftstrahlsystem fein pulverisiert wurden. Das so erhaltene fein pulverisierte Produkt wurde ferner klassiert und danach mit einem Hybridizer (hergestellt durch Nara Kikai Co.) durch mechanische Schläge behandelt, um die Teilchen sphärisch (kugelförmig) zu machen bzw. abzurunden. Es wurden Tonerteilchen 2 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,3 μm, einem SF-1-Wert von 130 und einem SF-2-Wert von 135 erhalten. Äußere Zusatzstoffe wurden in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 zugesetzt, und es wurde ein cyanfarbener Toner 2 erhalten. Der cyanfarbene Toner 2 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 3 für einen cyanfarbenen Toner]
Tonerteilchen 3 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 114 und einem SF-2-Wert von 107 und ferner ein cyanfarbener Toner 3 wurden in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen cyanfarbenen Toner erhalten, außer dass 2 Teile hydrophobes Titanoxid verwendet wurden und nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen nicht verwendet wurden. Der cyanfarbene Toner 3 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 4 für einen cyanfarbenen Toner]
Tonerteilchen 4 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,6 μm, einem SF-1-Wert von 114 und einem SF-2-Wert von 107 und ferner ein cyanfarbener Toner 4 wurden in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen cyanfarbener Toner erhalten, außer dass 2 Teile nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen verwendet wurden und hydrophobes Titanoxid nicht verwendet wurden. Der cyanfarbene Toner 4 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 5 für einen cyanfarbener Toner]
Tonerteilchen 5 und ferner ein cyanfarbener Toner 5 wurden in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbener Toner erhalten, außer dass anstelle des Titanoxids, das in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbener Toner verwendet wurde, Titanoxid vom Anatastyp (4 × 10¹¹ Ωcm) verwendet wurde, das eine spezifische Oberfläche nach BET von 88 m²/g hatte und mit Aluminiumoxid und dann mit Isobutyltrimethoxysilan behandelt worden war. Die Tonerteilchen 5 hatten einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,1 μm, einen SF-1-Wert von 115 und einen SF-2-Wert von 108. Der cyanfarbene Toner 5 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 6 für einen cyanfarbener Toner]
Tonerteilchen 6 und ferner ein cyanfarbener Toner 6 wurden in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbener Toner erhalten, außer dass anstelle der nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen, die in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbener Toner verwendet wurden, nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen verwendet wurden, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 35 m²/g hatten und durch Vereinigung einer Vielzahl von Siliciumdioxid-Feinteilchen mit einem mittleren Primärteilchendurchmesser von 70 nm erzeugt und je 100 Teile mit 20 Teilen Dimethylsiliconöl mit einer Viskosität von 100 Centipoise behandelt worden waren. Die Tonerteilchen 6 hatten einen massege mittalten Teilchendurchmesser von 6,1 μm, einen SF-1-Wert von 115 und einen SF-2-Wert von 107. Der cyanfarbene Toner 6 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 7 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 7 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 114 und einem SF-2-Wert von 108 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 7 hergestellt, außer dass anstelle des Titanoxids, das in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurde, bei niedriger Temperatur gebranntes Aluminiumoxid verwendet wurde, das eine spezifische Oberfläche nach BET von 130 m²/g hatte. Der cyanfarbene Toner 7 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 8 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 8 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 114 und einem SF-2-Wert von 107 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 8 hergestellt, außer dass anstelle des Titanoxids, das in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurde, bei hoher Temperatur gebranntes Titanoxid verwendet wurde, das eine spezifische Oberfläche nach BET von 65 m²/g hatte. Der cyanfarbene Toner 8 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 9 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 9 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 115 und einem SF-2-Wert von 108 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 9 hergestellt, außer dass anstelle des Titanoxids, das in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurde, Titan oxid verwendet wurde, das mit Siliconöl mit einer Viskosität von 500 cP behandelt worden war und eine spezifische Oberfläche nach BET von 25 m²/g hatte. Der cyanfarbene Toner 9 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 10 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 10 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 115 und einem SF-2-Wert von 107 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 10 hergestellt, außer dass anstelle des Titanoxids, das in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurde, Titanoxid verwendet wurde, das mit Siliconöl mit einer Viskosität von 3000 cP behandelt worden war und eine spezifische Oberfläche nach BET von 70 m²/g hatte. Der cyanfarbene Toner 10 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 11 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 11 mit einem massegnittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 115 und einem SF-2-Wert von 108 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 11 hergestellt, außer dass anstelle der nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen, die in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurden, nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen verwendet wurden, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 100 m²/g hatten und je 100 Teile mit 5 Teilen Hexamethyldisilazan behandelt worden waren. Der cyanfarbene Toner 11 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 12 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 12 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 115 und einem SF-2-Wert von 108 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 12 hergestellt, außer dass anstelle der nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen, die in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurden, nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen verwendet wurden, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 20 m²/g hatten und mit Siliconöl mit einer Viskosität von 3000 cP behandelt worden waren. Der cyanfarbene Toner 12 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 13 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 13 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 115 und einem SF-2-Wert von 107 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 13 hergestellt, außer dass anstelle der nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen, die in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurden, nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen verwendet wurden, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 30 m²/g hatten und je 100 Teile mit 10 Teilen Hexamethyldisilazan sowie mit 10 Teilen Dimethylsiliconöl mit einer Viskosität von 100 cP behandelt worden waren. Der cyanfarbene Toner 12 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 14 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 14 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 114 und einem SF-2-Wert von 107 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 14 hergestellt, außer dass anstelle der nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen, die in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet wurden, nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen verwendet wurden, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 46 m²/g hatten und durch Pulverisieren mit einer Strahlmühle erhalten worden waren. Der cyanfarbene Toner 14 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 15 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 15 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 9,5 μm, einem SF-1-Wert von 145 und einem SF-2-Wert von 160 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 15 hergestellt, außer dass keine Behandlung zum Sphärisahmachen (Abrunden) angewendet wurde. Der mittlere Teilchendurchmesser der äußeren Zusatzstoffe, SF-1 und die Anzahl der vorhandenen Teilchen waren dieselben wie in Herstellungsbeispiel 2.
[Herstellungsbeispiel 16 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 16 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 115 und einem SF-2-Wert von 107 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 16 hergestellt, außer dass die Menge des zugesetzten Titanoxids zu 0,02 Teilen verändert wurde. Der cyanfarbene Toner 16 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
[Herstellungsbeispiel 17 für einen cyanfarbenen Toner]
In derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner wurden Tonerteilchen 17 mit einem massegemittelten Teilchendurchmesser von 6,5 μm, einem SF-1-Wert von 116 und einem SF-2-Wert von 108 erhalten und wurde ferner ein cyanfarbener Toner 17 hergestellt, außer dass die Menge der zugesetzten nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen zu 2,5 Teilen verändert wurde. Der cyanfarbene Toner 17 wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
(Herstellungsbeispiel 1 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Magnetische Teilchen enthaltende, sphärische magnetische Harz-Tonerträgerkernteilchen wurden erhalten, indem Phenol/Formaldehyd-Monomere (50 : 50) in einem wässrigen Medium vermischt und dispergiert wurden, dann je 100 Masseteile der Monomere 600 Teile eines magnetischen Pulvers, das durch eine Hydrophobierungsbehandlung von Magnetitteilchen, die eine mit Aluminiumoxid behandelte Oberfläche hatten, mit Isopropoxytriisostearoyltitanat hergestellt worden war, und 400 Teile nichtmagnetische Hämatitteilchen, die einer Hydrophobierungsbehandlung mit Isopropoxytriisostearoyltitanat unterzogen worden waren, gleichmäßig dispergiert wurden und die Monomere polymerisiert wurden, während Ammoniak in einer geeigneten Menge zugesetzt wurde.
Andererseits wurde ein Siliconlack mit einem Feststoffgehalt von 10 hergestellt, indem 20 Teile Toluol, 20 Teile Butanol, 20 Teile Wasser und 40 Teile Eis in einen Vierhalskolben eingefüllt wurden, unter Rühren 40 Teile einer Mischung von CH₃SiCl₃ und (CH₃)₂SiCl₂ in einem Molverhältnis von 3 : 2 und ein Katalysator zugesetzt wurden, 30 Minuten lang weiter gerührt wurde, eine Stunde lang eine Kondensationsreaktion bei 60°C bewirkt wurde und das erhaltene Siloxan dann ausreichend mit Wasser gewaschen wurde und dann in einer Lösungsmittelmischung aus Toluol/Methylethylketon/Butanol gelöst wurde.
Diesem Siliconlack wurden, auf 100 Teile des Siloxan-Feststoffgehalts bezogen, gleichzeitig 2,0 Teile durch Ionenaustausch entsalztes Wasser, 2,0 Teile des folgenden Härtungsmittels:
und 2,0 Teile des folgenden Aminosilan-Haftvermittlers: (CH₃)₂N-C₃H₆-Si-(OCH₃)₃ zugesetzt, um eine Tonerträger-Beschichtungslösunq I herzustellen.
Diese Beschichtungslösung I wurde mit einem Auftraggerät (SPIRA coater, hergestellt durch Okada Seiko Co.) derart aufgetragen, dass die Menge der erhaltenen Harz-Deckschicht 1 Teil je 100 Teile der vorstehend erwähnten Tonerträgerkernteilchen betrug, wodurch ein Entwicklungs-Tonerträger I erhalten wurde.
Dieser Tonerträger hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 4 × 10¹³ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 37 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 4,4 kA/m (55 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 34 μm, einen SF-1-Wert von 115 und einen SF-2-Wert von 108.
(Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen, die in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendet werden, wurden in einer Menge von 0,02 Teilen je 100 Teile des Entwicklungs-Tonerträgers I zugesetzt und vermischt, um einen Entwicklungs-Tonerträger II zu bilden.
Der spezifische Volumenwiderstand, die magnetischen Eigenschaften, der massegemittelte Teilchendurchmesser, SF-1 und SF-2 waren dieselben wie bei dem Entwicklungs-Tonerträger I.
Eine Betrachtung der mit einem Elektronenmikroskop vergrößerten Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers II zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 3 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger III wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass anstelle von 600 Teilen magnetischem Pulver und 400 Teilen nichtmagnetischen Hämatitteilchen 100 Teile Magnetit verwendet wurden und ferner die Menge der nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen zu 0,01 Teilen verändert wurde.
Der Entwicklungs-Tonerträger III hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 5 × 10¹¹ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 61 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 6,1 kA/m (77 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 33 μm, einen SF-1-Wert von 119 und einen SF-2-Wert von 110.
Eine Betrachtung der mit einem Elektronenmikroskop vergrößerten Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers III zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 110 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesserkürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 4 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger IV wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass anstelle der nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen 0,02 Teile der in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendeten Titanoxid-Feinteilchen zugesetzt wurden.
Bei dem Entwicklungs-Tonerträger IV waren der spezifische Volumenwiderstand, die magnetischen Eigenschaften, der massegemittelte Teilchendurchmesser, SF-1 und SF-2 dieselben wie bei dem Entwicklungs-Tonerträger I.
Eine Betrachtung der mit einem Elektronenmikroskop vergrößerten Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers IV zeigte, dass die Titanoxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 50 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 1,1 und einen SF-1-Wert von 121 hatten. (Herstellungsbeispiel 5 für einen Entwicklungs-Tonerträger)

Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer (70 : 30) 30 Teile

Magnetit [Eisen(III,II)-oxid] (EPT-1000; hergestellt durch Toda Kogyo Co.) 100 Teile
Die vorstehend angegebenen Bestandteile wurden in einem Presskneter geschmolzen und geknetet und in einer Turbomühle und einem Klassiergerät (Sichtar) pulverisiert und klassiert, und 0,01 Teile der in Herstellungsbeispiel 1 für einen cyanfarbenen Toner verwendeten nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen wurden dazugegeben und damit vermischt, wodurch ein nichtsphärischer Entwicklungs-Tonerträger V erhalten wurde. Der Entwicklungs-Tonerträger V hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 4 × 10⁹ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 57 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 6,8 kA/m (85 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 37 μm, einen SF-1-Wert von 145 und einen SF-2-Wert von 135.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers V mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 6 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger VI wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass anstelle von 40 Teilen einer Mischung von CH₃SiCl₃ und (CH₃)₂SiCl₂ Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Copolymer/Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer (50 : 50) verwendet wurde.
Der Entwicklungs-Tonerträger VI hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 7 × 10¹³ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 37 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 4,4 kA/m (55 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 34 um, einen SF-1-Wert. von 115 und einem SF-2-Wert von 109.
(Herstellungsbeispiel 7 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger VII wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass die Polymerisationsbedingungen verändert wurden. Der Entwicklungs-Tonerträger VII hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 8 × 10¹³ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 37 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 3,6 kA/m (4,5 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 55 um, einen SF-1-Wert von 114 und einen SF-2-Wert von 107.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers VII mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 8 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger VIII wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass die Polymerisationsbedingungen verändert wurden. Der Entwicklungs-Tonerträger VIII hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 7 × 10¹² Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 37 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 6,0 kA/m (75 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 18 μm, einen SF-1-Wert von 120 und einen SF-2-Wert von 118.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers VIII mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 9 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger IX wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass die Polymerisationsbedingungen verändert wurden. Der Entwicklungs-Tonerträger IX hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10¹⁴ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 37 Am²/kg, eine Korzitivkraft von 3,2 kA/m (40 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 65 μm, einen SF-1-Wert von 114 und einen SF-2-Wert von 107.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers IX mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 10 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger X wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass die Polymerisationsbedingungen verändert wurden. Der Entwicklungs-Tonerträger X hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 5 × 10¹⁰ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 37 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 7,2 kA/m (90 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 13 μm, einen SF-1-Wert von 127 und einen SF-2-Wert von 125.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers X mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einem SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 11 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger XI wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass magnetische Teilchen verwendet wurden, die keiner Hydrophobierungsbehandlung unterzogen worden waren. Der Entwicklungs-Tonerträger XI hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 7 × 10⁷ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 37 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 4,0 kA/m (50 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 35 μm, einen SF-1-Wert von 135 und einen SF-2-Wert von 145.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers XI mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 12 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger XII wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass die Tonerträger-Beschichtungsbedingungen derart verändert wurden, dass die Menge der Harz-Deckschicht 4 Teile betrug. Der Entwicklungs-Tonerträger XII hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 2 × 10¹⁵ Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 33 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 3,2 kA/m (40 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 35 μm, einen SF-1-Wert von 120 und einen SF-2-Wert von 110.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers XII mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel 13 für einen Entwicklungs-Tonerträger)
Ein Entwicklungs-Tonerträger XIII wurde in derselben Weise wie in Herstellungsbeispiel 2 für einen Entwicklungs-Tonerträger erhalten, außer dass anstelle von 600 Teilen magnetischem Pulver 600 Teile Mg-Mn-Fe-Ferrit-Feinteilchen verwendet wurden. Der Entwicklungs-Tonerträger XIII hatte einen spezifischen Volumenwiderstand von 8 × 10¹² Ωcm, einen σ₁₀₀₀-Wert von 39 Am²/kg, eine Koerzitivkraft von 0,6 kA/m (7 Oersted), einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 32 μm, einen SF-1-Wert von 118 und einen SF-2-Wert von 110.
Eine Betrachtung der Oberfläche des Entwicklungs-Tonerträgers XIII mit einem Mikroskop zeigte, dass die nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 190 nm, ein Verhältnis längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser von 3,2 und einen SF-1-Wert von 155 hatten.
(Herstellungsbeispiel für zur Aufladung dienende magnetische Teilchen)
Ferrit-Kernteilchen mit einem σ₁₀₀₀-Wert von 60 Am²/kg und einer Koerzitivkraft von 4,4 kA/m (55 Oersted), die einen mittleren Teilchendurchmesser von 28 μm hatten, wurden erhalten, indem aus 5 Teilen MgO, 8 Teilen MnO, 4 Teilen SrO und 83 Teilen Fe₂O₃ jeweils feinere Teilchen hergestellt wurden, Wasser zugesetzt und vermischt wurde, aus der erhaltenen Mischung Körnchen gebildet wurden, die erhaltenen Körnchen bei 1300°C gebrannt wurden und die Teilchengröße eingestellt wurde.
Die vorstehend erwähnten Kernteilchen wurden einer Oberflächenbehandlung mit 0,1 Teilen einer Mischung aus 10 Teilen Isopropoxytriisostearoyltitanat und 99 Teilen Hexan/1 Teil Wasser unterzogen, wobei magnetische Teilchen a erhalten wurden.
Die erhaltenen magnetischen Teilchen a hatten einen spezifischen Volumenwiderstand von 3 × 10⁷ Ωcm und zeigten beim Erhitzen einen Masseverlust von 0,1 Teilen.
(Herstellungsbeispiel für ein lichtempfindliches Element)
Das lichtempfindliche Element (Latentbildträgerelement) enthält ein organisches photoleitfähiges Material (einen organischen Photoleiter) für negative Aufladung, wobei auf einem aus Aluminium hergestellten Zylinder mit einem Durchmesser von 30 mm fünf funktionelle Schichten bereitgestellt sind.
Die erste Schicht ist eine leitende Schicht, bei der es sich um eine etwa 20 μm dicke Harzschicht mit dispergierten leitfähigen Teilchen handelt, die bereitgestellt wird, um das Auftreten von Moiré bzw. Überlagerungsstörungen, die durch Reflexion von zur Belichtung dienendem Laserlicht verursacht werden, zu verhindern.
Die zweite Schicht ist eine zur Verhinderung der Injektion positiver Ladungen dienende Schicht (Unterschicht), bei der es sich um eine etwa 1 μm dicke Schicht mit einem mittelhohen Widerstand handelt, die die Funktion hat, zu verhindern, dass die negativen Ladungen, die durch Aufladung auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements erzeugt werden, durch positive Ladungen, die aus dem Aluminiumsubstrat injiziert werden, gelöscht werden, und durch Verwendung von PA 6-66-610-12 und methoxymethyliertem Polyamid auf einen spezifischen Widerstand von etwa 10⁶ Ωcm eingestellt worden ist.
Die dritte Schicht ist eine Ladungserzeugungsschicht, bei der es sich um eine etwa 0,3 μm dicke Schicht handelt, die aus einem Harz mit einem darin dispergierten Bisazopigment gebildet ist und die bei der Belichtung mit Laserlicht Paare von positiven und negativen Ladungsträgern erzeugt.
Die vierte Schicht ist eine Ladungstransportschicht, die aus einem Polycarbonatharz mit darin dispergierten Hydrazonteilchen gebildet ist und ein p-Halbleiter ist. Die negativen Ladungen, die durch Aufladung an der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements erzeugt werden, können sich somit nicht durch diese Schicht hindurchbewegen, und nur die positiven Ladungen, die in der Ladungserzeugungsschicht erzeugt werden, können zu der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements transportiert werden.
Die fünfte Schicht ist eine Ladungsinjektionsschicht, die aus einem photochemisch härtbaren Acrylharz gebildet ist, in dem ultrafeine SnO₂-Teilchen und zur Verlängerung der Kontaktzeit des Aufladeelements mit dem lichtempfindlichen Element, um eine gleichmäßige Aufladung zu ermöglichen, Tetrafluorethylenharzteilchen mit einem Teilchendurchmesser von etwa 0,25 μm dispergiert worden sind. Im Einzelnen werden, auf die Masse des Harzes bezogen, 160 Masse% sauerstofffreie SnO₂-Teilchen mit einem niedrigen Widerstand, die einen Teilchendurchmesser von etwa 0,03 μm haben, und ferner 30 Masse% der Tetrafluorethylenharzteilchen und 1,2 Masse% eines Dispergiermittels dispergiert.
Der spezifische Volumenwiderstand der Oberflächenschicht des auf diese Weise erhaltenen lichtempfindlichen Elements hatte im Vergleich zu dem spezifischen Volumenwiderstand der Ladungstransport schicht allein, der 5 × 10¹⁵ Ωcm betrug, einen Wert, der so niedrig wie 6 × 10¹¹ Ωcm war.
Beispiel 1
Ein cyanfarbener Entwickler (Verdichtungsgrad: 11%, scheinbare Dichte: 1,47 g/cm³) wurde hergestellt, indem cyanfarbener Toner 1 und Entwicklungs-Tonerträger II mit einer Tonerkonzentration von 8 Masse% vermischt wurden.
Dann wurden der Entwicklerbehälter und die Aufladevorrichtung eines handelsüblichen Kopiergeräts (GP55, hergestellt durch Canon Co.) in der in 1 gezeigten Weise abgeändert. Als zur Aufladung dienende magnetische Teilchen 23 des Aufladeelements wurden magnetische Teilchen a verwendet. Es wurde veranlasst, dass sich der Förderzylinder 22 des Aufladeelements mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die 120% der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements 1 betrug, in einer dem lichtempfindlichen Element 1 entgegengesetzten Richtung drehte. Das lichtempfindliche Element 1 wurde aufgeladen, indem ein elektrisches Feld angelegt wurde, das durch Überlagerung von Gleich- und Wechselspannung [–700 V; 1 kHz/1,2 kV (Spitze-Spitze-Wert)] erzeugt wurde. Der Entwicklungskontrast wurde auf 200 V eingestellt, und der zur Verhinderung von Schleier dienende Umkehrkontrast wurde auf –150 V eingestellt. Durch Verwendung des vorstehend erwähnten cyanfarbenen Entwicklers mit dem cyanfarbenen Toner 1 wurden unter Anwendung des in 2 gezeigten elektrischen Wechselfeldes eine Entwicklung und eine Übertragung auf ein Bildempfangsmaterial durchgeführt. Ein nicht fixiertes Tonerbild, das sich au dem Bildempfangsmaterial befand, wurde durch eine nicht in 1 gezeigte Press- und Heizwalzeneinrichtung an dem Bildempfangsmaterial fixiert. Das lichtempfindliche Element wurde im Entwicklungsschritt durch einen Prozess der Entwicklung mit gleichzeitiger Reinigung, bei dem der Toner, der nach der Übertragung zurückgeblieben ist, gleichzeitig mit der Entwicklung zur Wiederverwendung gesammelt wird, gereinigt. Eine Einstellung wurde derart durchgeführt, dass in dem Entwickler eine Tonerkonzentration von 8 Masse% aufrechterhalten wurde. Unter den vorstehend erwähnten Bedingungen wurde in einer Umgebung mit 23°C/65% rel. Feuchte ein Original mit einem Bildflächenanteil von 20% kontinuierlich auf 2000 Blatt Bildempfangsmaterial kopiert. Dann wurde ein Original mit einem Bildflächenanteil von 6% auf 2000 Blätter kopiert. Danach wurden das Original mit dem Bildflächenanteil von 20 und das Original mit dem Bildflächenanteil von 6% abwechselnd kontinuierlich auf insgesamt 30.000 Blätter kopiert. Während des kontinuierlichen Kopierens wurde die Tonerkonzentration alle 2500 Blätter gemessen, und die Schüttdichte des Entwicklers wurde im Anfangsstadium, beim 15.000sten Blatt und bei Fertigstellung von 30.000 Blättern gemessen. Gleichzeitig wurden Bilddichte, Schleier und Ungleichmäßigkeit der Bilddichte flächenhafter kopierter Bilder bewertet. Änderungen der Tonerkonzentration bis zur Fertigstellung von 30.000 Kopien sind in 5 gezeigt.
Das Ergebnis der Messung der Schüttdichte und andere Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Die in Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine beständige Einstellung bzw. Steuerung der Tonerkonzentration erreicht wird und für lange Zeit beständig zufriedenstellende Bilder erhältlich sind. Ferner wird ohne Probleme eine Wiederverwendung des Toners erzielt.
Beispiel 2
Mit einem Entwickler, der einen Verdichtungsgrad von 16% und eine scheinbare Dichte von 1,47 g/cm³ hatte, wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger I verwendet wurde, Bilder entwickelt. Die Tonerkonzentration nahm während des Kopierens eines Originals mit einem Bildflächenanteil von 6% ab, wobei eine geringe Abnahme der Bilddichte eintrat, jedoch waren zufriedenstellende Bilder erhältlich.
Es wird angenommen, dass dies dem Sachverhalt zuzuschreiben ist, dass das Original mit einem niedrigen Tonerverbrauch zu einer niedrigeren Schüttdichte des Entwicklers als in Beispiel 1 führte, weil dem Tonerträger vorher kein Zusatzstoff zugesetzt worden war, und es wird vermutet, dass dadurch des Menge des nachge füllten Toners eingeschränkt worden ist. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 3
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 2 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 19% und eine scheinbare Dichte von 1,43 g/cm³ hatte. Bei der Anwendung eines Originals mit einem Bildflächenanteil von 20% wurden abgesehen von einer etwas höherem Bilddichte und davon, dass die Unterdrückung von Schleiern etwas geringer war, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 3 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 3 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 20% und eine scheinbare Dichte von 1,38 g/cm³ hatte. Da die Bilddichte während der Anwendung eines Originals mit einem Bildflächenanteil von 6% abnahm und öfter Schleier auftraten, wurde der Betrieb nach Fertigstellung von 15.000 Blättern abgebrochen. Da als äußerer Zusatzstoff für den Toner keine nichtsphärischen Siliciumdioxid-Feinteilchen verwendet wurden, wurde Titanoxid, das bei dem Toner als äußerer Zusatzstoff diente, während der Anwendung eines Originals mit einem niedrigen Tonerverbrauch leicht in den Toner eingemischt, was zu einer Verschlechterung der Entwicklungsfähigkeit des Toners und gleichzeitig zu einer niedrigeren Schüttdichte des Entwicklers führte. Es wird angenommen, dass dadurch die Menge des nachgefüllten Toners eingeschränkt worden ist. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 3 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 4 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 21% und eine scheinbare Dichte von 1,39 g/cm³ hatte. Während der Anwendung eines Originals mit einem Bildflächenanteil von 20% traten Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte mit häufigem Auftreten von Schleier auf. Der einzige äußere Zusatzstoff waren nichtsphärische Siliciumdioxid-Feinteilchen, wodurch die Erzielung eines gleichmäßigen Vermischens des nachgefüllten Toners während der Anwendung eines Originals mit einem hohen Tonerverbrauch unmöglich gemacht wurde, was zu einer instabilen Steuerung der Tonerkonzentration führte. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 4
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger III verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 12% und eine scheinbare Dichte von 1,51 g/cm³ hatte. Es wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, obwohl es während der Anwendung eines Originals mit einem Bildflächenanteil von 6% eine leichte Abnahme der Bilddichte gab. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Das Original mit einem niedrigen Tonerverbrauch wirkte wegen der Zunahme der Magnetisierung des Tonerträgers wahrscheinlich derart, dass der Toner etwas stärker beschädigt wurde.
Beispiel 5
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger IV mit einem Verdichtungsgrad von 12% und einer scheinbaren Dichte von 1,48 g/cm³ verwendet wurde. Es wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten. Die Ergeb nisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger V mit einem Verdichtungsgrad von 25% und einer scheinbaren Dichte von 1,27 g/cm³ verwendet wurde. Die Steuerung der Tonerkonzentration erfolgte nicht gleichmäßig, und die Bewertung wurde nach Fertigstellung von 5000 Blättern abgebrochen. Eine denkbare Ursache liegt darin, dass die nichtsphärische Gestalt des Tonerträgers zu einer sehr großen Änderung der Schüttdichte führte. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 6
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger VI mit einem Verdichtungsgrad von 14% und einer scheinbaren Dichte von 1,51 g/cm³ verwendet wurde. Im Großen und Ganzen wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, obwohl nach Fertigstellung von 30.000 Blättern geringe Schleier beobachtet wurden. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 7
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der Entwicklungszylinder in der Entwicklungszone in einer der lichtempfindlichen Trommel entgegengesetzten Richtung gedreht wurde. Es wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, obwohl geringe Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder auftraten.
Durch die Änderung der Drehrichtung des, Entwicklungszylinders wurde es schwierig, das Abstreifen bzw. Ablösen des Entwicklers nach der Entwicklung und das Auftragen von frischem Entwickler auf die Oberfläche ins Gleichgewicht zu bringen, so dass die Steuerung der Tonerkonzentration etwas beeinträchtigt wurde.
Beispiel 8
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 5 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 14% und eine scheinbare Dichte von 1,43 g/cm³ hatte. Die Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder zeigten wahrscheinlich wegen der Zunahme des SF-1-Wertes von Titanoxid eine geringe Verschlechterung, jedoch wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 9
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 6 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 13% und eine scheinbare Dichte von 1,50 g/cm³ hatte. Es wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, obwohl es wahrscheinlich wegen der Abnahme des SF-1-Wertes von Siliciumdioxid deutliche Schwankungen der Tonerkonzentration gab, die zu größeren Änderungen der Bilddichte führten. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 10
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 7 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 13% und eine scheinbare Dichte von 1,43 g/cm³ hatte. Es wurden zufriedenstellende Bilder erhalten, obwohl nach Beendigung der Übertragung auf 30.000 Blätter im Vergleich zu Beispiel 1 geringe Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder beobachtet wurden. Die Ergebnisse von Mes sung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 11
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 8 und der Entwicklungs-Tonerträger VII verwendet wurden und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 12% und eine scheinbare Dichte von 1,49 g/cm³ hatte. Da die Tonerkonzentration im Allgemeinen niedriger als in Beispiel 1 war, gab es eine geringe Abnahme der Bilddichte, jedoch wurden zufriedenstellende Ergebnisse ohne Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder erhalten. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 12
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 9 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 13% und eine scheinbare Dichte von 1,44 g/cm³ hatte. Im Vergleich zu Beispiel 11 wurden geringe Schleier beobachtet, wobei die Ergebnisse jedoch im Großen und Ganzen zufriedenstellend waren. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 10 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 13% und eine scheinbare Dichte von 1,41 g/cm³ hatte. Die Ergebnisse waren in der Hinsicht unbefriedigend, dass Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder deutlicher waren als in Beispiel 11. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 5
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 11 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 18% und eine scheinbare Dichte von 1,50 g/cm³ hatte. Es traten starke Schwankungen der Tonerkonzentration auf, und die Ergebnisse waren in Bezug auf Schleier und Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder nicht zufriedenstellend. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 13
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 12 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 11% und eine scheinbare Dichte von 1,39 g/cm³ hatte. Die Ergebnisse waren im Großen und Ganzen zufriedenstellend, obwohl Schleier und Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder etwas deutlicher als in Beispiel 11 waren. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 14
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 13 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 12% und eine scheinbare Dichte von 1,41 g/cm³ hatte. Die Ergebnisse waren abgesehen von etwas Schleier zufriedenstellend. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 6
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 14 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 20% und eine scheinbare Dichte von 1,52 g/cm³ hatte. Eine starke Schwankung der Tonerkonzentration verursachte deutliche Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 15
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 15 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 13% und eine scheinbare Dichte von 1,52 g/cm³ hatte. Die Ergebnisse waren trotz einer geringen Verschlechterung der Ungleiahmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder im Vergleich zu Beispiel 11 zufriedenstellend. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 16
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 16 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 14% und eine scheinbare Dichte von 1,42 g/cm³ hatte. Es wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, obwohl im Vergleich zu Beispiel 11 etwas Schleier beobachtet wurde. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 17
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der cyanfarbene Toner 17 verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 11% und eine scheinbare Dichte von 1,43 g/cm³ hatte. Es wurden gute Ergebnisse erhalten, obwohl sich Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder im Vergleich zu Beispiel 11 etwas verschlechterten. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 18
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger VIII verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 15% und eine scheinbare Dichte von 1,47 g/cm³ hatte. Der Tonerträger haftete leicht an dem lichtempfindlichen Element an, und es traten einige geringfügige Schleier auf, jedoch waren die Ergebnisse im Großen und Ganzen zufriedenstellend. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 7
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger IX verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 13% und eine scheinbare Dichte von 1,52 g/cm³ hatte. Schleier und Ungleichmäßigkeiten der Bilddichte flächenhafter Bilder waren deutlicher als in Beispiel 11. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 8
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger X verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 17% und eine scheinbare Dichte von 1,42 g/cm³ hatte. Der Tonerträger lagerte sich in einer großen Menge auf dem lichtempfindlichen Element ab, so dass der Betrieb abgebrochen wurde. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 19
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger XI verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 12% und eine scheinbare Dichte von 1,46 g/cm³ hatte. Schleier und Ungleichmäßigkeiten der Bild dichte flächenhafter Bilder waren im Vergleich zu Beispiel 11 etwas stärker, jedoch waren die Ergebnisse im Großen und Ganzen zufriedenstellend. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 20
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger XII verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 13% und eine scheinbare Dichte von 1,45 g/cm³ hatte. Obwohl die Bilddichte etwas niedriger als in Beispiel 11 war, waren die Ergebnisse zufriedenstellend. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 21
Bilder wurden in derselben Weise wie in Beispiel 11 entwickelt, außer dass der Entwicklungs-Tonerträger XIII verwendet wurde und der Entwickler einen Verdichtungsgrad von 12 und eine scheinbare Dichte von 1,52 g/cm³ hatte. Es wurden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten. Die Ergebnisse von Messung und Bewertung, die ebenso wie die in Beispiel 1 erfolgten, sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 22
Ein gelber Entwickler, ein magentafarbener Entwickler und ein schwarzer Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass bei dem in Beispiel 1 verwendeten cyanfarbenen Entwickler das Farbmittel verändert wurde. Diese drei Farbentwickler und der in Beispiel 1 verwendete cyanfarbene Entwickler wurden in einem Bilderzeugungsgerät mit dem in 3 gezeigten Aufbau verwendet, und die Bilder wurden in der Farbreihenfolge Gelb, Magenta, Cyan und dann Schwarz auf 30.000 Blatt Bildempfangsmaterial übertragen. Es gab nur geringe Änderungen der Bilddichte, so dass zufriedenstellende Vollfarbenbilder erhalten wurden, bei denen Schleier unterdrückt waren.
Die Verfahren, die für die Bewertung in den Beispielen und Vergleichsbeispielen gewählt wurden, sind wie folgt:
(1) Schüttdichte
Die Schüttdichte des Entwicklers wurde gemäß dem Verfahren für die scheinbare Dichte ermittelt.
(2) Bilddichte
Es wurde ein Original kopiert, das mit einem Kreis versehen war, der einen Durchmesser von 20 mm hatte und dessen mit einem Aufsicht- bzw. Reflexionsdensitometer (RD918, hergestellt durch Macbeth Co.) gemessene Bilddichte 1,5 betrug, und die Bilddichte des Bildbereichs wurde mit dem Reflexionsdensitometer RD918 gemessen.
(3) Schleier
Schleier wurde mit einem Messgerät REFLECTOMETER MODEL TC-6DS (hergestellt durch Tokyo Denshoku Co.) unter Anwendung eines bernsteinfarbenen Filters gemessen, und der Schleier wurde gemäß der folgenden Formel berechnet: Schleier (%) = Reflexionsgrad (%) von Standardpapier – Reflexionsgrad (%) des Nicht-Bildbereichs des kopierten Bildes
(4) Ungleichmäßigkeit der Bilddichte flächenhafter Bilder
Es wurde ein Original kopiert, das mit fünf Kreisen versehen war, die einen Durchmesser von 20 mm hatten und deren mit einem Aufsicht- bzw. Reflexionsdensitometer (RD918, hergestellt durch Macbeth Co.) gemessene Bilddichte 1,5 betrug, und die Bilddichte der Bildbereiche wurde mit dem Reflexionsdensitometer RD918 gemessen. Der Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Wert wurde ermittelt.

Claims

Bilderzeugungsverfahren mit einem Aufladeschritt, bei dem ein Latentbildträgerelement aufgeladn wird; einem Latentbilderzeugungsschritt, bei dem auf dem erwähnten aufgeladenen Latentbildträgerelement ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird; einem Entwicklungsschritt, bei dem das elektrostatische Latentbild durch eine Entwicklungseinrichtung mit einem Entwicklerträgerelement, das einen Zweikomponentenentwickler trägt und befördert und dem erwähnten Latentbildträgerelement gegenüberliegt, und einem Magnetfelderzeuger, der in dem erwähnten Entwicklerträgerelement stationär angeordnet ist, entwickelt wird; und einem Steuerschritt, bei dem die Tonerkonzentration des Zweikomponentenentwicklers gesteuert wird, indem die Änderung der magnetischen Permeabilität des erwähnten Zweikomponentenentwicklers unter Anwendung der Induktivität einer Spule gemessen wird; dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Zweikomponentenentwickler einen sphärischen Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver, bei dem in einem Bindemittelharz mindestens ein magnetisches Pulver dispergiert ist, und einen nichtmagnetischen Toner, bei dem an der Oberfläche von nichtmagnetischen Tonerteilchen ein äußerer Zusatzstoff anhaftet, umfasst; der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 15 bis 60 μm und einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 hat; die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 2 bis 9 μm haben und der erwähnte äußere Zusatzstoff auf den Tonerteilchen in Form von Primärteilchen oder Sekundärteilchen vorhanden ist und (i) anorganische Oxid-Feinteilchen A, die einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 130 haben, und (ii) nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen B, die einen Formfaktor SF-1 haben, der größer als 150 ist, und durch Vereinigung einer Vielzahl von Teilchen erhalten worden sind, umfasst.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Teilchen der erwähnten anorganischen Oxid-Feinteilchen A einen mittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 400 nm haben.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Teilchen der erwähnten anorganischen Oxid-Feinteilchen A einen mittleren Teilchendurchmesser von 15 bis 200 nm haben.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Teilchen der erwähnten anorganischen Oxid-Feinteilchen A einen mittleren Teilchendurchmesser von 15 bis 100 nm haben.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 bis 600 nm haben.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei je Fläche von 0,5 μm × 0,5 μm der auf einer elektronenmikroskopisch vergrößeren Aufnahme betrachteten Oberfläche eines nichtmagnetischen Tonerteilchens mindestens 5 anorganische Oxid-Feinteilchen A vorhanden sind.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei je Fläche von 0,5 μm × 0,5 μm der auf einer elektronenmikroskopisch vergrößeren Aufnahme betrachteten Oberfläche eines nichtmagnetischen Tonerteilchens mindestens 7 anorganische Oxid-Feinteilchen A vorhanden sind.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei je Fläche von 0,5 μm × 0,5 μm der auf einer elektronenmikroskopisch vergrößeren Aufnahme betrachteten Oberfläche eines nichtmagnetischen Tonerteilchens mindestens 10 anorganische Oxid-Feinteilchen A vorhanden sind.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei je Fläche von 1, 0 μm × 1,0 μm der auf einer elektronenmikroskopisch vergrößeren Aufnahme betrachteten Oberfläche eines erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchens 1 bis 30 Feinteilchen des erwähnten nichtsphärischen anorganischen Oxids B vorhanden sind.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei je Fläche von 1,0 μm × 1,0 μm der auf einer elektronenmikroskopisch vergrößeren Aufnahme betrachteten Oberfläche eines erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchens 1 bis 25 Feinteilchen des erwähnten nichtsphärischen anorganischen Oxids B vorhanden sind.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei je Fläche von 1,0 μm × 1,0 μm der au einer elektronenmikroskopisch vergrößeren Aufnahme betrachteten Oberfläche eines erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchens 5 bis 25 Feinteilchen des erwähnten nichtsphärischen anorganischen Oxids B vorhanden sind.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte nichtmagnetische Toner die anorganischen Oxidteilchen A in einer Menge von 0,1 bis 2 Masseteilen je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der erwähnte nichtmagnetische Toner die anorganischen Oxidteilchen A in einer Menge von 0,2 bis 2 Masseteilen je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der erwähnte nichtmagnetische Toner die anorganischen Oxidteilchen A in einer Menge von 0,2 bis 1,5 Masseteilen je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte nichtmagnetische Toner die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B in einer Menge von 0,3 bis 3 Masseteilen je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der erwähnte nichtmagnetische Toner die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B in einer Menge von 0,3 bis 2,5 Masssteilen je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der erwähnte nichtmagnetische Toner die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B in einer Menge von 0,3 bis 2 Masseteilen je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der erwähnte nichtmagnetische Toner die nichtsphärischen anorganischen Oxid-Feinteilchen B in einer Menge von 0,3 bis 1,5 Masssteilen je 100 Masseteile des nichtmagnetischen Toners enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten anorganischen Oxid-Feinteilchen A Titanoxid und/oder Aluminiumoxid umfassen.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtsphärischen anorganischen Oxidteilchen B aus Siliciumdioxid bestehen.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten anorganischen Oxid-Feinteilchen A eine nach der BET-Mthode gemessene spezifische Oberfläche von 60 bis 230 m²/g haben.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtsphärischen anorganischen Feinteilchen B eine nach der BET-Methode gemessene spezifische Oberfläche von 20 bis 90 m²/g haben.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil des erwähnten sphärischen Tonerträgers mit darin dispergiertem magnetischem Pulver vor dem Vermischen mit dem nichtmagnetischen Toner mindestens mit einem äußeren Zusatzstoff vermischt worden ist.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver durch das Polymerisationsverfahren hergestellt worden ist.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver als Bindemittelharz ein Phenolharz enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver ein nichtmagnetisches Metalloxid enthält.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver Tonerträger-Kernteilchen umfasst, die aus Harzteilchen bestehen, die durch Dispergieren von magnetischen Pulverteilchen gebildet worden sind, und deren Oberfläche mit einem Harz beschichtet ist.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 27, bei dem das Harz, mit dem die Oberflächen der Tonerträger-Kernteilchen beschichtet sind, ein Siliconharz, ein Fluorkohlenstoffharz oder ein Copolymer oder eine Mischung aus einem Fluorkohlenstoffharz und einem Acrylharz ist.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 20 bis 60 μm hat.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁹ bis 10¹⁵ Ωcm hat.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen durch das Polymerisationsverfahren hergestellte Tonerteilchen sind.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen eine Kern/Hülle-Struktur haben.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 haben.
Bilderzeuqungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 120 haben.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 3 bis 9 μm haben.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte Zweikomponentenentwickler eine scheinbare Dichte von 1,2 bis 2,0 g/cm³ hat.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erwähnte Zweikomponentenentwickler einen Verdichtungsgrad von 5 bis 19% hat.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem unterhalb des Entwicklerträgerelements eine Entwicklerregulierrakel angeordnet ist, die die Dicke des erwähnten Zweikomponentenentwicklers, der durch das Entwicklerträgerelement getragen wird, reguliert.
Bilderzeugungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufladeelement, das in dem erwähnten Aufladeschritt angewendet wird, eine Magnetbürste ist.
Anwendung eines Zweikomponentenentwicklers in einem Bilderzeugungsgerät der Bauart, die ein Latentbildträgerelement zum Tragen eines elektrostatischen Latentbildes; eine Aufladeeinrichtung zum Aufladen des erwähnten Latentbildträgerelements; eine Belichtungseinrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Latentbildes auf dem erwähnten aufgeladenen Latentbildträgerelement; eine Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung des erwähnten elektrostatischen Latentbildes mit einem Entwicklerträgerelement zum Tragen und Befördern eines Zweikomponentenentwicklers, das dem erwähnten Latentbildträgerelement gegenüberliegt, und einem Magnetfelderzeuger, der in dem erwähnten Entwicklerträgerelement stationär angeordnet ist, und eine Tonerkonzentrationssteuereinrichtung zur Steuerung der Tonerkonzentration durch Messung der Änderung der magnetischen Permeabilität des erwähnten Zweikamponentenentwicklers unter Anwendung der Induktivität einer Spule umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Zweikomponentenentwickler einen sphärischen Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver, bei dem in einem Bindemittelharz mindestens ein magnetisches Pulver dispergiert ist, und einen nichtmagnetischen Toner, bei dem an der Oberfläche von nichtmagnetischen Tonerteilchen ein äußerer Zusatzstoff anhaftet, umfasst; der erwähnte sphärische Tonerträger mit darin dispergiertem magnetischem Pulver einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 15 bis 60 μm und einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 140 hat; die erwähnten nichtmagnetischen Tonerteilchen einen massegemittelten Teilchendurchmesser von 2 bis 9 μm haben und der erwähnte äußere Zusatzstoff auf den Tonerteilchen in Form von Primärteilchen oder Sekundärteilchen vorhanden ist und (i) anorganische Oxid-Feinteilchen A, die einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 130 haben, und (ii) nichtsphärische anorganische Oxid-Feinteilchen B, die einen Formfaktor SF-1 haben, der größer als 150 ist, und durch Vereinigung einer Vielzahl von Teilchen erhalten worden sind, umfasst.