DE69921223T2

DE69921223T2 - Entwicklungsapparat, Apparate-Einheit und Bilderzeugungsverfahren

Info

Publication number: DE69921223T2
Application number: DE69921223T
Authority: DE
Inventors: Naoki Ohta-ku Okamoto; Yasuhide Ohta-ku Goseki; Masayoshi Ohta-ku Shimamura; Kenji Ohta-ku Fujishima; Kazunori Ohta-ku Saiki; Satoshi Ohta-ku Otake
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2019-04-17
Also published as: US6391511B1; DE69921223D1; CN100394319C; EP0950928B1; KR100330554B1; KR19990083276A; CN1243273A; EP0950928A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entwicklungsgerät, eine Geräteinheit und ein Bildgebungsverfahren, durch welches ein elektrostatisches latentes Bild, das auf einem elektrostatischen latenten bildtragenden Element gebildet wird, das in der Elektrofotografie, elektrostatischem Aufzeichnen oder magnetischem Aufzeichnen verwendet wird, entwickelt wird, um dieses durch die Verwendung eines Entwicklungsmittels sichtbar zu machen, das auf einem Entwicklungsmittel tragenden Element getragen und transportiert wird.
Eine Anzahl von Verfahren sind herkömmlicherweise als Elektrofotografie bekannt gewesen. Im Allgemeinen werden Kopien erhalten, indem ein elektrostatischen latentes Bild auf einem elektrostatischen latenten bildtragenden Element (lichtempfindliches Element) gebildet werden, indem ein Licht leitendes Material verwendet wird und durch verschiedene Einrichtungen anschließend das elektrostatische latente Bild durch die Verwendung eines Entwicklungsmittels mit einem Toner entwickelt wird, um dieses sichtbar zu machen, um ein Tonerbild auszubilden, das Tonerbild auf ein Übertragungsmedium, wie etwa Papier gegebenenfalls, zu übertragen, und dann das Tonerbild auf dem Transfermedium durch die Wirkung von Wärme, Druck oder dergleichen zu fixieren.
Entwicklungssysteme in der Elektrofotografie werden hauptsächlich in Entwicklung vom Einkomponententyp und Entwicklung vom Zweikomponententyp eingeteilt. In den letzten Jahren bestanden Anforderungen nach elektrofotografischen Geräten, die ein geringeres Gewicht aufwiesen und kleiner gebaut waren. Da der Teil eines Entwicklungsgeräts oder Einheit klein hergestellt werden muss, werden Entwicklungsgeräte, die eine Entwicklung vom Einkomponententyp verwenden, die unter Verwendung von Entwicklungsmitteln vom Einkomponententyp ausgeführt werden, in vielen Fällen verwendet.
Im Einzelnen benötigen derartige Entwicklungssysteme vom Einkomponententyp keine Trägerteilchen, wie etwa Glasperlen oder Eisenpulver, die in Entwicklungssysteme vom Zweikomponententyp benötigt werden, und können somit Entwicklungseinheiten selbst klein und leichtgewichtig machen. Da in den Entwicklungssysteme vom Zweikomponententyp zudem die Konzentration des Toners in dem Entwicklungsmittel vom Zweikomponententyp konstant gehalten werden muss, wird eine Vorrichtung zum Detektieren der Tonerkonzentration, um den Toner in der benötigten Menge zuzuführen, benötigt, so besteht auch im Fall der Entwicklungssysteme vom Zweikomponententyp die Tendenz, Entwicklungseinheiten mit größerer Größe und Gewicht herzustellen. Andererseits wird in Entwicklungssysteme vom Einkomponententyp eine derartige Vorrichtung nicht benötigt, und somit können die Entwicklungseinheiten auch mit kleiner Größe und leichtem Gewicht hergestellt werden.
Als Entwicklungssystem vom Einkomponententyp, das von Entwicklungsmitteln vom Einkomponententyp Gebrauch macht, ist z.B. ein System bekannt, in welchem ein elektrostatisches latentes Bild auf einer lichtempfindlichen Trommel gebildet wird, die als latentes bildtragendes Element dient, positive oder negative elektrische Ladungen einem Toner verliehen werden, der als ein Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp dient, durch Reibung zwischen einer Entwicklungshülse als ein Entwicklungsmittel tragendes Element und dem Toner und/oder die Reibung zwischen einem Entwicklungsmittelschicht-dickeregulierenden Element zum Regulieren der Tonerbeschichtungsmenge auf der Entwicklungshülse und der Toner wird dann durch diese Entwicklungshülse mit dem Toner auf dessen Oberfläche dünn beschichtet, der Toner, der positiv oder negativ geladen steht, wird auf eine Entwicklungszone transportiert, bei welcher die lichtempfindliche Trommel und die Entwicklungshülse einander gegenüber stehen und in der Entwicklungszone wird der Toner dazu gebracht, zu fliegen und auf dem elektrostatischen latenten Bild anzuhaften, das sich auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel gebildet hat, um eine Entwicklung auszuführen, um das elektrostatische latente Bild als ein Tonerbild sichtbar zu machen.
Die Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, die in einem derartigen Entwicklungssystem vom Einkomponententyp verwendet werden, beinhalten ein magnetisches Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, das ein magnetisches Material enthält, um das Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element hauptsächlich durch die Wirkung von magnetischer Kraft zu trägern, und ein nicht magnetisches Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, das kein magnetisches Material enthält. In dem letzteren Fall wird das nicht-magnetische Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp auf dem entwicklungstragenden Element hauptsächlich durch die Wirkung von elektrostatischer Kraft getragen. Die Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp beinhalten zudem von ihren Ladungspolaritäten diejenigen, die einen negativ aufladbaren Toner besitzen, und diejenigen, die einen positiv aufladbaren Toner besitzen.
Dann wird, wenn z.B. Entwicklung auf einem OPC (organischem Lichtleiter) lichtempfindlichen Element durchgeführt wird, das auf dessen Oberfläche ein negativ geladenes elektrostatisches latentes Bild hält, ein Entwicklungsmittel mit einem positiv aufladbaren Toner verwendet, wenn, was reguläre Entwicklung genannt wird, durchgeführt wird, und ein Toner mit einem negativ aufladbaren Toner wird verwendet, wenn, was Reverse Entwicklung genannt wird, durchgeführt wird. Negativ aufladende OPC-lichtempfindliche Elemente werden weithin verwendet, da sie eine stabile Leistung besitzen und zu einem niedrigen Preis verfügbar sind. So wird in Druckern und digitalen Kopiermaschinen das Entwicklungsmittel mit einem negativ aufladbaren Toner in vielen Fällen verwendet, da die Reverse Entwicklung durchgeführt wird. In analogen Kopiermaschinen, welche reguläre Entwicklung durchführen, wird das Entwicklungsmittel mit einem positiv aufladbaren Toner in vielen Fällen verwendet, da die reguläre Entwicklung durchgeführt wird.
Als das Entwicklungsmittel tragende Elemente, das die Funktion zum Tragen und Transportieren eines derartigen Entwicklungsmittels auf der Oberfläche besitzt, wenn die Entwicklung durchgeführt wird, wird ein Element verwendet, welches hergestellt wird, indem z.B. ein Metall, eine Legierung oder deren Verbindung in einem Zylinder verwendet wird und deren Oberfläche durch Elektrolyse, Sandstrahlen oder Feilen behandelt wird, um so eine gegebene Oberflächenrauheit zu besitzen. Wenn jedoch das Entwicklungsmittel tragende Element, das aus einem derartigen Material hergestellt wird, verwendet wird und die Entwicklungsmittelschicht durch das Entwicklungsmittel-Schichtdicke regulierende Element in eine dünne Schicht reguliert wird und auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elements gebildet wird, wird das Entwicklungsmittel, das auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes und in der Nachbarschaft davon vorhanden ist, eine sehr hohe elektrische Ladung besitzen, so dass dieses an die Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes durch die Wirkung von Spiegelkraft stark angezogen wird. Dies führt dazu, dass die Tonerteilchen keine Gelegenheit für ihre Reibung mit dem Entwicklungsmittel tragenden Element haben, und somit das Entwicklungsmittel keine bevorzugte elektrische Ladungen besitzen wird (ein Phänomen, das "Aufladen" genannt wird). Unter einer derartigen Bedingung kann keine ausreichende Entwicklung und Transfer durchgeführt werden, was zu Bildern mit sehr ungleichmäßiger Bilddichte und vielen schwarzen Flecken um Linienbilder herum führt. Darüber hinaus kann der Toner, der an die Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes durch eine derartige Spiegelkraft angezogen wird, fleckenähnliche so genannte Kleckse auslösen, welche auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element auftreten können und an dieses anhaften können, oder Schmelzadhäsion des Toners verursachen können.
In den letzten Jahren sind Entwicklungsmittel (Toner) gesucht worden, die bei einer niedrigeren Temperatur zum Zweck des Energiesparens fixierbar sind. Auch in einem derartigen Fall ist es erwünscht, hoch genaue Bilder auszubilden. Um das Fixieren des Toners bei einer niedrigen Temperatur zu verwirklichen, gibt es z.B. eine Tendenz, dass, wenn Toner hergestellt werden, der Tg (Glasübergangstemperatur) des Entwicklungsmittels ein wenig niedriger eingestellt wird oder eine Komponente mit niedrigem Molekulargewicht oder eine niedrigschmelzende Substanz, wie etwa Wachs, zu einem Bindemittelharz in einer wenig größeren Menge zugegeben wird. Wenn jedoch ein derartiger Toner bei der Bildbildung verwendet wird, tendiert das Entwicklungsmittel dazu, an die Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes wegen des Temperaturanstiegs oder der physikalischen Wirkung des Körpers eines Gerät schmelzanzuhaften, was demzufolge zu einem Grund der Verringerung der Bilddichte führt, Bilder mit weißen Linien und fleckigen Bildern.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 1-112253 und Nr. 2-284158 offenbaren einen Vorschlag, wonach Toner mit kleinen Teilchendurchmessern verwendet werden, so dass die Bildqualität höher gemacht werden kann und Bilder sehr viel genauer gemacht werden können. Derartige Toner mit kleinen Teilchendurchmessern besitzen jedoch eine größere spezifische Oberfläche pro Einheitsgewicht, und tendieren somit dazu, eine größere elektrische Ladung auf der Oberfläche aufzuweisen, wobei der Toner an die Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes und des so genannten "Aufladungs"-Phänomens kleben oder anhaften kann, so dass der neu zugeführte Toner auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element mit Schwierigkeit aufgeladen wird. In einem derartigen Fall tendiert der Toner dazu, eine nicht gleichförmige Aufladungsmenge aufzuweisen. Dies tendiert dazu, Falschbilder der Hülse auf Bildern zu verursachen, und die resultierenden Bilder tendieren dazu, als nicht gleichförmige Bilder, wie etwa Bilder mit Linien und vernebelte Bilder in einfarbigen schwarzen Bildern und Halbtonbildern gebildet zu werden.
Um das Auftreten eines derartigen Toners mit überschüssigen elektrischen Ladungen zu verhindern und eine starke Adhäsion des Toners an das Entwicklungsmittel tragende Element zu verhindern, wie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 1-277256 und Nr. 3-36570 offenbart, wird ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem ein Entwicklungsmittel tragendes Element aus einem Substrat und einer Beschichtungsschicht gebildet wird und ein leitendes Material, wie etwa Ruß oder Grafitpulver oder ein festes Schmiermittel wird in der Beschichtungsschicht dispergiert.
Jedoch kann dieses Verfahren unzureichend sein, wenn alleine angewendet. Zum Beispiel werden in den letzten Jahren Elemente, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element gebracht werden, häufig in Bildbildungsverfahren verwendet. In einem derartigen Fall kann eine nachstehend angegebene Schwierigkeit auftreten. Als Elemente, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element gebracht werden, gibt es z.B. ein Aufladungselement, wie etwa eine Aufladungs-Kautschukwalze, ein Transferelement, wie etwa eine Transferstammwalze, und ein Reinigungselement, wie etwa eine Reinigungs-Kautschukklinge. Wenn diese Elemente verwendet werden, kommen diese Elemente mit dem lichtempfindlichen Element in Kontakt, und somit wird der Toner, der auf dem lichtempfindlichen Element verbleibt, oder der Toner, der auf diesen Elementen angehaftet ist, gegen das lichtempfindliche Element gepresst, um dazu zu tendieren, Filmbildung oder Schmelzadhäsion zu verursachen.
Als ein Mittel dagegen, wird, wie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-244398 und Nr. 9-325616 offenbart, ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem ein flüssiges Schmiermittel, wie durch Silikonöl beispielhaft dargestellt, auf eine derartige Weise verwendet, dass dieses auf Toner-Zusammensetzungsmaterialien geträgert wird. Als die Toner-Zusammensetzungsmaterialien, die hergestellt sind, um darauf geträgertes Silikonöl zu besitzen, gibt es ein magnetisches Material, einen Farbstoff, ein Ladungssteuerungsmittel und zudem als ein externer Zusatzstoff verwendetes Siliciumdioxid, von welchem beliebige allein oder in einer Mehrzahl, wie berichtet, verwendet werden können. Der auf eine derartige Weise zusammengesetzte Toner kann eine verbesserte Freisetzungsfähigkeit aufweisen, und ist nicht nur zum Verhindern, oder zum weniger Wahrscheinlichmachen des Auftretens der Filmbildung oder Schmelzadhäsion, wie vorstehend angegeben, effektiv, sondern kann auch eine verbesserte Transferleistung besitzen, um das Phänomen von leeren Flächen, die durch schlechten Transfer verursacht werden, zu verhindern (ein Phänomen, in welchem die innere Fläche einer Linie oder eines Schriftzeichenbildes, das übertragen worden ist, nicht übertragen wird und in Weiß stehen bleibt). So wird dieses vorzugsweise verwendet. Jedoch tendiert ein Toner, in welchem ein flüssiges Schmiermittel auf Toner-Zusammensetzungsmaterialien geträgert wird, dazu, eine exzessiv hohe Ladungsmenge aufzuweisen, und tendiert somit dazu, das Phänomen des Aufladens zu verursachen. Insbesondere in dem positiv aufladbaren Toner ist diese Tendenz stark, da die Aufladbarkeit des Toners eine große Abhängigkeit von dem zugegebenen Ladungssteuerungsmittel und dem extern zugegebenen externen Zusatzstoff besitzt.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 5-232793 offenbart ein Entwicklungsgerät, das ein Entwicklungsmittel tragendes Element mit einer Oberflächenschicht, einer Harzbeschichtungsschicht, welche wenigstens Harz, Grafit und Ruß enthält und so gewählt ist, dass ein Ladungssteuerungsmittel in der Oberflächenschicht und in der Nachbarschaft davon vorhanden ist, um die Aufladbarkeit des Toners zu steuern. Zudem sind als das Ladungssteuerungsmittel verschiedene Ladungssteuerungsmittel beispielhaft dargestellt, die quartäre Ammoniumsalze einschließen. Als das Harz, das in der Beschichtungsschicht verwendet wird, die auf dem Entwicklungsmittel tragenden Elements gebildet ist, sind verschiedene Harze beispielhaft dargestellt, die Phenolharze, Polyamidharze und Polyurethanharze einschließen.
Jedoch, wie im Einzelnen angegeben, zeigt dieser Stand der Technik ein Beispiel, in welchem Entwicklung unter Verwendung eines negativ aufladbaren Toners auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element ausgeführt wird, das eine Harzbeschichtungsschicht aufweist, die ein Phenolharz als das Harz und Nigrosin als das Aufladungssteuerungsmittel verwendet. Es gibt überhaupt keine Offenbarung bezüglich eines Beispiels, wo positiv aufladbare Toner verwendet werden und zudem gibt es weder eine Offenbarung noch irgendeinen Vorschlag, wie in einem derartigen Fall positive triboelektrische Ladungen vorzugsweise dem Toner verliehen werden können, wenn das Harz und das Ladungssteuerungsmittel in einer derartigen Kombination verwendet werden.
Währenddessen offenbart zum Zweck des Verleihens einer hohen positiven Ladung an den Toner, die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 7-114270 ein Ladung bereitstellendes Element zum Entwickeln von elektrostatischen latenten Bildern, welches wenigstens an einen Teil der Oberfläche eine quartäre Ammoniumsalzverbindung mit einer spezifischen Struktur besitzt. Diese offenbart, dass die vorstehende Verbindung zusammen mit gegebenenfalls einem Bindemittelharz oder einer Formungsharzkomponente gebildet wird, um eine Beschichtungsschicht auszubilden. Als das Bindemittelharz oder die Formungsharzkomponente werden Styrolharze, Styrol-Acryl-Copolymerharze, Polystyrolharze, Epoxidharze und gemischte Harze von beliebigen von diesen oder beliebige von diesen mit einer Aminogruppe auf der Alkylseitenkette verwendet. In diesen Beispielen wird ein Styrol-Acrylat-Copolymerharz verwendet.
Jedoch kann das Entwicklungsmittel tragende Element mit einer derartigen Beschichtungsschicht als ein Ladung bereitstellendes Element eine Kontaminierung durch Toner oder Schmelzadhäsion des Toners während dem Betrieb mit vielen Blättern verursachen, und daher besteht Bedarf nach einer verbesserten Laufleistung des Entwicklungsmittel tragenden Elementes. Zudem ist gemäß den Untersuchungen der Erfinder im Fall eines Entwicklungsmittel tragenden Elementes, auf welchem eine derartige Beschichtungsschicht unter Verwendung der quartären Ammoniumsalzverbindung und des Styrol-Acrylat-Copolymerharzes in Kombination verwendet wird, die quartäre Ammoniumsalzverbindung nur in dem Zustand vorhanden, dass diese lediglich in dem Styrol-Acrylat-Copolymerharz dispergiert ist. So ist, wie in den nachstehend in dem Teil der Beispiele der vorliegenden Erfindung gezeigten Vergleichsbeispielen die Aufladungsfähigkeit der Beschichtungsschicht, die so gebildet wird, eine positive Aufladbarkeit, und somit ist die Fähigkeit, positive triboelektrische Ladungen positiv aufladbaren Tonern zu verleihen, auch nicht ausreichend.
US-A-5 547 724 offenbart ein Entwicklungsgerät, das umfasst:

(1) einen Entwicklungsmittelbehälter zum Halten,
(2) ein Entwicklungsmittel tragendes Element zum Tragen einer positiv aufladbaren Entwicklungsmittelschicht, die auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element ausgebildet wird;
(3) ein Entwicklungsmittel-Schichtdicken regulierendes Element zum Regulieren der Dicke einer positiv aufladbaren Entwicklungsmittelschicht, die auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element ausgebildet wird; wobei das Entwicklungsmittel tragende Element wenigstens ein Substrat; und eine Harzbeschichtungsschicht besitzt, die aus einer Harzzusammensetzung auf der Oberfläche des Substrats gebildet ist; die Harzzusammensetzung wenigstens enthält (I) ein Bindemittelharz; (II) Grafitfeinpulver; (III) sphärische Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,05 μm bis 30 μm; und (IV) ein quartäres Ammonium.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Entwicklungsgerät, eine Geräteinheit und ein Bildbildungsverfahren bereitzustellen, welche bei der Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern durch die Verwendung eines positiv aufladbaren Toners die positiven Ladungsbereitstellungseigenschaften bei dem Toner stabil machen können, kaum überschüssiges Aufladen des Toners und Schmelzadhäsion oder Kontamination des Toners auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element verursachen können, und kaum verursachen können, dass die Bilddichtenabnahme, fehlerhafte Bilder und fehlerhafte Tonerschicht (Kleckse), welche sonst folglich gebildet werden können, kaum verursacht werden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Entwicklungsgerät, eine Geräteinheit und ein Bildbildungsverfahren bereitzustellen, welche stabile Bilder sogar bei wiederholter Bildwiedergabe bilden können, und eine Entwicklung ermöglicht, die eine gute Umweltstabilität verspricht.
Um die vorstehenden Aufgaben zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, eine Geräteinheit, die abnehmbar auf der Haupteinheit eines bildgebenden Geräts gemäß Anspruch 42 montierbar ist, und ein Bild bildendes Verfahren gemäß Anspruch 46 bereit. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Diagrammansicht eines Entwicklungsgeräts, in welchem ein Entwicklungsmittel tragendes Element mit einer Harzbeschichtungsschicht und, als ein Entwicklungsmittel-Schichtdicken regulierendes Element, eine magnetische Klinge verwendet werden.
2 ist eine Diagrammansicht eines Entwicklungsgeräts, in welchem ein Entwicklungsmittel tragendes Element mit einer Harzbeschichtungsschicht und, als ein Entwicklungsmittel-Schichtdicken regulierendes Element, eine elastische Klinge verwendet werden.
3 ist eine Diagrammansicht eines Entwicklungsgeräts, in welchem ein Entwicklungsmittel tragendes Element mit einer Harzbeschichtungsschicht und, als ein Entwicklungsmittel-Schichtdicken regulierendes Element, eine elastische Klinge verwendet werden.
4 ist eine Diagrammansicht, die die Harzbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes zeigt.
5 ist eine Diagrammansicht eines bildbildenden Geräts, in welchem das Entwicklungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
6 ist eine Diagrammansicht eines herkömmlichen Entwicklungsgeräts, in welchem ein Entwicklungsmittel tragendes Element ohne Harzbeschichtungsschicht verwendet wird.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für die Geräteinheit der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels, wo das Bildbildungsverfahren der vorliegenden Erfindung in einem Drucker eines Faxübertragungssystems angewendet wird.
9 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Messung der triboelektrischen Ladungsmenge, um die Ladungspolarität von quartären Ammoniumsalzverbindungen bis Eisenpulver zu messen.
10 veranschaulicht eine Messvorrichtung für die Oberflächenladungsmenge zum Messen der Ladungspolarität von Harzbeschichtungsschichten.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen dargestellt werden.
Die Erfinder haben ausführliche Untersuchungen angestellt, um die vorstehenden Probleme des Stands der Technik zu lösen. Folglich haben sie entdeckt, dass ein Entwicklungsmittel tragendes Element zum Tragen eines positiv aufladbaren Entwicklungsmittels aus wenigstens eine Substrat und einer darauf bereitgestellten Harzbeschichtungsschicht zusammengesetzt sein kann, und zudem die Harzbeschichtungsschicht unter Verwendung einer Harzzusammensetzung ausgebildet werden kann, die wenigstens enthält:

(I) ein Bindemittelharz,
(II) ein leitendes Feinpulver, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kupfer, Nickel, Silber, Aluminium, deren Legierungen, Indiumoxid, Zinnoxid, Titanoxid, Kohlenstofffaser, Ruß und Grafit besteht,
(III) sphärische Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm bis 30 μm und
(IV) einer quartären Ammoniumsalzverbindung, welche positiv auf Eisenpulver aufladbar ist, die durch die folgende Formel dargestellt wird;

₁

₂

₃

₄

^–

Im Einzelnen wird aus quartären Ammoniumsalzverbindungen, die quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche auf Eisenpulver positiv aufladbar ist, in die Struktur eines spezifischen Bindemittelharzes eingebaut, welches eine filmbildende Komponente ist. Dies macht die Harzbeschichtungsschicht selbst zu einer Substanz, die leicht negativ aufladbar ist, so dass deren positive Ladung bereitstellende Leistung zu dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel verbessert werden kann. Zudem wird das leitende Feinpulver zu der Harzbeschichtungsschicht zugegeben. Dies bewirkt, dass elektrische Ladungen nicht auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes stagnieren, und somit der Toner davon abgehalten werden kann, durch die Wirkung der Spiegelkraft stark angezogen zu werden. Darüber hinaus werden die sphärischen Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm bis 30 μm in die Harzbeschichtungsschicht zugegeben. Dies kann die Oberflächenrauheit des Entwicklungsmittel tragenden Elementes stabil machen, was die Vorteile bewirkt, dass die Beschichtungsmenge des Toners, der auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element getragen wird, optimiert werden kann und gleichzeitig die Oberflächenrauheit der Harzbeschichtungsschicht mit einer geringeren Änderung versehen werden kann, sogar wenn die Beschichtungsschichtoberfläche abgerieben wurde und zudem, dass die Kontaminierung durch Toner oder Schmelzadhäsion des Toners kaum auftritt. Der Einbau der vorstehenden sphärischen Teilchen bringt zudem Vorteile mit sich, dass der Effekt der schnellen und gleichförmigen Ladung bereitstellenden Wirkung und Ladungssteuerung für das positiv aufladbare Entwicklungsmittel weiter mittels der wechselseitigen Wirkung verbessert werden kann und zudem die Aufladungsleistung stabil gemacht werden kann; wobei der Effekt durch ein Bindemittelharz erreicht wird, das in der Harzbeschichtungsschicht enthalten ist, insbesondere durch ein spezifisches Bindemittelharz mit der Struktur, die beliebige aus einer -NH₂-Gruppe, einer =NH-Gruppe und einer -NH--Bindung aufweist, wie nachstehend beschrieben wird, und durch die quartäre Ammoniumsalzverbindung.
Gemäß den durch die Erfinder durchgeführten Untersuchungen, die zusätzlich zu der vorhergehenden durchgeführt wurden, ist herausgefunden worden, dass die Verwendung der sphärischen Teilchen, insbesondere leitende sphärische Teilchen und diejenigen mit einer wahren Dichte von 3 g/cm³ oder darunter, ermöglicht, dass das Entwicklungsmittel gleichförmiger auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element beschichtet wird und folglich dessen Abriebwiderstand und Umweltstabilität verbessert werden kann, um zu ermöglichen, dass mit diesen gute Bilder erhalten werden können, sogar beim Betrieb über eine lange Zeitdauer. Es ist herausgefunden worden, dass als das Bindemittelharz, das die Harzbeschichtungsschicht zusammensetzt, die Verwendung eines Bindemittelharzes, das teilweise oder ganz wenigstens irgendwelche aus einer -NH₂-Gruppe, einer =NH-Gruppe und einer -NH--Bindung aufweist, es leicht macht, dass die vorstehende quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche positiv auf Eisenpulver aufladbar ist, in die Molekularstruktur eingebaut wird, und somit die Harzbeschichtungsschicht selbst zu einer Substanz macht, die leicht negativ aufladbar ist, so dass deren positive Ladungsbereitstellungsleistung für das positiv aufladbare Entwicklungsmittel verbessert werden kann.
Zusätzlich zu dem Entwicklungsmittel tragenden Element mit einer derartigen spezifischen Harzbeschichtungsschicht kann das positiv aufladbare Entwicklungsmittel, das darauf getragen wird, ein positiv aufladbares Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp sein, das einen Toner aufweist, auf welchem ein externer Zusatzstoff, der mit einem flüssigen Schmiermittel behandelt wurde, aufweist und/oder ein positiv aufladbares Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, das ein darauf geträgertes flüssiges Schmiermittel aufweist. Dies bewirkt, dass das positiv aufladbare Entwicklungsmittel weiter bevorzugt aufladbar wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Entwicklungsmittel tragenden Element, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Dünnschicht aus dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel auf dessen Oberfläche gebildet, und diese Dünnschicht wird darauf getragen und transportiert. Dieses Entwicklungsmittel wird nachstehend beschrieben werden.
Der positiv aufladbare Toner des positiv aufladbaren Entwicklungsmittels umfasst als Hauptmaterialien ein Bindemittelharz, ein Freisetzungsmittel, ein Ladungssteuerungsmittel und einen Farbstoff. Gewöhnlich ist dieses ein Feinpulver, das aus einer gefärbten Harzzusammensetzung umfasst ist, welche durch Schmelzkneten dieser Materialien erhalten wird, gefolgt vom Abkühlen zum Verfestigen, und danach Pulverisieren des resultierenden gekneteten Produktes, gegebenenfalls ferner gefolgt von Einteilung, um Teilchen auf eine gewünschte Teilchengrößenverteilung einzustellen.
Als das Bindemittelharz für den Toner, das in dem positiv aufladbaren Toner, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können allgemein bekannte Harze verwendet werden.
Das Bindemittelharz für den Toner kann z.B. beinhalten: Styrol, Homopolymere von Styrol oder deren Derivate, wie etwa α-Methylstyrol und p-Chlorstyrol; Styrol-Copolymere, wie etwa ein Styrol-Propylen-Copolymer, ein Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, ein Styrol-Ethylacrylat-Copolymer, ein Styrol-Butylacrylat-Copolymer, ein Styrol-Octylacrylat-Copolymer, ein Styrol-Dimethylaminoethyl-Copolymer, ein Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol-Dimethylaminoethyl-Methacrylat-Copolymer, ein Styrol-Methylvinylether-Copolymer, ein Styrol-Methylvinylketon-Copolymer, ein Styrol-Butadien-Copolymer, ein Styrol-Isopren-Copolymer, ein Styrol-Maleinsäure-Copolymer und ein Styrol-Maleinsäureester-Copolymer; Polymethylmethacrylat; Polybutylmethacrylat; Polyvinylacetat; Polyethylen; Polypropylen; Polyvinylbutyral; Polyacrylharze; modifizierte Terpentinharze; Terpen-Harze; Phenolharze; aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze; aromatische Petroleum-Harze; Paraffinwax; und Carnaubawax. Beliebige von diesen können allein oder in der Form einer Mischung verwendet werden.
In dem positiv aufladbaren Toner, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können beliebige von den nachstehend angegebenen Pigmenten als der Farbstoff eingebaut werden. Zum Beispiel sind verwendbar: Ruß, Nigrosin-Farbstoff, Lampenschwarz, Sudan Black SM, Fast Yellow G, Benzidine Yellow, Pigment Yellow, Indian First Orange, Irgazine Red, Para Nitroanilin Red, Toluidin Red, Carmine 6B, Permanent Bordeaus FRR, Pigment Orange R, Lithol Red 2G, Lake Red C, Rhodamine FB, Rhodamine B Lake, Methyl Violet B lake, Phthalocyanin Blue, Pigment Blue, Brilliant Green B, Phthalocyanine Green, Oil Yellow GG, Zapon First Yellow CGG, Kayaset Y963, Kayaset YG, Zapon First Orange RR, Oil Scarlet, Aurazole Brown B, Zapon First Scarlet CG und Oil Pink OP.
Wenn der positiv aufladbare Toner, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, als ein magnetischer Toner verwendet wird, wird ein magnetisches Pulver in den Toner eingebaut. Als das magnetische Pulver wird ein Material verwendet, das magnetisierbar ist, wenn dieses in einem magnetischen Feld platziert wird. Im Einzelnen angegeben kann das magnetische Pulver z.B. beinhalten: Pulver aus ferromagnetischen Metallen, wie etwa Eisen, Kobalt und Nickel; Legierungen oder Mischungen von beliebigen von diesen ferromagnetischen Metallen mit anderem Metall, wie etwa Aluminium, Kobalt, Kupfer, Blei, Magnesium, Zinn, Zink, Antimon, Beryllium, Wismut, Calcium, Mangan, Selen, Titan, Wolfram oder Vanadium; Eisenoxide, wie etwa Magnetit, Hämatit und Ferrit; und magnetische Eisenoxide, von welchen die Teilchenoberflächen oder Innenseiten Oxide, hydratisierte Oxide oder Hydroxide von Metallionen, wie etwa Siliciumionen, Aluminiumionen oder Magnesiumionen von derartigen Metallionen, enthalten. Dieses magnetische Pulver kann in einer Menge von ungefähr 15 bis 70 Gew.%, basierend auf dem Gewicht des Toners, enthalten sein.
Wie vorstehend erwähnt, kann die vorliegende Erfindung weiter effektiv gemacht werden, insbesondere, wenn das positiv aufladbare Entwicklungsmittel einen Toner besitzt, zu welchem ein externer Zusatzstoff zugegeben wird, der mit einem flüssigen Schmiermittel behandelt wurde, oder wenn dieses einen Toner besitzt, der einen Farbstoff mit einem darauf geträgerten flüssigen Schmiermittel und/oder ein magnetisches Pulver mit einem darauf geträgerten flüssigen Schmiermittel enthält. Das flüssige Schmiermittel zum Verleihen der Freisetzbarkeit und Schmiervermögen dem externen Zusatzstoff, Farbstoff oder magnetischen Pulver, die in dem Toner verwendet werden, können beinhalten: tierische Schmiermittel vom Öltyp, Schmiermittel vom Pflanzenöltyp, Schmiermittel vom Petroleumtyp und synthetische Schmiermittel. Synthetische Schmiermittel können im Hinblick auf ihre Stabilität bevorzugt verwendet werden.
Die synthetischen Schmiermittel können z.B. beinhalten: Silikone, wie etwa Dimethylsilikon, Methylphenylsilikon und modifiziertes Silikon verschiedener Typen; Polyolester, wie etwa Pentaerythritolester und Trimethylolpropanester; Polyolefine, wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Polybuten und Poly(α-olefin); Polyglykole, wie etwa Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Kieselsäureester, wie etwa Tetradecylsilikat und Tetraoctylsilikat; Diester, wie etwa Di-2-Ethylhexylsebacat und Di-2-Ethylhexyladipat; Phosphorsäureester, wie etwa Trikresylphosphat und Propylphenylphosphat; fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie etwa Polychlortrifluorethylen, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid und Polyethylenfluorid; Polyphenylester, Alkylnaphthene und alkylierte aromatische Verbindungen. Insbesondere sind in der vorliegenden Erfindung vom Standpunkt der thermischen Stabilität und Oxidationsstabilität Silikone und fluorierte Kohlenwasserstoffe bevorzugt.
Die Silikone können beinhalten: reaktive Silikone, wie etwa Amino-modifiziertes Silikon, Epoxid-modifiziertes Silikon, Carboxyl-modifiziertes Silikon, Carbinol-modifiziertes Silikon, Methacryl-modifiziertes Mercapto-modifiziertes Silikon, Phenol-modifiziertes Silikon und durch heterofunktionale Gruppen modifiziertes Silikon; nicht-reaktive Silikone, wie etwa Polyether-modifiziertes Silikon, Methylstyrol-modifiziertes Silikon, Alkyl- modifiziertes Silikon, Fettsäure-modifiziertes Silikon, Alkoxy-modifiziertes Silikon und Fluor-modifiziertes Silikon; und geradkettige Silikone, wie etwa Dimethylsilikon, Methylphenylsilikon und Methylhydrogensilikon.
In der vorliegenden Erfindung wird das flüssige Schmiermittel, wie vorstehend aufgelistet, verwendet, so dass durch die Verwendung des flüssigen Schmiermittels der auf den Teilchenoberflächen des externen Zusatzmittels geträgertes flüssiges Schmiermittel, Farbstoff oder magnetisches Pulver teilweise freigesetzt werden kann, um auf den Oberflächen der Tonerteilchen vorhanden zu sein und hierdurch den Effekt des Verleihens von Freisetzbarkeit und Schmierfähigkeit zeigt. Somit sind härtbare Silikonöle aufgrund ihrer Natur weniger effektiv. Reaktive Silikone oder Silikone mit polaren Gruppen können auf dem Farbstoff oder magnetischen Pulver, der als das Unterstützungsmedium für das flüssige Schmiermittel dient, stark absorbiert sein, so dass sie in einer geringen Menge freigesetzt werden können, abhängig vom Grad der Absorption oder Kompatibilität, und können in einigen Fällen nicht so effektiv sein. Nicht-reaktive Silikonöle können zudem mit dem Bindemittelharz kompatibel sein, abhängig von der Struktur der Seitenkette, und können sich weniger zu den Tonerteilchenoberflächen bewegen, um in einigen Fällen weniger effektiv zu werden. Somit werden unter den vorstehenden Dimethylsilikonöl, fluormodifizierte Silikonöle und fluorierte Kohlenwasserstoffe vorzugsweise wegen deren Reaktivität und Polarität, fehlender starker Absorption und fehlender Kompatibilität mit Bindemittelharzen vorzugsweise verwendet.
Beliebige von diesen flüssigen Schmiermitteln können vorzugsweise in das externe Zusatzmittel zugegeben werden oder auf den Farbstoff oder das magnetische Pulver geträgert werden, um in einer Menge von 0,1 bis 7 Gew.-Teilen, und weiter bevorzugt von 0,2 bis 5 Gew.-Teilen, basierend auf 100 Gew.-Teilen des Bindemittelharzes, zu sein.
Ein Freisetzungsmittel verschiedener Art kann in das positiv aufladbare Entwicklungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zugegeben werden. Ein derartiges Freisetzungsmittel kann beinhalten: Polyfluorethylen, Fluorharze, Fluorkohlenstofföl, Silikonöl, Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht und verschiedene Arten von Wachsen.
In dem positiv aufladbaren Toner, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein positives Ladungssteuerungsmittel als ein Material zum Aufladbarmachen des Toners auf die positive Polarität eingebaut sein. Das positive Ladungssteuerungsmittel, das in einem derartigen Fall verwendet wird, kann z.B. beinhalten: Nigrosin und deren modifizierte Produkte, die durch ein Fettsäuremetallsalz modifiziert wurden; quartäre Ammoniumsalze, wie etwa Tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonat, Tetrabutylammoniumtetrafluorborat und Analoga von diesen, Oniumsalze, wie etwa Phosphoniumsalze, und Beizenpigmente von diesen (ein beizenbildendes Element kann Wolframphosphorsäure, Molybdänphosphorsäure, Wolfram-Molybdän-Phosphorsäure, Ranninsäure, Laurinsäure, Gallsäure, Ferricyanide und Ferrocyanide beinhalten); Metallsalze von höheren Fettsäuren; Diorganozinnoxide, wie etwa Dibutylzinnoxid, Dioctylzinnoxid und Dicyclohexylzinnoxid; und Diorganozinnborate, wie etwa Dibutylzinnborat, Dioctylzinnborat und Dicyclohexylzinnborat; Guanidinverbindungen; und Imidazolverbindungen. Beliebige von diesen können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung sind unter diesen Verbindungen vorzugsweise verwendbar:
Triphenylmethanverbindungen, Imidazolverbindungen und quartäre Ammoniumsalzverbindungen, deren Gegenione Nicht-Halogene sind.
Ein Homopolymer eines Monomers, das durch die folgende Formel (1) dargestellt wird, oder ein Copolymer eines Monomers, das durch die folgende Formel (1) dargestellt wird, mit dem polymerisierbaren Monomer, wie etwa Styrol, Acrylat oder Methacrylat, wie vorstehend beschrieben, kann auch als das positive Ladungssteuerungsmittel verwendet werden. In diesem Fall besitzt ein derartiges positives Ladungssteuerungsmittel auch die Wirkung als das Bindemittelharz für den Toner.
worin R₁ H oder CH₃ ist, und R₂ und R₃ jeweils ein substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe (vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen) sind.
Zu dem positiv aufladbaren Toner, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, der aus den Zusammensetzungsmaterialien, die vorstehend beschrieben wurden, umfasst ist, kann ein Feinpulver gegebenenfalls extern zum Zweck der Verbesserung der Fließfähigkeit zugegeben werden. Das in einem derartigen Fall verwendete Feinpulver kann beinhalten: anorganische Feinpulver von anorganischen Oxiden, wie etwa Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Germaniumoxide und Zirkonoxid; anorganische Carbide, wie etwa Siliciumcarbid und Titancarbid; und anorganische Nitride, wie etwa Siliciumnitrid und Germaniumnitrid.
Diese anorganischen Feinpulver können nach deren organischer Behandlung mit einer Organosiliciumverbindung oder einem Titankupplungsmittel verwendet werden. Die Organosiliciumverbindung, die in diesem Fall verwendet wird, kann z.B. beinhalten: Silankupplungsmittel, wie etwa Hexamethyldisilazan, Trimethylsilan, Trimethylchlorsilan, Trimethylethoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan, Allyldimethylchlorsilan, Allylphenyldichlorsilan, Benzyldimethylchlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan, α-Chlorethyltrichlorsilan, β-Chlorethyltrichlorsilan, Chlormethyldimethylchlorsilan, Triorganosilylmercaptan, Trimethylsilylmercaptan, Triorganosilylacrylat, Vinyldimethylacetoxysilan, Dimethylethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Diphenyldiethoxysilan, Hexamethyldisiloxan, 1,3-Divinyltetramethyldisiloxan, 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan und ein Dimethylpolysiloxan, das 2 bis 12 Siloxaneinheiten pro Molekül aufweist und eine Hydroxylgruppe enthält, die an jedes Si in deren Einheiten, das an den Enden positioniert ist, gebunden ist.
Diejenigen, die durch Behandeln eines unbehandelten Feinpulvers mit einem Silankupplungsmittel, das ein Stickstoffatom enthält, erhalten wurden, können auch verwendet werden. Diese Ausführungsform ist insbesondere im Fall eines positiv aufladbaren Toners, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bevorzugt. Als Beispiele für ein derartiges Behandlungsmittel kann dieses beinhalten:
Aminopropyltrimethoxysilan,
Aminopropyltriethoxysilan,
Dimethylaminopropyltrimethoxysilan,
Diethylaminopropyltrimethoxysilan,
Dipropylaminopropyltrimethoxysilan,
Dibutylaminopropyltrimethoxysilan,
Monobutylaminopropyltrimethoxysilan,
Dioctylaminopropyldimethoxysilan,
Dibutylaminopropyldimethoxysilan,
Dibutylaminopropylmonomethoxysilan,
Dimethylaminophenyltrimethoxysilan,
Trimethoxysilyl-γ-propylphenylamin,
Trimethoxysilyl-γ-propylbenzylamin,
Trimethoxysilyl-γ-propylpiperidin,
Trimethoxysilyl-γ-propylmorpholin und
Trimethoxysilyl-γ-propylimidazol. Diese Behandlungsmittel können allein oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden, oder können in Kombination oder nach Vielfachbehandlung verwendet werden.
Das anorganische Feinpulver kann durch das vorstehende Silankupplungsmittel durch ein Verfahren behandelt werden, das z.B. beinhaltet: Sprühen, organische Lösungsmittelbehandlung und wässrige Lösungsmittelbehandlung. Die Behandlung durch Sprühen ist im Allgemeinen ein Verfahren, in welchem ein Pigment (das anorganische Feinpulver) bewegt wird und eine wässrige Lösung oder Lösungsmittellösung des Kupplungsmittels auf das Pigment, das bewegt wird, gesprüht wird, gefolgt vom Trocknen bei ungefähr 120 bis 130°C, um das Wasser oder Lösungsmittel zu entfernen. Die organische Lösungsmittelbehandlung ist ein Verfahren, in welchem das Kupplungsmittel in einem organischen Lösungsmittel (z.B. Alkohol, Benzol, halogenierte Kohlenwasserstoffe) aufgelöst wird, das einen Hydrolysekatalysator zusammen mit einer kleinen Menge von Wasser enthält, und das Pigment wird in die resultierende Lösung eingetaucht, gefolgt von Filtration oder Pressen, um Feststoff-Flüssigkeit-Separierung zu bewirken und dann Trocknen bei ungefähr 120 bis 130°C. Die wässrige Lösungsbehandlung ist ein Verfahren, in welchem ungefähr 0,5 % des Kupplungsmittels in Wasser oder in einer Wasser-Lösungsmittelmischung mit einem gegebenen pH hydrolysiert wird und das Pigment wird in das resultierende Hydrolysat eingetaucht, auf ähnliche Weise, gefolgt von Feststoff-Flüssigkeit-Separierung und dann Trocknen.
Als eine andere organische Behandlung des Feinpulvers kann das anorganische Feinpulver mit einem flüssigen Schmiermittel behandelt werden. Zum Beispiel kann ein Feinpulver, das mit Silikonöl zum Zweck des Verhinderns von Filmgebung und Verbesserns der Übertragungsleistung behandelt wurde, vorzugsweise verwendet werden. Das Silikonöl, das als das flüssige Schmiermittel verwendet wird, kann im Allgemeinen diejenigen einschließen, die durch die folgende Formel (2) dargestellt werden, wobei diese vorzugsweise verwendet werden.
worin R eine Alkylgruppe (z.B. eine Methylgruppe) oder eine Arylgruppe darstellt, und n eine ganze Zahl darstellt.
Als ein bevorzugtes Silikonöl, das in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, kann ein Silikonöl mit einer Viskosität bei 25°C von ungefähr 0,5 bis 10000 mm²/s und vorzugsweise von 1 bis 1000 mm²/s verwendet werden, welches z.B, beinhalten kann: Methylhydrogensilikonöl, Dimethylsilikonöl, Phenylmethylsilikonöl, Chlorphenylmethylsilikonöl, Alkyl-modifiziertes Silikonöl, Fettsäure-modifiziertes Silikonöl, Polyoxyalkylen-modifiziertes Silikonöl und Fluor-modifiziertes Silikonöl.
Ein Silikonöl mit einem Stickstoffatom auf der Seitenkette kann verwendet werden. Im Fall des positiv aufladbaren Toners, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es insbesondere bevorzugt, als das flüssige Schmiermittel für das anorganische Feinpulver das Silikonöl mit einem Stickstoffatom auf der Seitenkette zu verwenden. Ein derartiges Silikonöl kann Silikonöle mit wenigstens einer Struktureinheit einschließen, die durch die folgende Formel (3) oder (4) dargestellt wird.
worin R₁ ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Alkoxygruppe darstellt; R₂ eine Alkylengruppe oder eine Phenylengruppe darstellt; R₃ und R₄ jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe darstellen; und R₅ eine stickstoffhaltige heterocyclische Gruppe darstellt.
In der vorstehenden Formel können jeweils die Alkylgruppe, Arylgruppe, Alkylengruppe und Phenylengruppe eine organische Gruppe mit einem Stickstoffatom besitzen, oder können einen Substituenten, wie etwa Halogen, besitzen.
Die Behandlung des anorganischen Feinpulvers mit dem modifizierten Silikonöl, das ein Amin aufweist, wie vorstehend beschrieben, kann z.B. auf die folgende Weise hergestellt werden: Das anorganische Feinpulver wird heftig in Bewegung gehalten, während dieses gegebenenfalls erhitzt wird, und das modifizierte Silikonöl mit einem Amin oder dessen Lösung wird gesprüht, oder verdampft und dann gesprüht. Alternativ wird das anorganische Feinpulver in einer Aufschlämmung hergestellt, und das modifizierte Silikonöl mit einem Amin oder dessen Lösung wird tropfenweise zu der Aufschlämmung zugegeben, während diese gerührt wird, wodurch das anorganische Feinpulver mit Leichtigkeit behandelt werden kann.
Beliebige von diesen Silikonölen können allein oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden, oder können in Kombination oder nach Vielfachbehandlung verwendet werden. Die vorstehende Behandlung kann in Kombination mit der Behandlung mit dem Silan-Kupplungsmittel durchgeführt werden.
Als das positiv aufladbare Entwicklungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es angesichts der Vorteile, dass eine Entwicklung, die Wirklichkeitsgetreu zu dem latenten elektrostatischen Bild durchgeführt werden kann, und eine Entwicklungsleistung mit überlegener Feinlinien-Wiedergabefähigkeit und Halbtonabstufung erreicht werden kann, bevorzugt, diejenigen zu verwenden, die einen Toner mit Teilchendurchmesser und Teilchengrößenverteilung, wie nachstehend gezeigt, enthalten. Das heißt, es ist bevorzugt, diejenigen zu verwenden, die gesteuert worden sind, um bei der Teilchengrößenverteilung des Toners einen gewichtsbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3 bis 12 μm, und weiter bevorzugt von 5 bis 10 μm zu besitzen, und in welchem Tonerteilchen mit Durchmessern von 4,0 μm oder kleiner vorzugsweise in einem Gehalt von 30 %, bezogen auf die Zahl oder weniger sind, und weiter bevorzugt von 5 bis 20 % bezogen auf die Zahl, und Tonerteilchen mit Durchmessern von 12,7 μm oder mehr, vorzugsweise in einem Gehalt von 12,0 % bezogen auf das Volumen oder weniger, und vorzugsweise 10,0 % bezogen auf das Volumen oder weniger.
Wenn der Toner einen gewichtsbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser besitzt, der kleiner als 3 μm ist, können Schwierigkeiten, wie etwa Tonerstreuung und Nebel auftreten, und, wenn bei der Bildung von grafischen Bildern oder dergleichen mit einem hohen Bildflächenprozentsatz verwendet, besteht die Tendenz, dass Probleme auftreten, so dass der Toner auf Transferpapier in einer derart kleinen Menge gelegt werden kann, um zu einer geringen Bilddichte zu führen. Wenn andererseits der Toner einen gewichtsbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser besitzt, der größer als 12 μm ist, kann die Wiedergabefähigkeit von winzigen Bildpunkten kleiner sein, um keine gute Auflösung bereitzustellen, oder der Toner kann zur Zeit des Transfers streuen, um dazu zu tendieren, ferner eine Abnahme der Bildqualität zu verursachen, wenn das Kopieren fortgesetzt wird, sogar wenn die Qualität zur Zeit des Beginns gut ist.
Wenn die Tonerteilchen mit Durchmessern von 4 μm oder weniger in einem Gehalt von mehr als 30 %, bezogen auf die Zahl sind, besteht die Tendenz, dass Nebel auftritt, und zudem besteht die Tendenz, dass die Tonerteilchen aneinander aggregieren, um Tonerklumpen mit Durchmessern zu bilden, die größer als die ursprünglichen sind, was zu groben Bildern und einer Herabsetzung der Auflösung führt, oder zu einer großen Differenz der Dichte zwischen Kanten und inneren Flächen von latenten Bildern führt, um dazu zu tendieren, einigermaßen hohle Schriftzeichenbilder zu verursachen.
Wenn die Tonerteilchen mit Durchmessern von 12,7 μm oder größer einen Gehalt von mehr als 12,0 %, bezogen auf das Volumen besitzen, besteht die Tendenz, dass Tonerstreuen auftritt, um nicht nur die Feinlinienwiedergabe zu hindern, sondern auch schlechte Transferbilder zu verursachen. Das letztere wird im Verlauf des Transfers verursacht, wo ein wenig grobe Tonerteilchen mit einem Durchmesser größer als 12,7 μm vorhanden sein können, die von der Oberfläche einer Dünnschicht von Teilchen von Tonerbildern vorragen, die durch Entwicklung auf dem lichtempfindlichen Element gebildet werden, um den Zustand eines besonders engen Kontaktes zwischen dem lichtempfindlichen Element und dem Aufzeichnungspapier durch eine derartige Tonerbildschicht irregulär zu machen, um Variationen der Transferbedingungen zu verursachen.
In der vorliegenden Erfindung wird die Teilchengrößenverteilung des Toners auf die folgende Weise gemessen.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser und die Teilchengrößenverteilung des Toners können mit einer Coulter Zielvorrichtung TA-II oder Coulter Multisizer II (hergestellt von Coulter Electronics, Inc.) gemessen werden. In der vorliegenden Erfindung werden sie unter Verwendung eines Coulter Multisizers II (hergestellt von Coulter Electronics, Inc.) gemessen. Ein Interface (hergestellt von Nikkaki K.K.), das die zahlenbezogene Verteilung und volumenbezogene Verteilung ausstößt und ein Personal Computer PC9801 (hergestellt von NEC) werden verbunden. Als eine Elektrolytlösung wird eine wässrige 1%ige NaCl-Lösung unter Verwendung eines Natriumchlorids erster Güte hergestellt. Zum Beispiel kann ISOTON R-II (erhältlich von Coulter Scientific Japan Co.) verwendet werden.
Eine Messung wird durchgeführt, indem als ein Dispergiermittel 0,1 bis 5 ml oberflächenaktives Mittel zugegeben wird, vorzugsweise ein Alkylbenzolsulfonat, zu 100 bis 150 ml der vorstehenden wässrigen Elektrolytlösung, und ferner 2 bis 20 mg einer Probe, die gemessen wird, zugegeben wird. Die Elektrolytlösung, in welcher die Probe so suspendiert worden ist, wird einer Dispersionsbehandlung für ungefähr 1 Minute bis ungefähr 3 Minuten in einer Ultraschall-Dispersionsmaschine unterzogen. Die Volumenverteilung und zahlenbezogene Verteilung werden berechnet, indem das Volumen und die Zahl der Tonerteilchen mit Teilchendurchmessern von 2 μm oder mehr mittels des vorstehenden Coulter Multisizers gemessen werden, unter Verwendung einer Öffnung von 100 μm als dessen Öffnung. Dann wird der gewichtsbezogene (der mittlere Wert von jedem Kanal wird als der repräsentative Wert für jeden Kanal verwendet), durchschnittliche Teilchendurchmesser (D4) aus der Volumenverteilung ermittelt, der Prozentsatz der Zahl von Tonerteilchen mit Durchmessern von 4,0 μm oder kleiner wird aus der zahlenbezogenen Verteilung ermittelt und der Prozentsatz des Volumens von Tonerteilchen mit Durchmessern von 12,7 μm oder mehr wird aus der volumenbezogenen Verteilung ermittelt.
In dem Fall, wenn Bilder unter Verwendung des positiv aufladbaren Entwicklungsmittels gebildet werden, das den Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser und einer spezifischen Teilchengrößenverteilung, wie vorstehend angegeben, enthält, besitzt der Toner eine größere Oberfläche pro Einheitsgewicht, wie vorstehend angegeben, um eine große Ladungsmenge pro Einheitsgewicht (mC/kg) zu besitzen. Demgemäß tendiert das Entwicklungsmittel dazu, Hülsenschatten wegen des Phänomens des Aufladens zu verursachen, insbesondere in einer Umgebung mit niedrigerer Temperatur und niedriger Feuchtigkeit.
In der vorliegenden Erfindung wird jedoch ein Entwicklungsmittel tragendes Element, das die Harzbeschichtungsschicht aufweist, die aus einer spezifischen Harzzusammensetzung umfasst ist, wie nachstehend beschrieben wird, als das Entwicklungsmittel tragende Element, das in dem Entwicklungsgerät verwendet wird, verwendet. Somit können gute Bilder gebildet werden, sogar wenn Bilder unter Verwendung des positiv aufladbaren Entwicklungsmittels gebildet werden, das den Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser und einer spezifischen Teilchengrößenverteilung enthält. Im Einzelnen kann das Phänomen des Aufladens, welches in einer Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit geschieht, wenn ein derartiges Entwicklungsmittel verwendet wird, beschränkt werden, da die Harzbeschichtungsschicht, die auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element gebildet ist, das das leitende Material enthält, Ladungen des Toners demgemäß durch einen Leckstrom verliert. Wenn zudem ein derartiges Entwicklungsmittel verwendet wird, besteht die Tendenz, dass ein Problem bei dem Anstieg des Aufladens des Toners in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit auftritt. Jedoch kann der Anstieg des Aufladens des Toners durch die Harzbeschichtungsschicht, die das Entwicklungsmittel tragende Element zusammensetzt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, höher gemacht werden, wobei dieses unter Verwendung einer Harzzusammensetzung, die die quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche positiv zu Eisenpulver aufladbar ist, und das spezifische Bindemittelharz enthält, und das die negative Aufladbarkeit ausreichend aufweist. So kann, sogar, wenn das positiv aufladbare Entwicklungsmittel, das den Toner mit einem kleinen Teilchendurchmesser und einer spezifischen Teilchengrößenverteilung aufweist, wie vorstehend angegeben, verwendet wird, dieser erfolgreich in jeder Umgebung mit normaler Temperatur/normaler Feuchtigkeit natürlich verwendet werden, und zudem bei niedriger Temperatur/niedriger Feuchtigkeit und hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit.
In der vorliegenden Erfindung kann ein magnetischer Toner, der wie vorstehend zusammengesetzt ist, als ein Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp verwendet werden. Zudem kann ein nicht-magnetischer Toner mit einem Träger vermischt werden, um als ein Entwicklungsmittel vom Zweikomponententyp verwendet zu werden, oder ohne mit einem Träger vermischt zu werden, als ein nicht-magnetisches Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp verwendet werden.
Das Entwicklungsmittel tragende Element in der vorliegenden Erfindung, welches das positiv aufladbare Entwicklungsmittel trägt, wie vorstehend beschrieben, wird nachstehend im Detail beschrieben werden. Dessen Betrieb wird beschrieben, während in 4 ein Beispiel für das Entwicklungsmittel tragende Element, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gezeigt wird.
An erster Stelle besitzt das Entwicklungsmittel tragende Element, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wenigstens ein Substrat und die Harzbeschichtungsschicht. Wie in 4 gezeigt, enthält eine Harzbeschichtungsschicht 101, die auf einem Substrat 100 gebildet ist, wenigstens ein Bindemittelharz 102, ein leitendes Feinpulver 103, sphärische Teilchen 104 mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm bis 30 μm und eine quartäre Ammoniumsalzverbindung 105, welche zu Eisenpulver positiv aufladbar ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist unter quartären Ammoniumsalzverbindungen, wie durch nachstehend gezeigte Formel (5) dargestellt, die quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, in der Harzbeschichtungsschicht, die das Entwicklungsmittel tragende Element, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zusammensetzt, enthalten. So ist die quartäre Ammoniumsalzverbindung in der Molekularstruktur des Bindemittelharzes eingebaut, welches ein filmbildendes Material ist, und die Harzbeschichtungsschicht selbst ist hergestellt, um eine Substanz zu sein, die leicht negativ aufladbar ist, so dass deren positive Ladung bereitstellende Leistung, zu dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel, verbessert werden kann. Zudem wird das Bindemittelharz teilweise oder ganz unter Verwendung des Bindemittelharzes mit wenigstens einer -NH₂-Gruppe, einer =NH-Gruppe und einer -NH--Bindung ausgebildet. Dies macht es für die vorstehende spezifische quartäre Ammoniumsalzverbindung leichter, in die Molekularstruktur des Bindemittelharzes eingebaut zu sein.
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ jeweils darstellen: eine Alkylgruppe, welche einen Substituenten besitzen kann, eine Arylgruppe, welche einen Substituenten besitzen kann, oder eine Aralkylgruppe, welche einen Substituenten besitzen kann, und diese können gleich oder voneinander verschieden sein; und X^– stellt ein Anion dar.
In der vorstehenden Allgemeinen Formel (5), als Beispiel für das durch X^– dargestellte Anion, kann dieses beinhalten: organische Sulfationen, organische Sulfonationen, organische Phosphationen, Molybdationen, Wolframationen, und Heteropolysäureionen, die Molybdänatome oder Wolframatome enthalten.
Da das leitende Feinpulver zudem zu der Harzbeschichtungsschicht zugegeben wird, die das in der vorliegenden Erfindung verwendete Entwicklungsmittel tragende Element zusammensetzt bewirkt dies, dass elektrische Ladungen nicht auf der Entwicklungsmittel tragenden Elementoberfläche stagnieren und somit der Toner davon abgehalten werden kann, stark durch die Wirkung der Spiegelkraft angezogen zu werden. Somit kann dies eine fehlerhafte Beschichtung, die Kleckse verursachen kann, um zu bewirken, dass der Toner anklebt oder schmelzanhaftet sein. In der Harzbeschichtungsschicht werden die sphärischen Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm bis 30 μm zugegeben. Dies kann die Oberflächenrauheit des Entwicklungsmittel tragenden Elementes stabil machen, wobei so die Beschichtungsmenge des Toners, der auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element geträgert wird, optimiert werden kann. Zudem können in diesem Fall leitende sphärische Teilchen insbesondere verwendet werden, wodurch die Tonerbeschichtung auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element gleichförmiger gemacht werden kann, und somit der Abriebwiderstand und die Umweltstabilität des Entwicklungsmittel tragenden Elementes weiter verbessert werden kann, um zu ermöglichen, dass gute Bilder erhalten werden, sogar wenn über eine lange Zeitdauer betrieben. Als die leitenden sphärischen Teilchen ist es weiter bevorzugt, diejenigen mit einer wahren Dichte von 3 g/cm³ oder darunter zu verwenden.
Wie vorstehend angegeben, kann das in der vorliegenden Erfindung verwendete Entwicklungsmittel tragende Element, das mit der Harzbeschichtungsschicht ausgestattet ist, die wie vorstehend beschrieben zusammengesetzt ist, in Kombination mit dem positiv aufladbaren Toner verwendet werden, zu welchem der externe Zusatzstoff zugegeben wird, der mit dem vorstehend beschriebenen flüssigen Schmiermittel behandelt wurde, zugegeben worden ist, oder der positiv aufladbare Toner, der den Farbstoff mit dem flüssigen Schmiermittel enthält, der darauf geträgert ist, oder das magnetische Pulver mit dem flüssigen, darauf geträgerten Schmiermittel. Dies verursacht den vorstehend angegebenen wertvollen Effekt und führt zu gutem Aufladen des positiv aufladbaren Toners.
Die aus den Zusammensetzungsmaterialien, die vorstehend beschrieben wurden, gebildete Harzbeschichtungsschicht kann vorzugsweise eine Oberflächenrauheit in dem Bereich von 0,2 bis 3,5 μm, und weiter bevorzugt in dem Bereich von 0,5 bis 2,5 μm besitzen, als JIS arithmetische Mittellinien-Oberflächenrauheit (Ra). Wenn die Harzbeschichtungsschicht ein Ra besitzt, das kleiner als 0,2 μm ist, kann der Toner auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element in unerwünschter Weise eine unbewegliche Schicht auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes wegen der Spiegelkraft ausbilden. Wenn einmal die unbewegliche Schicht gebildet ist, kann der Toner als Folge einer unzureichenden Entwicklungsleistung so unzureichend aufgeladen werden, und tendiert dazu, fehlerhafte Bilder, wie etwa ungleichmäßige Bilder, schwarze Flecken um Linienbilder und Dichteabnahme zu verursachen. Wenn dieser einen Ra besitzt, der größer als 3,5 μm ist, kann die Toner-Beschichtungsschicht so unzureichend auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element reguliert werden, dass dieser eine unzureichende Bildgleichförmigkeit verursacht, oder der Toner kann so unzureichend aufgeladen werden, um Dichteabnahme zu verursachen.
In der vorliegenden Erfindung wird die Mittellinien-Oberflächenrauheit der Harzbeschichtungsschicht unter Verwendung eines Oberflächenrauheits-Messgeräts SE-3300H (hergestellt von Kosaka Kenkyusho) und unter Bedingungen eines Wegschneidens von 0,8 mm, eines spezifizierten Abstands von 8,0 mm und einer Zuführungsrate von 0,5 mm/s gemessen, und Messungen an 12 Punkten werden gemittelt.
Die Harzbeschichtungsschicht, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, kann vorzugsweise eine Schichtdicke von 25 μm oder weniger, weiter bevorzugt 20 μm oder weniger, und insbesondere bevorzugt 4 bis 20 μm besitzen. Bei einer derartigen Dicke kann eine gleichförmige Schichtdicke mit Leichtigkeit erreicht werden. Die Schichtdicke hängt von den in der Harzbeschichtungsschicht verwendeten Materialien ab, und kann erreicht werden, wenn in einem Beschichtungsgewicht von ungefähr 4000 bis 20000 mg/m² als Gewicht auf dem Substrat gebildet.
Materialien, die die Harzbeschichtungsschicht zusammensetzen, welche ein wesentliches Merkmal des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Entwicklungsmittel tragenden Elementes ist, werden nachstehend beschrieben werden.
Bei dem Entwicklungsmittel tragenden Element, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann die quartäre Ammoniumsalzverbindung, die zu der Harzbeschichtungsschicht zugegeben wird, irgendwelche quartären Ammoniumsalzverbindung einschließen, solange wie sie zu Eisenpulver positiv aufladbar sind. Die quartäre Ammoniumsalzverbindung besitzt, wenn sie in die Molekularstruktur des spezifischen Bindemittelharzes eingebaut ist, die Wirkung, die Harzbeschichtungsschicht mit einer verbesserten positiven Ladungsbereitstellungsleistung zu dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel auszustatten.
In der vorliegenden Erfindung wird die Ladungspolarität der quartären Ammoniumsalzverbindung zu Eisenpulver auf die folgende Weise gemessen.
Die Polarität der Triboelektrizität zu Eisenpulver wird durch ein Wegblasverfahren unter Verwendung einer verfügbaren triboelektrischen Ladungsmengen-Messvorrichtung (Modell TB-200, hergestellt von Toshiba Chemical Corporation) gemessen, welche in 9 gezeigt wird.
Zunächst wird ein einer Umgebung von 23°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60 % und unter Verwendung von EFV200/300 (erhältlich von Powder Teck Co.) als ein Träger (Eisenpulver), eine Mischung, die hergestellt wurde, indem 0,5 g quartäre Ammoniumsalzverbindung in 9,5 g des Trägers vermischt wird, in eine Flasche mit einem Volumen von 50 bis 100 ml aus Polyethylen gefüllt, und manuell 50-mal geschüttelt. Dann werden 1,0 bis 1,2 g der resultierenden Mischung in einen Messbehälter 42 aus Metall gefüllt, an dessen Boden ein leitendes Sieb 43 mit Maschenzahl 500 bereitgestellt wird, und der Behälter wird mit einer Platte 43 aus Metall bedeckt. Als Nächstes wird in einer Absaugvorrichtung 44 (aus einem isolierenden Material, das wenigstens zum Teil mit dem Messbehälter 42 in Kontakt kommt), Luft aus einer Absaugöffnung 55 abgesaugt und ein Luftstrom-Steuerungsventil 46 wird betrieben, um den Druck zu steuern, der durch eine Vakuumindikator 47 angegeben wird, um so 250 mm Aq zu betragen. In diesem Zustand wird Absaugen 1 Minute ausgeführt, um die quartäre Ammoniumsalzverbindung durch Absaugen zu entfernen. Die Polarität des durch ein Potentiometer 48 zu dieser Zeit angegebenen Potenzials wird abgelesen, und wird als die Ladungspolarität der quartären Ammoniumsalzverbindung zu Eisenpulver verwendet. Bezugszeichen 49 gibt einen Kondensator an.
In der vorliegenden Erfindung wird die Ladungspolarität der Harzbeschichtungsschicht (Harzkomponente allein) zu Eisenpulver auf die folgende Weise gemessen.
Herstellung der Probenplatte:
Eine Lösung aus Harz zum Ausbilden der Harzbeschichtungsschicht, dessen Ladungspolarität gemessen werden soll (bis auf das leitende Material, wie etwa Kohlenstoff oder Grafit) wird auf einer SUS rostfreien Stahlplatte mittels einer Balkenbeschichtungsvorrichtung (#60) beschichtet, die so gebildete nasse Beschichtung wird getrocknet oder erhitzt, um einen Film zu bilden (Trocknungs- oder Erhitzungstemperatur und Zeit sind diejenigen, bis die Lösung vollständig im Fall des thermoplastischen Harzes verdampft, und bis das Harz vollständig vernetzt ist im Fall des thermisch aushärtenden Harzes), um eine Probenplatte herzustellen. Diese Probenplatte wird über Nacht in einer Umgebung von 23°C und 60 % relativer Feuchtigkeit in dem Zustand stehen gelassen, wie diese grundiert ist.
Herstellung von positiven Tonermodellteilchen:
Zu 100 Gew.-Teilen eines Copolymers aus Styrol/2-Ethylhexylacrylat/Divinylbenzol (Copolymerisationsverhältnis: 80/17, 5/2,5; gewichtsbezogenes durchschnittliches Molekulargewicht Mw: 320000), werden 10 Gew.-Teile Toluolflüssigkeit, in welcher 2 Gew.-Teile KOPIE BLUE PR (erhältlich von Clariant GmbH) (Feststoffkonzentration: 10 Gew.%) und 100 Gew.-Teile sphärische Ferritteilchen (Teilchendurchmesser: ungefähr 90 μm) zugegeben, welche dann bei 80°C 4 Stunden mittels einer Nauta-Mischvorrichtung bewegt werden. Die resultierende Mischung wird bei 140°C eine Stunde erhitzt, um das Lösungsmittel vollständig zu verdampfen, wobei so Harzschichten auf den Ferritteilchenoberflächen gebildet werden. Die resultierenden Teilchen werden verkleinert, während diese auf Raumtemperatur abgekühlt werden, gefolgt von Sieben mit einem Sieb mit Maschezahl 83, um blockierte Teilchen zu entfernen. Die resultierenden Teilchen werden über Nacht oder länger in einer Umgebung von 23°C und 60 % relativer Feuchtigkeit in dem Zustand, in dem sie sich am Boden befinden, stehen gelassen. Diese werden als positive Tonermodellteilchen 51 bezeichnet (10).
Messung:
Die Ladungspolarität wird in einer Umgebung von 23°C und 60 % relativer Feuchtigkeit gemessen. Zunächst wird die wie vorstehend beschrieben hergestellte Probenplatte auf eine Oberflächenladungsmengen-Messvorrichtung TS-100AS (hergestellt von Toshiba Chemical Co., Ltd.) gestellt, welche in 10 gezeigt wird, und ein Ladungsmessgerät 55 wird geerdet, um dessen Wert auf 0 einzustellen. Die positiven Tonermodellteilchen 51, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurden, werden in einen Tropfbehälter 52 gestellt. Eine START-Schaltung wird gedrückt, um die positiven Tonermodellteilchen 51 auf die Probenplatte 53 für 20 Sekunden fallen zu lassen, und werden in einem Empfangsbehälter 54 empfangen, der zuvor geerdet wurde. Die zu dieser Zeit durch das Potenziometer 55 angegebene Polarität wird abgelesen, und wird als die Ladungspolarität der Harzbeschichtungsschicht (Harzkomponente allein) zu Eisenpulver verwendet. Das Bezugszeichen 56 bezeichnet einen Kondensator.
Unter den vorstehenden quartären Ammoniumsalzverbindungen, die durch Formel (5) dargestellt werden, kann die quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche für sich selbst zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, die vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann im Einzelnen die folgenden beinhalten. Natürlich ist die vorliegende Erfindung auf keine Weise auf diese begrenzt.
Beispielverbindung 1
Beispielverbindung 2
Beispielverbindung 3
Beispielverbindung 4
Beispielverbindung 5
Beispielverbindung 6
Beispielverbindung 7
Beispielverbindung 8
Als die quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können die quartären Ammoniumsalzverbindungen, die vorstehend als Beispielverbindungen 1 bis 8 gezeigt wurden, vorzugsweise verwendet werden, aber sind keinesfalls auf diese begrenzt, solange wie die Verbindung positiv zu Eisenpulver aufladbar ist. Währenddessen sind die fluorhaltigen quartären Ammoniumsalzverbindungen wie eine Verbindung, die als Beispielsverbindung 9 gezeigt wird, die in der Molekularstruktur das stark Elektronen abziehende Fluoratom aufweist, negativ zu Eisenpulver aufladbar. Gemäß den durch die Erfinder vorgenommenen Untersuchungen können diese jedoch den positiv aufladbaren Toner nicht gut aufladen.
Beispielverbindung 9
In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Entwicklungsmittel tragenden Element kann das Bindemittelharz, das als ein filmbildendes Material wirkt, wenn die Harzbeschichtungsschicht auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element gebildet wird, beliebiger Art sein, und kann vorzugsweise diejenigen mit der Struktur mit beliebigen aus einer -NH₂-Gruppe, einer =NH-Gruppe und einer -NH--Bindung sein. Materialien mit der -NH₂-Gruppe können z.B. beinhalten: primäre Amine, die durch R-NH₂ dargestellt werden oder Polyamine, die derartige Amine besitzen, und primäre Amide, die durch RCO-NH₂ dargestellt werden oder Polyamide, die derartige Amide aufweisen. Materialien mit der =NH-Gruppe können z.B. beinhalten: sekundäre Amine, die durch R=NH dargestellt werden, oder Polyamine, die derartige Amine aufweisen, und sekundäre Amide, die durch (RCO)₂=NH dargestellt werden, oder Polyamide, die derartige Amide besitzen. Materialien, die die -NH--Bindung besitzen, können z.B. zusätzlich zu den vorstehenden Polyaminen und Polyamiden, Polyurethane mit einer -NHCOO--Bindung einschließen.
In der vorliegenden Erfindung können industriell synthetisierte Harze, die ein oder mehrere der vorstehenden Materialien enthalten, oder diese als ein Copolymer enthalten, vorzugsweise verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung ist es unter diesen insbesondere bevorzugt zu verwenden: ein in der Gegenwart von Ammoniak als einem Katalysator hergestelltes Phenolharz, ein Polyamidharz und ein Urethanharz, wie in den Beispielen verwendet.
Der Grund ist unklar, warum in der vorliegenden Erfindung die Harzbeschichtungsschicht ein gutes Ladungsbereitstellungsmaterial für Entwicklungsmittel mit positiv aufladbaren Tonern sein kann, wenn die Harzzusammensetzung, die zum Ausbilden einer Harzbeschichtungsschicht auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element verwendet wird, wie vorstehend beschrieben, zusammengesetzt ist. Die Erfinder nehmen das folgende an:
Wenn die quartäre Ammoniumsalzverbindung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, welche für sich selbst zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, zu Phenolharz gegeben wird, wird diese in dem Phenolharz gleichförmig dispergiert, und wird ferner in die Struktur des Phenolharzes eingebaut, während das Harz erhitzt wird, um die Harzbeschichtungsschicht zu härten, so dass eine Phenolharzzusammensetzung selbst, die die vorstehende Verbindung enthält, in ein Material mit einer negativen Aufladbarkeit umgewandelt wird.
Wenn die quartäre Ammoniumsalzverbindung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, welche für sich selbst zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, in Polyamidharz gegeben wird, wird dieses in dem Polyamidharz gleichförmig dispergiert, und wird ferner in die Struktur des Polyamidharzes eingebaut, während dieses erhitzt wird und getrocknet wird, um die Harzbeschichtungsschicht auszubilden, so dass eine derartige Polyamidharz-Zusammensetzung selbst, die die vorstehende Verbindung enthält, leicht zu der Polarität aufgeladen wird, die dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel entgegengesetzt ist.
Wenn die quartäre Ammoniumsalzverbindung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, welche für sich selbst zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, in einer Urethanharzbeschichtungsschicht verwendet wird und in Urethanharz zugegeben wird, wird diese zunächst gleichförmig in dem Urethanharz dispergiert, und wird ferner leicht in die Struktur des Urethanharzes eingebaut, während das Harz erhitzt wird, um dieses zu härten, um die Harzbeschichtungsschicht auszubilden. Im Verlauf davon geht die ursprüngliche Struktur der quartäre Ammoniumsalzverbindung mit einer positiven Polarität verloren, und das Urethanharz, in das die quartäre Ammoniumsalzverbindung eingebaut wurde, erhält so eine gleichförmige und ausreichende negative Aufladbarkeit, so dass eine derartige Urethanharzzusammensetzung selbst, die die vorstehende Verbindung enthält, leicht auf eine Polarität aufladbar wird, die dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel entgegengesetzt ist.
Die quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise in einer Menge von 1 Gew.-Teil auf 100 Gew.-Teile, basierend auf 100 Gew.-Teilen des Bindemittelharzes zugegeben werden. In eine Menge, die weniger als 1 Gew.-Teil beträgt, kann dessen Zugabe keine Verbesserung der Ladungsbereitstellungsleistung mit sich bringen. Wenn in einer Menge von mehr als 100 Gew.-Teilen zugegeben, kann die Verbindung in dem Bindemittelharz schlecht dispergiert werden, wobei die Tendenz besteht, eine Abnahme der Filmfestigkeit zu verursachen.
Als Folge von ausführlichen Untersuchungen, die durch die Erfinder durchgeführt wurden, hat sich herausgestellt, dass, als das in der vorliegenden Erfindung verwendete Phenolharz, ein in der Anwesenheit einer stickstoffhaltigen Verbindung als Katalysator hergestelltes Phenolharz vorzugsweise verwendet werden kann, insbesondere, da die quartäre Ammoniumsalzverbindung leicht in die Struktur des Phenolharzes zur Zeit des Erhitzens und Härtens eingebaut werden kann. Demgemäß kann in der vorliegenden Erfindung ein derartiges Phenolharz, das in Gegenwart einer stickstoffhaltigen Verbindung als Katalysator in dessen Herstellungsverfahren hergestellt wurde, das eine derartige Wirkung besitzt, als eines der Materialien verwendet werden, die die Harzbeschichtungsschicht zusammensetzen, die auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element verwendet wird, wodurch ein Entwicklungsgerät mit einer guten positiven Aufladungsbereitstellungsleistung materialisiert werden kann.
Die stickstoffhaltige Verbindung, die als ein Katalysator in dem Herstellungsverfahren für das Phenolharz verwendet wird, welches vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, kann z.B. als saure Katalysatoren beinhalten: Ammoniumsalze, wie etwa Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfaminat, Ammoniumcarbonat, Ammoniumacetat und Ammoniummaleat, oder Aminsalze; als basische Katalysatoren: Ammoniak, und Aminoverbindungen, wie etwa Dimethylamin, Diethylamin, Diisopropylamin, Diisobutylamin, Diamylamin, Trimethylamin, Triethylamin, Tri-n-butylamin, Triamylamin, Dimethylbenzylamin, Diethylbenzylamin, Dimethylanilin, Diethylanilin, N,N-Di-n-butylanilin, N,N-Diamylanilin, N,N-Di-t-amylanilin, N-Methylethanolamin, N-Ethylethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Dimethylethanolamin, Diethylethanolamin, Ethyldiethanolamin, n-Butyldiethanolamin, Di-n-butylethanolamin, Triisopropanolamin, Ethylendiamin und Hexamethylentetramin; und stickstoffhaltige heterocyclische Verbindungen. Die stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindungen können beinhalten: Pyridin und deren Derivate, wie etwa α-Picolin, β-Picolin, γ-Picolin, 2,4-Lutidin und 2,6-Lutidin; Chinolinverbindungen; und Imidazol und deren Derivate, wie etwa 2-Methylimidazol, 2,4-Dimethylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Phenylimidazol, 2-Phenyl-4-methylimidazol und 2-Haptadecylimidazol.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyamidharz kann z.B. beinhalten: Nylon, wie etwa Nylon 6, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 11m Nylon 12, Nylon 9, Nylon 13 und Nylon Q2, und Copolymernylone, die hauptsächlich aus beliebigen von diesen zusammengesetzt sind, N-Alkyl-modifizierte Nylons, und N-Alkoxyalkyl-modifizierte Nylone, von welchen beliebige vorzugsweise verwendet werden können. Dieses kann auch beinhalten: verschiedene Harze, die mit Polyamid modifiziert wurden, wie etwa Polyamid-modifizierte Phenolharze, und Harze, die eine Polyamidharzkomponente enthalten, wie etwa Epoxidharze, die Verwendung von einem Polyamidharz als ein Härtungsmittel machen, von welchen beliebige zudem vorzugsweise verwendet werden können. In der vorliegenden Erfindung können die vorstehenden Nylone und Copolymernylone, die hauptsächlich aus beliebigen von diesen zusammengesetzt sind, insbesondere bevorzugt verwendet werden.
Als das in der vorliegenden Erfindung verwendete Urethanharz können beliebige Urethanharze verwendet werden, solange sie Harze sind, die eine Urethanbindung enthalten. Die Urethanbindung kann durch Polyadditionsreaktion eines Polyisocyanats mit einem Polyol erhalten werden.
Das Polyisocyanat, ein Hauptmaterial des Urethanharzes, kann beinhalten: aromatische Polyisocyanate, wie etwa TDI (Tolyloldiisocyanat), reines MDI (Diphenylmethandiisocyanat), polymeres MDI (Polymethylenpolyphenylpolyisocyanat), TODI (Tolidindiisocyanat) und NDI (Naphthalindiisocyanat); und aliphatische Polyisocyanate, wie etwa HMDI (Hexamethylendiisocyanat), IPDI) (Isophorondiisocyanat), XDI (Xylloldiisocyanat), hydriertes XDI (hydriertes Xyliloldiisocyanat) und hydriertes MDI (Dicyclohexylmethandiisocyanat).
Das Polyol, welches mit dem vorstehenden Polyisocyanat reagiert, kann beinhalten: Polyetherpolyole, wie etwa PPG (Polyoxypropylenglykol), Polymerpolyol und Polytetramethylenglykol (PTMG); Polyesterpolyole, wie etwa Adipat, Polycaprolacton und Polycarbonatpolyol; polyetherartige modifizierte Polyole, wie etwa PHD-Polyol und Polyetheresterpolyol; epoxidmodifizierte Polyole; teilweise verseifte Polyole von Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (verseiftes EVA); und flammenverzögernde Polyole.
Die sphärischen Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm bis 30 μm, die in der Harzbeschichtungsschicht erhalten werden, werden nachstehend beschrieben. Der Einbau der sphärischen Teilchen in die Harzbeschichtungsschicht bringt Vorteile mit sich, dass die Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht derart hergestellt werden kann, dass sie eine gleichförmige Oberflächenrauheit besitzt und gleichzeitig die Oberflächenrauheit der Harzbeschichtungsschicht derart gemacht werden kann, dass sie sich wenig ändert, sogar wenn die Harzbeschichtungsschichtoberfläche abgerieben wurde und zudem bewirkt werden kann, dass die Kontamination durch Toner oder Schmelzadhäsion des Toners kaum auftritt. Der Einbau der sphärischen Teilchen bringt auch Vorteile mit sich, dass der Effekt von schneller und gleichförmiger Ladungsbereitstellungswirkung und Ladungssteuerung zu dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel kraft wechselseitiger Wirkung weiter verbessert werden kann und zudem die Aufladungsleistung stabil gemacht werden kann; wobei der Effekt durch das Bindemittelharz, das in der Harzbeschichtungsschicht enthalten ist, insbesondere durch das spezifische Bindemittelharz mit der Struktur von beliebigen aus einer -NH₂-Gruppe, einer =NH-Gruppe und einer -NH--Bindung, wie vorstehend beschrieben, und durch die quartäre Ammoniumsalzverbindung erreicht wird.
Die sphärischen Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, welche wie vorstehend angegeben gut effektiv sein können, können einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 bis 30 μm, und vorzugsweise von 2 bis 20 μm besitzen. Wenn die sphärischen Teilchen einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser besitzen, der kleiner als 0,3 μm ist, kann die gleichförmige Oberflächenrauheit weniger effektiv der Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht verliehen werden, die Aufladungsleistung kann weniger effektiv verbessert werden, das schnelle und gleichförmige Aufladen des Entwicklungsmittels kann unzureichend sein und zudem kann das Aufladen des Toners, die Kontamination durch Toner und Schmelzadhäsion des Toners als Folge des Abriebs der Harzbeschichtungsschicht auftreten, um einen ernsten Schatten und eine Abnahme der Bilddichte zu verursachen. Wenn die sphärischen Teilchen einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von mehr als 30 μm besitzen, kann die Harzbeschichtungsschicht eine exzessiv raue Oberfläche besitzen, um es für den Toner schwierig zu machen, gut aufgeladen zu werden und zudem eine Abnahme der mechanischen Festigkeit der Harzbeschichtungsschicht zu verursachen.
In dem Entwicklungsmittel tragenden Element in der vorliegenden Erfindung können die sphärischen Teilchen vorzugsweise eine wahre Dichte von 3 g/cm³ oder weniger, weiter bevorzugt 2,7 g/cm³ oder weniger, noch weiter bevorzugt 0,9 bis 2,7 g/cm³ und insbesondere bevorzugt von 0,9 bis 2,5 g/cm³ haben. Wenn die sphärischen Teilchen eine wahre Dichte besitzen, die 3 g/cm³ übersteigt, besteht die Tendenz, dass die Dispergierfähigkeit der sphärischen Teilchen in der Harzbeschichtungsschicht unzureichend ist, um es zu erschweren, eine gleichförmige Rauheit der Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht zu verleihen, wobei die Tendenz besteht, dass dies zu einer unzureichend gleichförmigen Aufladungsleistung des Toners und einer unzureichenden Festigkeit der Harzbeschichtungsschicht führt. In Beispielen, wo die sphärischen Teilchen eine zu kleine wahre Dichte besitzen, besteht auch die Tendenz, dass die sphärischen Teilchen unzureichend in der Harzbeschichtungsschicht dispergiert sind.
In der vorliegenden Erfindung wird die wahre Dichte der sphärischen Teilchen mit einem Trockendichtemessgerät ACUPIC (hergestellt von Shimadzu Corporation) gemessen.
Das Merkmal "sphärisch" in den sphärischen Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist nicht auf wirklich sphärisch beschränkt, und bezieht sich auf Teilchen mit einem Längen/Breitenverhältnis von 1,0 bis 1,5. In der vorliegenden Erfindung ist es weiter bevorzugt, sphärische Teilchen mit einem Längen/Breitenverhältnis von 1,0 bis 1,2 zu verwenden, und es ist am meisten bevorzugt, wirklich sphärische Teilchen zu verwenden. sphärische Teilchen mit einem Längen/Breitenverhältnis von mehr als 1,5 sind angesichts des gleichförmigen Aufladens des Toners und der Festigkeit der Harzbeschichtungsschicht nicht bevorzugt, da die Dispergierfähigkeit der sphärischen Teilchen in der Harzbeschichtungsschicht sich herabsetzen kann und zudem die Oberflächenrauheit der Harzbeschichtungsschicht ungleichförmig werden kann.
In der vorliegenden Erfindung wird, um das Längen/Breitenverhältnis der sphärischen Teilchen zu messen, eine vergrößerte Fotografie mit 6000facher Vergrößerung unter Verwendung eines Elektronenmikroskops verwendet, und 100 Teilchen, die aus dieser vergrößerten Fotografie zufällig ausgewählt werden, werden in Bezug auf ihre Länge und Breite gemessen, um die Längen/Breitenverhältnisse zu bestimmen. Deren Durchschnittswert wird als das Längen/Breitenverhältnis betrachtet.
Als die in der vorliegenden Erfindung verwendeten sphärischen Teilchen können beliebige herkömmliche bekannte sphärischen Teilchen verwendet werden, solange wie sie einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm bis 30 μm besitzen, einschließlich z.B. sphärischen Harzteilchen, sphärischen Metalloxidteilchen und sphärischen Carbidteilchen. Insbesondere sind sphärische Harzteilchen bevorzugt, da eine bevorzugte Oberflächenrauheit durch deren Zugabe in einer kleineren Menge erreicht werden kann, wenn zu der Harzbeschichtungsschicht zugegeben, und auch eine gleichförmige Oberflächengestalt mit Leichtigkeit erreicht werden kann. Die sphärischen Harzteilchen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können leicht z.B. durch Suspensionspolymerisation oder Dispersionspolymerisation erhalten werden. Natürlich können auch Harzteilchen verwendet werden, die durch Pulverisation durch thermische oder physikalische Sphären bildende Behandlung in sphärische Teilchen umgewandelt wurden.
Sphärischen Harzteilchen, die in der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind, können im_Einzelnen z.B. beinhalten:
Teilchen aus Acrylharzen, wie etwa Polyacrylat und Polymethacrylat; Teilchen aus Polyamidharzen, wie etwa Nylon; Teilchen aus Polyolefinharzen, wie etwa Polyethylen und Polypropylen; Teilchen aus Silikonharzen; Teilchen aus Phenolharzen; Teilchen aus Polyurethanharzen, Teilchen aus Styrolharzen; und Benzoguanaminteilchen.
Die sphärischen Harzteilchen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können hergestellt werden, um ein anorganisches Feinpulver, das auf deren Oberflächen abgeschieden oder fixiert wurde, aufzuweisen. Zum Beispiel ermöglicht die Oberflächenbehandlung von sphärischen Harzteilchen mit einem derartigen anorganischen Feinpulver, wie nachstehend gezeigt, eine Verbesserung der Dispergierfähigkeit von sphärischen Teilchen der Harzbeschichtungsschicht, und verbessert die Oberflächengleichförmigkeit der gebildeten Harzbeschichtungsschicht, den Fleckenwiderstand der Harzbeschichtungsschicht, die Ladungsbereitstellungsleistung für den Toner und den Abriebswiderstand für die Harzbeschichtungsschicht.
Das hierbei verwendete anorganische Feinpulver kann Oxide beinhalten, wie etwa SiO₂, SrTiO₃, CeO₂, CrO, Al₂O₃, ZnO und MgO; Nitride, wie etwa Si₃N₄; Carbide, wie etwa SiC; und Sulfate oder Carbonate, wie etwa CaSO₄, BaSO₄ und CaCO₃.
Diese anorganischen Feinpulver können mit einem Kupplungsmittel behandelt werden. Im_Einzelnen kann, insbesondere, um deren Adhäsion an das Bindemittelharz zu verbessern oder den Teilchen eine Hydrophobizität zu verleihen, das mit einem Kupplungsmittel behandelte anorganische Feinpulver vorzugsweise verwendet werden.
Das hierbei verwendete Kupplungsmittel kann z.B. beinhalten: Silankupplungsmittel, Titankupplungsmittel und Zircoaluminatkupplungsmittel. Im_Einzelnen angegeben können die Silankupplungsmittel z.B. beinhalten:
Hexamethyldisilazan, Trimethylsilan, Trimethylchlorsilan, Trimethylethoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan, Allyldimethylchlorsilan, Allylphenyldichlorsilan, Benzyldimethylchlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan, α-Chlorethyltrichlorsilan, β-Chlorethyltrichlorsilan, Chlormethyldimethylchlorsilan, Triorganosilylmercaptan, Trimethylsilylmercaptan, Triorganosilylacrylat, Vinyldimethylacetoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Diphenylethoxysilan, Hexamethyldisiloxan, 1,3-Divinyltetramethyldisiloxan, 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan, und ein Dimethylpolysiloxan mit 2 bis 12 Siloxaneinheiten pro Molekül und mit einer Hydroxylgruppe, die an jedes Si in deren Einheiten gebunden ist, die an den Enden positioniert sind.
In der vorliegenden Erfindung können auch leitende sphärischen Teilchen vorzugsweise als die vorstehend beschriebenen Teilchen verwendet werden. Weiter bevorzugt können leitende sphärischen Teilchen mit einer wahren Dichte von 3 g/cm³ oder weniger verwendet werden. Das heißt, bei sphärischen Teilchen mit elektrischer Leitfähigkeit kann die Akkumulierung von elektrischen Ladungen auf Teilchenoberflächen wegen deren elektrischer Leitfähigkeit erschwert sein. Somit kann in dem Entwicklungsmittel tragenden Element gemäß der vorliegenden Erfindung der Einbau von derartigen leitenden sphärischen Teilchen in die Harzbeschichtungsschicht dazu führen, dass der Toner daran anhaftet und kann das Auftreten von Tonerkontamination und Tonerschmelzadhäsion beschränken, wobei dem Toner zudem eine überlegene Ladungsbereitstellungsleistung verliehen wird.
Das Merkmal "leitend" der leitenden sphärischen Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, bezieht sich auf das Aufweisen eines spezifischen Volumenwiderstands von 10⁶ Ω·cm oder darunter. In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, leitende sphärischen Teilchen mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10³ Ω·cm bis 10^–6 Ω·cm zu verwenden. Wenn die sphärischen Teilchen einen spezifischen Volumenwiderstand besitzen, der höher als 10⁶ Ω·cm ist, können sphärischen Teilchen, die an der Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht als Folge des Abriebs blank liegen, als Keime dienen, um welche Tonerkontamination und Schmelzadhäsion dazu tendiert, aufzutreten und zudem kann es schwierig sein, ein schnelles und gleichförmiges Aufladen zu erreichen.
Der spezifische Volumenwiderstand der leitenden sphärischen Teilchen wird auf die folgende Weise gemessen:
Probenteilchen zum Messen werden in einen Aluminiumring mit einem Durchmesser von 40 mm gestellt, und unter 2.500 N pressgeformt, um den spezifischen Volumenwiderstand des geformten Produkts mittels eines Messgeräts für den spezifischen Widerstand LOW-RESTAR AP oder HI-RESTAR IP (beide hergestellt von Mitsubishi Petrochemical Engineering Co., Ltd.) unter Verwendung eines Messfühlers mit vier Anschlüssen. Diese Messung wird in einer Umgebung mit einer Temperatur von 20 bis 25°C und einer Feuchtigkeit von 50 bis 60 % relativer Feuchtigkeit ausgeführt.
Die leitenden sphärischen Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden und die vorstehend beschriebenen Eigenschaften aufweisen, können vorzugsweise durch ein Verfahren erhalten werden, das die nachstehend beschriebenen verfahren einschließt, auf welche jedoch das Verfahren nicht notwendigerweise begrenzt ist.
Als ein Verfahren zum Erhalten von leitenden sphärischen Teilchen, die insbesondere in der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind, kann dieses z.B. beinhalten: ein Verfahren, in welchem sphärische Harzteilchen oder Mesocarbonmikroperlen gebrannt werden und dadurch carbonisiert und/oder grafitisiert werden, um sphärische Kohlenstoffteilchen mit einer niedrigen Dichte und guter Leitfähigkeit zu erhalten. Das hierbei verwendete Harz in den sphärischen Harzteilchen kann z.B. beinhalten: Phenolharze, Naphthalinharze, Furanharze, Xylolharze, Divinylbenzolpolymere, Styrol-Divinylbenzol-Copolymere und Polyacrylnitril.
Die Mesocarbonmicroperlen können gewöhnlich hergestellt werden, indem sphärische Kristalle, die im Laufe des Erhitzens und Brennens eines Mesopitches gebildet wurden, einen Waschvorgang mit einer großen Menge Lösungsmittel, wie etwa Teer, Mittelöl oder Chinolin unterzogen werden.
Als ein Verfahren zum Erhalten von weiter bevorzugten leitenden sphärischen Teilchen kann dieses beinhalten: ein Verfahren, in welchem ein Mesophasenpitch in der Masse auf den Oberflächen von sphärischen Teilchen, die aus Phenolharz, Naphthalinharz, Furanharz, Xylolharz, Divinylbenzolpolymer, Styrol-Divinylbenzol-Copolymer oder Polyacrylnitril umfasst sind, durch ein mechanochemisches Verfahren beschichtet wird, und danach die so beschichteten Teilchen in einer oxidierenden Atmosphäre erhitzt werden, gefolgt vom Brennen in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum, um so carbonisiert und/oder grafitisiert zu werden, um leitende sphärische Kohlenstoffteilchen zu erhalten. Durch dieses Verfahren erhaltene sphärische Kohlenstoffteilchen sind weiter bevorzugt, da die sphärischen Kohlenstoffteilchen, die erhalten wurden, wenn in Grafitteilchen umgewandelt, stärker an deren beschichteten Teilchen kristallisiert werden können, um eine Verbesserung der Leitfähigkeit zu bewirken.
Bezüglich der leitenden sphärischen Kohlenstoffteilchen, die durch die vorstehenden verschiedenen Verfahren erhalten wurden, sogar durch irgendwelche der Verfahren erhalten, kann die elektrische Leitfähigkeit der resultierenden sphärischen Kohlenstoffteilchen auf ein bestimmtes Ausmaß gesteuert werden, indem die Bedingungen zum Brennen geändert werden, und derartige Teilchen können vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Um die elektrische Leitfähigkeit weiter zu verbessern, können die sphärischen Kohlenstoffteilchen, die durch die vorstehenden Verfahren erhalten wurden, gegebenenfalls mit leitendem Metall und/oder Metalloxid in einem derartigen Ausmaß beschichtet werden, dass die wahre Dichte der leitenden sphärischen Teilchen 3 g/cm³ nicht übersteigt.
Als ein anderes Verfahren zum Erhalten der leitenden sphärischen Teilchen, die vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, kann dieses das folgende Verfahren beinhalten:
Zunächst werden Kernteilchen, die aus sphärischen Harzteilchen umfasst sind, hergestellt. Als Nächstes werden leitende Feinteilchen mit kleineren Teilchendurchmessern als die erhaltenen Kernteilchen mechanisch in einem geeigneten Mischverhältnis mechanisch vermischt, um zu verursachen, dass die leitenden Feinteilchen gleichförmig an die Peripherien der Kernteilchen durch die Wirkung der van der Waals Kraft und elektrostatischen Kraft anhaften. Dann werden die Oberflächen der Kernteilchen durch einen lokalen Temperaturanstieg aufgeweicht, der z.B. verursacht wird durch: Ausüben eines mechanischen Stoßes gegenüber den wie vorstehend erhaltenen Kernteilchen, auf welche die leitenden sphärischen Teilchen angehaftet sind, so dass die Kernteilchenoberflächen mit den leitenden Feinteilchen beschichtet werden, um leitend behandelte sphärischen Harzteilchen zu erhalten.
Als die Kernteilchen ist es bevorzugt, sphärische Harzteilchen zu verwenden, die aus einer organischen Verbindung umfasst sind und eine kleine wahre Dichte besitzen. Das hierbei verwendete Harz kann z.B. beinhalten: PMMA, Acrylharze, Polybutadienharz, Polystyrolharz, Polyethylen, Polypropylen, Polybutadien oder Copolymere von beliebigen von diesen, Benzoguanaminharz, Phenolharz, Polyamidharze, Nylone, fluorierte Harze, Silikonharze, Epoxidharze und Polyesterharze. Als die leitenden Feinteilchen (Beschichtungsteilchen), die verwendet werden, wenn sie an die Oberflächen der Kernteilchen (Basisteilchen) befestigt werden, ist es bevorzugt, Beschichtungsteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1/8 oder weniger des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der Basisteilchen zu verwenden, so dass die Kernteilchenoberflächen gleichförmig mit den leitenden Feinteilchen ausgestattet werden können.
Als ein weiteres anderes Verfahren zum Erhalten der leitenden sphärischen Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendbar sind, kann dieses beinhalten: ein Verfahren, in welchem die leitenden Feinteilchen gleichförmig in den sphärischen Harzteilchen dispergiert sind, um hierdurch leitende sphärische Teilchen zu erhalten, die die leitenden Feinteilchen aufweisen, die darin dispergiert sind. Als ein Verfahren zum gleichförmigen Dispergieren der leitenden Feinteilchen in den sphärischen Harzteilchen kann dieses z.B. beinhalten: ein Verfahren, in welchem ein Bindemittelharz und die leitenden Feinteilchen geknetet werden, um die leitenden Feinteilchen in dem Bindemittelharz zu dispergieren, und danach wird das Produkt abgekühlt, um sich zu verfestigen und dann in Teilchen mit einem gegebenen Teilchendurchmesser pulverisiert, gefolgt von mechanischer Behandlung und thermischer Behandlung, um die Teilchen sphärisch zu machen; und ein Verfahren, in welchem ein Polymerisationsinitiator, die leitenden Feinteilchen und andere Zusatzstoffe in polymerisierbare Monomere gegeben werden und darin gleichförmig mittels einer Dispersionsmaschine dispergiert werden, um eine Monomerzusammensetzung zu erhalten, gefolgt von Suspensionspolymerisation in einer wässrigen Phase, die ein Dispersionsstabilisierungsmittel enthält, mittels einer Rührvorrichtung, um so einen gegebenen Teilchendurchmesser bereitzustellen, um sphärische Teilchen mit leitenden, darin dispergierten Feinteilchen, zu erhalten.
Die leitenden sphärischen Teilchen mit den darin dispergierten leitenden Feinteilchen, die durch die vorstehenden Verfahren erhalten wurden, können ferner mechanisch mit den leitenden Feinteilchen mit kleineren Teilchendurchmessern als die Kernteilchen in einem geeigneten Mischverhältnis vermischt werden, um zu bewirken, dass die leitenden Feinteilchen sich gleichförmig an der Peripherie der sphärischen Harzteilchen durch die Wirkung der van der Waals Kraft und der elektrostatischen Kraft anhaften, und danach die Oberflächen der leitenden sphärischen Teilchen durch lokalen Temperaturanstieg, der z.B. durch das Ausüben eines mechanischen Stoßes verursacht wird, aufgeweicht werden, so dass die Oberflächen mit den leitenden Feinteilchen beschichtet werden können, um sphärischen Harzteilchen mit einer höheren Leitfähigkeit zu erhalten.
In der vorliegenden Erfindung wird der zahlenbezogene durchschnittliche Teilchendurchmesser der sphärischen Teilchen unter Verwendung einer Laserdefraktions-Teilchengrößenverteilungs-Analysiervorrichtung LS-130 hergestellt von Coulter Co.) gemessen, auf welche ein Flüssigkeitsmodul angebracht ist, um die Zahlenverteilung zu messen, aus welcher der zahlenbezogene durchschnittliche Teilchendurchmesser berechnet wird.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten sphärischen Teilchen können in einer Menge von 2 bis 120 Gew.-Teilen enthalten sein und weiter bevorzugt von 2 bis 80 Gew.-Teilen, basierend auf 100 Gew.-Teilen des Bindemittelharzes. Wenn die sphärischen Teilchen der Harzbeschichtungsschicht in einem Gehalt von weniger als 2 Gew.-Teilen sind, kann die Zugabe der sphärischen Teilchen weniger effektiv sein. Wenn sie einen Gehalt von mehr als 120 Gew.-Teilen besitzen, kann es schwer sein, die Oberflächenrauheit innerhalb des zweckmäßigen Bereichs zu steuern, und die Harzbeschichtungsschicht kann eine derart große Oberflächenrauheit besitzen, um zu bewirken, dass die Entwicklungsmittelschicht auf dem Entwicklungsmittel tragenden Element ungleichförmig wird. Da das Entwicklungsmittel zudem darauf in einer großen Menge geträgert wird, kann es unmöglich werden, ausreichend triboelektrische Ladungen dem Entwicklungsmittel zu verleihen. Zudem kann die Harzbeschichtungsschicht eine niedrige Filmfestigkeit aufweisen.
In dem Entwicklungsmittel tragenden Element in der vorliegenden Erfindung kann die Harzbeschichtungsschicht, die durch die vorstehend beschriebenen Zusammensetzungsmaterialien ausgebildet wird, zudem vorzugsweise elektrisch leitend sein, um zu verhindern, dass das Entwicklungsmittel auf das Entwicklungsmittel tragende Element als Folge des Aufladens anhaftet oder um zu verhindern, dass elektrische Ladungen von der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes zu dem Entwicklungsmittel schlecht verliehen werden, wie Konkurrieren mit dem Aufladen des Entwicklungsmittels verursacht wird. Demgemäß ist in der vorliegenden Erfindung das leitende Feinpulver in die Harzbeschichtungsschicht eingebaut. Insbesondere kann die auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes gebildete Harzbeschichtungsschicht vorzugsweise so hergestellt werden, dass sie einen spezifischen Volumenwiderstand von 10³ Ω·cm oder weniger besitzt, weiter bevorzugt 10^–2 bis 10³ Ω·cm und insbesonders bevorzugt 10^–2 bis 10² Ω·cm. Wenn die Harzbeschichtungsschicht einen spezifischen Volumenwiderstand besitzt, der höher als 10³ Ω·cm ist, besteht die Tendenz, dass elektrische Ladungen dem Entwicklungsmittel schlecht verliehen werden, so dass die Tendenz besteht, dass Bilder mit Klecksen auftreten. Wenn die Harzbeschichtungsschicht einen zu geringen spezifischen Volumenwiderstand besitzt, können dem Entwicklungsmittel verliehene elektrische Ladungen zu gering sein, um eine ausreichende Menge an Triboelektrizität zu erhalten, wobei die Tendenz besteht, dass eine Abnahme der Bilddichte verursacht wird.
Um den spezifischen Volumenwiderstand der Harzbeschichtungsschicht innerhalb des vorstehenden Bereichs zu steuern, kann ein nachstehend gezeigtes leitendes Feinpulver vorzugsweise in die Harzbeschichtungsschicht zugegeben werden. Das leitende Feinpulver kann z.B. beinhalten: Pulver aus Metallen, wie etwa Kupfer, Nickel, Silber und Aluminium oder deren Legierungen, Metalloxide, wie etwa Antimonoxid, Indiumoxid, Zinnoxid und Titanoxid, und kohlenstoffhaltige leitende Feinpulver, wie etwa Kohlenstofffaser, Ruß und Grafit. Die Menge des leitenden Feinpulvers, die zugegeben wird, kann abhängig von dem verwendeten Entwicklungssystem differieren. Wenn z.B. ein isolierendes Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp bei der Sprungentwicklung verwendet wird, kann das leitende Feinpulver so zugegeben werden, dass die Harzbeschichtungsschicht den spezifischen Volumenwiderstand von 10³ Ω·cm oder weniger besitzt. Ein derartiges leitendes Feinpulver kann in einem Gehalt sein, der von 1 bis 100 Gew.-Teilen, basierend auf 100 Gew.-Teilen des Bindemittelharzes reicht.
Wenn das leitende Feinpulver in einem Gehalt von weniger als 1 Gew.-Teil ist, kann die Harzbeschichtungsschicht nicht gut leitend hergestellt werden. Wenn dieses in einem Gehalt von mehr als 100 Gew.-Teilen ist, kann die Harzbeschichtungsschicht eine niedrige Filmfestigkeit besitzen und zudem kann der Toner eine niedrige Ladungsmenge aufweisen. So ist ein derartiger Gehalt nicht bevorzugt.
Als das in der vorliegenden Erfindung verwendete leitende Feinpulver kann Ruß vorzugsweise verwendet werden. Insbesondere leitender amorpher Kohlenstoff kann vorzugsweise verwendet werden, da dieser insbesondere eine überlegene elektrische Leitfähigkeit besitzt, Leitfähigkeit durch dessen Zugabe in einer kleinen Menge verleihen kann und eine gewünschte Leitfähigkeit in einem gewünschten Ausmaß erreicht werden kann, indem dessen Menge gesteuert wird.
In der vorliegenden Erfindung wird der spezifische Volumenwiderstand der Harzbeschichtungsschicht auf die folgende Weise gemessen: eine leitende Beschichtungsschicht von 7 bis 20 μm Dicke wird auf einem PET-Blatt von 100 μm Dicke gebildet, und dessen spezifischer Widerstand wird unter Verwendung eines digitalen Ohmmessgeräts vom Spannungsabfalltyp (hergestellt von Kawaguchi Denki Seisakusho) gemessen, welches mit dem ASTM-Standard (D-991-82) und dem Standard SRIS (2301-1969) Standard der Japan Rubber Association ist, das zum Messen des spezifischen Volumenwiderstands von leitenden Kautschuken und Kunststoffen verwendet wird, und mit einer Elektrode, die vier Anschlüsse aufweist, ausgestattet ist. Die Messung wird in einer Umgebung von 20 bis 25°C und 50 bis 60% relativer Feuchtigkeit durchgeführt.
Es ist zudem bevorzugt, ein festes Schmiermittel in die Harzbeschichtungsschicht einzubauen, die aus dem Entwicklungsmittel tragenden Element besteht, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Ein derartiges festes Schmiermittel kann z.B. beinhalten: Molybdändisulfid, Bornitrid, Glimmer, Grafit, Grafitfluorid, Silber-Niobselenid, Calciumchlorid-Grafit, Talk, Teflon, Fluorpolymere, wie etwa PVDF und Fettsäuremetallsalze, wie etwa Zinkstearat, Magnesiumstearat, Aluminiumstearat und Zinkpalmitat. Insbesondere Grafit wird vorzugsweise verwendet, da dieses Schmierfähigkeit und zudem Leitfähigkeit besitzt. Beliebige von diesen festen Schmiermitteln können vorzugsweise in einer Menge enthalten sein, die von 1 bis 100 Gew.-Teilen, basierend auf 100 Gew.-Teilen des Bindemittelharzes reicht. Wenn das feste Schmiermittel in einem Gehalt von weniger als 1 Gew.-Teil ist, kann das Ziel der Zugabe des festen Schmiermittels nicht gut erreicht werden, und das Entwicklungsmittel kann an die Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes anhaften, um dazu zu tendieren, eine Bildverschlechterung zu verursachen. Wenn dieses in einem Gehalt von mehr als 100 Gew.-Teilen ist, kann die Harzbeschichtungsschicht eine niedrige Festigkeit auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes besitzen, um dazu zu tendieren, sich von der Oberfläche des Entwicklungsmittel tragenden Elementes zu separieren.
Ein Entwicklungsgerät der vorliegenden Erfindung, in welchem das Entwicklungsmittel tragende Element gemäß der vorliegenden Erfindung, das wie vorstehend beschrieben zusammengesetzt ist, eingebaut worden ist, wird nachstehend als ein Beispiel beschrieben werden.
Wie in 1 gezeigt, wird ein elektrostatisches latentes bildtragendes Element, z.B. eine elektrofotografische lichtempfindliche Trommel 1, welche ein elektrostatisches latentes Bild trägt, das durch ein bekanntes Verfahren gebildet wird, in der Richtung eines Pfeiles B rotiert.
Eine Entwicklungshülse 8 als das Entwicklungsmittel tragende Element ist aus einen zylindrischen Rohr (Substrat) 6 aus einem Metall, und eine Harzbeschichtungsschicht 7, die auf dessen Oberfläche gebildet ist, zusammengesetzt. Innerhalb eines Trichters 3, der in 1 gezeigt ist, wird eine Bewegungsklinge 10 zum Bewegen eines magnetischen Toners 4 bereitgestellt. Die Entwicklungshülse 8 trägt den magnetischen Toner 4 als ein magnetisches Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, das durch den Trichter 3 zugeführt wird, und wird in der Richtung eines Pfeils A rotiert. So wird der magnetische Toner 4 zu einer Entwicklungszone transportiert, wo die Entwicklungshülse 8 und die lichtempfindliche Trommel 1 einander gegenüberliegen. Innerhalb der Entwicklungshülse 8 wird eine magnetische Walze 5 bereitgestellt. Der magnetische Toner 4 gewinnt triboelektrische Ladungen, die die Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Trommel 1 ermöglichen, als Folge von dessen Reibung mit der Harzbeschichtungsschicht 7 auf der Entwicklungshülse 8.
Um die Schichtdicke des magnetischen Toners 4 zu regulieren, der zu der Entwicklungszone transportiert wird, erstreckt sich ein Entwicklungsmittelschicht-dickenregulierendes Element (Regulierungsklinge) 2 aus einem ferromagnetischen Material vertikal von dem Entwicklungsmittelbehälter, Trichter 3, auf eine derartige Weise herunter, dass dieses auf die Entwicklungshülse 8 trifft, wobei ein Spalt von ungefähr 200 bis 300 μm Breite dazwischengelassen wird. So wird die magnetische Kraftlinie, die von einem magnetischen Pol N1 in der magnetischen Walze 5 ausgeübt wird, auf die Klinge 2 konvergiert, um hierdurch auf der Entwicklungshülse 8 eine dünne Schicht des magnetischen Toners 4 zu bilden. Es kann auch eine Messerkantenklinge, die in der Regulierungskraft weiter verstärkt ist oder eine nicht-magnetische Klinge anstelle der Klinge 2 verwendet werden.
Die Dicke der Dünnschicht des magnetischen Toners 4, der so auf der Entwicklungshülse 8 gebildet ist, kann vorzugsweise kleiner als der minimale Spalt D zwischen der Entwicklungshülse 8 und der lichtempfindlichen Trommel 1 an der Entwicklungszone sein. Das Entwicklungsmittel tragende Element in der vorliegenden Erfindung ist insbesondere in dem Entwicklungsgerät des Typs, in dem das elektrostatische latente Bild durch eine derartige Tonerdünnschicht entwickelt wird, d.h. ein Entwicklungsgerät vom Nicht-Kontakttyp effektiv. Jedoch kann das Entwicklungsmittel tragende Element in der vorliegenden Erfindung auch in einem Entwicklungsgerät vom Typ, in dem die Dicke der Entwicklungsmittelschicht größer als der minimale Spalt D zwischen der Entwicklungshülse 8 und der lichtempfindlichen Trommel 1 an der Entwicklungszone ist, sein, d.h. ein Entwicklungsgerät vom Kontakttyp. Um eine Kompliziertheit der Beschreibung zu vermeiden, wird das Entwicklungsgerät vom Nicht-Kontakttyp als ein Beispiel in der vorliegenden Beschreibung genommen.
In der Entwicklungshülse 8 wird, um zu verursachen, dass der magnetische Toner 4 fliegt, welcher das magnetische Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp ist, das darauf geträgert ist, eine Entwicklungsbiasspannung darauf durch eine Spannungsquelle 9 angelegt. Wenn eine DC-Spannung als die Entwicklungsbiasspannung verwendet wird, kann eine Spannung mit einem Wert in der Mitte zwischen dem Potenzial der elektrostatischen latenten Bildflächen (dem Bereich, der bei Anziehung des magnetischen Toners 4 sichtbar gemacht wird, und dem Potenzial an rückwärtigen geerdeten Flächen vorzugsweise an die Entwicklungshülse 8 angelegt werden. Währenddessen, um die Dichte der entwickelten Bilder zu verstärken oder deren Abstufung zu verbessern, kann eine alternierende Biasspannung auf die Entwicklungshülse 8 angelegt werden, um in der Entwicklungszone ein vibrierendes elektrisches Feld auszubilden, dessen Richtung sich alternierend umkehrt. In einem derartigen Fall kann eine alternierende Biasspannung, die durch Übereinanderlagern der vorstehenden DC-Spannungskomponente mit einem Wert in der Mitte zwischen dem Potenzial an Bildflächen und dem Potenzial an rückwärtigen geerdeten Flächen vorzugsweise an die Entwicklungshülse 8 angelegt werden.
In dem Fall der so genannten regulären Entwicklung, wo ein Toner auf Hochpotenzialflächen eines elektrostatischen latenten Bildes mit Hochpotenzialflächen und Niedrigpotenzialflächen angezogen wird, kann ein Toner, der auf eine Polarität aufladbar ist, die zu der Polarität des elektrostatischen latenten Bildes revers ist, verwendet werden. Andererseits wird im Fall der so genannten reversen Entwicklung, wo ein Toner auf Niedrigpotenzialflächen des elektrostatischen latenten Bildes angezogen wird, ein Toner, der auf die gleiche Polarität wie die Polarität des elektrostatischen latenten Bildes aufladbar ist, verwendet werden. Im übrigen wird, was durch ein Hochpotenzial oder das Niedrigpotenzial gemeint ist, durch den absoluten Wert ausgedrückt. In jedem Fall wird der magnetische Toner 4 auf die Polarität zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes elektrostatisch bei dessen Reibung mit der Entwicklungshülse 8 aufgeladen.
2 veranschaulicht den Aufbau einer anderen Ausführungsform des Entwicklungsgeräts der vorliegenden Erfindung. 3 veranschaulicht den Aufbau einer noch weiteren Ausführungsform des Entwicklungsgeräts der vorliegenden Erfindung.
Als charakteristische Merkmale in dem Entwicklungsgerät, das in 2 und 3 gezeigt wird, wird ein elastisches Blatt 11, das aus einem Material mit einer Kautschukelastizität umfasst ist, wie etwa Urethankautschuk oder Silikonkautschuk, oder ein Material mit einer Metallelastizität, wie etwa Bronze oder rostfreier Stahl, als ein Element zum Regulieren der Schichtdicke des magnetischen Toners 4 auf der Entwicklungshülse 8 verwendet. In der Entwicklungseinheit, die in 2 gezeigt wird, wird diese elastische Steuerungsklinge 11 in Druckkontakt mit der Entwicklungshülse 8 in der gleichen Richtung wie dessen Rotationsrichtung gebracht. In der Entwicklungseinheit, die in 3 gezeigt wird, wird diese in Druckkontakt mit der Entwicklungshülse 8 in der Richtung, revers zu dessen Rotationsrichtung, gebracht. In jedem von diesen Entwicklungsgeräten kann eine viel dünnere Tonerschicht auf der Entwicklungshülse 8 gebildet werden.
Die in 2 und 3 gezeigten Entwicklungsgeräte besitzen grundsätzlich die gleiche Konstruktion im übrigen, wie die in 1 gezeigte Entwicklungseinheit. In 2 und 3 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 die gleichen Elemente.
Die in 2 und 3 gezeigten Entwicklungsgeräte, welche von dem Typ sind, in dem die Tonerschicht wie vorstehend beschrieben auf der Entwicklungshülse 8 gebildet wird, sind sowohl für den Fall, wenn magnetische Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, die hauptsächlich aus magnetischen Tonern zusammengesetzt sind, verwendet werden, und den Fall, wenn nicht-magnetische Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, die hauptsächlich aus nicht-magnetischem Toner zusammengesetzt sind, verwendet werden, geeignet.
Ein Beispiel für ein Bild bildendes Gerät, das das Entwicklungsgerät der vorliegenden Erfindung verwendet, das beispielhaft in 1 dargestellt wird, wird nachstehend anhand von 5 gegeben werden.
In 5 bezeichnet Bezugszeichen 206 ein lichtempfindliches Element vom Rotationstrommeltyp, das als das latente bildtragende Element dient. Das lichtempfindliche Element 206 ist grundsätzlich aus einer leitenden Substratschicht, die z.B. aus Aluminium gebildet ist, und einer leitenden Schicht, die auf dessen Peripherie gebildet ist, zusammengesetzt. Der Oberflächenschichtteil der lichtleitenden Schicht ist aus einem Polycarbonatharz zusammengesetzt, das ein Ladung transportierendes Material und 8 Gew.% Feinharzpulver vom Fluortyp enthält. In dem in 5 gezeigten Gerät wird das lichtempfindliche Element 206 rotierend in Uhrzeigerrichtung, wie in der Zeichnung angegeben, bei einer peripheren Geschwindigkeit von z.B. 200 mm/s angetrieben.
Bezugszeichen 212 bezeichnet eine Aufladungswalze, ein Kontaktaufladungselement, das als die Primäraufladungseinrichtung dient, welche grundsätzlich aus einem Dorn in der Mitte zusammengesetzt ist und auf dessen Peripherie eine leitende elastische Schicht aus Epichlorhydrinkautschuk, der Ruß enthält, bereitgestellt ist. Die Aufladungswalze 212 wird in Druckkontakt mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes 206 und einem Druck von 40 g/cm in linearen Druck gebracht, und wird nachfolgend mit der Rotation des lichtempfindlichen Elementes 206 rotiert.
Bezugszeichen 213 bezeichnet eine Aufladungsbias-Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung auf die Aufladungswalze 212, und die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes 206 wird gleichförmig auf ein Polaritätspotenzial von ungefähr -700 V bei Anlegung einer Biasspannung von DC -1,4 kV auf die Aufladungswalze 212 aufgeladen.
Anschließend werden als eine latente bildbildende Einrichtung elektrostatische latente Bilder auf dem lichtempfindlichen Element 206 durch bildweise Belichtung 214 ausgebildet. Die gebildeten elektrostatischen latenten Bilder werden durch ein Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp, das in einem Trichter 201 des Entwicklungsgeräts gehalten wird, eines nach dem anderen als Tonerbilder sichtbar gemacht. Bezugszeichen 204 bezeichnet eine Transferwalze als ein Kontakttransferelement, welches grundsätzlich aus einem Dorn in der Mitte zusammengesetzt ist und auf dessen Peripherie eine leitende elastische Schicht, die aus Ethylen-Propylen-Butadien-Copolymer, das Ruß enthält, bereitgestellt ist.
Die Transferwalze 204 wird in Druckkontakt mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes 206 unter einem Druck von 20 g/cm in linearen Druck gebracht, und wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie die periphere Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Elementes 206 rotiert.
Als ein Aufzeichnungsmedium 207 wird z.B. ein Blatt Papier von A4-Größe verwendet. Dieses Aufzeichnungsmedium 207 wird zugeführt, um zwischen dem lichtempfindlichen Element 206 und der Übertragungswalze 204 gehalten zu werden, und gleichzeitig wird ein Bias mit DC -5 kV mit einer Polarität, die zu derjenigen des Toners revers ist, aus einer Transfer-Biasspannungsquelle 205 angelegt, so dass die auf dem lichtempfindlichen Element 206 gebildeten Tonerbilder auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 207 übertragen werden. So wird zur Zeit des Transfers die Transferwalze 204 in Druckkontakt mit dem lichtempfindlichen Element 206 über das Aufzeichnungsmedium 207 gebracht.
Als Nächstes wird das Aufzeichnungsmedium 207, auf welches die Tonerbilder übertragen worden sind, auf eine Fixiereinheit 208 als eine Fixiereinrichtung übertragen, welche im Wesentlichen aus einer Fixierwalze 208 zusammengesetzt ist, die intern mit einer Halogenheizvorrichtung und einer elastischen Materialdruckwalze 208b, die damit in Kontakt unter Druck gebracht wird, ausgestattet, und wird zwischen der Fixierwalze 208a und der Druckwalze 208b durchgeführt, wobei die Tonerbilder auf dem Aufzeichnungsmedium 207 fixiert werden, und danach als ein bildgebildete Materie ausgestoßen.
Nachdem die Tonerbilder übertragen worden sind, wird die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes 206 gereinigt, um die anhaftenden Kontaminationen zu entfernen, wie etwa Toner, der nach Transfer verbleibt, mittels einer Reinigungsvorrichtung 210 mit einer elastischen Reinigungsklinge 209, die aus Polyurethankautschuk als ein Basismaterial gebildet ist, welche mit dem lichtempfindlichen Element 206 in der Gegenrichtung unter einem linearen Druck von 25 g/cm in Kontakt gebracht wird. Die Oberfläche wird ferner mittels einer Ladungs-Eliminierungs-Belichtungsvorrichtung 211 von statischer Ladung befreit. Dann werden wiederholt Bilder darauf gebildet.
Die Geräteinheit der vorliegenden Erfindung umfasst das in 1 gezeigte Entwicklungsgerät, das das Entwicklungsmittel tragende Element der vorliegenden Erfindung besitzt, das Entwicklungsgerät, das abnehmbar auf den Hauptkörper eines bildbildenden Geräts (z.B. einer Kopiermaschine, einem Laserstrahldrucker oder einer Faxmaschine) montiert ist.
Als eine Form der Geräteinheit kann zusätzlich zu dem in 1 gezeigten Entwicklungsgerät wenigstens ein Zusammensetzungselement, das aus dem latenten bildtragenden Element vom Trommeltyp (lichtempfindliche Trommel) 206, der Reinigungseinrichtung 210 mit der Reinigungsklinge 209 und der Kontakt-(Walzen)-Aufladungseinrichtung 212 als eine Primäraufladungseinrichtung ausgewählt ist, welche in 5 gezeigt sind, als eine Einheit bereitgestellt werden. Hierbei kann jedes Zusammensetzungselement, das nicht aus der vorstehenden Gruppe ausgewählt wurde, z.B. die Aufladungseinrichtung und/oder die Reinigungseinrichtung, auf der Seite des Hauptkörpers des Geräts aufgestellt werden.
7 veranschaulicht ein Beispiel für eine Prozesskassette als die Geräteinheit der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung der Prozesskassette sind Zusammensetzungselemente mit den gleichen Funktionen wie diejenigen in dem bildbildenden Gerät, das anhand von 5 beschrieben wurde, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, bis auf das Entwicklungsgerät, das in 1 gezeigt wird.
Wie in 7 gezeigt, sind in der Prozesskassette wenigstens die Entwicklungseinrichtung und das elektrostatische latente bildtragende Element in einer Einheit als eine Kassette verbunden, und die Prozesskassette ist so aufgebaut, dass sie abnehmbar zu dem Hauptkörper des bildbildenden Geräts (z.B. einer Kopiermaschine, einem Laserdrucker oder einer Faxmaschine) montierbar ist.
In der Ausführungsform der Prozesskassette, die in 7 gezeigt wird, ist eine Prozesskassette 215 als die Geräteeinheit exemplarisch dargestellt, in welcher ein Entwicklungsgerät, ein elektrostatisches latentes bildtragendes Element vom Trommeltyp (lichtempfindliche Trommel) 206, eine Reinigungseinrichtung 210 mit einer Reinigungsklinge 209 und eine Kontakt-(Walzen)-Aufladungseinrichtung 212 als eine primäre Aufladungseinrichtung in einer Einheit verbunden sind.
In dieser Ausführungsform ist das Entwicklungsgerät derart aufgebaut, dass es eine Entwicklungsklinge 2 und in einem Trichter als der Entwicklungsbehälter ein Entwicklungsmittel 4 vom Einkomponententyp mit einem magnetischen Toner aufweist. Zur Zeit der Entwicklung wird ein gegebenes elektrisches Feld entlang der lichtempfindlichen Trommel 206 und der Entwicklungshülse 8 gebildet, indem eine Entwicklungs-Biasspannung aus der Biasanlegungseinrichtung angelegt wird, um den Entwicklungsschritt unter Verwendung des Entwicklungsmittels 4 auszuführen. Um diesen Entwicklungsschritt vorzugsweise auszuführen, ist der Abstand zwischen der lichtempfindlichen Trommel 206 und der Entwicklungshülse 8 ein sehr wichtiger Faktor.
Vorstehend wurde eine Ausführungsform beschrieben, in welcher die vier Zusammensetzungselemente, das Entwicklungsgerät, das elektrostatische latente bildtragende Element 206, die Reinigungseinrichtung 210 und die primäre Aufladungseinrichtung 212 in einer Einheit als eine Kassette verbunden sind. Als die Prozesskassette, die vorstehend beschrieben wurde, kann wenigstens das Entwicklungsgerät in einer Einheit als eine Kassette verbunden sein. Zum Beispiel ist es möglich, zwei Zusammensetzungselemente, das Entwicklungsgerät und das elektrostatische latente bildtragende Element, oder drei Zusammensetzungselemente, das Entwicklungsgerät, das elektrostatische latente bildtragende Element und die Reinigungseinrichtung, oder drei Zusammensetzungselemente, das Entwicklungsgerät, das elektrostatische latente bildtragende Element und die primäre Aufladungseinrichtung zu verwenden, oder ein andere/anderes Zusammensetzungselement(e) zu verwenden, um diese in einer Einheit als eine Kassette miteinander zu verbinden.
Ein Beispiel, wo das Bildbildungsverfahren der vorliegenden Erfindung, gekennzeichnet durch die Verwendung des Entwicklungsmittel tragenden Elementes gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, auf einen Drucker einer Faxmaschine angewendet wird, wird nachstehend beschrieben. In diesem Fall dient das lichtbildweise Belichtungslicht 214, das in 5 gezeigt wird, als Belichtungslicht, das für den Druck der empfangenen Daten verwendet wird. 8 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bildbildungsverfahren in einem derartigen Fall, in der Form eines Blockdiagramms.
Eine Steuerungsvorrichtung 31 steuert ein Bildleseteil 40 und einen Drucker 39. Die gesamte Steuerungsvorrichtung 31 wird durch den CPU 37 gesteuert. Bilddaten, die von dem Bildleseteil 40 ausgestoßen werden, werden zu der anderen Faxstation durch eine Übertragungsschaltung 33 gesendet. Daten, die von der anderen Station empfangen werden, werden zu einem Drucker 39 durch eine Empfangsschaltung 32 gesendet. Die gegebenen Bilddaten werden in einem Bildspeicher 36 gespeichert. Eine Druckersteuerungsvorrichtung 38 steuert den Drucker 39. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet ein Telefon.
Bilder, die aus einer Telefonschaltung 34 (Bildinformation von einem entfernten Gerät, das durch die Schaltung verbunden ist) in der Empfangseinheit 32 demoduliert, und dann anschließend in einem Bildspeicher 36 gespeichert, nachdem die Bildinformation durch den CPU 37 dekodiert wurde. Dann wird, wenn einmal Bilder für wenigstens eine Seite in dem Speicher 36 gespeichert worden sind, das Bildaufzeichnen für diese Seite durchgeführt. Der CPU 37 liest die Bildinformation für eine Seite aus dem Speicher 36 aus und sendet die kodierte Bildinformation für eine Seite zu der Druckersteuerungsvorrichtung 38. Die Druckersteuerungsvorrichtung 38 steuert, nachdem diese die Bildinformation für eine Seite von dem CPU 37 empfangen hat, den Drucker 39, so dass die Bildinformation für eine Seite aufgezeichnet wird. Im übrigen empfängt der CPU 37 Bildinformationen für die nächste Seite im Laufe des Aufzeichnens durch den Drucker 39.
Bilder werden auf die vorstehend beschriebene Weise empfangen und aufgezeichnet.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann bei der Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern durch die Verwendung der positiv aufladbaren Entwicklungsvorrichtung mit einem positiv aufladbaren Toner, die vorliegende Erfindung den positiv aufladbaren Toner schnell und gleichförmig und doch stabil positiv aufladen, kann kaum irgendwelches überschüssiges Aufladen des positiv aufladbaren Toners und dessen Schmelzadhäsion oder Kontamination an das Entwicklungsmittel tragende Element verursachen, und kann kaum verursachen, dass die Bilddichte abnimmt, fehlerhafte Bilder und fehlerhafte Tonerbeschichtung (Kleckse) verursacht werden, welche sonst als Konsequenz verursacht werden.
Die vorliegende Erfindung macht es auch möglich, stabile Bilder zu bilden, sogar bei wiederholter Bildwiedergabe, und ermöglicht die Entwicklung, wobei eine gute Umweltstabilität in Aussicht gestellt wird.
Die vorliegende Erfindung bewirkt die vorstehenden Vorteile, sogar wenn Entwicklungsmittel mit flüssigen schmiermittelhaltigen Tonern, welche frei von Kontamination auf lichtempfindliche Elemente, Aufladungswalzen und Transferwalzen sind, eine gute Freisetzbarkeit besitzen und keine leeren Flächen durch schlechten Transfer verursachen, insbesondere bei der Entwicklung verwendet werden, die von dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel Verwendung macht.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im größeren Detail anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben werden. Im folgenden sind "Prozent" und "Teil(e)", die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erscheinen, alle auf das Gewicht bezogen, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben.
Beispiel 1
Zu 100 Teilen Magnetitteilchen wurden 2 Teile Dimethylsilikonöl mit einer Viskosität von ungefähr 1000 mm²/s bei Raumtemperatur gegeben, um eine Behandlung mittels einer Mischvorrichtung durchzuführen, wobei so ein flüssiges Schmiermittel-Dimethylsilikonöl auf die Teilchenoberflächen der Magnetitteilchen geträgert wurde.

Als nächstes wurde unter Verwendung des so hergestellten Magnetits ein in dem vorliegenden Beispiel verwendeter Toner auf die folgende Weise hergestellt.

Styrol-Butylacrylat-Copolymer (Tg: 58°C)	100 Teile
Das vorstehende, mit flüssigem Schmiermittel behandelte Magnetit	75 Teile
Triphenylmethanverbindung (Ladungssteuerungsmittel)	2 Teile
Kohlenwasserstoffwachs	4 Teile

Die vorstehenden Materialien wurden mittels einer Henschel-Mischvorrichtung vermischt, und die Mischung wurde schmelzgeknetet und unter Verwendung einer Zwillingsschraubenextrudiervorrichtung dispergiert. Das erhaltene geknetete Produkt wurde abgekühlt, welches dann mittels einer Pulverisiervorrichtung fein pulverisiert wurde, wobei Verwendung von Jetstrahlen gemacht wurde, ferner gefolgt ein Einteilung unter Verwendung einer Lufteinteilvorrichtung, um einen schwarzen Toner zu erhalten, der in seiner Teilchengrößenverteilung einen gewichtsbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 7,5 μm, Teilchen mit Durchmesser von 4 μm oder kleiner in einem zahlenbezogenen Verhältnis von 15,5 % und Teilchen mit Durchmessern von 12,7 μm oder größer in einem Gewichtsverhältnis von 1,0 % aufweist. Als Nächstes wurden 0,9 Teile feines Siliziumdioxidpulver mit einer BET-spezifischen Oberfläche von ungefähr 1,3 × 10⁵ m²/kg, die mit aminomodifiziertem Silikonöl behandelt worden sind, das ein Amin-Äquivalentgewicht von 830 aufweist, extern zugegeben und in 100 Teile des schwarzen Toners mittels einer Henschel-Mischvorrichtung vermischt, um einen Toner mit extern zugegebenem Siliziumdioxid zu erhalten. Dieser Toner wurde als ein positiv aufladbares magnetisches Entwicklungsmittel 1 vom Einkomponententyp bezeichnet.
Als Nächstes wurde eine Beschichtungsflüssigkeit, die verwendet wurde, um eine leitende Harzbeschichtungsschicht auf der Oberfläche einer Entwicklungshülse auszubilden, in dem vorliegenden Beispiel auf die folgende Weise hergestellt. Zunächst wurde eine quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die durch die folgende Formel dargestellt wird, als ein Ladungssteuerungsmittel verwendet. Auf dieser quartären Ammoniumsalzverbindung (1) wurde die Polarität der Triboelektrizität zu Eisenpulver durch das Wegblasverfahren gemessen, unter Verwendung einer Messvorrichtung für die triboelektrische Ladungsmenge, Modell TB-200 (hergestellt von Toshiba Chemical Corporation), um herauszufinden, dass dieses eine positive Polarität hatte.

Als leitende sphärische Teilchen wurden leitende sphärische Kohlenstoffteilchen verwendet, die erhalten wurden, indem 14 Teilen Kohlenmasse-Mesophasen-Pechpulver mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,5 μm oder kleiner, auf 100 Teile sphärische Phenolharzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5,5 μm mittels einem automatischen Mörser (hergestellt von Ishikawa Kojo) beschichtet wurden, und die beschichteten Teilchen einer thermischen Stabilisierungsbehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre unterzogen wurden, gefolgt vom Brennen bei 2.200°C, um diese zu graphitisieren. die sphärischen Kohlenstoffteilchen, die so erhalten wurden, besaßen einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, eine wahre Dichte von 1,50 g/cm³, einen spezifischen Volumenwiderstand von 7,5 × 10^–2 Ω·cm und ein Längen/Breitenverhältnis von 1,15. Phenolharzintermediat

(Feststoffgehalt: 50 %), das in der Gegenwart von Ammoniak als ein Katalysator hergestellt wurde	200 Teile
Ruß	4 Teile
kristallines Grafit	36 Teile
quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die durch die vorstehende Formel dargestellt wird sphärische Kohlenstoffteilchen, die vorstehend erhalten wurden, mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen	30 Teile
Teilchendurchmesser von 5 μm	20 Teile
Methanol (wie in Tabelle 1 gezeigt, P/B/CA/R-Verhältnis: 1/2, 5/0, 75/0,5; DB/GF-Verhältnis: 1/9).	185 Teile

Als Nächstes wurden die vorstehenden Materialien unter Verwendung einer Sandmühle auf die folgende Weise dispergiert. Zunächst wurden zu einem Teil einer Methanollösung des Phenolharzintermediats der Ruß und das kristalline Grafit zugegeben, um Sandmühlendispersion unter Verwendung von Glasperlen als Medium durchzuführen. Zu der erhaltenen Dispersion wurden eine Methanollösung des restlichen Phenolharzintermediats, in welchem die quartäre Ammoniumsalzverbindung dispergiert worden ist, und die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm zugegeben, um ferner die Dispersion unter Verwendung der Sandmühle fortzusetzen, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einem Feststoffgehalt von 40 % zu erhalten.
Das so erhaltene Beschichtungsfluid wurde auf ein Isolierungsblatt mittels einer Balkenbeschichtungsvorrichtung beschichtet, gefolgt von Aufheizen und Härten, um einen Beschichtungsfilm auszubilden, welcher dann in eine Standardform geschnitten wurde, und dessen spezifischer Volumenwiderstand wurde mit einem Niedrigwiderstandsmessgerät LOW-RESTAR (hergestellt von Mitsubishi Yuka Co.) gemessen, um herauszufinden, dass der spezifische Volumenwiderstand 4,9 × 10⁰ Ω·cm betrug.
Als Nächstes wurde unter Verwendung des vorstehend hergestellten Beschichtungsfluids die leitende Harzbeschichtungsschicht auf der Oberfläche der Entwicklungshülse ausgebildet. Als ein Substrat wurde ein zylindrisches Substrat mit einem äußeren Durchmesser von 20 mm verwendet, das aus SUS rostfreiem Stahl hergestellt war und mit einer Magnetwalze und einem Flansch ausgestattet war. Auf diesem Substrat wurde das vorstehende Beschichtungsfluid unter Verwendung einer Sprühkanone beschichtet, und danach wurde die gebildete nasse Beschichtung getrocknet und bei 150°C für 30 Minuten mittels einer Heißluft-Trocknungsvorrichtung gehärtet, um eine leitende Harzbeschichtungsschicht mit einer gleichförmigen Schichtdicke auszubilden. Diese wurde als Entwicklungshülse 1 des vorliegenden Beispiels bezeichnet.
Die leitende Harzbeschichtungsschicht, von welcher die Kohlenstoff-, Grafit- und sphärischen Kohlenstoffteilchen in der Zusammensetzung dieser Entwicklungshülse 1 entfernt wurden, wurden auf die Polarität der Triboelektrizität zu positiven Tonermodellteilchen untersucht, um herauszufinden, dass diese eine negative Polarität aufwiesen.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht, die so erhalten wurde, ist in Tabelle 1 zusammengefasst.
Als Nächstes wurden unter Verwendung des positiv aufladbaren magnetischen Entwicklungsmittels 1 vom Einkomponententyp und der Entwicklungshülse 1, die vorstehend erhalten wurde, Bilder wiedergegeben, um eine Bewertung durchzuführen. Die Bilder wurden unter Verwendung einer Kopiermaschine NP6035, hergestellt von CANON INC., als ein bildbildendes Gerät wiedergegeben. Dieses bildbildende Gerät ist in 5 skizziert, wobei dieses als ein Entwicklungsgerät das in 1 gezeigte Entwicklungsgerät aufweist. Die Entwicklungshülse 1 des Beispiels 1 wurde als das Entwicklungsmittel tragende Element 1, das in 1 gezeigt wird, verwendet. Bilder wurden in Umgebungen mit normaler Temperatur/niedriger Feuchtigkeit (N/L) von 24°C/10 % RH und Hochtemperatur/Hochfeuchtigkeit (H/H) von 30°C/80 relativer Feuchtigkeit auf bis zu 100000 Blättern (100 k) wiedergegeben.
Die Ergebnisse der Bewertung, die durch die folgenden Bewertungsverfahren und Bewertungskriterien durchgeführt wurden, sind in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Bewertung:
Bewertungsverfahren
(1) Bilddichte:
Die Dichte von einfarbigen schwarzen Kreisen mit 5 mm Durchmesser auf einem Testdiagramm mit einem Bildprozentsatz von 5,5 % wurde als Reflexionsdichte unter Verwendung eines Reflexionsdichtemessgeräts RD918 (hergestellt von Macbeth Co.) gemessen. Ein durchschnittlicher Wert, der auf 5 Punkten aufgenommen wurde, wurde als die Bilddichte betrachtet.
(2) Reverser Nebel:
Das Reflexionsvermögen von einfarbigen weißen Bildflächen in einem sauberen Bild wurde gemessen und das Reflexionsvermögen von frischem Transferpapier wurde zudem gemessen, und der Wert von (dem schlechtesten Wert des Reflexionsvermögens von den einfarbigen weißen Bildflächen) – (der höchste Wert des Reflexionsvermögens des frischen Transferpapiers) wurde als die Reverse Nebeldichte betrachtet. Ein Karton mit 127,9 g/m² als Basisgewicht wurde als das Transferpapier verwendet, und das Reflexionsvermögen wurde mit TC-6DS (hergestellt von Tokyo Denshoku Co.) gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Hierbei ist hinsichtlich der Messwerte, wenn visuell bewertet, ein Fall von 1,5 oder darunter auf dem Niveau des Nebels fast nicht visuell erkennbar; ein Fall von ungefähr 2,0 bis 3,0 ist auf dem Niveau, dass der Nebel erkennbar ist, wenn sorgfältig angesehen; und ein Fall von 4,0 oder darüber ist auf dem Niveau, dass der Nebel sofort erkennbar ist. Der Wert von 3,0 oder darunter wurde als innerhalb des Bereichs der praktischen Verwendbarkeit bewertet.
(3) Toner-Ladungsmenge (Q/M) und Toner-Transportmenge (M/S):
Der auf der Entwicklungshülse geträgerte Toner wurde durch Ansaugen unter Verwendung eines zylindrischen Metallrohrs und eines zylindrischen Filters gesammelt, wobei die Ladungsmenge pro Einheitsgewicht Q/M (mC/kg) und das Tonergewicht pro Einheitsfläche M/S (mg/cm²) aus der Ladungsmenge Q der in einem Kondensator durch das zylindrische Metallrohr gesammelten Ladungen, Tonergewicht M des gesammelten Toners und Fläche S, in welcher der Toner abgesaugt wurde, berechnet, und wurden als die Toner-Ladungsmenge (Q/M) und Toner-Transportmenge (M/S) jeweils betrachtet. Die Ergebnisse werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
(4) Fehlerhafte Bilder:
(Linien, ungleichförmige Bilder, Bilder mit Klecksen)
Bilder, wie etwa einfarbige schwarze Bilder, Halbtonbilder und Linienbilder wurden ausgebildet, und diese wurden visuell untersucht, wobei irgendwelche Linien, wellenförmige Ungleichförmigkeit und Kleckse (fleckenähnliche Ungleichförmigkeit) auf der Entwicklungshülse und irgendwelche fehlerhafte Tonerbeschichtungen auf der Hülse visuell beobachtet wurden. Unter Bezugnahme auf diese wurde eine Bewertung gemäß den folgenden Bewertungskriterien durchgeführt. Die Ergebnisse werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.

A: Überhaupt nicht auf den Bildern und der Hülse sichtbar.
B: Geringfügig auf der Hülse erkennbar, aber fast nicht auf den Bildern erkennbar.
C: Auf ungefähr einem Blatt in wenigen Blättern bis zu 10 Blättern erkennbar, wenn sie durchgeschaut werden.
D: Erkennbar auf dem ersten Blatt von Halbtonbildern oder einfarbigen schwarzen Bildern und auf der ersten Umdrehung der Hülsenrotation.
E: Erkennbar auf Halbtonbildern oder einfarbigen schwarzen Bildern.
F: Fehlerhafte Bilder sind auf den ganzen einfarbigen schwarzen Bildern erkennbar.
G: Erkennbar auch auf einfarbigen weißen Bildern.

(5) Abrieb (Filmabrieb) der leitenden Harzbeschichtungsschicht:
Nachdem Bilder wiedergegeben wurden und in jeder Umgehung bewertet wurden, wurde die Entwicklungshülse abgenommen und dessen äußerer Durchmesser wurde mit einem Laser-Mikrometer, Modell Y-Y-CTF (hergestellt von Magara Keisoku Kaihatsu K.K.) gemessen. Der Abrieb (Menge des Abriebs) der leitenden Harzbeschichtungsschicht auf der Entwicklungshülse wurde aus dem so erhaltenen Messwert und dem Messwert des äußeren Durchmessers der Entwicklungshülse vor Bildwiedergabe berechnet. Ein Durchschnittswert, der bei 30 Punkten aufgenommen wurde, wurde als der Filmabrieb (μm) betrachtet. Die Ergebnisse werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 2
Die Entwicklungshülse 2 des vorliegenden Beispiels wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die Menge (20 Teile) der sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche darin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht auf 12 Teile, basierend auf 200 Teilen des Phenolharzintermediats (Feststoffgehalt: 50 %) geändert wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid wurde verwendet. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 3
Die Entwicklungshülse 3 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die Menge (20 Teile) der sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht auf 28 Teile, basierend auf 200 Teilen des Phenolharzintermediats (Feststoffgehalt: 50 %) geändert wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 4
Die Entwicklungshülse 4 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die Menge (20 Teile) der sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht auf 60 Teile, basierend auf 200 Teilen des Phenolharzintermediats (Feststoffgehalt: 50 %) geändert wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 5
Die Entwicklungshülse 5 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierbei verwendet wurde, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch eine quartäre Ammoniumsalzverbindung (2), die durch die folgende Formel dargestellt wird, ersetzt wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Im übrigen wurde auf der quartären Ammoniumsalzverbindung (2), die durch die folgende Formel dargestellt wird, auch die Polarität der Triboelektrizität zu Eisenpulver durch das Weglassverfahren gemessen, unter Verwendung der Messvorrichtung für die triboelektrische Ladungsmenge, Modell TB-200 (hergestellt von Toshiba Chemical Corporation), um herauszufinden, dass diese eine positive Polarität war.
Beispiel 6
Die Entwicklungshülse 6 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierin verwendet wurde, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch die quartäre Ammoniumsalzverbindung (2) ersetzt wurde, die in Beispiel 5 verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 7
Die Entwicklungshülse 7 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 3 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierin verwendet wird, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch die quartäre Ammoniumsalzverbindung (2), die im Beispiel 5 verwendet wird, ersetzt wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 8
Die Entwicklungshülse 8 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 4 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierin verwendet wurde, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch die quartäre Ammoniumsalzverbindung (2) der Formel (2) ersetzt wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 9
Die Entwicklungshülse 9 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 μm ersetzt wurden. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 μm, welche in dem vorliegenden Beispiel verwendet wurden, waren leitende sphärische Kohlenstoffteilchen, die durch gleichförmiges Beschichten von 14 Teilen von Kohlenstoffmasse-Mesophasen-Pechpulver mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm oder weniger auf 100 Teile sphärische Phenolharzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,3 μm mittels einem automatischen Mörser (hergestellt von Ishikawa Kojo) hergestellt wurden, und die beschichteten Teilchen wurden einer thermischen Stabilisierungsbehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre unterzogen, gefolgt vom Brennen bei 2.200°C, um diese zu graphitisieren; und wobei diese eine wahre Dichte von 1,52 g/cm³, einen spezifischen Volumenwiderstand von 7,2 × 10^–2 Ω·cm und ein Längen/Breitenverhältnis von 1,12 besaßen.
Beispiel 10
Die Entwicklungshülse 10 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm ersetzt wurden. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 μm, welche in dem vorliegenden Beispiel verwendet wurden, waren leitende sphärische Kohlenstoffteilchen, die durch gleichförmiges Beschichten von 14 Teilen Kohlemassen-Mesophasen-Pechpulver mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3 μm oder weniger auf 100 Teile sphärischen Phenolharzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 24 μm mittels einem automatischen Mörser (hergestellt von Ishikawa Kojo) erhalten wurden, und die beschichteten Teilchen wurden einer thermischen Stabilisierungsbehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre unterzogen, gefolgt vom Brennen bei 2.200°C, um diese zu grafitisieren; und wobei diese eine wahre Dichte von 1,45 g/cm³, einen spezifischen Volumenwiderstand von 9,6 × 10^–2 Ω·cm und ein Längen-/Breitenverhältnis von 1,18 besaßen.
Beispiel 11
Die Entwicklungshülse 11 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die Menge (4 Teile) des Rußes und die Menge (36 Teile) des kristallinen Grafits, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht in jeweils 5 Teile und 45 Teile, basierend auf 200 Teilen des Phenolharzintermediats (Feststoffgehalt: 50 %) geändert wurden und das so hergestellte Beschichtungsfluid wurde verwendet. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 12
Die Entwicklungshülse 12 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die Menge (4 Teile) des Rußes und die Menge (36 Teile) des kristallinen Grafits, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht in jeweils 3 Teile und 30 Teile, basierend auf 200 Teilen des Phenolharzintermediats (Feststoffgehalt: 50 %) geändert wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid wurde verwendet. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 13
Die Entwicklungshülse 13 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch Ruß beschichtete OMMA-Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm ersetzt wurden. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Die rußbeschichteten PMMA-Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche in dem vorliegenden Beispiel verwendet wurden, waren leitende sphärische PMMA-Teilchen, die durch Beschichten von 5 Teilen leitendem Ruß auf 100 Teilen sphärischen PMMA-Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 4,8 μm mittels einer Hybridisiervorrichtung (hergestellt von Nara Kikai) erhalten wurden, und die eine wahre Dichte von 1,20 g/cm³, einen spezifischen Volumenwiderstand von 6,8 × 10^–1 Ω·cm und ein Längen-/Breitenverhältnis von 1,06 besaßen.
Beispiel 14
Die Entwicklungshülse 14 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch Ruß dispergierte Harzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm ersetzt wurden. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Die rußdispergierten Harzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche in dem vorliegenden Beispiel verwendet wurden, waren leitende sphärische Harzteilchen, die durch Kneten von nachstehend gezeigten Materialien erhalten wurden, gefolgt von Pulverisierung und Einteilung, um leitende Harzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5,3 μm zu erhalten, und danach werden diese einer Behandlung zum Erhalt einer Sphärenform mittels einer Hybridisiervorrichtung (hergestellt von Nara Kikai) unterzogen; und wobei diese eine wahre Dichte von 1,21 g/cm³, einen spezifischen Volumenwiderstand von 5,2 Ω·cm und ein Längen-/Breitenverhältnis von 1,20 aufwiesen.

Styrol-Dimethylaminoethyl-Methacrylat-Divinylbenzol-Copolymer (Polymerisationsverhältnis: 90:10:0,05) 100 Teile

Ruß 25 Teile
Beispiel 15
Die Entwicklungshülse 15 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch PMMA-Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm ersetzt wurden. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Beispiel 16
Die Entwicklungshülse 16 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass das Beschichtungsfluid durch ein Beschichtungsfluid mit einem Feststoffgehalt von 20 % ersetzt wurde, welches unter Verwendung der nachstehend gezeigten Materialien hergestellt wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.

Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.

Nylon-Copolymer, das hauptsächlich aus Nylon 66 (Feststoffgehalt: 20 %) (Polyamidharz) hergestellt ist	500 Teile
Ruß	4 Teile
kristallines Grafit	36 Teile
quartäre Ammoniumsalzverbindung (1) sphärische Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen	20 Teile
Teilchendurchmesser von 5 μm	20 Teile
Methanol	320 Teile.

Beispiel 17
Die Entwicklungshülse 17 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass das Beschichtungsfluid durch ein Beschichtungsfluid mit einem Feststoffgehalt von 30 % ersetzt wurde, welches unter Verwendung der nachstehend gezeigten Materialien hergestellt wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.

Urethanharz (Feststoffgehalt: 40 %)	250 Teile
Ruß	4 Teile
kristallines Grafit	36 Teile
quartäre Ammoniumsalzverbindung (1) sphärische Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen	20 Teile
Teilchendurchmesser von 5 μm	20 Teile
DMF	270 Teile

Vergleichsbeispiel 1
Die Entwicklungshülse 18 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die leitende Harzbeschichtungsschicht, die hierin gebildet wird, nicht gebildet wurde und die Entwicklungshülse durch eine FGB-Hülse ersetzt wurde, dessen Substratoberfläche mit Glasperlen mit einem Teilchendurchmesser von #300 sandgestrahlt wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Die Entwicklungshülse 19 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1) und die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurden und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Die Entwicklungshülse 20 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurden und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Die Entwicklungshülse 21 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch sphärische Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 35 μm ersetzt wurden. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 35 μm, welche in dem vorliegenden Beispiel verwendet wurden, waren leitende sphärische Kohlenstoffteilchen, die durch gleichförmiges Beschichten von 14 Teilen Kohlenstoffmassen-Mesophasen-Pechpulver mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm oder weniger auf 100 Teilen sphärischen Phenolharzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 36 μm mittels einem automatischen Mörser (hergestellt von Ishikawa Kojo) erhalten wurden, und die beschichteten Teilchen wurden einer thermischen Stabilisierungsbehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre, gefolgt vom Brennen bei 2.200°C, um diese zu grafitisieren; und wobei diese eine wahre Dichte von 1,44 g/cm³, einen spezifischen Volumenwiderstand von 9,8 × 10^–2 Ω·cm und ein Längen-/Breitenverhältnis von 1,21 aufwiesen.
Vergleichsbeispiel 5
Die Entwicklungshülse 22 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierin verwendet wurde, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 6
Die Entwicklungshülse 23 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 13 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierin verwendet wird, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 7
Die Entwicklungshülse 24 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 14 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierin verwendet wird, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 8
Die Entwicklungshülse 25 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 15 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1), die hierin verwendet wird, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurde und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 9
Die Entwicklungshülse 26 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 16 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1) und die sphärischen Kohlenstoffteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurden und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 10
Die Entwicklungshülse 27 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 17 hergestellt, bis darauf, dass die quartäre Ammoniumsalzverbindung (1) und sphärische Harzteilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin verwendet wurden, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht nicht verwendet wurden und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 11
Die Entwicklungshülse 28 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass das Phenolharz-Intermediat, das hierin verwendet wurde, beim Bilden der Harzbeschichtungsschicht durch Polymethylenmethacrylat ersetzt wurde, wobei die sphärischen Kohlenstoffteilchen einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin auch verwendet wurden, nicht verwendet wurden und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 12
Die Entwicklungshülse 29 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, bis darauf, dass das Phenolharz-Intermediat, das hierin verwendet wurde, beim Bilden der leitenden Harzbeschichtungsschicht durch ein Styrol-Acrylat-Copolymer ersetzt wurde, wobei die sphärischen Kohlenstoffteilchen einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm, welche hierin auch verwendet wurden, nicht verwendet wurden und das so hergestellte Beschichtungsfluid verwendet wurde. Die Bewertung wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Die Zusammensetzung der leitenden Harzbeschichtungsschicht wird in Tabelle 1 gezeigt, und die Ergebnisse der Bewertung werden in Tabellen 2 und 3 gezeigt.

Claims

Entwicklungsgerät, das umfasst: ein Entwicklungsmittelbehälter zum Halten eines Entwicklungsmittels; ein entwicklungsmitteltragendes Element zum Tragen eines positiv aufladbaren Entwicklungsmittels, das in dem Entwicklungsmittelbehälter gehalten wird und das das Entwicklungsmittel in eine Entwicklungszone transportiert; und ein entwicklungsmittelschichtdickenregulierendes Element zum Regulieren der Dicke einer positiv aufladbaren Entwicklungsschicht, die auf dem entwicklungsmitteltragenden Element gebildet wird; wobei das entwicklungsmitteltragende Element wenigstens ein Substrat und eine Harzbeschichtungsschicht, die aus einer Harzzusammensetzung gebildet ist, auf der Oberfläche des Substrats besitzt; wobei die Harzzusammensetzung wenigstens enthält: (I) ein Bindemittelharz, (II) ein leitendes Feinpulver, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Kupfer, Nickel, Silber, Aluminium, deren Legierungen, Indiumoxid, Zinnoxid, Titanoxid, Kohlenstofffaser, Ruß und Graphit besteht, (III) sphärische Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,3 μm bis 30 μm und (IV) eine quartäre Ammoniumsalzverbindung, welche zu Eisenpulver positiv aufladbar ist, die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt wird;
worin R₁, R₂, R₃, und R₄ jeweils darstellen: eine Alkylgruppe, welche einen Substituenten aufweisen kann, eine Arylgruppe, welche einen Substituenten aufweisen kann oder eine Aralkylgruppe, welche einen Substituenten aufweisen kann, und die voneinander gleich oder verschieden sein können, und X^– stellt eine Anion dar.
Das Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 μm bis 20 μm besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen eine wahre Dichte von 3 g/cm³ oder weniger besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen eine wahre Dichte von 2,7 g/cm³ oder weniger besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen eine wahre Dichte von 0,9 g/cm³ bis 2,5 g/cm³ besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen ein Längen/Breitenverhältnis von 1,0 bis 1,5 besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen ein Längen/Breitenverhältnis von 1,0 bis 1,2 besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen sphärische Harzteilchen sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 8, wobei die sphärischen Harzteilchen mit einem anorganischen Feinpulver oberflächenbehandelt worden sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 8, wobei die Harzteilchen mit einem Kupplungsmittel oberflächenbehandelt worden sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen leitende sphärische Teilchen mit einer wahren Dichte von 3 g/cm³ oder weniger sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen leitende sphärische Teilchen mit einer wahren Dichte von 2,7 g/cm³ sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die sphärischen Teilchen leitende sphärische Teilchen mit einer wahren Dichte von 0,9 g/cm³ bis 2,5 g/cm³ sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁶ Ω·cm oder weniger besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen einen spezifischen Volumenwiderstand von 10^–6 Ω·cm bis 10³ Ω·cm besitzen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen sphärische Harzteilchen umfassen, die durch Brennen carbonisiert worden sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen sphärische Mesocarbon-Microbeads umfassen, die durch Brennen graphitisiert worden sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen innerhalb carbonisiert worden sind und außerhalb graphitisiert worden sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 18, wobei die leitenden sphärischen Teilchen Teilchen sind, die durch Beschichten eines Massen-Mesophasen Peches auf den Oberflächen der sphärischen Harzteilchen erhalten wurden, und die beschichteten Teilchen in einer oxidierenden Atmosphäre erhitzt wurden, gefolgt vom Brennen in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen mit einem leitenden Metall oder einem leitenden Metalloxid, oder beide von diesen beschichtet worden sind.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen sphärische Teilchen umfassen, deren Oberflächen leitend gemacht wurde.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 21, wobei die leitenden sphärischen Teilchen Teilchen sind, die erhalten wurden, indem eine Haftung von leitenden Feinteilchen auf die Oberflächen von sphärischen Harzteilchen bewirkt wurde und die resultierenden Teilchen einem mechanischen Stoß ausgesetzt wurden.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die leitenden sphärischen Teilchen sphärische Harzteilchen mit darin dispergierten leitenden Feinteilchen umfassen.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 23, wobei die leitenden sphärischen Teilchen Teilchen sind, die erhalten wurden, indem ein Harz und leitende Feinteilchen geknetet wurden, das resultierende geknetete Produkt abgekühlt wurde, um zu verfestigen, das resultierende verfestigte Produkt pulverisiert wurde, und das resultierende pulverisierte Produkt durch mechanische Behandlung oder thermische Behandlung oder beides sphärisch gemacht wurde.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Harzbeschichtungsschicht sphärische Teilchen in eine Menge von 2 bis 120 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes, enthält.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das Anion ein Element umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem organischen Sulfat-Ion, einem organischen Sulfonat-Ion, einem organischen Phosphat-Ion , einem Molybdat-Ion, einem Wolframat-Ion, einem Heteropolysäure-Ion, das ein Molybdän-Atom enthält und einem Heteropolysäure-Ion, das ein Wolfram-Atom enthält, besteht.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Harzbeschichtungsschicht die quartäre Ammoniumsalzverbindung in einer Menge von 1 Gewichtsteil bis 100 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Bindemittelharzes enthält.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das Bindemittelharz beliebige aus einer -NH₂ Gruppe, einer =NH Gruppe und einer -NH- Bindung besitzt.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 28, wobei das Bindemittelharz ein Harz ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Phenolharz, Polyamidharz und einem Polyurethanharz besteht.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Harzbeschichtungsschicht eine Mittellinienoberflächenrauheit Ra von 0,2 bis 3,5 besitzt.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das positiv aufladbare Entwicklungsmittel einen positiv aufladbaren Toner umfasst.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das positiv aufladbare Entwicklungsmittel ein Entwicklungsmittel vom Einkomponenten-Typ ist, das einen positiv aufladbaren magnetischen Toner aufweist.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das positiv aufladbare Entwicklungsmittel ein Entwicklungsmittel vom Einkomponententyp ist, das einen positiv aufladbaren nicht magnetischen Toner aufweist.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 31, wobei der positiv aufladbare Toner ein Freisetzungsmittel enthält.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 31, wobei der positiv aufladbare Toner ein positives Ladungssteuerungsmittel enthält.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das positiv aufladbare Entwicklungsmittel einen positiv aufladbaren Toner und einen externen Zusatzstoff, der mit einem flüssigen Schmiermittel behandelt wurde, umfasst.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 31, wobei der positiv aufladbare Toner einen Farbstoff mit einem flüssigen Schmiermittel, der darauf geträgert ist, oder ein magnetisches Pulver mit einem darauf geträgerten flüssigen Schmiermittel enthält, oder beides.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 31, wobei der positiv aufladbare Toner in seiner Teilchengrößenverteilung einen gewichtsbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3 μm bis 12μm, Tonerteilchen mit Durchmessern von 4 μm oder weniger in einem Gehalt von 30 % bezogen auf die Zahl oder weniger und Tonerteilchen mit Durchmessern von 12,7 μm oder mehr in einem Gehalt von 12,0 % bezogen auf das Volumen oder weniger besitzt.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Dicke der positiv aufladbaren Entwicklungsschicht, die auf dem entwicklungsmitteltragenden Element gebildet wird, kleiner als der minimale Spalt zwischen der Oberfläche des entwicklungsmitteltragenden Elementes und der Oberfläche eines elektrostatisches latentes bildtragenden Elementes ist.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 1, welches eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Bias-Spannung auf das entwicklungsmitteltragende Element umfasst.
Entwicklungsgerät gemäß Anspruch 40, wobei die Bias-Spannung eine alternierende Bias-Spannung besitzt, auf welcher eine Direktstromkomponente überlagert worden ist.
Geräteeinheit, die abnehmbar auf die Haupteinheit eines bildbildenden Geräts montierbar ist; wobei die Einheit umfasst: einen Entwicklungsmittelbehälter zum Halten eines Entwicklungsmittels; ein entwicklungsmitteltragendes Element zum Tragen eines positiv aufladbaren Entwicklungsmittels, das in dem Entwicklungsmittelbehälter gehalten wird, und das Entwicklungsmittel zu einer Entwicklungszone transportiert; ein entwicklungsmittelschichtdickenregulierendes Element zum Regulieren der Dicke einer positiv aufladbaren Entwicklungsmittelschicht, die auf dem entwicklungsmitteltragenden Elements gebildet wird; wobei das entwicklungsmitteltragende Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 39 definiert ist.
Geräteeinheit gemäß Anspruch 42, wobei eine Bias-Spannung auf das entwicklungstragende Element zur Zeit der Entwicklung angelegt wird.
Geräteeinheit gemäß Anspruch 43, wobei die Bias-Spannung eine alternierende Bias-Spannung ist, auf welcher eine Direktstromkomponente überlagert worden ist.
Geräteeinheit gemäß Anspruch 43, welche ferner ein elektrostatisches latentes bildtragendes Element umfasst, das als eine Einheit gehalten wird.
Bildbildungsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: einen latenten Bildbildungsschritt zum Ausbilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem latenten bildtragenden Element; einen Entwicklungsschritt zum Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes durch die Verwendung eines positiv aufladbaren Entwicklungsmittels eines Entwicklungsgerätes; wobei in dem Entwicklungsschritt, das elektrostatische latente Bild mittels des Entwicklungsgerätes entwickelt wird, welches umfasst: einen Entwicklungsbehälter zum Halten eines positiv aufladbaren Entwicklungsmittels; ein entwicklungsmitteltragendes Element zum Tragen des positiv aufladbaren Entwicklungsmittels, das in dem Entwicklungsmittelbehälter gehalten wird, und zum Transportieren des Entwicklungsmittels zu einer Entwicklungszone; wobei das entwicklungsmitteltragende Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 39 definiert ist; und ein entwicklungsmittelschichtdickenregulierendes Element zum Regulieren der Dicke einer positiv aufladbaren Entwicklungsschicht, die auf dem entwicklungsmitteltragenden Element gebildet wird; das positiv aufladbare Entwicklungsmittel triboelektrisch durch dessen Reibung mit der Oberfläche des entwicklungsmitteltragenden Elementes aufgeladen wird, so dass positive triboelektrische Ladungen dem positiv aufladbaren Entwicklungsmittel verliehen werden, und das elektrostatische latente Bild durch die Verwendung des positiv aufladbaren Entwicklungsmittels entwickelt wird, welchem die positiven triboelektischen Ladungen verliehen worden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 46, wobei in dem Entwicklungsschritt eine Bias-Spannung auf das entwicklungsmitteltragende Element angelegt wird, um das elektrostatische latente Bild zu entwickeln.
Verfahren gemäß Anspruch 47, wobei die Bias-Spannung eine alternierende Bias-Spannung ist, auf welcher eine Direktstromkomponente belagert worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 46, wobei das latente bildtragende Element ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element umfasst.