Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderherstellungsverfahren und eine Bildherstellungsvorrichtung unter Verwendung eines magnetischen Toners in einem Aufzeichnungsverfahren, wie die Elektrophotographie und die elektrostatische Aufzeichnung.

Bisher sind verschiedene Vorschläge im Hinblick auf Bildherstellungsverfahren unter Verwendung eines magnetischen Toners gemacht worden.

Das US-Patent Nr. 3,908,258 hat eine Entwicklungsmethode unter Verwendung eines elektrisch leitenden magnetischen Toners vorgeschlagen, wobei ein elektrisch leitender magnetischer Toner auf einer elektrisch leitenden Trommel, die darin einen Magneten enthält, getragen wird und man diesen in Kontakt mit einem elektrostatischen Bild bringen lässt, um die Entwicklung durchzuführen. In diesem Fall, im Entwicklungsbereich, bildet sich ein elektrisch leitender Pfad aus Tonerteilchen zwischen der Oberfläche des Bildträgerelements und der Oberfläche der Trommel, und es wird eine Ladung von der Trommel zu den Tonerteilchen über den elektrisch leitenden Pfad geführt, wobei die entstandene Coulomb-Kraft, die zwischen den Tonerteilchen und den elektrostatischen Bildern wirkt, die Tonerteilchen dazu bringt, sich an das elektrostatische Bild zu binden und damit die Entwicklung durchzuführen. Die Entwicklungsmethode unter Verwendung eines elektrisch leitenden magnetischen Toners ist eine ausgezeichnete Methode, mit der Probleme beseitigt werden können, die sich bei der herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklungsmethode ergeben, allerdings gibt es hier andererseits Probleme bei der elektrostatischen Übertragung des entwickelten Tonerbilds vom Bildträgerelement zu einem Aufzeichnungsmaterial, wie unbeschichtetes Papier, was auf die elektrische Leitfähigkeit des Toners zurückzuführen ist.

Als Entwicklungsmethode unter Verwendung eines magnetischen Toners mit einem hohen Widerstand, der elektrostatisch übertragen werden kann, gibt es eine Entwicklungsmethode unter Anwendung der dielektrischen Polarisation von Tonerteilchen. Bei dieser Methode gibt es allerdings eine inhärent niedrige Entwicklungsgeschwindigkeit und eine unzureichend entwickelte Bilddichte.

Als eine andere Methode unter Verwendung eines magnetischen Toners mit einem hohen Widerstand gibt es eine Methode, wobei die magnetischen Tonerteilchen triboelektrisch durch Reibung zwischen einzelnen Tonerteilchen und zwischen den Tonerteilchen und der Entwicklungstrommel geladen werden und dann mit einem elektrostatischen Bild auf dem Bildträgerelement in Kontakt gebracht werden, um die Entwicklung durchzuführen. Diese Methode hat das Problem, dass eine unzureichende triboelektrische Ladung oder ein Ladungsfehler aufgrund einer relativ niedrigen Häufigkeit des Kontakts zwischen den magnetischen Tonerteilchen und dem Reibungselement und aufgrund des Freiliegens des magnetischen Materials an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens auftreten kann.

Die JP-A 55-18656 hat eine Sprungentwicklungsmethode vorgeschlagen, wobei eine dünne Schicht auf eine Entwicklungstrommel aufgetragen wird und triboelektrisch geladen wird und dann in die Nähe eines elektrostatischen Bilds gebracht wird, um das elektrostatische Bild zu entwickeln. Diese Methode ist eine ausgezeichnete Methode dahingehend, dass sie eine ausreichende Triboelektrifizierung durch die Auftragung eines magnetischen Toners in einer dünnen Schicht auf einer Entwicklungstrommel ermöglicht, um die Gelegenheit des Kontakts zwischen der Entwicklungstrommel und dem Toner zu erhöhen.

Allerdings sind diese isolierenden magnetischen Tonerteilchen durch eine wesentliche Menge von feinem magnetischen Pulver und ebenfalls einen Bereich des magnetischen Pulvers freiliegend an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens begleitet, so dass die Fließbarkeit und die triboelektrische Ladbarkeit das magnetischen Toners beeinträchtigt werden können.

Bei der Verwendung eines herkömmlichen magnetischen Toners, der ein magnetisches Pulver enthält, soll das magnetische Pulver, das an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens frei liegt, die Tonerleistung beeinträchtigen. Insbesondere, aufgrund des Freiliegens des feinen magnetischen Pulvers mit einem geringeren Widerstand als ein Harz, das die magnetischen Tonerteilchen bildet, an der Oberfläche des magnetischen Tonerteilchens, kann es dazu kommen, dass sich die Ladbarkeit der magnetischen Tonerteilchen verringert, die Fließbarkeit und Trennung des magnetischen Pulvers aufgrund von Reibung zwischen den einzelnen Tonerteilchen und zwischen den Tonerteilchen und einem Regulationselement während einer langen Anwendungsdauer erniedrigt werden, was eine Verschlechterung der Bilddichte und Bilddichteunregelmäßigkeiten, die Trommelgeister genannt werden, verursachen kann.

Ein Toner, erhalten durch Suspensionspolymerisation (manchmal als „Polymerisationstoner" bezeichnet) ist für die Bildherstellung hoher Qualität aufgrund einfacherer Produktion von Toner kleiner Teilchengröße und einer verbesserten Fließbarkeit aufgrund der Kugelförmigkeit einer erhaltenen Tonerteilchenform vorteilhaft.

Die Fließbarkeit und Ladbarkeit von polymerisierten Tonerteilchen sind allerdings aufgrund des Einschlusses eines magnetischen Pulvers (umfasst im Allgemeinen ein magnetisches Eisenoxid) beeinträchtigt. Dieses ist darauf zurück zu führen, dass das magnetische Pulver im Allgemeinen hydrophil ist und vornehmlich an der Oberfläche der Tonerteilchen vorhanden ist, so dass eine Oberflächenmodifikation des magnetischen Pulvers wichtig wird, um dieses Problem zu lösen.

Als Oberflächenbehandlung für das magnetische Pulver für eine verbesserte Dispersion desselben in einem polymerisierten Toner sind viele Vorschläge gemacht worden. Beispielsweise haben die JP-A 59-200254, JP-A 59-200256, JP-A 59-200257 und JP 59-224102 eine Behandlung des magnetischen Pulvers mit verschiedenen Silankupplungsmitteln vorgeschlagen, und die JP-A 63-250660 und JP-A 10-239897 haben eine Behandlung des Silicium enthaltenden magnetischen Pulvers mit Silankupplungsmitteln offenbart.

Diese Behandlungen bringen eine etwas verbesserte Dispersion im Toner, allerdings gibt es hierbei das Problem, dass es schwierig ist, die Oberflächen des magnetischen Pulvers gleichmäßig zu hydrophobisieren, so dass es schwierig ist, die Koaleszenz der magnetischen Tonerteilchen und das Auftreten von unbehandelten magnetischen Tonerteilchen zu verhindern, so dass Raum für eine weitere Verbesserung hinsichtlich des Dispersionsvermögens des magnetischen Pulvers in den Tonerteilchen verbleibt.

Weiterhin, als Ergebnis dieser Oberflächenbehandlung, kann das Freiliegen des magnetischen Eisenoxidpulvers auf den Oberflächen des magnetischen Tonerteilchens bis zu einem gewissen Ausmaß unterdrückt werden, allerdings ist es schwierig, die Oberfläche des magnetischen Eisenoxidpulvers gleichmäßig zu hydrophobisieren, so dass das Auftreten von koaleszenten magnetischen Eisenoxidpulverteilchen und noch nicht hydrophobisierten magnetischen Eisenoxidpulverteilchen unvermeidlich ist, und die Unterdrückung des Freiliegens des magnetischen Eisenoxidpulvers auf der Oberfläche wird unzureichend.

Weiterhin wird in der JP-B 60-3181 ein magnetischer Toner vorgeschlagen, der ein magnetisches Eisenoxid enthält, das durch eine Behandlung mit einem Alkyltrialkoxysilan hydrophobisiert worden ist. Die Verwendung dieses auf diese Weise behandelten magnetischen Eisenoxidpulvers hat tatsächlich einen Toner mit verbesserter elektrophotographischer Leistung in verschiedener Hinsicht hervorgebracht. Allerdings weist das magnetische Eisenoxidpulver inhärent eine relativ geringe Oberflächenaktivität auf, so dass eine Koaleszenz der magnetischen Pulverteilchen und eine unzureichende Hydrophobisierung unvermeidlich sind, was eine weitere Verbesserung für die Anwendung in einem Bildherstellungsverfahren, das bei der harten Bedingung arbeitet, wie die Aufnahme einer Kontaktladestufe, die später diskutiert wird, notwendig macht. Die Verwendung einer größeren Menge des Hydrophobisierungsmittels oder ein Hydrophobisierungsmittel mit einer höheren Viskosität schafft zwar eine höhere Hydrophobizität des behandelten magnetischen Pulvers, allerdings kommt es zu einer erhöhten Koaleszenz der magnetischen Pulverteilchen, was zu einem ziemlich schlechten Dispersionsvermögen führt. Im Ergebnis weist ein Toner, der unter Verwendung dieses behandelten magnetischen Eisenoxidpulvers hergestellt worden ist, eine nicht gleichmäßige triboelektrische Ladbarkeit auf, was zu schlechter Nebelverhinderung und Übertragungsvermögen führt.

Wie oben beschrieben, führte ein herkömmlicher Polymerisationstoner unter Verwendung dieses oberflächenbehandelten magnetischen Pulvers nicht erfolgreich zu einer guten Kombination von Hydrophobizität und Dispersionsvermögen, und es ist schwierig, hoch definierte Bilder stabil herzustellen, wenn dieser Polymerisationstoner in einem Bildherstellungsverfahren verwendet wird, das eine Kontaktladestufe, die später beschrieben wird, aufweist.

Die JP-A 5-66608 und JP-A 4-9860 haben ein hydrophobisiertes anorganisches feines Pulver oder ein anorganisches feines Pulver, das hydrophobisiert und dann mit einem Silikonöl behandelt wurde, beschrieben. Weiterhin haben die JP-A 61-249059, JP-A 4-264453 und JP-A 5-346682 beschrieben, ein hydrophobisiertes anorganisches feines Pulver und ein mit Silikonöl behandeltes anorganisches Pulver in Kombination hinzuzufügen.

Weiterhin sind viele Vorschläge hinsichtlich der Zugabe eines elektrisch leitenden feinen Pulvers als externes Additiv gemacht worden. Beispielsweise ist Ruß als elektrisch leitendes feines Pulver weitgehend bekannt als externes Additiv, das sich an Tonerteilchen haftet oder daran fixiert wird, um beispielsweise dem Toner elektrische Leitfähigkeit zu verleihen oder eine übermäßige Ladung des Toners zu unterdrücken, um auf diese Weise eine gleichmäßige triboelektrische Ladungsverteilung zu erreichen. Weiterhin ist in den JP-A 57-151952, JP-A 59-168458 und JP-A 60-69660 beschrieben worden, elektrisch leitende feine Pulver aus Zinnoxid, Zinkoxid und Titanoxid extern zu Tonerteilchen mit hohem Widerstand zu geben. Die JP-A 56-142540 hat einen Toner vorgeschlagen, der eine Entwicklungsleistung und Übertragungsvermögen aufweist, in dem elektrisch leitende magnetische Teilchen, wie Eisenoxid, Eisenpulver oder Ferrit, zu magnetischen Tonerteilchen mit hohem Widerstand gegeben wurden, um auf diese Weise die Ladungsinduktion des magnetischen Toners zu fördern. Weiterhin haben die JP-A 61-275864, JP-A 62-258472, JP-A 61-141452 und JP-A 02-120865 die Zugabe von Graphit, Magnetit, elektrisch leitendem feinen Polypyrrolpulver und elektrisch leitendem feinen Polyanilinpulver in die jeweiligen Toner beschrieben. Weiterhin ist die Zugabe verschiedener Arten von elektrisch leitenden feinen Pulvern in den Toner bekannt.

In den letzten Jahren ist eine Kontaktladevorrichtung vorgeschlagen und als Ladevorrichtung für ein Element kommerzialisiert worden, das als Element zum Tragen eines latenten Bilds geladen wird, aufgrund von Vorteilen, wie die Eigenschaft einer geringen Ozonerzeugung und ein geringer Stromverbrauch, im Vergleich zu der Corona-Ladevorrichtung.

Eine Kontaktladevorrichtung ist eine Vorrichtung, die ein elektrisch leitendes Ladeelement (das man ebenfalls als Kontaktladeelement oder Kontaktlader bezeichnen kann) in Form einer Walze (Ladewalze), einer Pelzbürste, einer magnetischen Bürste oder eine Rakel, die in Kontakt mit dem zuladenden Element, wie das Bildträgerelement, angeordnet ist, aufweist, so dass das Kontaktladeelement mit einer vorbeschriebenen Ladungsvorspannung versorgt wird, um das zu ladende Element auf eine vorbeschriebene Polarität und Potential zu laden.

Der Lademechanismus (oder -prinzip) während der Kontaktladung kann (1) einen Entladungs(ladungs)mechanismus und (2) einen direkten Injektionsladungsmechanismus umfassen und kann klassifiziert werden in Abhängigkeit davon, welcher dieser Mechanismen vorherrschend ist.

Das ist ein Mechanismus, wobei ein Element durch ein Entladungsphänomen, das an einer winzigen Lücke zwischen dem Element und einem Kontaktladeelement auftritt, geladen wird. Da eine gewisse Entladungsspannung vorhanden ist, ist es notwendig, an das Kontaktladeelement eine Spannung, die größer als ein vorbeschriebenes Potential, das an das zu ladende Element anzulegen ist, ist, anzulegen. Es treten einige Entladungsprodukte auf, während ihre Menge beträchtlich geringer ist als bei einem Corona-Lader, sowie aktive Ionen, wie Ozon, treten auf, obwohl ihre Menge gering ist.

Dass ist ein Mechanismus, wobei die Oberfläche eines Elements mit einer Ladung geladen wird, die direkt in das Element von einem Kontaktladeelement injiziert wird. Diesen Mechanismus kann man ebenfalls als direkte Ladung, Injektionsladung oder Ladungsinjektionsladung nennen. Insbesondere lässt man ein Ladeelement mit einem mittleren Widerstand mit einem zu ladenden Element in Kontakt bringen, um direkt Ladungen in das zu ladende Element zu injizieren, wobei man sich grundsätzlich nicht auf ein Entladungsphänomen verlässt. Demzufolge kann ein Element entsprechend einer Spannung, die an dem Ladeelement angelegt wird, auf ein Potential geladen werden, selbst wenn die angelegte Spannung unterhalb einer Entladungsschwelle ist. Dieser Mechanismus wird nicht mit dem Auftreten aktiver Ionen, wie Ozon, begleitet, so dass Probleme, die durch Entladungsprodukte verursacht werden, vermieden werden können. Allerdings, auf der Basis des Mechanismus der direkten Injektionsladung, wird die Ladungsleistung durch den Kontakt des Kontaktladeelements auf dem zu ladenden Element beeinträchtigt. Demzufolge ist es bevorzugt, dass das Ladeelement einen häufigeren Kontakt und dichtere Kontaktpunkte mit dem zu ladenden Element bekommt.

Als Kontaktladevorrichtung ist ein Walzenladeschema unter Verwendung einer elektrisch leitenden Walze als Kontaktladeelement bevorzugt wegen der Stabilität der Ladungsleistung, welche im großen Umfang eingesetzt wird. Während der Kontaktladung nach dem herkömmlichen Walzenladeschema ist der oben erwähnte Entladungsladungsmechanismus (1) vorherrschend. Eine Ladewalze ist aus einem leitenden Kautschuk oder einem Kautschuk mit mittleren Widerstand oder einem Schaummaterial, die wahlweise laminiert angeordnet sind, gebildet, um die gewünschten Eigenschaften zu zeigen.

Diese Ladewalze weist eine Elastizität auf, um einen gewissen Kontakt mit einem zu ladenden Element sicher zu stellen, was einen großen Reibungswiderstand verursacht. Die Ladewalze wird gemäß der Bewegung des zu ladenden Elements oder mit einem kleinen Geschwindigkeitsunterschied mit dem letztgenannten bewegt. Demzufolge, selbst wenn eine direkte Injektionsladung beabsichtig ist, können eine Verringerung der Ladungsleistung und Kontaktunregelmäßigkeiten aufgrund der Walzenform und eine Haftung auf dem zu ladenden Element verursacht werden.

Die 1 ist ein Graph, der Beispiele für die Ladeeffizienzen zum Laden von lichtempfindlichen Elementen mit einigen Kontaktladeelementen erläutert. Die Abszisse bedeutet eine Vorspannung, die an das Kontaktladeelement angelegt ist, und die Ordinate bedeutet ein erhaltenes geladenes Potential, das das lichtempfindliche Element erhalten hat. Die Ladungsleistung bei der Walzenladung ist durch die Linie A dargestellt. Somit beginnt das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements sich bei einer angelegten Spannung, die eine Entladungsschwelle von ca. –500 Volt überschreitet, zu erhöhen. Um das lichtempfindliche Element auf ein geladenes Potential von beispielsweise –500 Volt zu laden ist es demzufolge allgemeine Praxis, eine DC-Spannung von –1000 Volt oder eine DC-Spannung von –500 Volt in Überlagerung einer AC-Spannung bei einer Peak-zu-Peak-Spannung von beispielsweise 1200 Volt anzulegen, um auf diese Weise einen Potentialunterschied, der die Entladungsspannung überschreitet, zu halten, damit das Potential des geladenen lichtempfindlichen Elements auf ein vorbestimmtes geladenes Potential konvergieren kann.

Um ein spezifisches Beispiel zu beschreiben, wenn eine Ladewalze gegen ein lichtempfindliches OPC-Element mit einer 25 &mgr;m dicken lichtempfindlichen Schicht anstößt, beginnt sich das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements in Aktion einer angelegten Spannung von ca. 640 Volt oder höher zu erhöhen, und danach erhöht es sich linear bei einer Neigung von 1. Die Schwellenspannung kann man als Entladungsneigungsspannung Vth definieren.

Um somit ein Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements Vd zu erhalten, das für die Elektrophotographie geeignet ist, ist es notwendig, eine DC-Spannung von Vd + Vth, die das erforderliche Potential an der Ladewalze überschreitet, anzulegen. Dieses Ladeschema des Anlegens von nur einer DC-Spannung an das Kontaktladeelement kann man als „DC-Ladeschema" bezeichnen.

Es ist allerdings bei dem DC-Ladeschema schwierig geworden, das lichtempfindliche Element auf ein gewünschtes Potential zu laden, weil sich der Widerstand des Kontaktladeelements als Reaktion auf eine Änderung von Umweltbedingungen ändern kann und wegen einer Änderung von Vth aufgrund einer Änderung der Dicke der Oberflächenschicht, die durch Abrieb des lichtempfindlichen Elements verursacht wird.

Aus diesem Grund ist zum Erreichen einer gleichmäßigeren Ladung vorgeschlagen worden, ein „AC-Ladeschema" anzuwenden, wobei eine Spannung, die durch Überlagern einer DC-Spannung entsprechend einer gewünschten Vd mit einer AC-Spannung mit einer Peak-zu-Peak-Spannung von mehr als 2 × Vth gebildet wird, an ein Kontaktladeelement angelegt wird, was in der JP-A 63-149669 beschrieben ist. Nach diesem Schema konvergiert das geladene Potential des lichtempfindlichen Elements zu Vd, die ein Mittelwert der überlagerten AC-Spannung aufgrund der Potentialberuhigungswirkung der AC-Spannung ist, wobei das geladene Potential nicht durch Umweltänderungen beeinflusst wird.

Bei dem oben beschriebenen Kontaktladeschema verlässt sich der Lademechanismus im Wesentlichen auf die Entladung vom Kontaktladeelement zum lichtempfindlichen Element, so dass eine Spannung, die ein gewünschtes Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements überschreitet, an das Kontaktladeelement anzulegen ist, und es wird eine geringe Menge Ozon erzeugt.

Weiterhin, bei dem AC-Ladeschema für die gleichmäßige Ladung, kann die Ozonerzeugung wohl beschleunigt werden, es kann ein Schwingungsgeräusch (AC-Ladungsgeräusch) zwischen dem Kontaktladeelement und dem lichtempfindlichen Element aufgrund des elektrischen Felds der AC-Spannung verursacht werden, und die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements kann aufgrund der Entladung beschädigt werden, was wiederum ein neues Problem ergibt.

Die Pelzbürstenladung ist ein Ladungsschema, wobei ein Element (ein Pelzbürstenlader), das eine Bürste aus einer elektrisch leitenden Faser aufweist, als Kontaktladeelement verwendet wird, und die leitende Faserbürste in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element wird mit einer vorbeschriebenen Ladungsvorspannung versorgt, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf eine vorbeschriebene Polarität und Potential zu laden. Bei dem Pelzbürstenladeschema kann der oben erwähnte Entladungsladungsmechanismus (1) vorherrschend sein.

Als Pelzbürstenlader sind ein fixierter Lader und ein Lader vom Walzentyp bisher kommerziell erhältlich. Der fixierte Lader wird gebildet, indem ein Stapel von Fasern mittleren Widerstands, die auf einem Substrat angeordnet oder damit verwoben sind, mit einer Elektrode verbunden wird. Der Lader vom Walzentyp wird gebildet, indem dieser Stapel um einen Metallkern gewunden wird. Eine Faserdichte von etwa 100/mm², kann relativ leicht erreicht werden, allerdings ist selbst bei dieser hohen Faserdichte der Kontakt unzureichend, um ausreichend eine gleichmäßige Ladung nach der direkten Injektionsladung zu realisieren. Um eine ausreichend gleichmäßige Ladung nach der direkten Injektionsladung zu bewirken, ist es notwendig, einen großen Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Pelzbürstenlader und dem lichtempfindlichen Element herzustellen.

Ein Beispiel für die Ladungsleistung nach dem Pelzbürstenladeschema unter DC-Spannungsanlegung ist durch die Linie B in 1 dargestellt. Demzufolge, bei der Pelzbürstenladung unter Anwendung von irgendeinem fixierten Lader und Lader vom Walzentyp wird eine hohe Ladungsvorspannung angelegt, damit ein Entladungsphänomen verursacht wird und somit die Ladung bewirkt wird.

Im Gegensatz zu den oben erwähnten Ladeschemen, wird ein Ladeelement (Magnetbürstenlader), der durch Ausrichten von elektrisch leitenden magnetischen Teilchen in Form einer Magnetbürste bei einem magnetischen Feld, das durch eine Magnetwalze ausgeübt wird, erhalten wird, als Kontaktelement verwendet, und die Magnetbürste in Kontakt mit einem lichtempfindlichen Element wird mit einer vorbeschriebenen Ladungsvorspannung versorgt, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements auf eine vorbeschriebene Polarität und Potential zu laden. Bei dem Magnetbürstenladeschema ist das oben erwähnte direkte Injektionsladeschema (2) vorherrschend.

Die gleichmäßige direkte Injektionsladung wird möglich, beispielsweise unter Verwendung von magnetischen Teilchen mit einer Teilchengröße von 5 bis 50 µm und Herstellen eines ausreichenden Geschwindigkeitsunterschieds zum lichtempfindlichen Element. Ein Beispiel für die Ladungsleistung nach dem Magnetbürstenschema bei der DC-Spannungsanlegung ist durch die Linie C in 1 dargestellt, wobei ein geladenes Potential möglich ist, das fast proportional zur angelegten Vorspannung ist.

Das Magnetbürstenladeschema ist allerdings von Problemen begleitet dahingehend, dass die Vorrichtungsstruktur etwas kompliziert wird, und die magnetischen Teilchen, die die Magnetbürste bilden, lösen sich leicht von der Magnetbürste und haften sich dann an das lichtempfindliche Element.

Nun wird die Anwendung dieses Kontaktladeschemas in einem Verfahren der Entwicklung und gleichzeitigen Reinigung oder in einem reinigerlosen Bilderherstellungsverfahren betrachtet.

Das Verfahren der Entwicklung mit gleichzeitiger Reinigung oder das reinigerlose Bildherstellungsverfahren verwenden kein Reinigungselement, wobei man die übertragenen Resttonerteilchen, die auf dem lichtempfindlichen Element verblieben sind, mit dem Kontaktladesystem in Kontakt bringt, wobei der Entladungsladungsmechanismus vorherrschend ist. Wenn ein isolierender Toner am Kontaktladeelement haftet oder darin vermischt ist, verschlechtert sich die Ladungsleistung des Ladeelements.

Bei dem Ladeschema, wobei der Entladungsladungsmechanismus vorherrschend ist, bemerkt man beträchtlich die Verschlechterung der Ladungsleistung von dem Zeitpunkt an, wenn die Tonerschicht, die an der Oberfläche des Kontaktladeelements haftet, einen Widerstandsgrad zeigt, der die Entladungsspannung behindert. Andererseits, bei dem Ladungsschema, wobei der direkte Injektionsladungsmechanismus vorherrschend ist, wird die Verschlechterung der Ladungsleistung als Verschlechterung der Ladbarkeit des zu ladenden Elements aufgrund der Verringerung der Gelegenheit des Kontakts zwischen der Oberfläche des Kontaktladeelements und dem zu ladenden Element aufgrund des Anhaftens der übertragenen Resttonerteilchen am Kontaktladeelement oder deren Mischung darin verursacht.

Die Verschlechterung der gleichmäßigen Ladbarkeit des lichtempfindlichen Elements (das zu ladende Element) führt zu einer Verschlechterung des Kontrasts und der Gleichmäßigkeit des latenten Bilds nach der bildweisen Belichtung und zu einer Verschlechterung der Bilddichte und zu einer erhöhten Nebelbildung in den erhaltenen Bildern. Weiterhin ist es bei dem Verfahren der Entwicklung mit gleichzeitiger Reinigung oder bei dem reinigerlosen Bildherstellungsverfahren wichtig, die Ladungspolarität und die Ladung der übertragenen Resttonerteilchen auf dem lichtempfindlichen Element zu steuern und die übertragenen Resttonerteilchen in der Entwicklungsstufe wieder zu gewinnen, wobei dann verhindert wird, dass der wieder gewonnene Toner die Entwicklungsleistung behindert. Aus diesem Grund werden die Steuerung der Ladungspolarität und die Ladung der übertragenen Resttonerteilchen durch das Ladeelement bewirkt.

Dieses wird nun insbesondere anhand eines normalen Laserstrahldruckers als Beispiel beschrieben. Bei einem Umkehrentwicklungssystem unter Verwendung eines Ladeelements, das mit einer negativen Spannung versorgt wird, eines lichtempfindlichen Elements mit einer negativen Ladbarkeit und eines negativ geladenen Toners, wird das Tonerbild auf ein Aufzeichnungsmedium in der Übertragungsstufe durch ein Übertragungselement, an das eine positive Ladung angelegt ist, übertragen. In diesem Fall erfahren die übertragenen Resttonerteilchen verschiedene Ladungen innerhalb des Bereichs der positiven Polarität bis zur negativen Polarität in Abhängigkeit der Eigenschaften (Dicke, Widerstand, dielektrische Konstante, etc.), des Aufzeichnungsmediums und der Bildfläche darauf.

Selbst sogar wenn man den übertragenen Resttoner eine positive Ladung in der Übertragungsstufe haben lässt, kann seine Ladung auf eine negative Polarität durch das negativ geladene Ladungselement für die negative Ladung des lichtempfindlichen Elements einheitlich gemacht werden. Im Ergebnis, bei dem Umkehrentwicklungsschema, lässt man die negativ geladenen Resttonerteilchen auf dem Hellteilpotential verbleiben, wo der Toner anhaften soll, und etwas unregelmäßig geladener Toner, der am Dunkelteilpotential haftet, wird zu dem Tonerträgerelement aufgrund eines sich entwickelnden Verhältnisses des elektrischen Felds während der Umkehrentwicklung gezogen, so dass man den übertragenen Resttoner am Dunkelteilpotential nicht daran verbleiben lässt, sondern diesen wieder gewinnen werden kann. Demzufolge, durch Steuerung der Ladungspolarität des übertragenen Resttoners gleichzeitig mit der Ladung des lichtempfindlichen Elements durch das Ladeelement, können die Entwicklung und gleichzeitige Reinigung oder das reinigerlose Bildherstellungsverfahren realisiert werden.

Wenn allerdings übertragene Resttonerteilchen am Kontaktladeelement in einer Menge haften oder dazu gemischt sind, die die Kapazität der Steuerung der Tonerladungspolarität des Kontaktladeelements überschreitet, kann die Ladungspolarität der übertragenen Resttonerteilchen nicht gleichmäßig gemacht werden, so dass es schwierig wird, die Tonerteilchen in der Entwicklungsstufe wieder zu gewinnen. Selbst wenn weiterhin die übertragenen Resttonerteilchen mit einer mechanischen Reibkraft wieder gewonnen werden, können sie die triboelektrische Ladbarkeit des Toners auf dem Tonerträgerelement nachteilig beeinflussen, wenn die Ladung der wiedergewonnenen übertragenen Resttonerteilchen nicht gleichmäßig gemacht worden ist.

Daher sind bei der Entwicklung und der gleichzeitigen Reinigung oder bei dem reinigerlosen Bildherstellungsverfahren die kontinuierliche Bildherstellungsleistung und die erhaltene Bildqualität eng mit der Steuerbarkeit und der Eigenschaft hinsichtlich des Haftens und Mischens der übertragenen Resttonerteilchen zum Zeitpunkt des Kontaktes mit dem Ladeelement verbunden.

Die JP-B 7-99442 beschreibt weiterhin, ein Pulver auf einer Oberfläche eines Kontaktelements, das mit dem zu ladenden Element in Kontakt ist, aufzutragen, um auf diese Weise eine Ladungsungleichmäßigkeit zu verhindern und die gleichmäßige Ladungsleistung zu stabilisieren. Dieses System macht sich allerdings eine Organisation zu eigen, bei der sich ein Kontaktladeelement (Ladewalze) nach der Bewegung des zu ladenden Elements (lichtempfindliches Element) bewegt, wobei sich das Ladungsprinzip im Allgemeinen auf den gleichzeitigen Entladungsladungsmechanismus verlässt, wie bei den oben erwähnten Fällen unter Anwendung einer Ladewalze, während die Menge des Ozonaddukts beträchtlich reduziert worden ist im Vergleich zur Verwendung eines Corona-Laders, wie ein Scorotron. Da insbesondere eine AC-überlagerte DC-Spannung zur Herstellung einer stabilen Ladungsgleichmäßigkeit verwendet wird, wird dadurch die Menge der Ozonaddukte erhöht. Im Ergebnis, bei kontinuierlicher Verwendung der Vorrichtung für einen langen Zeitraum, kann es zu einem Defekt des Bildflusses aufgrund der Ozonprodukte kommen. Wenn weiterhin die obige Organisation in der reinigerlosen Bilderherstellungsvorrichtung verwendet wird, wird die Haftung des Pulvers auf dem Ladeelement durch Mischen mit den übertragenen Resttonerteilchen gehemmt, was die gleichmäßige Ladungswirkung verringert.

Weiterhin hat die JP-A 5-150539 ein Bilderherstellungsverfahren unter Anwendung eines Kontaktladeschemas offenbart, wobei ein Entwickler, der mindestens Tonerteilchen und elektrisch leitende Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße kleiner als diejenige der Tonerteilchen umfasst, verwendet wird, um die Ladungshemmung aufgrund der Ansammlung und Haftung der Tonerteilchen auf der Oberfläche des Ladeelements und feiner Siliciumoxidteilchen, die nicht vollständig durch die Wirkung einer Reinigungsrakel bei fortgesetzter Bildherstellung für einen langen Zeitraum zu verhindern. Die in dem Vorschlag verwendete Kontaktladung oder das Nahladeschema basiert auf dem Entladungsladungsmechanismus und nicht auf dem Mechanismus der direkten Injektionsladung, so dass das obige Problem, das den Entladungsmechanismus begleitet, auftritt.

Wenn weiterhin die obige Organisation in einer reinigerlosen Bilderherstellungsvorrichtung angewendet wird, lässt man größere Mengen elektrisch leitender Teilchen und Tonerteilchen durch die Ladestufe gehen, die dann in der Entwicklungsstufe wiedergewonnen werden. Diese Situationen oder dieser Einfluss dieser Teilchen, wenn diese Teilchen bei der Entwicklung des Entwicklers wieder gewonnen werden, sind allerdings in dem Vorschlag nicht betrachtet worden. Wenn weiterhin ein Kontaktladeschema, das sich auf das Schema der direkten Injektionsladung verlässt, angewendet wird, werden die elektrisch leitenden feinen Teilchen nicht in ausreichender Menge dem Kontaktladeelement zugeführt, so dass ein Ladefehler aufgrund des Einflusses von übertragenen Resttonerteilchen auftreten kann.

Bei dem Nahladeschema ist es weiterhin schwierig, das lichtempfindliche Element in Gegenwart großer Mengen von feinen elektrisch leitenden Teilchen und übertragenen Resttonerteilchen gleichmäßig zu laden, so dass man nicht den Effekt der Entfernung des Musters der übertragenen Resttonerteilchen erreichen kann. Im Ergebnis unterbrechen die übertragenen Resttonerteilchen das bildweise Belichtungsmusterlicht und verursachen ein Tonerteilchenmustergeisterbild. Wenn weiterhin gleichzeitig ein Stromfehler oder ein Papierstau während der Bildherstellung auftritt, kann das Innere der Bilderherstellungsvorrichtung beträchtlich durch den Entwickler verschmutzt werden.

Um die Ladungssteuerung zu verbessern, wenn die übertragenen Resttonerteilchen an dem Ladeelement bei der gleichzeitigen Entwicklungs- und Reinigungsmethode vorbei gehen, hat die JP-A 11-15206 vorgeschlagen, einen Toner zu verwenden, der Tonerteilchen, die einen spezifischen Ruß und eine spezifische Azoeisenverbindung im Gemisch mit einem feinen anorganischen Pulver enthalten, umfasst. Weiterhin ist ebenfalls vorgeschlagen worden, einen Toner mit einem spezifischen Formfaktor und einem verbesserten Übertragungsvermögen zu verwenden, um die Menge an übertragenen Resttonerteilchen zu reduzieren, so dass die Leistung der Bildherstellungsmethode mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung verbessert wird. Diese Bildherstellungsmethode verlässt sich allerdings auf ein Kontaktladeschema auf der Basis des Entladungsladungsschemas und nicht auf das Schema der direkten Injektionsladung, so dass das System nicht frei von den oben erwähnten Problemen, die in dem Entladungsladungsmechanismus involviert sind, ist. Weiterhin können diese Vorschläge dafür wirksam sein, die Ladungsleistung des Kontaktladeelements aufgrund übertragener Resttonerteilchen zu unterdrücken, allerdings kann man nicht erwarten, dass die Ladungsleistung positiv erhöht wird.

Weiterhin gibt es unter den kommerziell erhältlichen elektrophotographischen Druckern einen Typ einer Bilderherstellungsvorrichtung mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung, die ein Walzenelement aufweist, das gegen das lichtempfindliche Element bei einer Position zwischen der Übertragungsstufe und der Ladestufe anstößt, um die Wiedergewinnung von übertragenen Resttonerteilchen in der Entwicklungsstufe zu ergänzen oder zu steuern. Diese Bildherstellungsvorrichtung kann eine gute gleichzeitige Entwicklungs- und Reinigungsleistung zeigen und reduziert in beträchtlichem Maße die Abfalltonermenge, allerdings kann es hier zu erhöhten Produktionskosten und zu einem Problem in Hinblick auf die Größenreduzierung kommen.

Die JP-A 10-307456 hat eine Bilderherstellungsvorrichtung offenbart, die für ein Bildherstellungsverfahren mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung auf der Basis des Mechanismus der direkten Injektionsladung geeignet ist und einen Entwickler verwendet, der Tonerteilchen und elektrisch leitende Ladungspromotorteilchen mit Teilchengrößen kleiner als 1/2 der Tonerteilchengröße verwendet. Nach diesem Vorschlag wird es möglich, eine Bildherstellungsvorrichtung mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung zur Verfügung zu stellen, die frei von der Bildung von Entladungsprodukten ist, die beträchtlich die Menge des Abfalltoners reduzieren kann und dahingehend vorteilhaft ist, nicht kostenaufwendig eine Vorrichtung kleiner Größe herzustellen. Unter Anwendung der Vorrichtung ist es möglich, gute Bilder zur Verfügung zu stellen, die frei von Defekten sind, die bei einem Ladungsfehler und der Unterbrechung oder Streuung des bildweisen Belichtungslichts auftreten. Allerdings ist eine weitere Verbesserung erwünscht.

Weiterhin hat die JP-A 10-307421 eine Bildherstellungsvorrichtung beschrieben, die für eine Methode mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung geeignet ist, auf der Basis des Mechanismus der direkten Injektionsladung, wobei ein Entwickler verwendet wird, der elektrisch leitende Teilchen mit Größen in einem Bereich von 1/50–1/2 der Tonerteilchen enthalten, um somit die Übertragungsleistung zu verbessern.

Die JP-A 10-307455 beschreibt die Verwendung von elektrisch leitenden feinen Teilchen mit einer Teilchengröße von 10 nm–50 µm, um die Teilchengröße unterhalb der Größe von einem Pixel zu reduzieren und eine bessere Ladungsgleichmäßigkeit zu erhalten.

Die JP-A 10-307457 beschreibt die Verwendung von elektrisch leitenden Teilchen mit höchstens etwa 5 µm, bevorzugt 20 nm–5 µm, um einen Teil des Ladungsfehlers in einen visuell weniger erkennbaren Zustand bezogen auf die visuelle Eigenschaft des menschlichen Auges zu bringen.

Die JP-A 10-307458 beschreibt die Verwendung eines elektrisch leitenden feinen Pulvers mit einer Teilchengröße kleiner als die Tonerteilchengröße, um Hindernisse bei der Tonerentwicklung und das Abfließen der Entwicklungsvorspannung über das elektrisch leitende feine Pulver zu verhindern und damit Bilddefekte zu beseitigen. Es ist ebenfalls beschrieben, dass durch Einstellung der Teilchengröße des feinen elektrisch leitenden Pulvers auf größer als 0,1 µm die Unterbrechung des Belichtungslichts durch das elektrisch leitende feine Pulver, das an der Oberfläche des Bildträgerelements eingebettet ist, verhindert wird, um eine ausgezeichnete Bildherstellung durch eine Methode mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung auf der Basis des Schemas der direkten Injektionsladung zu realisieren.

Die JP-A 10-307456 hat eine Bildherstellungsvorrichtung mit gleichzeitiger Entwicklung und Reinigung beschrieben, mit der gute Bilder hergestellt werden können, ohne die Verursachung von Ladungsfehlern oder Unterbrechung des bildweisen Belichtungslichtes, wobei ein elektrisch leitendes feines Pulver von außen in einen Toner gegeben wird, so dass sich das elektrisch leitende Pulver an das Bildträgerelement während der Entwicklungsstufe anhaftet und auf dem Bildträgerelement gelassen wird, selbst nach der Übertragungsstufe als Teil eines Kontakts zwischen dem flexiblen Kontaktladeelement und dem Bildträgerelement.

Diese Beispiele haben allerdings Raum für eine Weiterverbesserung im Hinblick der Stabilität der Leistung während wiederholter Anwendung für einen langen Zeitraum und der Leistung bei der Verwendung magnetischer Tonerteilchen kleinerer Größe gelassen, um eine bessere Auflösung zu erreichen.

Weiterhin sind diese zu ladenden Elemente, die elektrophotographischen lichtempfindlichen Elemente, die einen OPC (organischen Lichtleiter) oder amorphes Silicium (manchmal auch als „a-Si" bezeichnet) umfassen, bekannt.

Ein lichtempfindliches OPC-Element hat ein schwerwiegendes Problem hinsichtlich der Abnutzungsbeständigkeit und Haltbarkeit und eine Gegenmaßnahme dazu ist dringend erwünscht. Mit dem lichtempfindlichen OPC-Element, sind gegenwärtig kommerziell erhältliche lichtempfindliche Elemente zur Verwendung in Bildherstellungsvorrichtungen nicht notwendigerweise zufriedenstellend in jeder Hinsicht bezüglich der Empfindlichkeit, Haltbarkeit, Bildqualität und Anti-Umweltverschmutzung, und die Schwachpunkte der jeweiligen lichtempfindlichen Elemente sind durch das Tonerdesign oder Prozessdesign kompensiert worden, um kommerziell akzeptable Bildherstellungsvorrichtungen auf den Markt zu bringen.

Ein lichtempfindliches a-Si-Element hat eine hohe Empfindlichkeit über den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich und es ist deswegen mit einem Halbleiterlaser und der Farbbildherstellung verträglich. Weiterhin weist es eine hohe Oberflächenhärte, dargestellt durch eine Vickers-Härte von 1500–2000 kg-f/mm², und ermöglicht eine lange Lebensdauer, dargestellt durch 5 × 10⁵ bis 10⁶ oder sogar eine größere Anzahl von Blättern. Ein lichtempfindliches a-Si-Element weist ebenfalls eine Hitzebeständigkeit auf, die für die praktische Anwendung der Bildherstellungsvorrichtung ausreichend ist.

Es wird im Allgemeinen gesagt, dass eine a-Si-Photoleiterschicht ein Dunkelteil-Oberflächenpotential entsprechend ihrer Schichtdicke aufweist. Gegenwärtig umfassen kommerzialisierte lichtempfindliche Elemente lichtempfindliche CdS-Elemente, die ein Dunkelteil-Oberflächenpotential von mindestens 500 Volt zeigen und ein lichtempfindliches Se-Element und ein lichtempfindliches OPC-Element, die Dunkelteil-Oberflächenpotentiale von mindestens 600–800 Volt zeigen. Um diesen Grad des Oberflächenpotentials mit einer a-Si-Lichtleiterschicht zu realisieren, muss die Schichtdicke vergrößert werden.

Im Gegensatz dazu, um eine zufriedenstellende Produktivität und Produktionskosten für das lichtempfindliche a-Si-Element und ebenfalls zufriedenstellende Leistungen dafür zur Verfügung zu stellen, ist vorgeschlagen worden, ein lichtempfindliches Element mit einer kleineren Dicke der a-Si-Photoleiterschicht zu bilden, wobei allerdings die selektive Anwendung eines Toners, der ein niedriges Entwicklungspotential ermöglicht, notwendig ist. Aus diesem Grund führt eine geringere Dichte der a-Si-Schicht zu einem niedrigeren Oberpotential als ein lichtempfindliches OPC-Element, während die Produktionskosten und die Kapazität sowie die Lichtempfindlichkeit favorisiert werden.

Demzufolge, um ein lichtempfindliches a-Si-Element zufriedenstellend kommerziell zu verwerten, ist es notwendig, einen Toner mit einer hohen Entwicklungsleistung zu verwenden. Es ist ebenfalls notwendig, die Oberflächeneigenschaft dieser geringen Dicke der a-Si-Schicht zu steuern, um eine hohe Bildqualität und eine hohe Haltbarkeit zu erreichen.

Lichtempfindliche a-Si-Elemente, die einen abgeschiedenen Nicht-Einkristallfilm umfassen, umfassen prinzipiell Silicium, dargestellt durch a-Si, und enthalten beispielsweise Wasserstoff und/oder ein Halogen, wie Fluor oder Chlor, um den Wasserstoff zu kompensieren, oder es sind Seitengruppenbindungen vorgeschlagen worden als lichtempfindliches Element hoher Leistung, hoher Haltbarkeit und Umweltfreundlichkeit, und verschiedene Ausführungen davon sind kommerzialisiert worden. Insbesondere haben das US-Patent Nr. 4,265,991 und die JP-A 54-86341 ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element offenbart, das eine Lichtleiterschicht, die prinzipiell a-Si umfasst, umfasst. Die JP-A 60-12554 hat ein lichtempfindliches Element beschrieben, das eine Lichtleiterschicht, die amorphes Silicium umfasst und eine Oberflächenschicht, die Kohlenstoff- und Halogenatome enthält, umfasst. Die JP-A 2-111962 hat ein lichtempfindliches Element offenbart, das eine lichtempfindliches Schicht aus a-Si:H oder a-C:H und eine Oberflächenschutzgleitschicht umfasst. Diese Publikationen sind alle auf die Herstellung eines lichtempfindlichen Elements mit verbesserter Wasserabweisung und Abnutzungsbeständigkeit gerichtet und beziehen sich nicht auf Verbesserungen hinsichtlich des magnetischen Toners im Elektrophotographieverfahren in Kombination mit diesen lichtempfindlichen a-Si-Elementen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildherstellungssystem (d. h. ein Verfahren und eine Vorrichtung) zur Verfügung zu stellen, das die Verwendung eines magnetischen Toners umfasst, der eine stabile gleichmäßige Ladbarkeit ungeachtet der Umweltbedingungen zeigt und ein lichtempfindliches amorphes oder Nicht-Einkristall-Siliciumelement umfasst und nebelfreie Bilder mit hoher Bilddichte, gutem Übertragungsvermögen und guter Bildreproduktion für einen langen Zeitraum der Verwendung erbringen kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildherstellungssystem zur Verfügung zu stellen, das stabil gute Bilder hervorbringen kann, ohne dass ein unabhängiges Reinigungsmittel eingeschlossen ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildherstellungssystem zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Bildung von Entladungsprodukten zu verhindern, die Menge an Abfalltoner beträchtlich zu reduzieren und gute Bilder frei von Ladungsmengen selbst bei einem langen Zeitraum wiederholter Bildherstellung hervorbringt, ohne dass ein unabhängiges Reinigungsmittel vorhanden ist, so dass ein kostengünstiges Bildherstellungssystem kleiner Größe zur Verfügung gestellt wird.

Erfindungsgemäß wird ein Bildherstellungsverfahren zur Verfügung gestellt, das aufweist:

eine Ladestufe zum Laden eines Bildträgerelements mit einem Lademittel, das ein Ladelement, das mit einer Spannung versorgt wird und gegen das Bildträgerelement bei einer Kontaktposition anstößt, aufweist;

eine Stufe zur Bildung eines latenten Bilds zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem geladenen Bildträgerelement,

eine Entwicklungsstufe zur Übertragung eines magnetischen Toners, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild, um das latente Bild zu entwickeln und dadurch ein magnetisches Tonerbild auf dem Bildträgerelement zu bilden und

eine Übertragungsstufe zur elektrostatischen Übertragung des magnetischen Tonerbildes auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial über oder nicht über ein Zwischenübertragungselement,

worin das Bildträgerelement einen elektrisch leitenden Träger und eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristall-Material auf Siliciumbasis umfasst und auf dem elektrisch leitenden Träger angeordnet ist, umfasst, und auf ein Potential von 250 bis 600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, durch das Ladelement, das dagegen anstößt, geladen wird,

der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen und ein feines anorganisches Pulver und ein feines elektrisch leitendes Pulver, das an der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, aufweist,

der magnetische Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 3–10 µm aufweist,

der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950–0,995 aufweist, und

der magnetische Toner 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Bildherstellungsvorrichtung zur Verfügung, die aufweist:

ein Bildträgerelement, ein Lademittel zum Laden des Bildträgerelements, ein Mittel zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes zum Bilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem geladenen Bildträgerelement, ein Entwicklungsmittel, das ein Tonerträgerelement umfasst, das einen magnetischen Toner, der auf dem Tonerträgerelement getragen wird, auf das elektrostatische latente Bild überträgt, um darauf ein Tonerbild zu bilden und ein Übertragungsmittel zum elektrostatischen Übertragen des Tonerbildes auf dem Bildträgerelement auf ein Übertragungsmaterial,

worin das Lademittel ein Ladeelement umfasst, das mit einer Spannung versorgt wird und gegen das Bildträgerelement stößt, um eine Kontaktspalte mit dem Trägerelement zu bilden,

das Bildträgerelement einen elektrisch leitenden Träger und eine Photoleiterschicht, die ein Nicht-Einkristall-Material auf Siliciumbasis umfasst und auf dem ein elektrisch leitender Träger angeordnet ist, umfasst und auf ein Potential von 250–600 Volt, ausgedrückt als absoluter Wert, über das Ladelement, das dagegen stößt, geladen wird,

der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen und ein feines anorganisches Pulver und ein feines elektrisch leitendes Pulver, das an der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, aufweist,

der magnetische Toner eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 3–10 µm aufweist,

der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950–0,995 aufweist und

der magnetische Toner 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun ersichtlich werden unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen.

1 ist ein Graph, der die Ladungsleistungen von verschiedenen Kontaktlademitteln zeigt.

2 und 3 erläutern jeweils eine Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Bildherstellungssystem.

4 erläutert eine Entwicklungsvorrichtung, die für die Anwendung in einem Bildherstellungssystem der Erfindung geeignet ist.

5 und 6 sind schematische Teilansichten zur Erläuterung eines Teils der Organisation eines Bildträgerelements, das in dem erfindungsgemäßen Bildherstellungssystem verwendbar ist.

7 erläutert ein Kontaktübertragungsmittel, das in geeigneter Weise in einem Bildherstellungssystem der Erfindung Verwendung findet.

8 ist eine schematische Teilansicht zur Erläuterung einer Abschnittsorganisation eines lichtempfindlichen Vergleichselements (Bildträgerelements).

Zum Zweck des Gleichförmigmachens und der Stabilisierung der Ladbarkeit eines Bildträgerelements für einen langen Zeitraum im Bildherstellungssystem der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, eine spezifische Prozentzahl von Eisen enthaltenden, isolierten Teilchen im magnetischen Toner und ein spezifisches Verhältnis von Material und geladenem Potential des Bildträgerelements zu erfüllen.

Die Eisen enthaltenden, isolierten Teilchen (die Eisen oder eine Eisenverbindung umfassen) in dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toner kommen ursprünglich von magnetischen Eisenoxidteilchen, die als magnetisches Pulver in dem magnetischen Toner verwendet werden, und sie spielen eine wichtige Rolle beim Gleichförmigkeitsmachen und Stabilisieren der Ladbarkeit des Bildträgerelements zusammen mit dem elektrisch leitenden feinen Pulver, das von außen zu den magnetischen Tonerteilchen gegeben wird. Isolierte magnetische Eisenoxidteilchen zeigen einen geringen Widerstand und eine schwache Ladbarkeit und ebenfalls die Eigenschaft, ein Element, das mit den Teilchen in Kontakt ist, wegen ihrer hohen Härte abzunutzen. Andererseits weist das Bildträgerelement eine Lichtleiterschicht, die aus einem Nicht-Einkristallmaterial auf Siliciumbasis gebildet ist, auf, so dass es eine hohe freie Oberflächenenergie zeigt und die Tendenz aufweist, eine starke Wechselwirkung mit den anorganischen (feinen) Teilchen zu zeigen. Die magnetischen Eisenoxidteilchen, die somit an der Oberfläche des Bildträgerelements haften, funktionieren derart, dass die Injektionsladungsleistung in der Ladestufe verstärkt wird und das Bildträgerelement an der Kontaktspalte zwischen dem Ladeelement abgenutzt wird, so dass die Oberfläche des Bildträgerelements erneuert wird und die Ladungsgleichmäßigkeit für einen langen Zeitraum behält.

Wenn das Bildträgermaterial auf ein Oberflächenpotential von 250–600 Volt geladen wird, und die isolierten magnetischen Eisenoxidteilchen in einer Prozentzahl (von 0,05–3,00 Zahlen-% der Tonerteilchen) enthalten sind, werden die magnetischen Eisenoxidteilchen und das elektrisch leitende feine Pulver bei einer geeigneten Rate vom magnetischen Toner auf die Oberfläche der Lichtleiterschicht, die ein Nicht-Einkristallmaterial auf Silicium(Si)-Basis umfasst, übertragen und bei einer geeigneten Rate von der Oberfläche der Lichtleiterschicht wieder entfernt, so dass die Mengen der magnetischen Eisenoxidteilchen und des elektrisch leitenden feinen Pulvers auf der Oberfläche der Lichtleiterschicht stabilisiert sind, um die Injektionsladungsleistung in der Ladungsstufe weiterhin zu stabilisieren und die Abnutzungsunregelmäßigkeit auf der Oberfläche des Bildträgerelements zu unterdrücken, was zu einer nicht gleichmäßigen Ladbarkeit führt.

Hier ist das „Nicht-Einkristallmaterial", das eine Oberfläche oder eine Lichtleiterschicht des Bildträgerelements bildet, prinzipiell in einem amorphen Zustand, es kann allerdings eine geringe Menge von mikrokristallinem oder polykristallinem Material, neben dem Einkristallmaterial, enthalten, was aus den repräsentativen Prozessen für die Herstellung dieses Lichtleiters oder der Oberflächenschicht, was später beschrieben wird, verständlich wird. Der Ausdruck „auf Siliciumbasis" bedeutet, dass das Material Silicium als Hauptelement umfasst.

Um die Zusammensetzung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toners vollständiger zu beschreiben, ist es wichtig, dass der magnetische Toner magnetische Tonerteilchen, die mindestens ein Bindemittelharz und ein magnetisches Eisenoxid umfassen, und ein anorganisches feines Pulver und ein elektrisch leitendes feines Pulver, das aus der Oberfläche der magnetischen Tonerteilchen vorhanden ist, umfasst; eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,950 bis 0,995 aufweist und 0,05 bis 3,00 % isolierte, Eisen enthaltende Teilchen enthält.

Wenn der magnetische Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von mindestens 0,950 aufweist, ist die Oberflächenunebenheit der magnetischen Tonerteilchen bis zu einem gewissen Ausmaß verbessert, so dass das anorganische feine Pulver und das elektrisch leitende feine Pulver wie die anderen Komponenten des magnetischen Toners der vorliegenden Erfindung gleichmäßig an die Oberflächen des magnetischen Tonerteilchens anhaften können, was einen Grad an Fließbarkeit erbringt, der für die Anwendung in einem elektrophotographischen Prozess geeignet ist. Unterhalb von 0,950 kann es dazu kommen, dass eine ausreichende Fließbarkeit in einigen Fällen nicht vorhanden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildherstellungssystem, wenn die Entwicklungsstufe (oder das Mittel) ebenfalls als Stufe (oder als Mittel) zur Wiedergewinnung von Resttoner auf dem Bildträgerelement verwendet wird, verhält sich das elektrisch leitende feine Pulver getrennt von den Tonerteilchen und wird in die Ladungsstufe geführt, um die Ladung des Bildträgerelements zu beschleunigen. In diesem Fall, wenn der Toner eine durchschnittliche Kreisförmigkeit unterhalb von 0,950 aufweist, ist die effektive Lieferung des elektrisch leitenden feinen Pulvers vom Toner in die Ladungsstufe eher behindert.

Eine höhere Kreisförmigkeit des Toners tendiert dazu, die Bildherstellungsleistungen zu verbessern, und eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von 0,970 oder höher ist bevorzugt.

Ein Toner, der Tonerteilchen mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit von 0,970 oder höher aufweist, zeigt ein sehr ausgezeichnetes Übertragungsvermögen. Dieses ist wahrscheinlich darauf zurück zu führen, dass bei einem magnetischen Toner mit einer hohen Kreisförmigkeit die magnetischen Tonerteilchen einen kleinen Kontaktbereich mit dem lichtempfindlichen Element aufweisen, was somit zu einer kleinen Kraft der Anhaftungskraft führt, die auf die Bildkraft und van der Waals Kraft auf dem lichtempfindlichen Element zurück zu führen ist. Als Ergebnis des hohen Übertragungsvermögens ist die Menge an übertragenem Resttoner reduziert und die Menge des magnetischen Toners, die an der Druckspalte zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element vorhanden ist, reduziert sich und verhindert das Auftreten von Tonerhaftung auf dem lichtempfindlichen Element, was beträchtlich Bilddefekte reduziert.

Weiterhin sind magnetische Tonerteilchen mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 beinahe frei von Oberflächenkanten, um die Reibung an der Druckspalte zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element zu verringern und den Abrieb der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements zu unterdrücken. Diese Effekte sind insbesondere verstärkt bei einem Herstellungsverfahren, das eine Kontaktübertragungsstufe aufweist und deshalb einen Ausstoß von Hohlübertraqungsbildern verursacht. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der magnetische Toner eine Moduskreisförmigkeit von mindestens 0,990 aufweist, was bedeutet, dass Teilchen mit einer Kreisförmigkeit von mindestens 0,990 vorherrschend sind, weil die Wirkung in einigen Fällen unzureichend sein kann, wenn vorherrschende Teilchen eine geringe Kreisförmigkeit aufweisen, selbst wenn die durchschnittliche Kreisförmigkeit hoch ist.

Wenn der magnetische Toner bevorzugt Merkmale mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 und einer Moduskreisförmigkeit von 0,990 erfüllt, werden Tonerähren, die sich auf dem Tonerträgerelement bilden, fein und dicht und erbringen eine gleichmäßige Ladung, so dass Nebelbildung beträchtlich verringert ist.

Die durchschnittliche Kreisförmigkeit und die Moduskreisförmigkeit werden als quantitative Messungen zur Bewertung der Teilchenformen verwendet, auf der Basis von Werten, die gemessen werden unter Anwendung eines Teilchenbildanalysators vom Strömungstyp („FPIA-1000", hergestellt von Toa Iyou Denshi K.K.). Die Kreisförmigkeit (Ci) von jedem einzelnen Teilchen (mit einem kreisäquivalenten Durchmesser (D_CE) von mindestens 3,0 µm, wird nach der Gleichung (1) unten bestimmt, und die Kreisförmigkeitswerte (Ci) werden insgesamt genommen und durch die Anzahl der gesamten Teilchen (m) geteilt, um die durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) zu bestimmen, was in der Gleichung (2) unten gezeigt ist: Kreisförmigkeit Ci = L₀/L,(1) worin L die Umfangslänge eines Teilchenprojektionsbilds bedeutet und L₀ die Umfangslänge eines Kreises mit einer Fläche identisch zu derjenigen des Teilchenprojektionsbilds bedeutet.

Weiterhin wird die Moduskreisförmigkeit (Cmod) bestimmt durch Zuteilen der gemessenen Kreisförmigkeitswerte der einzelnen Tonerteilchen in 61 Klassen im Kreisförmigkeitsbereich von 0,40–1,00, d. h. von 0,400–0,410, 0,410–0,420, ..., 0,990–1,000 (für jeden Bereich ist die obere Grenze nicht eingeschlossen) und 1,000, wobei die Kreisförmigkeit einer Klasse, die die höchste Häufigkeit als Moduskreisförmigkeit (Cmod) ergibt, genommen wird.

Im übrigen, für die tatsächliche Berechnung der durchschnittlichen Kreisförmigkeit (Ca), wurden die gemessenen Kreisförmigkeitswerte (Ci) der einzelnen Teilchen in 61 Klassen im Kreisförmigkeitsbereich von 0,40–1,00 aufgeteilt, und ein Mittelwert der Kreisförmigkeit für jede Klasse wurde mit der Häufigkeit der Teilchen der Klasse, die ein Produkt liefert, multipliziert, was dann aufsummiert wurde unter Bildung der durchschnittlichen Kreisförmigkeit. Es ist bestätigt worden, dass die auf diese Weise errechnete durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) im Wesentlichen identisch zu dem durchschnittlichen Kreisförmigkeitswert ist, der erhalten wird (nach der Gleichung (2) oben) als arithmetisches Mittel der Kreisförmigkeitswerte, die direkt für die einzelnen Teilchen gemessen werden, ohne die oben erwähnte Klassifizierung, die für den Zweck der Datenbearbeitung angepasst wurde, z. B. um die Berechnungszeit zu verkürzen.

Insbesondere wird die oben erwähnte FPIA-Messung auf folgende Weise durchgeführt. In 10 ml Wasser, das 0,1 mg eines oberflächenaktiven Mittels enthält, werden 5 mg einer magnetischen Tonerprobe dispergiert und 5 Minuten einer Dispergierung durch Anwenden von Ultraschall (20 kHz, 50 W) unterworfen, um eine Probendispersionsflüssigkeit zu bilden, die 5.000–20.000 Teilchen/µl enthält. Die Probendispersionsflüssigkeit wird der FPIA-Analyse zur Messung der durchschnittlichen Kreisförmigkeit (Ca) und der Moduskreisförmigkeit (Cm) im Hinblick auf Teilchen mit einem D_CE ≧ 3,0 µm unterworfen.

Die hier verwendete durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) ist eine Messung der Rundheit, eine Kreisförmigkeit von 1,00 bedeutet, dass die magnetischen Tonerteilchen die Form einer perfekten Kugel haben, und eine niedrigere Kreisförmigkeit bedeutet eine komplexe Teilchenform des magnetischen Toners.

Hier werden nur Teilchen mit einem kreisäquivalenten Durchmesser (D_CE = L/&pgr;) von mindestens 3 µm für die Kreisförmigkeitsmessung genommen, weil Teilchen, die kleiner als 3 µm sind, eine wesentliche Menge von externen Additiven enthalten, und der Einschluss dieser Teilchen kann die Kreisförmigkeitseigenschaft der magnetischen Tonerteilchen zerstören.

Ein magnetischer Toner mit einer durchschnittlichen Kreisförmigkeit (Ca) von mindestens 0,950, bevorzugt mindestens 0,970 und eine Moduskreisförmigkeit (Cmod) von mindestens 0.990 zeigt ein beträchtlich verbessertes Übertragungsvermögen, selbst bei einer kleinen Teilchengröße, der ein Problem bei der Herstellung eines verbesserten Übertragungsvermögens und ebenfalls eine beträchtlich verbesserte Entwicklungsleistung für ein latentes Bild mit geringem Potential zeigt. Er ist insbesondere effektiv für die Entwicklung digitaler, winziger latenter Punktbilder. Dieses bedeutet, dass der magnetische Toner eine gute Übereinstimmung mit dem lichtempfindlichen Element aus dem Nicht-Einkristall-Silicium (oder grob amorph), das in dem Bildherstellungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.

Wenn die durchschnittliche Kreisförmigkeit (Ca) unterhalb von 0,950 liegt, zeigt der magnetische Toner nicht nur ein schwächeres Übertragungsvermögen, sondern er zeigt eine geringere Entwicklungsleistung. Wenn andererseits die durchschnittliche Kreisförmigkeit 0,995 überschreitet, wird die Verschlechterung der Toneroberfläche bemerkbar, was ein Problem bei der Haltbarkeit ist.

Als nächstes wird die Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen beschrieben. Die isolierten Eisen enthaltenden Teilchen sind Teilchen aus Eisen oder einer Eisenverbindung (typischerweise magnetische Eisenoxidteilchen), die aus magnetischen Tonerteilchen isoliert sind. Die Isolationsprozentzahl kann ebenfalls bestimmt werden durch Beobachtung durch beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop, sie kann allerdings auch bequem durch Plasma induzierte Teilchenlumineszenzspektren bestimmt werden. Bei der letzteren Messmethode wird die Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen (Fe.iso(%)) auf der Basis der Frequenz bzw. Häufigkeit der Atomlumineszenz (abgekürzt als „AL") von Eisen getrennt oder gleichzeitig mit der C(Kohlenstoff)-Atomlumineszenz bestimmt und nach folgender Formel berechnet: Fe.iso (%) = 100 × {Zahl von AL von Fe allein}/{Zahl von AL von Fe gleichzeitig mit AL von C) + (Zahl von AL von Fe allein)},

In diesem Fall wird AL von Fe als gleichzeitig betrachtet, wenn sie innerhalb 2,6 m.s von der AL von C auftritt und sie wird als getrennt betrachtet, wenn sie danach auftritt.

Bei einem magnetischen Tonerteilchen, das magnetische Eisenoxidteilchen enthält, bedeuten die gleichzeitigen Lumineszenzen des Kohlenstoffatoms und des Eisenatoms eine Lumineszenz von einem Tonerteilchen, das darin dispergiert magnetisches Eisenoxid enthält, und die Lumineszenz von nur dem Eisenatom bedeutet eine Lumineszenz von einem isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen.

Bei der Plasma induzierten Lumineszenzmessmethode werden feine Teilchen, wie Tonerteilchen, in ein Plasma, Teilchen für Teilchen, eingeführt, um ein Element und eine Teilchengröße eines Lumineszenzenteilchens von seinem Lumineszenzspektrum zu bestimmen. Wenn beispielsweise ein magnetisches Tonerteilchen in das Plasma eingeführt wird, verursacht jedes Tonerteilchen eine Lumineszenz für Kohlenstoff (aus dem Bindemittelharz) und eine Lumineszenz für Eisen (aus dem magnetischen Eisenoxid), die jeweils beobachtet werden können. Da ein Tonerteilchen eine Lumineszenz verursacht, kann die Zahl der Tonerteilchen bestimmt werden auf der Basis der Zahl der beobachteten Lumineszenzen (C mit Fe). Die Messung kann unter Verwendung von beispielsweise einem Teilchenanalysator („PT1000", hergestellt von Yokogawa Denki K.K.) nach einem Prinzip, das in Japan Hardcopy '97 Paper Collection, Seite 65–68 beschrieben ist, durchgeführt werden.

Insbesondere wird für die Messung ein Probetoner, der über Nacht in einer Umgebung von 23° C und 60 %RH stehen gelassen worden ist, einer Messung zusammen mit einem Heliumgas, das 0,1 % O₂ enthält, in der obigen Umgebung unterworfen. Für die Spektrumstrennung wird der Kanal 1-Detektor für das Kohlenstoffatom (bei einer Wellenlänge von 247,86 nm, mit einem empfohlenen Wert für den K-Faktor) verwendet und der Kanal 2-Detektor wird für das Eisenatom (bei einer Wellenlänge von 239,56 nm, mit einem K-Faktor von 3.3764) verwendet. Das Probenverfahren wird durchgeführt bei einer Rate für einen Scan zum Abdecken des 1000–1400-fachen der Lumineszenz des Kohlenstoffatoms, und das Probenverfahren wird wiederholt, bis die Lumineszenz des Kohlenstoffatoms mindestens das 10.000-fache erreicht. Durch Integrieren der Lumineszenzen wird eine Teilchengrößenverteilungskurve mit der Zahl der Lumineszenzen, entnommen von der Ordinate und mit der Quadratwurzel der Spannung, die die Teilchengröße auf der Abszisse darstellt, gezeichnet, während das Probenverfahren so durchgeführt wird, dass die Teilchengrößenverteilungskurve einen einzeigen Peak und kein Tal zeigt. Auf der Basis der gemessenen Daten wird, während der Geräuschschnittpegel während der Messung bei 1,50 Volt genommen wird, Fe.iso (%) nach der obigen Formel berechnet.

Im Übrigen kann eine Azoeisenverbindung als Ladungssteuermittel in einem Toner in einigen Fällen enthalten sein, allerdings ist die Azoeisenverbindung eine organische Metallverbindung, so dass sie nicht zu einer Lumineszenz von nur dem Eisenatom kommen kann.

Als Ergebnis unserer Studie ist eine enge Korrelation zwischen der Prozentzahl der isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen (Fe.iso(%)) und der Rate der Aussetzung der magnetischen Eisenoxidteilchen an den Tonerteilchenoberflächen gefunden worden. Wenn insbesondere Fe.iso (%) höchstens 3,00 % beträgt, ist das Vorhandensein der magnetischen Eisenoxidteilchen an den Teilchenoberflächen unterdrückt, was eine hohe Ladbarkeit bringt. Dies ist zurückzuführen auf die Gleichmäßigkeit der Teilchengrößenverteilung der magnetischen Eisenoxidteilchen und die Gleichmäßigkeit der Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen. Wenn beispielsweise die Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen nicht gleichmäßig ist, sind magnetische feine Eisenoxidteilchen mit einer hohen Hydrophilität aufgrund unzureichender Oberflächenbehandlung an der Tonerteilchenoberfläche ausgesetzt, und ein Teil oder alle davon können von den Tonerteilchen isoliert werden.

Demzufolge tendiert ein magnetischer Toner, der eine niedrige Prozentzahl von isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen enthält, dazu, eine höhere Ladbarkeit zu zeigen. Wenn andererseits Fe.iso (%) höher als 3,00 % ist, sind die Ladungsabflusspunkte erhöht, so dass es dazu kommen kann, dass der magnetische Toner eine unzureichende Ladbarkeit aufweist. Diese Tendenz wird insbesondere beträchtlich in einer Umgebung hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit. Ein magnetischer Toner mit einer niedrigen Ladbarkeit ist nicht erwünscht, weil er erhöhte Nebelbildung verursacht, ein geringeres Übertragungsvermögen verursacht und dazu neigt, Ladungsfehler zu verursachen. Weiterhin kann ein magnetischer Toner, der sowohl eine hohe durchschnittliche Kreisförmigkeit und einen geringen Prozentsatz von isolierten, Eisen enthaltenden Teilchen erfüllt, ein hohes Ladungsvermögen und ebenfalls ein sehr hohes Übertragungsvermögen als Ergebnis der Synergie mit der Tonerteilchenform annehmen.

Andererseits bedeutet ein Fe-iso (%) von unterhalb 0,05 %, dass im Wesentlichen keine magnetischen Eisenoxidteilchen von den magnetischen Tonerteilchen isoliert sind. Dieser magnetische Toner mit einer niedriger Fe.iso (%) haben eine höhere Ladbarkeit, allerdings kann er eine übermäßige Ladung verursachen, die zu Bildern mit einer geringen Bilddichte, begleitet mit einer Rauheit, bei der Bildherstellung auf einer großen Anzahl von Blättern, insbesondere in einer Umgebung niedriger Temperatur/niedriger Feuchtigkeit führt. Dieses ist wahrscheinlich deshalb, weil der folgende Mechanismus abläuft.

Ein magnetischer Toner, der auf einem Tonerträgerelement getragen wird, wird nicht ganz für die Entwicklung auf das lichtempfindliche Element übertragen, allerdings verbleibt etwas magnetischer Toner auf dem Tonerträgerelement, selbst sofort nach der Entwicklung. Diese Tendenz ist insbesondere bemerkbar beim Springentwicklungsmodus unter Verwendung eines magnetischen Toners. Weiterhin bilden magnetische Tonerteilchen mit einer hohen Kreisförmigkeit gleichmäßige dünne Ähren in den Entwicklungsbreichen, und Tonerteilchen, die and den Spitzen der Ären vorhanden sind, werden für die Entwicklung verwendet und Tonerteilchen, die in der Nähe des Tonerträgerelements vorhanden sind, werden nicht ohne Weiteres für die Entwicklung verbraucht.

Im Ergebnis neigen die magnetischen Tonerteilchen in der Nähe des Tonerträgerelements dazu, übermäßig geladen zu werden aufgrund der wiederholten Trioelektrifizierung mit den Ladungselementen, und die Übertragung für seine Entwicklung wird weiterhin schwierig. In diesem Zustand ist die Ladungsgleichmäßigkeit des magnetischen Toners beeinträchtigt und führt zu rauen Bildern.

Wenn nun ein magnetischer Toner mit einer Fe.iso (%) ≧ 0,05 % verwendet wird, wird die übermäßige Ladung des Toners aufgrund der isolierten magnetischen Eisenoxidteilchen und den magnetischen Eisenoxidteilchen, die auf der Tonerteilchenoberfläche vorhanden sind, unterdrückt, und die Ladungsgleichmäßigkeit des magnetischen Toners wird gefördert unter Unterdrückung der Rauung der Bilder.

Im Ergebnis, selbst für einen magnetischen Toner mit einer hohen Kreisförmigkeit und einer hohen Ladbarkeit kann die übermäßige Ladung (Aufladungsphänomen) bei der Anwendung über einen langen Zeitraum abgeschwächt werden, wenn die frei liegenden magnetischen Eisenoxidteilchen vorhanden sind, so dass Fe.iso (%) von mindestens 0,05 % wichtig ist.

Wegen des obigen Grundes ist Fe.iso (%) von 0,05 %–3,00 notwendig. Fe.iso (%) beträgt bevorzugt 0,05–2,00 %, bevorzugter 0,05–1,50 %, und weiterhin bevorzugt 0,05–0,80 %.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann bevorzugt magnetische Tonerteilchen umfassen, die mit dem Polymerisationsverfahren hergestellt werden. Die magnetischen Tonerteilchen können mit dem Pulverisierungsverfahren hergestellt werden, allerdings sind die magnetischen Tonerteilchen, die mit dem Polymerisationsverfahren hergestellt werden, im Allgemeinen undefiniert geformt und müssen mechanisch oder thermisch behandelt werden, um eine durchschnittliche Kreisförmigkeit von mindestens 0.950 als wesentliches Erfordernis oder eine bevorzugte Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 (und ebenfalls eine bevorzugte Modusgleichförmigkeit von mindestens 0,990) aufzuweisen.

Deswegen können in der vorliegenden Erfindung die magnetischen Tonerteilchen mit dem Polymerisationsverfahren hergestellt werden, Beispiele dafür können umfassen: Die direkte Polymerisation, Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisation, Emulsionsassoziierungspolymerisation und Keimpolymerisation. Darunter ist das Suspensionspolymerisationsverfahren insbesondere bevorzugt, um ohne Weiteres ein gutes Gleichgewicht zwischen Teilchengröße und Teilchenform zu schaffen.

Bei dem Suspensionspolymerisationsverfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen magnetischen Toners wird eine Monomermischung gebildet, indem ein Monomer und ein magnetisches Pulver (feine Teilchen) (und wahlweise andere Additive, wie ein Wachs, ein Farbmittel, ein Vernetzungsmittel und ein Ladungssteuermittel) gleichmäßig gelöst oder dispergiert werden, wonach dann die Monomermischung in einem wässrigen Medium, das einen Dispersionsstabilisator enthält, mit einem geeigneten Rührer dispergiert wird und die dispergierte Monomermischung einer Suspensionspolymerisation in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators unterworfen wird, um Tonerteichen mit einer gewünschten Teilchengröße zu erhalten.

Der magnetische Polymerisationstoner, der mit dem Suspensionspolymerisationsverfahren polymerisiert wird, umfasst einzelne Tonerteilchen mit einer gleichmäßigen kugelförmigen Form, so dass es einfach ist, einen Toner mit einer Kreisförmigkeit von mindestens 0,970 als bevorzugtes physikalisches Erfordernis der vorliegenden Erfindung zu erhalten und weiterhin hat dieser magnetische Toner eine relativ gleichmäßige Ladungsverteilung, so dass er ein hohes Übertragungsvermögen zeigt.

Allerdings ist es unter Verwendung einer Monomermischung, die ein normales magnetisches Pulver zum Zeitpunkt der Suspensionspolymerisation enthält, schwierig, das Freiliegen des magnetischen Pulvers an der entstandenen Tonerteilchenoberfläche zu unterdrücken, so dass die erhaltenen Tonerteilchen wohl ein beträchtlich niedrigeres Fließvermögen und Ladungsvermögen aufweisen, und es ist ebenfalls schwierig, einen magnetischen Toner mit einer gewünschten Kreisförmigkeit wegen der starken Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Pulver und Wasser zu erhalten. Dieses ist, (1) weil die magnetischen Pulverteilchen im Allgemeinen hydrophil sind, so dass sie dazu neigen, an den Tonerteilchenoberflächen lokalisiert zu werden und (2) weil zum Zeitpunkt der Suspension der Monomermischung in einem wässrigen Medium oder zum Zeitpunkt des Rührens der Suspensionsflüssigkeit wegen der Polymerisation sich das magnetische Pulver wahllos innerhalb der suspendierten Flüssigkeitströpfchen bewegt und die Oberflächen der suspendierten flüssigen Tröpfchen, die das Monomer enthalten, durch das sich wahllos bewegende magnetische Pulver gezogen werden, so dass sich die flüssigen Tröpfchen aus der Kugelform verzerren. Um diese Probleme zu lösen, ist es wichtig, die Oberflächeneigenschaft des magnetischen Eisenoxidpulvers zu modifizieren.

Für das im erfindungsgemäßen magnetischen Toner verwendete magnetische Pulver ist es außerordentlich bevorzugt, dass die magnetischen Eisenoxidteilchen für die Hydrophobisierung oberflächenbehandelt werden, indem die magnetischen Eisenoxidteilchen in einem wässrigen Medium in Primärteilchen derselben dispergiert werden, und während der Primärteilchendispersionszustand erhalten bleibt, wird ein Kupplungsmittel in dem wässrigen Medium hydrolysiert, um die magnetischen Eisenoxidteilchen auf der Oberfläche zu beschichten. Nach dieser Hydrophobisierungsmethode in einem wässrigen Medium neigen die magnetischen Eisenoxidteilchen weniger dazu, miteinander zusammen zu wachsen als bei einer trockenen Oberflächenbehandlung in einem gasförmigen System, und die magnetischen Eisenoxidteilchen können oberflächenbehandelt werden, während der Primärteilchendispersionszustand aufgrund der elektrischen Abstoßung zwischen den hydrophobisierten magnetischen Eisenoxidteilchen erhalten bleibt.

Die Methode der Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen mit einem Kupplungsmittel, während das Kupplungsmittel in einem wässrigen Medium hydrolysiert wird, erfordert keine gaserzeugende Kupplungsmittel, wie Chlorsilane oder Silazane, und ermöglicht die Verwendung eines Kupplungsmittels mit hoher Viskosität, was schwierig anzuwenden war, wegen des häufigen Zusammenwachsens der magnetischen Eisenoxidteilchen in einer herkömmlichen Behandlung in der Gasphase, wobei somit ein bemerkenswerter Hydrophobisierungseffekt gezeigt wird.

Als Kupplungsmittel, das für die Oberflächenbehandlung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Eisenoxidteilchen verwendbar ist, kann ein Silankupplungsmittel oder ein Titanatkupplungsmittel verwendet werden. Ein Silikonkupplungsmittel ist bevorzugt, und Beispiele davon können durch die folgende Formel (I) dargestellt werden: R_mSiY_n (I), worin R eine Alkoxygruppe bedeutet, Y eine Kohlenwasserstoffgruppe, wie Alkyl, Vinyl, Glycidoxy oder Methacryl bedeutet und m und n jeweils ganze Zahlen von 1–3 bedeuten, wobei m + n = 4 erfüllt ist.

Beispiele für die Silankupplungsmittel, die durch die Formel (I) dargestellt sind können umfassen:

Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethylmethoxysilan, Hydroxypropyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, n-Hexadecyltrimethoxysilan und n-Octadecyltrimethoxysilan.

Es ist insbesondere bevorzugt, ein Alkyltrialkoxysilankupplungsmittel, das durch die folgende Formel (II) dargestellt ist, zu verwenden, um das magnetische Pulver für die Hydrophobisierung in einem wässrigen Medium zu behandeln: C_pH_2p+1-Si-(OC_qH_2q+1)₃ (II) worin p eine ganze Zahl von 2–20 ist und q eine ganze Zahl von 1–3 ist.

In der obigen Formel (II), wenn p kleiner als 2 ist, kann die Hydrophobisierungsbehandlung einfacher werden, allerdings ist es schwierig, eine ausreichende Hydrophobizität zu verleihen, wobei es dann somit schwierig ist, das Freiliegen des magnetischen Pulvers an den Tonerteilchenoberflächen zu unterdrücken. Wenn andererseits p größer als 20 ist, ist die Hydrophobisierungswirkung unzureichend, allerdings wird das Zusammenwachsen der magnetischen Pulverteilchen häufig, so dass es schwierig wird, die behandelten magnetischen Pulverteilchen im Toner zu dispergieren, wobei die Gefahr besteht, dass sich ein Toner bildet, der einen geringeren Nebelverhinderungseffekt und ein geringeres Übertragungsvermögen zeigt.

Wenn q größer als 3 ist, ist die Reaktivität des Silankupplungsmittels verringert, so dass es schwierig wird, eine ausreichende Hydrophobisierung zu bewirken.

Es ist insbesondere bevorzugt, ein Alkyltrialkoxysilankupplungsmittel, das durch die Formel (II) dargestellt ist, zu verwenden, wobei p eine ganze Zahl von 3–15 ist und q eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist.

Das Kupplungsmittel kann bevorzugt zu 0,05–20 Gew.-teilen, bevorzugter 0,1–10 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile des magnetischen Pulvers, verwendet werden.

Vorliegend bedeutet der Ausdruck „wässriges Medium" ein Medium, das hauptsächlich Wasser umfasst. Insbesondere umfasst das wässrige Medium Wasser allein, wobei das Wasser eine kleine Menge oberflächenaktives Mittel eines pH-Einstellmittels und/oder eines organischen Lösungsmittels enthält.

Es ist bevorzugt, als oberflächenaktives Mittel ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, wie Polyvinylalkohol, zu verwenden. Das oberflächenaktive Mittel kann bevorzugt zu 0,1–5 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile Wasser, hinzugegeben werden. Das pH-Einstellmittel kann eine anorganische Säure, wie Chlorwasserstoffsäure, umfassen. Das organische Lösungsmittel kann Methanol umfassen, das bevorzugt in einer Menge von 0–500 Gew.-% Wasser hinzugefügt wird.

Für die Oberflächenbehandlung der magnetischen Eisenoxidteilchen mit einem Kupplungsmittel in einem wässrigen Medium können geeignete Mengen von magnetischen Eisenoxidteilchen und einem Kupplungsmittel in einem wässrigen Medium gerührt werden. Es ist bevorzugt, das Rühren mit einem Mischer durchzuführen, der Rührmesser aufweist, beispielsweise ein Mischer mit hoher Scherkraft (wie ein Attritor oder ein TK-Homomischer), um somit die magnetischen Eisenoxidteilchen in Primärteilchen in dem wässrigen Medium unter ausreichendem Rühren zu dispergieren.

Das auf diese Weise oberflächenbehandelte magnetische Eisenoxid ist frei von Teilchenagglomeraten, und die einzelnen Teilchen sind gleichmäßig oberflächenhydrophobisiert. Demzufolge ist das magnetische Pulver gleichmäßig in den Polymerisationstonerteilchen dispergiert unter Bildung von fast kugelförmigen Polymerisationstonerteilchen, die frei von an der Oberfläche frei liegendem magnetischen Eisenoxid sind. Im Ergebnis, unter Verwendung dieser Eisenoxidteilchen, wird es möglich, einen magnetischen Toner mit Ca ≧ 0,970, Cmod ≧ 0,990 und Fe.iso (%) ≦ 1,50 % herzustellen.

Wenn dieser magnetische Toner in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet wird, werden weiterhin der Abrieb des lichtempfindlichen Elements und die Haftung von geschmolzenem Toner daran weiterhin effektiv unterdrückt, und es wird möglich, stabil Bilder hoher Qualität, selbst in einer Umgebung geringer Feuchtigkeit zu bilden.

Während weiterhin der magnetische Toner eine gleichmäßig hohe Ladbarkeit aufgrund der Gegenwart von wenig oder kein magnetisches Eisenoxid auf der Oberfläche aufweist, kann der magnetische Toner ein gutes Bild während der Bildherstellung mit einer großen Anzahl von Blättern in einer Umgebung niedriger Temperatur/geringer Feuchtigkeit aufgrund der Gegenwart des elektrisch leitenden feinen Pulvers an den Oberflächen des magnetischen Tonerteilchens herstellen.

Es ist bevorzugt, dass der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner ein Wachs, wie nachfolgend beschrieben, in einer Menge von 0,1–20 Gew.-% davon enthält.

Bei dem Bildherstellungsverfahren wird ein magnetisches Tonerbild, das auf ein Übertragungs(empfangs)material, wie Papier, übertragen worden ist, danach auf das Übertragungsmaterial durch Anwendung von Energie, wie Hitze und/oder Druck fixiert, um ein semipermanent fixiertes Bild herzustellen. In diesem Fall wird ein Hitze/Druck-Fixierschema, wie ein Heißwalzen-Fixierschema, oftmals angewendet.

Durch Verwenden einer gewichtsmittleren Teilchengröße von höchstens 10 µm ist es möglich, ein Bild sehr hoher Definition zu erhalten, allerdings besteht die Gefahr, dass magnetische Tonerteilchen mit dieser kleinen Teilchengröße sich zwischen die Papierfasern als typisches Übertragungsmedium eingraben und daher nicht ausreichend Hitze bekommen, wobei dann die Gefahr besteht, dass ein Offset bei niedriger Temperatur verursacht wird. Allerdings durch Einschluss einer geeigneten Menge eines Wachses als Freisetzungsmittel, kann der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner sowohl eine hohe Auflösung und eine Anti-Offset-Eigenschaft sowie die Verhinderung der Abnutzung des lichtempfindlichen Elements zufriedenstellend erbringen.

Beispiele für Wachse, die in dem erfindungsgemäß verwendeten magnetischen Toner verwendbar sind, können umfassen: Erdölwachse und Derivate davon, wie Paraffinwachs, mikrokristalliner Wachs und Petrolatum; Montanwachs und Derivate davon; Kohlenwasserstoffwachs nach dem Fischer-Tropsch-Prozess und Derivate davon; Polyolefinwachse, wie dargestellt durch Polyethylenwachs und Derivate davon und natürliche Wachse, wie Carnaubawachs und Candelillawachs und Derivate davon. Die Derivate können Oxide, Blockcopolymere mit Vinylmonomeren und pfropfmodifizierte Produkte umfassen. Weitere Beispiele können umfassen: höhere aliphatische Alkohole, Fettalkohole, wie Stearinsäure und Palmitinsäure und Verbindungen davon, Säureamidwachs, Esterwachs, Ketone, gehärtetes Rizinusöl und Derivate davon, Pflanzenwachse und Tierwachse.

Unter diesen Wachsen ist es bevorzugt, ein Wachs zu verwenden, das einen maximalen Hitzeabsorptionspeak in einem Temperaturbereich von 40–110°C, bevorzugter 45–90°C, im Verlauf eines Temperaturanstiegs auf einer DSC-Kurve, gemessen unter Verwendung eines Differentialrasterkalorimeters, zeigt. Der Einschluss eines Wachses mit einem maximalen Hitzeabsorptionspeak im oben erwähnten Temperaturbereich trägt zu Verbesserungen der Niedrigtemperaturfixierung und effektiven Ablösung bei. Wenn die maximale Hitzeabsorptionspeaktemperatur (Tabs.max) unterhalb von 40°C liegt, besteht die Gefahr, dass das Wachs nur eine schwache Selbstkohäsion zeigt, wobei sich dann die Anti-Offset-Eigenschaft bei hoher Temperatur erniedrigt. Wenn andererseits Tabs.max 110°C überschreitet, erhöht sich die Fixiertemperatur, so dass die Gefahr besteht, dass ein Offset bei niedriger Temperatur eintritt. Bei der Herstellung von magnetischen Tonerteilchen durch Teilchenbildung und Polymerisation in einem wässrigen Medium besteht weiterhin die Gefahr, dass das Wachs während der Teilchenbildung ausfällt.

Die maximale Hitzeabsorptionspeaktemperatur (Tabs.max) eines Wachses kann unter Verwendung eines Differentialrasterkalorimeters (DSC) (z. B. „DSC-7", erhältlich von Perkin-Elmer Corp.) nach ASTM D3418-8 gemessen werden. Die Temperaturkorrektur des Detektors kann auf der Basis der Schmelzpunkte von Indium und Zink durchgeführt werden, und die Kalorienkorrektur kann auf der Basis der Schmelzhitze von Indium durchgeführt werden. Für die Messung wird eine Probe in einen Aluminiumtiegel eingesetzt und Hitze bei einer Anstiegsrate von 10°C/Min parallel mit einem leeren Aluminiumtiegel als Kontrolle unterworfen.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann bevorzugt dieses Wachs in einer Menge von 0,1–20 Gew.-% des gesamten magnetischen Toners enthalten. Unterhalb von 0,1 Gew.-% ist der Offset-Unterdrückungseffekt bei niedriger Temperatur verringert, und oberhalb von 20 Gew.-% ist die Langzeitlagerung verschlechtert und das Dispersionsvermögen der anderen Tonerbestandteile wird verringert, was zu einer schlechteren Fließbarkeit und Bildherstellungsleistungen des erhaltenen magnetischen Toners führt.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann weiterhin ein Ladungssteuermittel enthalten, um die Ladbarkeit zu stabilisieren. Es können bekannte Ladungssteuermittel verwendet werden. Es ist bevorzugt, ein Ladungssteuermittel zu verwenden, das eine schnelle Ladungsgeschwindigkeit herstellt und stabil eine konstante Ladung herstellt. Bei der Polymerisationstonerproduktion ist es insbesondere bevorzugt, ein Ladungssteuermittel zu verwenden, das einen geringen Polymerisationsinhibitoreffekt und im wesentlichen keine Löslichkeit in dem wässrigen Dispersionsmedium zeigt.

Spezifische Beispiele für negative Ladungssteuermittel können umfassen: Metallverbindungen von aromatischen Karbonsäuren, wie Salicylsäure, Alkylsalicylsäuren, Dialkylsalicylsäuren, Naphthoesäure und Dicarbonsäuren; Metallsalze oder Metallkomplexe von Azofarbstoffen und Azopigmenten; Polymerverbindungen mit einer Sulfonsäuregruppe oder Carbonsäuregruppe in den Seitenketten; Borverbindungen, Harnstoffverbindungen, Siliciumverbindungen und Calixarene.

Positive Ladungssteuermittel können umfassen: quaternäre Ammoniumsalze, Polymerverbindungen mit diesen quaternären Ammoniumsalzen in den Seitenketten, Chinacridonverbindungen, Nigrosinverbindungen und Imidazolverbindungen.

Das Ladungssteuermittel kann in den Toner durch interne Zugabe oder externe Zugabe zu den Tonerteilchen gegeben werden. Die Menge des Ladungssteuermittels kann je nach Tonerherstellungsverfahren Faktoren, wie die Bindemittelharzspezies, andere Additive und Dispersionsmethoden, variieren, sie kann allerdings bevorzugt 0,1–10 Gew.-teile, bevorzugter 0,1–5 Gew.-teile, pro 100 Gew.-teile des Bindemittelharzes, betragen.

Bei der Herstellung eines negativ geladenen magnetischen Toners ist es bevorzugt, ein Metallsalz oder ein Metallkomplex eines Azofarbstoffes oder eines Azopigments hinzuzufügen.

Allerdings ist es für den in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toners nicht wesentlich, dass er ein Ladungssteuermittel enthält, allerdings sollte der Toner nicht notwendigerweise ein Ladungssteuermittel enthalten, wobei die Triboelektrifizierung mit einem Tonerschichtdicke-Regulierungselement und einem Trägerelement genutzt wird.

Als nächstes werden nun das magnetische Eisenoxid und das Bindemittelharz, die in den magnetischen Tonerteilchen enthalten sind, beschrieben.

Die magnetischen Tonerteilchen enthalten mindestens Teilchen aus einem magnetischen Eisenoxid, wie Magnetit, Maghemit oder Ferrit.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen können bevorzugt eine spezifische Oberfläche nach BET (S_BET) von 2–30 m²/g, bevorzugter 3–28 m²/g, gemessen nach der Stickstoffadsorption, und eine Mohs-Härte von 5–7 aufweisen.

Zur Herstellung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toners können die magnetischen Eisenoxidteilchen bevorzugt zu 10–200 Gew.-teilen, bevorzugter 20–180 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile Bindemittelharz, verwendet werden. Unterhalb von 10 Gew.-teilen besteht die Gefahr, dass die Farbkraft des entstandenen magnetischen Toners unzureichend wird und die Unterdrückung von Nebelbildung wird schwierig. Oberhalb von 200 Gew.-teilen wird der erhaltene Toner mit einer übermäßig starken Kraft auf dem Tonerträgerelement gehalten und zeigt eine geringere Entwicklungsleistung. Darüber hinaus wird die Dispersion der magnetischen Eisenoxidteilchen in den einzelnen Tonerteilchen schwierig und das Fixiervermögen ist verschlechtert.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen, die zur Herstellung des magnetischen Toners verwendet werden, der in dem erfindungsgemäßen Bildherstellungsverfahren angewendet wird, können beispielsweise auf folgende Weise im Fall eines magnetischen Eisenoxids auf Magnetitbasis hergestellt werden.

In eine wässrige Eisen(II)salzlösung wird eine Alkalie, wie Natriumhydroxid, in einer Menge äquivalent zum Eisen im Eisen(II)salz oder größer gegeben, um eine wässrige Lösung herzustellen, die Eisen(II)hydroxid enthält. Während der pH der in dieser Weise hergestellten wässrigen Lösung bei pH 7, bevorzugt pH 8–10 gehalten wird und die wässrige Lösung bei einer Temperatur von 70 °C oder höher erwärmt wird, wird Luft in die wässrige Lösung geblasen, um das Eisen(II)hydroxid zu oxidieren, wobei sich zunächst Impfkristalle bilden, die als Nuklei für die herzustellenden magnetischen Eisenoxidteilchen fungieren.

Dann wird in die aufschlemmungsartige Flüssigkeit, die die Impfkristalle enthält, eine wässrige Lösung, die ein Eisen(II)salz in einer Menge von ca. 1 Äquivalent auf Basis der Menge der zuvor hinzu gegebenen Alkali enthält, hinzugefügt. Während die Flüssigkeit bei einem pH von 6–10 gehalten wird, wird Luft darin eingeblasen, damit die Reaktion des Eisen(II)hydroxids fortschreitet, wobei dann magnetische Eisenoxidteilchen um die Impfkristalle als Nuklei wachsen. Zusammen mit dem Fortschreiten der Oxidationsreaktion wird der pH in der Flüssigkeit gegen die saure Seite verschoben, es ist allerdings bevorzugt, dass der pH der Flüssigkeit nicht bis unterhalb von 6 herunter geht. Beim Endstadium der Oxidation wird der pH der Flüssigkeit eingestellt, und die Aufschlemmungsflüssigkeit wird ausreichend gerührt, um das magnetische Eisenoxid in Primärteilchen zu dispergieren. In diesem Zustand wird ein Kupplungsmittel für die Hydrophobisierung in die Flüssigkeit gegeben und unter Rühren ausreichend vermischt. Danach wird die Aufschlemmung abgefiltert und getrocknet und das Produkt wird leicht gelockert unter Bildung von hydrophob behandelten magnetischen Eisenoxidteilchen.

Alternativ können die Eisenoxidteilchen nach der Oxidationsreaktion gewaschen, abgefiltert und dann, ohne Trocknung, in einem anderen wässrigen Medium wieder dispergiert werden. Dann wird der pH der wieder dispergierten Flüssigkeit eingestellt und einer Hydrophobisierung durch Zugabe eines Kupplungsmittels unter ausreichendem Rühren unterworfen. Es ist auf jeden Fall bevorzugt, dass unbehandelte Eisenoxidteilchen, die sich im Oxidationsreaktionssystem bilden, einer Hydrophobisierung in ihrem nassen Aufschlemmungszustand unterworfen werden, ohne dass sie vor der Hydrophobisierung getrocknet werden.

Als Eisen(II)salz, das in den oben erwähnten Herstellungsverfahren verwenden werden ist es im Allgemeinen möglich, Eisen(II)sulfat als Nebenprodukt im Schwefelsäureverfahren für die Titanproduktion oder Eisen(II)sulfat als Nebenprodukt während des Oberflächenwaschens von Stahlplatten zu verwenden. Es ist ebenfalls möglich, Eisen(II)chlorid zu verwenden. Bei dem oben erwähnten Verfahren zur Herstellung von magnetischem Eisenoxid aus einer wässrigen Eisen(II)salzlösung wird eine Eisen(II)salzkonzentration von 0,5–2 Mol/Liter im Allgemeinen verwendet, um einen übermäßigen Viskositätsanstieg, der die Reaktion begleitet, angesichts der Löslichkeit eines Eisen(II)salzes, insbesondere Eisen(II)sulfat, zu vermeiden. Eine geringere Eisen(II)salzkonzentration führt im Allgemeinen dazu, dass feinere magnetische Eisenoxidteilchen zur Verfügung gestellt werden. Im Hinblick auf die Reaktionsbedingungen neigen eine höhere Rate von Luftzuführung und eine geringere Reaktionstemperatur dazu, feinere Produktteilchen herzustellen.

Unter Verwendung eines magnetischen Toners, der die in dieser Weise hergestellten hydrophoben magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, wird es möglich, ein Bildherstellungsverfahren zu realisieren, wobei der Abrieb des lichtempfindlichen Elements und die Tonerhaftung darauf effektiv unterdrückt werden und somit Bilder hoher Qualität stabil hergestellt werden.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen können eine oktaedrische, hexaedrische, kugelförmige, nadelförmige oder flockenförmige Form aufweisen, allerdings sind magnetische Eisenoxidteilchen mit weniger anisotropen Formen, wie oktaedrisch, hexaedrisch oder kreisförmig, bevorzugt, um eine hohe Bilddichte herzustellen. Diese Teilchenformen können durch Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) bestätigt werden.

Es ist bevorzugt, dass die magnetischen Eisenoxidteilchen eine volumenmittlere Teilchengröße von 0,1–0,3 µm aufweisen und höchstens 40 Zahlen-% Teilchen mit 0,03–0,1 µm, bezogen auf die Messung der Teilchen mit Teilchengrößen von mindestens 0,03 µm, ebenfalls im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Eisenoxidteilchen, enthalten. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Mengen an Teilchen mit 0,3 µm oder größer auf höchstens 10 Zahlen-% unterdrückt ist.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von unter 0,1 µm sind nicht im Allgemeinen bevorzugt, weil sie der Gefahr laufen, einen magnetischen Toner zu liefern, die Bilder ergeben, die etwas rot getönt und unzureichend in Hinblick auf die Schwärze mit einer verstärkt rötlichen Tönen in den Halbtonbildern sind. Weiterhin, weil die magnetischen Eisenoxidteilchen eine vergrößerte Oberfläche aufweisen, ist deren Dispersionsvermögen verringert, und eine ineffiziente größere Energie wird für die Produktion verbraucht. Weiterhin kann die Farbkraft der magnetischen Eisenoxidteilchen verringert sein, was zu einer unzureichenden Bilddichte in einigen Fällen führt.

Wenn andererseits die magnetischen Eisenoxidteilchen eine mittlere Teilchengröße über 0,3 µm aufweisen, ist das Gewicht pro einem Teilchen erhöht und erhöht somit die Möglichkeit seines Freiliegens auf der Tonerteilchenoberfläche aufgrund des Unterschieds der spezifischen Dichte mit dem Bindemittel während der Herstellung. Weiterhin kann die Abnutzung der Produktionsvorrichtung beschleunigt werden, und die Dispersionsstabilität einer Monomerzusammensetzung, die die magnetischen Eisenoxidteilchen enthält, kann instabil werden.

Wenn weiterhin Teilchen mit 0,1 µm oder kleiner 40 Zahlen-% der gesamten Teilchen (mit Teilchengrößen von 0,03 µm oder größer) überschreiten, laufen die magnetischen Eisenoxidteilchen der Gefahr, ein geringeres Dispersionsvermögen wegen der erhöhten Oberfläche aufzuweisen, es besteht die Gefahr, dass sie Agglomerate im Toner bilden und die Tonerladbarkeit beeinflussen und es besteht die Gefahr, dass sie eine geringere Farbkraft aufweisen. Wenn die Prozentzahl auf höchstens 30 Zahlen-% erniedrigt ist, sind die Schwierigkeiten bevorzugt gemildert.

Im Übrigen erhalten die magnetischen Eisenoxidteilchen mit Teilchengrößen unterhalb 0,03 µm wenig Stress während der Tonerproduktion, so dass die Wahrscheinlichkeit ihres Freiliegens an der Tonerteilchenoberfläche gering ist. Selbst wenn weiterhin diese winzigen Teilchen an der Tonerteilchenoberfläche frei liegen, funktionieren sie nicht im Wesentlichen als Abflussstellen, was die Ladbarkeit der Tonerteilchen erniedrigt. Demzufolge werden hier die Teilchen mit 0,03–0,1 µm festgestellt, und ihre Prozentzahl bezogen auf die Anzahl, wird auf unterhalb einer gewissen Grenze unterdrückt.

Wenn andererseits Teilchen mit 0,3 µm oder größer 10 Zahlen-% überschreiten, haben die magnetischen Eisenoxidteilchen eine geringere Farbkraft, so dass sie der Gefahr unterliegen, eine geringere Bilddichte zu erbringen. Da weiterhin die Anzahl der magnetischen Eisenoxidteilchen bei einer identischen Gewichtsprozentzahl verringert ist, wird es schwierig, dass die magnetischen Eisenoxidteilchen bis zur Nachbarschaft der Tonerteilchenoberfläche vorhanden sind und gleiche Zahlen von magnetischen Eisenoxidteilchen auf die jeweiligen Tonerteilchen zu verteilen. Dieses ist nicht wünschenswert. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Prozentzahl auf höchstens 5 Zahlen-% unterdrückt wird.

Es ist in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Herstellungsbedingungen für das magnetische Eisenoxid so eingestellt werden, dass die oben erwähnten Bedingungen für die Teilchengrößenverteilung erfüllen, oder die hergestellten magnetischen Eisenoxidteilchen werden für die Tonerproduktion verwendet, nachdem die Teilchengrößenverteilung durch Pulverisierung und/oder Klassifizierung eingestellt worden ist. Die Klassifizierung kann in geeigneter Weise durch Anwenden der Sedimentation mit einer Zentrifuge oder einem Verdickungsmittel oder durch die Nassklassifikation unter Verwendung von beispielsweise einem Zyklon durchgeführt werden.

Die volumenmittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung der hier beschriebenen Eisenoxidteilchen basieren auf Werten, die auf folgende Weise gemessen werden.

Die Probenteilchen in einem ausreichend dispergierten Zustand werden bei einer Vergrößerung von 3 × 10⁴ durch ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) fotografiert, und 100 Teilchen mit jeweils einer Teilchengröße von mindestens 0,03 µm, die wahllos ausgewählt in visuellen Feldern der aufgenommenen Fotografien ausgewählt wurden, werden einer Messung von Projektionsflächen unterworfen. Die Teilchengröße (Projektionsfläche – äquivalenter Kreisdurchmesser (D_CE)) von jedem Teilchen wird als Durchmesser eines Kreises mit einer Fläche gleich der gemessenen Projektionsfläche des Teilchens bestimmt. Bezogen auf die gemessenen Teilchengrößen der 100 Teilchen werden die volumenmittlere Teilchengröße (Dv = (&Sgr;(nD_CE3)/&Sgr;n^1/3), die Zahlenprozentzahl der Teilchen mit 0,03 µm–0,1 µm und die Zahlenprozentzahl von Teilchen mit 0,3 µm oder größer bestimmt.

Die volumenmittlere Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung der magnetischen Eisenoxidteilchen, die innerhalb der Tonerteilchen dispergiert sind, können auf folgende Weise gemessen werden.

Probentonerteilchen werden ausreichend in einem kalthärtenden Epoxidharz dispergiert, das dann für zwei Tage bei 40°C gehärtet wird. Das gehärtete Produkt wird mit einem Mikroton in dünne Flocken geschnitten. Die dünnen Flocken werden durch ein TEM beobachtet und bei einer Vergrößerung von 1 × 10⁴–4 × 10⁹ fotografiert. Einhundert Eisenoxidteilchen mit einer Teilchengröße von mindestens 0,03 µm, wahllos ausgewählt in visuellen Feldern der aufgenommenen Fotografien, werden einer Messung der Projektionsflächen unterworfen. Aus den Projektionsflächen der 100 Eisenoxidteilchen werden die volumenmittlere Teilchengröße (Projektionsfläche – äquivalenter Kreisdurchmesser), die Zahlenprozentzahl der Teilchen mit 0,03 µm–0,1 µm und die Prozentzahl der Teilchen mit 0,3 µm oder größer, ähnlich wie oben bestimmt.

Die magnetischen Eisenoxidteilchen können bevorzugt magnetische Eigenschaften aufweisen, wozu eine Sättigungsmagnetisierung von 10–200 Am²/kg, gemessen in einem Magnetfeld von 795,8 kA/m, eine Restmagnetisierung von 1–100 Am²/kg und eine Koerzitivkraft von 1–30 kA/m zählen.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner eine Magnetisierung von 10–50 Am²/kg bei einem Magnetfeld von 79,6 kA/m (1000 Oersted) aufweist.

Die Magnetisierung bei einem Magnetfeld von 79,6 mA/m wird als Eigenschaft eines magnetischen Toners in einem Magnetfeld, das in einem tatsächlichen Bildherstellungsapparat realisiert wird, genommen, während die Sättigungsmagnetisierung als Parameter verwendet wird, in der die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Eisenoxids dargestellt wird. Das Magnetfeld, das auf den magnetischen Toner wirkt, in dem am meisten kommerziell erhältlichen Bildherstellungsvorrichtungen liegt im Bereich von mehreren 10 bis 100 und mehreren 10 kA/m, um den Abfluss von einem übermäßig großen Magnetfeld aus der Bildherstellungsvorrichtung zu verhindern und die Kosten des Herstellens eines magnetischen Felds herunterzudrücken. Demzufolge wird ein Magnetfeld von 79,6 kA/m (100 Oersted) als repräsentativer Magnetfeldwert genommen, das auf einen magnetischen Toner in einer Bildherstellungsvorrichtung wirkt, um eine Magnetisierung eines magnetischen Toners zu definieren.

Ein magnetischer Toner wird innerhalb einer Entwicklungsvorrichtung gehalten, ohne das der Toner abfließt, indem ein Mittel zur Erzeugung einer Magnetkraft in der Entwicklungsvorrichtung vorgesehen wird. Die Zuführung und das Rühren des magnetischen Toners werden ebenfalls unter einer Magnetkraft bewirkt. Durch Anordnung eines Mittels zur Erzeugung einer Magnetkraft, so dass die Magnetkraft auf das Tonerträgerelement wirkt, wird die Wiedergewinnung von übertragenen Resttoner weiterhin in dem System der gleichzeitigen Entwicklung und Tonerwiedergewinnung beschleunigt, und ein Tonerstreuen wird verhindert durch Bilden von Ähren aus magnetischem Toner auf dem Tonerträgerelement.

Wenn allerdings der magnetische Toner eine Magnetisierung von unterhalb 10 Am²/kg bei einen Magnetfeld von 79,6 kA/m aufweist, wird es schwierig, den magnetischen Toner auf das Tonerträgerelement zu befördern, und die Bildung der Ähre auf den magnetischen Toner auf den Tonerträgerelement wird instabil, so dass der Toner nicht gleichmäßig geladen wird. Im Ergebnis kommen Bilddefekte, wie Nebelbildung, Bilddichteunregelmäßigkeit und Wiedergewinnungsfehler des übertragenen Resttoners zu Tage. Wenn die Magnetisierung 50 Am²/kg überschreitet, laufen die Tonerteilchen der Gefahr, dass sie eine verstärkte magnetische Agglomeration aufweisen, was zu einer beträchtlich geringeren Fließbarkeit und Übertragbarkeit führt. Im Ergebnis ist der übertragene Resttoner erhöht. Wenn weiterhin die Menge des magnetischen Eisenoxids erhöht wird, um die Magnetisierung zu verstärken, kann verursacht werden, dass der entstandene Toner ein geringeres Fixiervermögen aufweist.

Die hier beschriebenen magnetischen Werte basieren auf Werten, gemessen bei 25°C in einem externen Magnetfeld von 79,6 kA/m für die Magnetisierung von magnetischen Tonern und bei 25°C unter einem externen Magnetfeld von 796 kA/m für die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Eisenoxide, jeweils unter Verwendung eines Magnetometers vom Oszillationstyp („VSM P-1-10, hergestellt von Toei Kogyo K.K.).

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner kann weiterhin ein anderes Farbmittel zusätzlich zum magnetischen Eisenoxid enthalten. Beispiele für dieses andere Farbmittel können umfassen: magnetische oder nicht magnetische anorganische Verbindungen und bekannte Farbstoffe und Pigmente. Spezifische Beispiele dafür können umfassen: Teilchen von ferroelektrischen Metallen, wie Kobalt, Nickel und Eisen, Legierungen daraus mit Chrom, Mangan, Kupfer, Zink, Aluminium und selten Erdenelemente; Hämatit, Titanschwarz, Nigrosinfarbstoffe/-Pigmente, Ruß und Phthalocyanin. Die Materialien können ebenfalls ähnlich wie die magnetischen Eisenoxidteilchen oberflächenbehandelt werden.

Als nächstes wird nun der Suspensionspolymerisationsprozess als Verfahren zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Tonerteilchen beschrieben.

Beispiele für polymerisierbare Monomere, die das Bindemittel Harz in dem magnetischen Eisenoxid bilden, können umfassen:

Styrolmonomere, wie Styrol, O-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Methoylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Ethylstyrol; Acrylatesters, wie Methylacrylat, Ethyacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Propylacrylat, n-Octylacrylat, Dodecylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chlorethylacrylat und Phenylacrylat; Methacrylatester, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat; Acrylonitril, Methacrylonitril und Acrylamide. Diese Monomere können allein oder im Gemisch verwendet werden. Darunter können Styrol oder ein Styrolderivat bevorzugt allein oder im Gemisch mit einem anderen Monomer verwendet werden, um einen magnetischen Toner mit guten Entwicklungseigenschaften und kontinuierlichen Bildherstellungseigenschaften herzustellen.

Bei der Herstellung des magnetischen Polymerisationstoners ist es möglich, ein Harz in die zu polymerisierende Monomerzusammensetzung zu geben. Wenn es beispielsweise bevorzugt ist, eine hydrophile funktionelle Gruppe, wie eine Aminogruppe, Hydroxylgruppe, Sulfonsäuregruppe, Glycidylgruppe oder Nitrilgruppe, in die Tonerteilchen einzuführen, während dieses Monomer, das diese hydrophile Gruppe enthält, nicht wegen seiner Wasserlöslichkeit verwendet werden kann, um in einem wässrigen Medium emulgiert zu werden, ist es möglich, ein statistisches Copolymer, ein Blockcopolymer oder ein Pfropfcopolymer aus diesem Monomer mit einem anderen Vinylmonomer, wie Styrol oder Ethylen, einzugeben. Es ist ebenfalls möglich, ein Polykondensat, wie ein Polyester oder ein Polyamid oder ein Additionspolymer, wie ein Polyether oder ein Polymine, einzugeben.

Wenn dieses Polymer mit einer polaren funktionellen Gruppe in den Tonerteilchen enthalten ist, kann das oben erwähnte Wachs effektiv darin durch Phasentrennung eingeschlossen sein, um einen magnetischen Toner mit einer guten Kombination aus Anti-Offseteigenschaft, Anti-Blockiereigenschaft und Fixierung bei niedriger Temperatur zur Verfügung zu stellen.

Dieses Polymer mit einer polaren funktionellen Gruppe kann bei seiner Verwendung ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von mindestens 5.000 aufweisen. Wenn das Molekulargewicht unterhalb von 5.000, insbesondere 4.000 oder darunter ist, ist das Polymer in Nachbarschaft zu den Oberflächen des magnetischen Teilchens konzentriert, was zu einer geringeren Entwicklungsleistung und Anti-Blockiereigenschaft führt.

Es ist weiterhin zum Zweck des Verbesserns des Dispersionsvermögens der Bestandteile und der Fixierbarkeit und Bildherstellungsleistung des erhaltenen Toners möglich, ein Harz hinzuzufügen, das von dem Obigen in der Monomermischung verschieden ist. Beispiele für dieses andere Harz können umfassen: Homopolymere von Styrol und seinen substituierten Derivaten, wie Polystyrol und Polyvinyltoluol; Styrolcopolymer, wie Styrolpropylen-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrolvinylnaphthalin-Copolymer, Styrolmethylacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylacrylat-Copolymer, Styrolbutylacrylat-Copolymer, Styroloctylacrylat-Copolymer, Styroldimethylaminoethylacrylat-Copolymer, Styrolmethylmethacrylat-Copolymer, Styrolethylmethacrylat-Copolymer, Styrolbutylmethacrylat-Copolymer, Styroldimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer, Styrolvinylmethylether-Copolymer, Styrolvinylethylether-Copolymer, Styrolvinylmethylketon-Copolymer, Styrolbutadien-Copolymer, Styrolisopren-Copolymer, Styrolmaleinsäure-Copolymer und Styrolmaleinsäureester-Copolymer; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylbutyral, Siliconharz, Polyesterharz, Polyamidharz, Epoxidharz, Polyacrylsäureharz, Kolophonium, modifiziertes Kolophonium, Terpenharz, Phenolharz, aliphatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffharze und aromatisches Erdölharz. Diese Harze können allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Spezies verwendet werden.

Dieses Harz kann bevorzugt zu 1–20 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile des Monomers, hinzugegeben werden. Unterhalb von 1 Gew.-teil ist dessen Zugabeeffekt gering, und oberhalb von 20 Gew.-teilen wird die Ausgestaltung verschiedener Eigenschaften des entstandenen Polymerisationstoners schwierig.

Wenn weiterhin ein Polymer mit einem Molekulargewicht, das von dem des Polymeren, das durch Polymerisation erhalten wird, unterschiedlich ist, in dem Monomer für die Polymerisation gelöst wird, ist es möglich, einen Toner mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung zu erhalten, wobei somit eine hohe Anti-Offseteigenschaft gezeigt wird.

Für die Polymerisation kann ein Polymerisationsinitiator, der eine Halbwertszeit von 0,5–30 Stunden bei der Polymerisationstemperatur zeigt, in einer Menge von 0,5–20 Gew.-% des polymerisierbaren Monomeren hinzugegeben werden, um auf diese Weise ein Polymer zu erhalten, das ein Maximum in einem Molekulargewichtsbereich von 1 × 10⁴–1 × 10⁵ zeigt, wobei man den Toner mit einer wünschenswerten Festigkeit und geeigneten Schmelzeigenschaften erhält. Beispiele für den Polymerisationsinitiator können umfassen: Polymerisationsinitiatoren vom Azo- oder Diazotyp, wie 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril, 1,1'-Azobis(cyclohexan-2-carbonitril), 2,2'-Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril, Azobisisobutyronitril; und Polymerisationsinitiatoren vom Peroxidtyp, wie Benzoylperoxid, Methylethylketonperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Lauroylperoxid und tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat.

Die polymerisierbare Monomerzusammensetzung zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen kann weiterhin ein Vernetzungsmittel in einer Menge von bevorzugt 0,001–15 Gew.-% enthalten.

Das Vernetzungsmittel kann beispielsweise eine Verbindung mit zwei oder mehreren polymerisierbaren Doppelbindungen sein. Beispiele dafür können umfassen: aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol und die Divinylnaphthalin; Carboxylatester mit zwei Doppelbindungen, wie Ethylenglykoldimethacrylat und 1,3-Butandioldimethacrylat; Divinylverbindungen, wie Divinylanilin, Divinylether, Divinylsulfid und Divinylsulfon und Verbindungen mit drei oder mehreren Vinylgruppen. Diese können allein oder im Gemisch verwendet werden.

Zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen mit dem Suspensionspolymerisationsverfahren kann beispielsweise eine Mischung aus einem polymerisierbaren Monomer und einem magnetischen Pulver und anderen Tonerkomponenten, ein Wachs, Weichmacher, ein Ladungssteuermittel, ein Vernetzungsmittel und ein Farbmittel, je nach Bedarf; weiteren wahlweisen Bestandteilen, wie ein organisches Lösungsmittelpolymer, ein Additivpolymer und ein Dispergiermittel, die einer gleichmäßigen Lösung oder Dispersion durch eine Dispergiervorrichtung, wie ein Homogenisator, eine Kugelmühle, eine Kolloidmühle, ein Entwickler oder eine Ultraschall-Dispergiervorrichtung unterworfen worden ist, in einem wässrigen Medium suspendiert werden.

Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, eine Hochgeschwindigkeitsdispergiervorrichtung, wie ein Hochgeschwindigkeitsrührer oder eine Ultraschall-Dispergiervorrichtung, zu verwenden, um Tröpfchen der Monomermischung in gewünschter Größe auf einmal zu bilden, um Tonerteilchen mit einer engeren Teilchengrößenverteilung zur Verfügung zu stellen.

Der Polymerisationsinitiator kann in das Polymerisationssystem gegeben werden, indem er in die Monomermischung zusammen mit den anderen Bestandteilen gegeben wird, um die Monomermischung herzustellen oder gerade zuvor die Monomermischung im wässrigen Medium zu dispergieren. Alternativ ist es ebenfalls möglich, diesen Peroxidpolymerisatonsinitiator in Lösung innerhalb eines polymerisierbaren Monomeren oder eines anderen Lösungsmittels in das Polymerisationssystem gerade nach der Bildung der Tröpfchen der Monomermischung und vor der Initiierung der Polymerisation zu geben. Nach der Bildung der Tröpfchen der Monomermischung kann das System mit einem normalen Rührer bei einem geeigneten Grad gerührt werden, um den Tröpfchenzustand zu erhalten und zu verhindern, dass die Tröpfchen schweben oder sedimentieren.

In das Suspensionspolymerisationssystem kann man einen Dispersionsstabilisator geben. Es ist möglich, als Dispersionsstabilisator ein bekanntes oberflächenaktives Mittel oder ein organisches oder anorganisches Dispersionsmittel zu verwenden. Unter diesen kann ein anorganisches Dispersionsmittel verwendet werden, weil es weniger der Gefahr läuft, zu übermäßig kleinen Teilchen zu führen, die einige Bilddefekte verursachen können, weil seine Dispersionsfunktion weniger dazu neigt beeinträchtigt zu werden, selbst bei einer Temperaturänderung, weil sich seine Stabilisierungsfunktion prinzipiell auf seine sterische Hinderung verlässt, und es kann ebenfalls ohne weiteres durch Waschen entfernt werden, so dass weniger Gefahr besteht, dass die erhaltene Tonerleistung nachteilig beeinträchtigt wird.

Beispiele für dieses anorganische Dispergiermittel können umfassen: mehrwertige Metallphosphate, wie Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Aluminiumphosphat und Zinkphosphat; Carbonate, wie Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat; anorganische Salze wie Calciummetasilikat, Calciumsulfat und Bariumsulfat und anorganische Oxide, wie Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Siliciumoxidbentonit und Aluminiumoxid.

Dieses anorgarische Dispersionsmittel kann in wünschenswerter Weise allein in einer Menge von 0,2–20 Gew.-teilen, pro 100 Gew.-teile der polymerisierbaren Monomermischung, verwendet werden, es ist allerdings ebenfalls möglich, 0,001–0,1 Gew.-teile eines oberflächenaktiven Mittels in Kombination insbesondere für die Herstellung von Tonerteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 5 µm zu verwenden.

Beispiele für dieses oberflächenaktive Mittel können umfassen: Natriumdodecylbenzolsulfat, Natriumtetradecylsulfat, Natriumpentadecylsulfat, Natriumoctylsulfat, Natriumoleat, Natriumlaurat, Natriumstearat und Kaliumstearat.

Ein anorganisches Mittel, wie oben erwähnt, kann, wie es ist, verwendet werden, allerdings kann es in situ in dem wässrigen Medium für die Suspensionspolymerisation hergestellt werden, um Tonerteilchen mit einer engeren Teilchengrößenverteilung zur Verfügung zu stellen. Im Fall von Calciumphosphat beispielsweise, können eine wässrige Natriumphosphatlösung und eine wässrige Calciumphosphatlösung unter Hochgeschwindigkeitsrühren gemischt werden, um wasserunlösliches Calciumphosphat zu bilden, die die Dispersion einer Monomermischung in Tröpfchen mit einer gleichmäßigeren Größe ermöglicht. Zu diesem Zeitpunkt liegt das wasserlösliche Natriumchlorid als Nebenprodukt vor, allerdings ist die Gegenwart dieses wasserlöslichen Salzes effektiv für die Unterdrückung der Lösung eines polymerisierbaren Monomeren in dem wässrigen Medium, wobei dann ohne weiteres die Bildung von ultrafeinen Tonerteilchen aufgrund der Emulsionspolymerisation unterdrückt wird.

Der Rest dieses Salzes kann nachteilig die Entfernung des Restmonomeren nach der Polymerisation beeinflussen, so dass es bevorzugt ist, das wässrige Medium zu ersetzen oder ein Entsalzen unter Verwendung eines Eisenaustauschsalzes zu bewirken. Das anorganische Dispergiermittel kann im Wesentlichen vollständig durch Waschen mit Säure oder einer Alkalie nach der Polymerisation entfernt werden.

Die Temperatur für die Suspensionspolymerisation kann auf mindestes 40°C, im Allgemeinen auf einen Bereich von 50–90°C eingestellt werden. Die Polymerisation in diesem Temperaturbereich ist bevorzugt, weil das Wachs durch Phasentrennung ausfällt, wobei es vollständiger eingeschlossen wird. Damit das restliche Polymerisationsmonomer verbraucht wird, kann die Temperatur auf bis zu 90–150°C im Endstadium der Polymerisation erhöht werden.

Die magnetischen Polymerisattonerteilchen nach der Polymerisation können durch Filtration, Waschen und Trocknen gewonnen werden und dann mit einem anorganischen feinen Pulver und elektrisch leitendem feinen Pulver, das von außen für die Haftung an die magnetischen Tonerteilchen hinzugegeben wird, vermischt werden. Es ist ebenfalls ein bevorzugter Modus, eine Stufe der Klassifizierung der Polymerisationstonerteilchen einzuschließen, um eine grobkörnige und/oder eine feine Pulverfraktion zu entfernen.

Nun wird ein Pulverisierungsprozess als anderes Verfahren zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Tonerteilchen beschrieben.

Die Produktion von magnetischen Tonerteilchen nach dem Pulverisierungsverfahren kann auf bekannte Weise durchgeführt werden. Beispielsweise werden Tonerbestandteile, einschließlich das Bindemittelharz, magnetische Eisenoxidteilchen, ein Freisetzungsmittel, ein Ladungsteuermittel und wahlweise ein anderes Farbmittel, etc. ausreichend mit einem Mischer, wie ein Henschel-Mischer oder einer Kugelmühle, vermischt und dann mit einem Heizknetmittel, wie eine Heizwalze, einem Kneter oder einem Extruder, schmelzverknetet, um eine geschmolzene Mischung aus harzartigen Materialien zu bilden, um darin andere pulverförmige Tonermaterialien, wie magnetische Eisenoxidteilchen, zu dispergieren. Das schmelzverknetete Produkt, nachdem es zur Verfestigung abgekühlt worden ist, wird pulverisiert, klassifiziert und wahlweise oberflächenbehandelt, um magnetische Tonerteilchen herzustellen, die dann mit dem anorganischen feinen Pulver und elektrisch leitenden feinen Pulver vermischt werden, um den in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetischen Toner zu erhalten. Entweder die Klassifizierung oder die Oberflächenbehandlung können vorher durchgeführt werden. Bei der Klassifikation ist es bevorzugt, einen Multidivisionsklassifizierer wegen der Produktionseffizienz zu verwenden.

Die Pulverisierung kann unter Verwendung einer bekannten Pulverisierungsvorrichtung vom beispielsweise mechanischen Stoßtyp oder Strahltyp durchgeführt werden. Um einen magnetischen Toner mit einer spezifischen Kreisförmigkeit zu erhalten, ist es bevorzugt, die Pulverisierung unter Erhitzen durchzuführen oder einen zusätzlichen mechanischen Stoß anzuwenden. Es ist ebenfalls möglich, die pulverisierten (und wahlweise klassifizierten) magnetischen Tonerteilchen einer Dispersion in heißem Wasser zu unterwerfen oder durch einen Heißluftstrom gehen zu lassen.

Beispiele für die Vorrichtung zur Anwendung eines mechanischen Stoßes können umfassen: die mechanische Stoßpulverisierung, wie „Krypron System" (hergestellt von Kawasaki Jukogyo K.K.) und „Turbomill" (hergestellt von Turbo Kogyo K.K.) und mechanische Stoßvorrichtungen, wie „Mechanofusion System" (hergestellt von Hosokawa Micron K.K.) und „Hybridization System" (hergestellt von Nara Kikai Seisakusho K.K.), wobei Tonerteilchen gegen eine Innenwand eines Gehäuses unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch Messer, die bei hohen Geschwindigkeiten rühren, ausgeübt wird, gepresst werden, wobei mechanische Stoßkräfte, einschließlich Kompressions- und Abnutzungskräfte, auf die die Tonerteilchen ausgeübt werden.

Für die Behandlung der Anwendung eines mechanischen Stoßes zur Kugelbildung der Tonerteilchen ist es bevorzugt, dass die atmosphärische Behandlungstemperatur in einem Temperaturbereich von Tg ± 10°C um die Glasübergangstemperatur (Tg) der magnetischen Tonerteilchen wegen der Verhinderung der Agglomerierung und Produktivität gewählt wird. Eine Behandlungstemperatur in einem Bereich von Tg ± 5°C ist weiterhin bevorzugt, um ein verbessertes Übertragungsvermögen zur Verfügung zu stellen.

Beispiele für das Bindemittelharz zur Herstellung der magnetischen Tonerteilchen mit dem Pulverisierungsprozess können umfassen: Homopolymere von Styrol und seinen substituierten Derivaten, wie Polystyrol und Polyvinyltonol, Styrolcopolymere, wie Styrol/Propylen-Copolymer, Styrol/Vinyltoluol-Copolymer, Styrol/Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol/Methylacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylacrylat-Copolymer, Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol/Octylacrylat-Copolymer, Styrol/Dimethylaminoethylacrylat-Copolymer, Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Vinylmethylether-Copolymer, Styrol-Vinylethylether-Copolymer, Styrol/Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol/Butadien-Copolymer, Styrol/Isopren-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer, Styrol/Isopren-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer und Styrol/Maleiinsäureester-Copolymere; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylbutyral, Siliconharz, Polyesterharz, Polyamidharz, Epoxidharz, Polyacrylsäureharz, Kolophonium modifiziertes Harz, Kolophoniumharz, Phenolharz, aliphatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffharze und aromatisches Erdölharz. Diese Harze können allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Spezies verwendet werden. Es ist insbesondere bevorzugt, ein Styrolcopolymer und/oder ein Polyesterharz wegen der Entwicklungsleistung und der Fixierbarkeit zu verwenden.

Das Bindemittelharz kann bevorzugt durch eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 50–70°C aufweisen. Unterhalb von 50°C läuft der erhaltene magnetische Toner der Gefahr, dass er eine verschlechterte Lagerungsfähigkeit aufweist, und oberhalb 70°C ist das Fixiervermögen verschlechtert.

Als Nächstes werden nun das anorganische Pulver und das elektrisch leitende feine Pulver beschrieben.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete magnetische Toner enthält ein anorganisches feines Pulver, bevorzugt mit einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 4–80 nm als Fließbarkeitsverbesserungsmittel. Das anorganische feine Pulver kann hinzugefügt werden, um dem magnetischen Toner eine verbesserte Fließbarkeit zu geben und die Ladbarkeit der magnetischen Tonerteilchen gleichmäßig zu machen, und aus diesem Grund ist es bevorzugt, das anorganische feine Pulver einer Hydrophobisierung zu unterwerfen, um auf diese Weise die Ladbarkeit einzustellen und die Umweltstabilität des magne