Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzegungsverfahren wie z.B. Elektrophotographie, elektrostatische Aufzeichnung, magnetische Aufzeichnung und Toner-Jet-Aufzeichnung und insbesondere ein Bilderzeugungsverfahren, bei dem ein Tonerbild auf ein Übertragungs(bildempfangs)material (Aufzeichnungsmaterial) übertragen wird und unter Einwirkung von Wärme und Druck fixiert wird, wodurch ein fixiertes Bild erhalten wird.

Drucker und Kopiergeräte müssen gegenwärtig einer hohen Aufzeichnungsgeschwindigkeit sowie einer Bilderzeugung mit hoher Auflösung genügen. In Verbindung mit diesen Anforderungen muss eine erhöhte Betriebsgeschwindigkeit erzielt werden, und im Einzelnen ist bei einem Fixiervorgang (oder -schritt) das Zusammenpassen einer Fixiereinrichtung und eines Toners von entscheidender Bedeutung.

Ferner sind für so einen Fixiervorgang Verbesserungen der Brauchbarkeit wie z.B. Unterdrückung des Energieverbrauchs und Schnellstartfähigkeit erwünscht.

Bei so einem Fixiervorgang ist als Fixiereinrichtung zum Heißfixieren eines Tonerbildes (eines noch nicht fixierten Bildes) auf einem Aufzeichnungsmaterial wie z.B. einem Übertragungs(bildempfangs)blatt, einem Elektrofaxblatt, einem Aufzeichnungsblatt für elektrostatische Aufzeichnung, einer Schreibprojektorfolie (OHP-Folie), einem Druckblatt oder einem Formatpapier eine Heißwalzen-Fixiereinrichtung umfassend angewendet worden.

Eine Heißwalzen-Fixiereinrichtung ist jedoch von dem Problem begleitet, dass die Fixierwalze eine große Wärmekapazität hat, so dass sogar in dem Fall, dass gleichzeitig mit dem Einschalten einer Stromversorgung für das Bilderzeugungsgerät mit der Speisung einer Halogenlampe als Wärmequelle für die Fixiereinrichtung begonnen wird, von einem vollständig abgekühlten Zustand der Fixierwalze bis zum Erreichen einer vorgeschriebenen Temperatur, bei der ein Fixieren möglich ist, eine beträchtliche Wartezeit erforderlich ist, so dass hinsichtlich der Schnellstartfähigkeit ein Problem zurückbleibt.

Ferner muss die Halogenlampe sogar in einem Bereitschaftszustand (in einem Zeitraum, in dem kein Bild erzeugt wird) weiter gespeist werden, damit ein vorgeschriebener Temperaturzustand der Fixierwalze aufrechterhalten wird, so dass eine Massnahme zur Verhinderung einer Zunahme der Innentemperatur in dem Bilderzeugungsgerät erforderlich ist und das Problem eines erhöhten Energieverbrauchs aufgeworfen wird.

Zur Lösung des vorstehend erwähnten Problems ist z.B. in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung (JP-A) 63-313182, der JP-A 2-157878, der JP-A 4-44075 und der JP-A 4-204980 eine Fixiereinrichtung mit Folienheizung beschrieben worden.

Bei so einer Fixiereinrichtung mit Folienheizung ist zwischen einem Keramik-Heizelement und einer als Presselement dienenden Presswalze eine hitzebeständige Folie (Fixierband) eingefügt, wodurch ein Spalt gebildet wird, bei dem zwischen der Folie und der Presswalze ein Aufzeichnungsmaterial, das ein darauf erzeugtes, noch nicht fixiertes Tonerbild trägt, eingeführt und dazwischen angeordnet wird und zusammen mit der Folie befördert wird, wobei dem noch nicht fixierten Tonerbild, das sich auf dem Aufzeichnungsmaterial befindet, bei dem Spalt über die Folie Wärme aus dem Keramik-Heizelement zugeführt wird, so dass das Tonerbild auch unter der Wirkung einer Presskraft bei dem Spalt auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials heißfixiert wird.

Es ist typisch für die Fixiereinrichtung mit Folienheizung, dass das Keramik-Heizelement und die Folie als Bauelemente mit niedriger Wärmekapazität gebildet werden können, um eine auf Anforderung arbeitende Einrichtung (Einrichtung vom "On-demand"-Typ) bereitzustellen, wodurch ein Bilderzeugungsgerät möglich gemacht wird, bei dem das Keramik-Heizelement, das als Wärmequelle dient, nur während der Bilderzeugung gespeist wird, um auf eine vorgeschriebene Fixiertemperatur erhitzt zu werden, so dass die Wartezeit vom Einschalten der Stromversorgung für das Bilderzeugungsgerät bis zum Erreichen des Zustandes, der eine Bilderzeugung erlaubt, kurz ist (Schnellstartfähigkeit) und der Energieverbrauch während der Bereitschaftszeit beträchtlich geringer ist (sparsamer Energieverbrauch).

Die Fixiereinrichtung mit Folienheizung sollte jedoch für den Fall, dass sie als Fixiereinrichtung für ein Vollfarben-Bilderzeugungsgerät oder ein schnell arbeitendes Bilderzeugungsgerät, das eine hohe Wärmezufuhr erfordert, angewendet wird, noch verbessert werden. Es sind auch weitere Verbesserungen in Bezug auf ein verbessertes Fixierverhalten und die Verhinderung von Schwierigkeiten wie z.B. unregelmäßigem Glanz fixierter Bilder und Abschmutzen erwünscht.

In der Japanischen Offengelegten Gebrauchsmusteranmeldung (JP-Y) 51-109739 ist als Heizeinrichtung eine Fixiereinrichtung mit Induktionsheizung offenbart, bei der eine Fixierwalze durch Joulesche Wärme erhitzt wird, die durch einen Strom erzeugt wird, der durch die Fixierwalze fließt und durch Einwirkung eines Magnetflusses induziert wird. Gemäß diesem Vorschlag wird die Fixierwalze direkt erhitzt, indem von einem erzeugten Induktionsstrom Gebrauch gemacht wird, wodurch ein Fixiervorgang erzielt wird, der einen höheren Wirkungsgrad hat als bei einer Heißwalzen-Fixiereinrichtung, bei der als Wärmequelle eine Halogenlampe angewendet wird.

Gemäß dem Induktionsheizungs-Fixierwalzensystem ist jedoch zum ausreichenden Erhitzen der Walze von Raumtemperatur auf eine Fixiertemperatur eine große Menge von Joulescher Wärme erforderlich, so dass es schwierig ist, die Wartezeit vom Einschalten der Stromversorgung für ein Bilderzeugungsgerät bis zu einem Zustand, der eine Bilderzeugung erlaubt, zu verkürzen und auf diese Weise das so genannte "On-demand"-Fixieren zu erzielen. Ferner erfordert das Induktionsheizungs-Fixierwalzensystem ein ausreichendes Vorheizen der Fixiereinrichtung, so dass dieses System unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung einer Temperaturerhöhung in dem Gerät und der Erzielung eines sparsamen Energieverbrauchs nicht erwünscht ist, weshalb eine weitere Verbesserung erforderlich ist.

Der Fixiervorgang bringt im Allgemeinen die folgenden Probleme mit sich.

Die Oberfläche eines Heizelements wie z.B. einer Heizwalze oder einer Heizfolie kommt unter einem Druck mit einem geschmolzenen Tonerbild in Kontakt, wobei ein Anteil des Tonerbildes durch Anhaften auf die Oberfläche des Heizelements übertragen wird und zurück auf ein anschließendes Fixierblatt übertragen wird, wodurch das Fixierblatt verschmutzt wird. Dies ist das so genannte Abschmutzphänomen, das durch die Fixiergeschwindigkeit und die Fixiertemperatur stark beeinflusst wird. Die Oberfläche des Heizelements ist im Allgemeinen im Fall einer niedrigen Fixiergeschwindigkeit auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur und im Fall einer hohen Fixiergeschwindigkeit auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur eingestellt. Diese Maßnahme wird ergriffen, damit unabhängig von der Fixiergeschwindigkeit eine im Wesentlichen konstante Wärmemenge zum Fixieren des Toners bereitgestellt wird.

Ein Tonerbild, das sich auf einem Fixierblatt befindet, ist aus mehreren Tonerschichten gebildet, so dass bei einem Fixiersystem mit höherer Fixiergeschwindigkeit, bei dem somit eine höhere Oberflächentemperatur des Heizelements erforderlich ist, die Neigung besteht, dass dies zu einer größeren Temperaturdifferenz zwischen der obersten Tonerschicht, die mit dem Heizelement in Kontakt ist, und der untersten Tonerschicht, die mit dem Fixierblatt in Kontakt ist, führt. Dies hat zur Folge, dass die oberste Tonerschicht bei einer höheren Oberflächentemperatur des Heizelements leicht Abschmutzen (Abschmutzen bei hoher Temperatur) verursacht und die unterste Tonerschicht bei einer niedrigeren Temperatur wegen einer Störung des Fixierens, die auf ungenügendes Schmelzen der untersten Tonerschicht zurückzuführen ist, auch leicht Abschmutzen (Abschmutzen bei niedriger Temperatur) verursacht.

Zur Lösung des vorstehend erwähnten Problems ist es im Allgemeinen üblich gewesen, den Fixierdruck bei einer höheren Fixiergeschwindigkeit zu erhöhen, damit eine Verankerung des Toners an dem Fixierblatt bewirkt wird. Entsprechend dieser Maßnahme ist es möglich, die Temperatur des Heizelements bis zu einem gewissen Grade herabzusetzen und das Abschmutzen der obersten Tonerschicht bei hoher Temperatur zu vermeiden. In diesem Fall wirkt jedoch auf den Toner eine sehr hohe Scherkraft ein, so dass sich das Fixierblatt leicht um das Heizelement herumwickelt, wodurch Abschmutzen durch Herumwickeln verursacht wird, oder die Neigung besteht, dass auf dem erhaltenen fixierten Bild wegen der starken Wirkung einer Trennklaue, die dazu dient, das Fixierblatt von dem Heizelement abzutrennen, Spuren der Trennklaue zurückbleiben. Ferner wird wegen eines höheren Druckes leicht eine Verschlechterung der Bildqualität verursacht, was auf eine Zerquetschung bzw. einen Zusammenbruch von Linienbildern oder auf ein Verstreuen von Toner während des Fixierens zurückzuführen ist.

Bei einem schnell arbeitenden Fixiersystem wird im Allgemeinen ein Toner verwendet, der eine niedrigere Schmelzviskosität hat als bei einem langsam arbeitenden Fixiersystem, damit das Tonerbild fixiert wird, während durch Verminderung der Oberflächentemperatur des Heizelements und auch des Fixierdrucks Abschmutzen bei hoher Temperatur und Abschmutzen durch Herumwickeln vermieden werden. Im Fall der Verwendung so eines Toners mit einer niedrigen Schmelzviskosität bei einem langsam arbeitenden Fixiersystem wird jedoch leicht Abschmutzen bei hoher Temperatur verursacht.

Als weitere Einflussgröße in Bezug auf das Abschmutzphänomen führt ein Toner mit geringerer Teilchengröße leicht zu einer schlechteren Fixierbarkeit eines Halbtonbildes. Dies liegt daran, dass bei einem Halbtonbildbereich die flächenbezogene Tonermasse (der Grad der Bedeckung durch den Toner) niedrig ist und ein Toner mit geringer Teilchengröße, der zu Vertiefungen auf dem Fixierblatt übertragen wird, eine geringere Wärmemenge empfängt und auf den Toner bei den Vertiefungen auch ein niedrigerer Fixierdruck ausgeübt wird, was auf eine Behinderung durch Vorsprünge des Fixierblatts zurückzuführen ist. Ferner erfährt ein Toner, der ein Halbtonbild erzeugt und zu Vorsprüngen des Fixierblatts übertragen wird, wegen einer geringeren Dicke der Tonerschicht eine größere Scherkraft je Tonerteilchen als bei einer dickeren Tonerschicht, die einen flächenhaften Bildbereich erzeugt, so dass er leicht Abschmutzen verursacht und zu einer niedrigeren Qualität des fixierten Bildes führt.

Zur Lösung solcher Probleme ist es üblich gewesen, die Molmassenverteilung und die Menge eines vernetzten Bestandteils eines zur Bildung des Toners verwendeten Bindemittelharzes einzustellen, damit sich der Toner für einen gewünschten Fixiervorgang eignet.

Beispielsweise ist in JP-A 8-262795 ein Toner vorgeschlagen worden, der ein Bindemittelharz enthält, das durch eine auf der Gel-Permeationschromatographie basierende Molmassenverteilung gekennzeichnet ist, die Styrol-Acrylharz mit einer hohen Molmasse, das einen Molmassenpeak in einem Molmassenbereich mit einem Mindestwert von 5 × 10⁵ zeigt, Styrol-Acrylharz, das einen Molmassenpeak im Molmassenbereich von 5 × 10⁴ bis 5 × 10⁵ zeigt, und Styrol-Acrylharz mit einer vernetzten Struktur und Polyesterharz, die einen Molmassenpeak in einem Molmassenbereich mit einem Höchstwert von 5 × 10⁴ zeigen, umfasst, jedoch sollte der Toner hinsichtlich der Anwendbarkeit für ein schnell arbeitendes Fixiersystem noch verbessert werden.

Außerdem wird die Fixierbarkeit eines Toners durch den Feuchtigkeitsgehalt des Toners stark beeinflusst. Dies liegt daran, dass die in einem Toner enthaltene Feuchtigkeit während des Fixierens sofort verdampft. Dies hat zur Folge, dass bei einem hohen Feuchtigkeitsgehalt die Neigung besteht, dass der Toner nicht ausreichend schmilzt, weil ein beträchtlicher Anteil der Wärme aus der Fixiereinrichtung zur Verdampfung der Feuchtigkeit verbraucht wird, oder die Neigung besteht, dass das Fixieren des Toners durch erzeugten Wasserdampf behindert wird. Diese Schwierigkeit ist bei einem Fixiersystem unter Anwendung eines niedrigen Fixierdrucks deutlich. Als Folge ist die Entwicklung eines Bilderzeugungsverfahrens erwünscht gewesen, das während des schnellen Fixierens eine hohe Bildqualität und ein sehr gutes Fixierverhalten liefert.

In JP-A 8-160675 und JP-A 8-202077 ist eine Verbesserung des Entwicklungsverhaltens durch Einstellung des Feuchtigkeitsgehalts eines Toners offenbart, jedoch wird auf den Einfluss des Feuchtigkeitsgehalts auf die Fixierbarkeit und auf die Eignung für eine Fixiereinrichtung nicht Bezug genommen.

Ferner ist in JP-A 11-249334 der Einfluss des Restmonomergehalts auf den Dispersionszustand von Wachs zur Verbesserung der Fixierbarkeit bei niedriger Temperatur offenbart, jedoch wird auf den Einfluss des Restmonomergehalts auf die Qualität fixierter Bilder und auf die Eignung für eine Fixiereinrichtung nicht Bezug genommen.

In US-A 5 745 833 ist eine Bildheizeinrichtung zum Fixieren eines nicht fixierten Bildes in einem Bilderzeugungsgerät, die der Einrichtung ähnlich ist, die bei der vorliegenden Anmeldung angewendet werden kann, offenbart.

In JP-A 61022354 ist eine elektrostatische Tonermischung offenbart, die einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 0,01 % hat.

Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung eines Trockentoners bereitzustellen, bei dem die vorstehend erwähnten Probleme des Standes der Technik gelöst worden sind.

Es ist eine speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, das einen Fixierschritt enthält, bei dem eine ausgezeichnete Schnellstartfähigkeit und ein sparsamer Energieverbrauch gezeigt werden.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung eines Trockentoners bereitzustellen, bei dem Abschmutzen unterdrückt werden kann und das ausgezeichnet zu einer Fixiereinrichtung passt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, mit dem bei der Erzeugung einfarbiger Bilder fixierte Bilder von ausgezeichneter Bildqualität erhalten werden können oder das Vollfarben- oder Mehrfarbenbilder von ausgezeichneter Qualität, die frei von unregelmäßig fixierten Bildern sind, liefern kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bilderzeugungsverfahren bereitgestellt, bei dem

ein Tonerbild durch eine Heiz- und Presseinrichtung erhitzt und an ein Aufzeichnungsmaterial angepresst wird, um auf dem Aufzeichnungsmaterial ein fixiertes Bild zu erzeugen, wobei

die erwähnte Heiz- und Presseinrichtung (i) eine Magnetflusserzeugungseinrichtung, (ii) ein drehbares Heizelement mit einer Wärmeerzeugungsschicht, die durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugen kann, und einer Trennschicht und (iii) ein drehbares Presselement, das mit dem drehbaren Heizelement einen Fixierspalt bildet, umfasst, so dass das Tonerbild, das sich auf dem Aufzeichnungsmaterial befindet, unter Wärme und Druck fixiert wird, indem das drehbare Presselement über das Aufzeichnungsmaterial an das drehbare Heizelement angepresst wird, wobei die Temperaturverteilung um den Fixierspalt in der Anspruch 1 definierten Weise eingestellt wird,

das Tonerbild aus einem Toner erzeugt wird, der Tonerteilchen umfasst, die jeweils mindestens ein Bindemittelharz und ein Farbmittel enthalten,

der Toner einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 3,00 Masse% hat und

der Toner einen Speichermodul bei 110°C [G' (110°C)] und einen Speichermodul bei 140°C [G' (140°C)] hat, die die folgenden Beziehungen erfüllen: G' (110°C) ≤ 1,00 × 10⁶ dN/m² und G' (140°C) ≥ 7,00 × 10³ dN/m².

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer werden.

1 veranschaulicht den Aufbau eines mit der Erfindung zusammenhängenden Vollfarben-Bilderzeugungsgeräts.

2 ist ein schematischer Querschnitt einer mit der Erfindung zusammenhängenden Heizeinrichtung (Fixiereinrichtung).

3 ist eine schematische Vorderansicht eines wesentlichen Bereichs der Heizeinrichtung von 2.

4 ist ein schematischer Längsschnitt eines wesentlichen Bereichs der Heizeinrichtung von 2.

5 ist eine schematische Zeichnung einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (Magnetflusserzeugungseinrichtung).

6 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einem Magnetfluss und einer erzeugten Wärmemenge.

7 ist ein Schaltbild einer Sicherheitsschaltung für die Heizeinrichtung.

8 veranschaulicht den Schichtaufbau eines Fixierbandes der Heizeinrichtung.

9 veranschaulicht den Schnittaufbau einer bei einem Vergleichsbeispiel angewendeten Fixiereinrichtung mit Folienheizung.

10 veranschaulicht den Schnittaufbau einer Fixiereinrichtung mit elektromagnetischer Induktionsheizung.

11 veranschaulicht den Aufbau eines Bilderzeugungsgeräts für die Durchführung einer Ausführungsform des Bilderzeugungsverfahrens gemäß der Erfindung.

12 ist ein schematischer Querschnitt einer mit der Erfindung zusammenhängenden Heizeinrichtung (Fixiereinrichtung).

13 ist eine schematische Vorderansicht eines wesentlichen Bereichs der Heizeinrichtung von 12.

14 veranschaulicht eine Glasumwandlungstemperatur (Tg).

15A bis 15E veranschaulichen Temperaturmessstellen Z1, Z2 und Z3.

16 veranschaulicht den Schnittaufbau einer Fixiereinrichtung mit Folienheizung, die bei einem anderen Vergleichsbeispiel angewendet wird.

Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich durch ein Bilderzeugungsverfahren für die Erzeugung eines fixierten Bildes auf einem Aufzeichnungsmaterial gekennzeichnet.

Eine Ausführungsform des Bilderzeugungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1, die eine schematische Zeichnung eines elektrophotographischen Farbdruckers als Beispiel für ein Bilderzeugungsgerät ist, beschrieben.

Unter Bezugnahme auf 1 enthält das Bilderzeugungsgerät eine lichtempfindliche Trommel (Bildträgerelement) 101, die ein organisches lichtempfindliches Material oder amorphes Silicium umfasst und derart angetrieben wird, dass sie sich in einer gezeigten Pfeilrichtung mit einer vorgegebenen Betriebsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) dreht.

Die lichtempfindliche Trommel 101 wird durch eine Aufladeeinrichtung 102 wie z.B. eine Aufladewalze gleichmäßig auf eine vorgegebene Polarität und ein vorgegebenes Potenzial aufgeladen.

Die gleichmäßig aufgeladene Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 101 wird mit einem Abtastlaserstrahl 103, der die Bilddaten eines gewünschten Bildes trägt und aus einem Laseroptickasten (Laserabtaster) 110 projiziert wird, belichtet; der Laseroptikkasten 110 projiziert den Laserstrahl 103, während er entsprechend seriellen elektrischen Digitalsignalen, die die Bilddaten des gewünschten Bildes widerspiegeln, moduliert wird (Ein-Aus-Steuerung). Dies hat zur Folge, dass auf der Umfangsoberfläche der sich drehenden lichtempfindlichen Trommel 101 ein elektrostatisches Latentbild, das den Bilddaten des gewünschten Bildes entspricht, erzeugt wird. Die seriellen elektrischen Digitalsignale werden aus einem Bildsignalerzeuger wie z.B. einem Bildleser, der in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, zugeführt. Ein Spiegel 109 lenkt den Laserstrahl, der aus dem Laseroptikkasten 110 projiziert wird, zu einer zu belichtenden Stelle auf der lichtempfindlichen Trommel 101 ab.

Bei der Vollfarben-Bilderzeugung wird ein gewünschtes Bild einer Farbauszugsbehandlung unterzogen, bei der die Farbe des gewünschten Bildes in z.B. vier Primärfarbkomponenten aufgetrennt wird. Dann werden die vorstehend beschriebenen Vorgänge der Abtastbelichtung und Bilderzeugung für jede der Primärfarbkomponenten durchgeführt, wobei z.B. mit der Gelbkomponente begonnen wird. Das Latentbild, das der Gelbkomponente entspricht, wird durch die Wirkung einer Gelbkomponenten-Entwicklungseinrichtung 104Y einer Farbentwicklungseinrichtung 104 zu einem gelben Tonerbild entwickelt. Dann wird das gelbe Tonerbild bei einer Primärübertragungsstelle T₁, die die Kontaktstelle der lichtempfindlichen Trommel 101 und einer Zwischenübertragungstrommel 105 ist (oder die Stelle ist, an der der Abstand zwischen der lichtempfindlichen Trommel 101 und der Zwischenübertragungstrommel 105 am geringsten wird), auf die Umfangsoberfläche der Zwischenübertragungstrommel 105 übertragen. Nachdem das Tonerbild auf die Oberfläche der Zwischenübertragungstrommel 105 übertragen worden ist, wird die Umfangsoberfläche der lichtempfindlichen Trommel 101 mit einer Reinigungseinrichtung 107 gereinigt; Verunreinigungen wie z.B. restliche Tonerteilchen, die nach der Übertragung zurückgeblieben sind, werden durch die Reinigungseinrichtung 107 von der Umfangsoberfläche der lichtempfindlichen Trommel 101 entfernt.

Dann wird auch für die restlichen (die zweite, die dritte und die vierte) der Primärfarbkomponenten des gewünschten Bildes ein Vorgangszyklus wiederholt, der den Aufladevorgang, den Abtast-/Belichtungsvorgang, den Entwicklungsvorgang, den Primärübertragurgsvorgang und den Reinigungsvorgang, die vorstehend beschrieben wurden, umfasst. Im Einzelnen wird für das Latentbild, das der zweiten Primärfarbkomponente, d.h., der Magentakomponente (Purpurkomponente), entspricht, eine Magentakomponenten-Entwicklungseinrichtung 104M; für das Latentbild, das der dritten Primärfarbkomponente entspricht, eine Cyankomponenten-(Blaugrünkomponenten-)Entwicklungseinrichtung 104C und für das Latentbild, das der vierten Primärfarbkomponente entspricht, eine Schwarzkomponenten-Entwicklungseinrichtung 104BK in Betrieb gesetzt. Dies hat zur Folge, dass auf der Umfangsoberfläche der Zwischenübertragungstrommel 105 ein gelbes Tonerbild, ein magentafarbenes Tonerbild, ein cyanfarbenes Tonerbild und ein schwarzes Tonerbild in der vorstehend erwähnten Reihenfolge übereinandergelagert werden, wodurch ein zusammengesetztes Vollfarben-Tonerbild des gewünschten Bildes erzielt wird.

Die Zwischenübertragungstrommel 105 umfasst eine Metalltrommel, eine elastische Mittelschicht mit einem mittelhohen Widerstand und eine Oberflächenschicht mit einem hohen Widerstand. Sie ist derart angeordnet, dass ihre Umfangsoberfläche mit der Umfangsoberfläche der lichtempfindlichen Trommel 101 in Kontakt oder in ihre äußerste Nähe gebracht wird. Sie wird derart angetrieben, dass sie sich in der gezeigten Pfeilrichtung im Wesentlichen mit derselben Umfangsgeschwindigkeit wie die lichtempfindliche Trommel 101 dreht. Das Tonerbild, das sich auf der lichtempfindlichen Trommel 101 befindet, wird unter Ausnutzung der Potenzialdifferenz, die durch Anlegen einer Vorspannung an die Metalltrommel der Zwischenübertragungstrommel 105 erzeugt wird, auf die Umfangsoberfläche der Zwischenübertragungstrommel 105 übertragen.

Das zusammengesetzte Vollfarben-Tonerbild, das auf der Umfangsoberfläche der Zwischenübertragungstrommel 105 erzeugt worden ist, wird bei einer Sekundärübertragungsstelle T₂, d.h., bei einem Kontaktspalt zwischen der Zwischenübertragungstrommel 105 und einer Übertragungswalze 106, auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials P übertragen. Das Aufzeichnungsmaterial P wird der Sekundärübertragungsstelle T₂ von einem nicht veranschaulichten Blattzuführungsbereich mit einer vorgegebenen zeitlichen Steuerung zugeführt. Die Übertragungswalze 106 überträgt das zusammengesetzte Farbtonerbild auf einmal von der Umfangsoberfläche der Zwischenübertragungstrommel 105 auf das Aufzeichnungsmaterial P, indem dem Aufzeichnungsmaterial P von der Rückseite des Aufzeichnungsmaterials P her eine Ladung mit einer der Polarität des Toners entgegengesetzten Polarität erteilt wird.

Nach dem Durchgang durch die Sekundärübertragungsstelle T₂ wird das Aufzeichnungsmaterial P von der Umfangsoberfläche der Zwischenübertragungstrommel 105 abgetrennt und dann in eine Bildheizeinrichtung (Fixiereinrichtung) 100 eingeführt, in der das zusammengesetzte Vollfarben-Tonerbild, das aus Schichten von Tonerteilchen mit verschiedenen Farben besteht, thermisch (durch Wärmeeinwirkung) auf dem Aufzeichnungsmaterial P fixiert wird. Danach wird das Aufzeichnungsmaterial P aus dem Bilderzeugungsgerät auf einen nicht veranschaulichten Auflegetisch ausgetragen. Die Fixiereinrichtung 100 wird in dem Abschnitt "(2) Fixiereinrichtung (Heizeinrichtung)" ausführlich beschrieben.

Nach der Übertragung des zusammengesetzten Vollfarben-Tonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial P wird die Zwischenübertragungstrommel 105 durch eine Reinigungseinrichtung 108 gereinigt; der auf der Zwischenübertragungstrommel 105 befindliche Rückstand wie z.B. der restliche Toner, der nach der Sekundärübertragung zurückgeblieben ist, oder Papierstaub wird durch die Reinigungseinrichtung 108 entfernt. Die Reinigungseinrichtung 108 wird normalerweise von der Zwischenübertragungstrommel 105 entfernt gehalten, und die Reinigungseinrichtung 108 wird mit der Zwischenübertragungstrommel 105 in Kontakt gebracht, wenn das Vollfarben-Tonerbild von der Zwischenübertragungstrommel 105 auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen worden ist (Sekundärübertragung).

Auch die Übertragungswalze 106 wird normalerweise von der Zwischenübertragungstrommel 105 entfernt gehalten, und wenn das Vollfarben-Tonerbild von der Zwischenübertragungstrommel 105 auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen wird (Sekundärübertragung), wird die Übertragungswalze 106 über das dazwischengebrachte Aufzeichnungsmaterial P an die Zwischenübertragungstrommel 205 angepresst.

Das Bilderzeugungsgerät, das in 1 veranschaulicht ist, kann in einem Einfarbenbetrieb, beispielsweise in einem Schwarzweißbetrieb, betrieben werden. Es kann auch in einem doppelseitigen Druckbetrieb sowie in einem Mehrschichten-Druckbetrieb betrieben werden.

In einem doppelseitigen Druckbetrieb wird das Aufzeichnungsmaterial P nach dem Fixieren eines Bildes an einer (der ersten) der Oberflächen des Aufzeichnungsmaterials P einem nicht veranschaulichten Umlaufmechanismus zugeführt, in dem das Aufzeichnungsmaterial P umgewendet und dann ein zweites Mal in die Sekundärübertragungsstelle T₂ eingeführt wird, so dass auf die andere (zweite) Oberfläche ein anderes Tonerbild übertragen wird. Das Aufzeichnungsmaterial P wird dann ein zweites Mal in die Bildheizeinrichtung eingeführt, in der das zweite Tonerbild fixiert wird. Das Aufzeichnungsmaterial P wird somit aus der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts als doppelseitiger Druck ausgetragen.

In einem Mehrschichten-Druckbetrieb wird das Aufzeichnungsmaterial P mit dem ersten Bild, das sich auf der ersten Oberfläche befindet, nach dem Austreten aus der Bildheizeinrichtung 100 ein zweites Mal in die Sekundärübertragungsstelle T₂ eingeführt, ohne dass es durch den Umlaufmechanismus umgewendet worden ist. Dann wird das zweite Tonerbild auf die erste Oberfläche, auf der das erste Bild fixiert worden ist, übertragen. Dann wird das Aufzeichnungsmaterial P ein zweites Mal in die Bildheizeinrichtung 100 eingeführt, in der das zweite Tonerbild fixiert wird. Danach wird das Aufzeichnungsmaterial P als Mehrschichten-Bilddruck aus der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts ausgetragen.

Die Fixiereinrichtung, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, enthält im Wesentlichen eine Wärmeerzeugungsschicht und eine Trennschicht und kann auch eine elastische Schicht enthalten, z.B. für die Anwendung als Fixiereinrichtung zum Fixieren eines dicken Tonerbildes wie bei der Farbbilderzeugung zur Erzielung einer erhöhten Farbmischbarkeit.

Als Nächstes wird ein Beispiel für eine Heizeinrichtung beschrieben, die zusätzlich zu einer Wärmeerzeugungsschicht und einer Trennschicht eine elastische Schicht enthält.

Eine Ausführungsform der Fixiereinrichtung als typisches Merkmal der vorliegenden Erfindung wird nun im Einzelnen beschrieben, jedoch ist die Heizeinrichtung, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, nicht auf die nachstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch ein Typ einer Heißfixiereinrichtung sein, die außerhalb eines Fixierbandes (oder einer Fixierfolie) einen Erregerspulenbereich enthält.

2 ist ein schematischer Querschnitt des wesentlichen Bereichs der Fixiereinrichtung 100 bei dieser Ausführungsform, und 3 ist eine schematische Vorderansicht des in 2 veranschaulichten Bereichs. 4 ist ein vertikaler Längsschnitt des in 2 veranschaulichten Bereichs.

Die Fixiereinrichtung 100 ist von demselben Typ wie die in 10 veranschaulichte; somit wird bei ihr von einem zylindrischen Fixierband oder einer zylindrischen Fixierfolie, d.h., von einem drehbaren Element, das durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt und durch eine Presswalze angetrieben wird, Gebrauch gemacht. Ihre Bauteile oder Bereiche, die dieselben sind wie die der in 10 veranschaulichten Fixiereinrichtung, werden deshalb mit identischen Bezugszahlen bezeichnet, um zu vermeiden, dass dieselbe Beschreibung wiederholt wird.

Die Magnetfelderzeugungseinrichtung umfasst Magnetkerne 17a, 17b und 17c und eine Erregerspule 18.

Die Magnetkerne 17a, 17b und 17c sind Elemente mit einer hohen magnetischen Permeabilität. Was das Material für diese Kerne anbetrifft, so ist ein Material wie z.B. Ferrit oder Permalloy, das als Material für einen Transformatorkern verwendet wird, erwünscht; Ferrit, bei dem der Verlust sogar im Fall einer Betriebsfrequenz von mehr als 100 kHz niedrig ist, wird bevorzugt.

Wie in 5 gezeigt ist, ist die Erregerspule 18 über Netzzuleitungsdrähte 18a und 18b an einen Erregerstromkreis 27 angeschlossen. Der Erregerstromkreis 27 kann durch Anwendung einer Schaltleistungsquelle hochfrequente Wellen von 10 kHz bis 500 kHz erzeugen. Die Erregerspule 18 erzeugt auf einem hochfrequenten Wechselstrom, der von dem Erregerstromkreis zugeführt wird, basierend einen wechselnden Magnetfluss.

Die Fixiereinrichtung 100 enthält auch halbzylindrische, muldenförmige Bandführungselemente 16a und 16b, deren Öffnungskanten einander gegenüberliegend derart angeordnet sind, dass ein kleiner Zwischenraum bleibt, wodurch sie miteinander eine fast zylindrische Bandführungseinrichtung 16 bilden, um die herum ein zylindrisches Band, das durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, (Fixierband) 10 locker (mit Spiel) angebracht ist.

Die Bandführungseinrichtung 16 trägt an ihrer Innenseite die Magnetkerne 17a bis 17c und die Erregerspule 18, die als Magnetfelderzeugungseinrichtung dienen.

An der Innenseite der Bandführungseinrichtung 16 ist einer Presswalze 30 gegenüberliegend und bei einem Spalt N an der Innenseite des Fixierbandes 10 ein wärmeleitendes Element 40 angeordnet, das sich senkrecht zu der Zeichnung von 2 erstreckt (was in der Seitenansicht von 4 besser zu verstehen ist). In einem besonderen Beispiel wurde das wärmeleitende Element 40 aus einem 1 mm dicken Aluminiumblech gebildet, das eine Wärmeleitfähigkeit k = 240 [W·m^–1·K^–1] zeigte.

Das wärmeleitende Element 40 ist außerhalb eines durch die Erregerspule 18 und die Magnetkerne 17a bis 17c, die die Magnetfelderzeugungseinrichtung bilden, erzeugten Magnetfelds angeordnet, damit es nicht durch das Magnetfeld beeinflusst wird. Im Einzelnen ist das wärmeleitende Element 40 an einer Stelle angeordnet, die der Erregerspule 18 in Bezug auf die Magnetkerne 17b und 17c entgegengesetzt ist, d.h., an einer Stelle, die sich außerhalb eines durch die Erregerspule erzeugten magnetischen Pfades befindet, damit ein Einfluss auf das wärmeleitende Element 40 vermieden wird.

Die Fixiereinrichtung 100 enthält ferner eine seitlich verlängerte starre Stütze 22 zum Ausüben von Druck, die an einen flachen Innenbereich des Bandführungselements 16a anstößt; ein Isolierelement 19 zum Isolieren des wärmeleitenden Elements 40 und der Stütze 22 von den Magnetkernen 17a bis 17c und der Erregerspule 18 und Flanschelemente 23a und 23b (3 und 4), die zum Regulieren der Kanten des Fixierbandes 10 um die Enden (in Längsrichtung) der aus den Bandführungselementen 16a und 16b bestehenden Baueinheit herum aufgepasst sind. Die Flanschelemente 23a und 23b können sich unabhängig oder der Drehung des Fixierbandes 10 folgend drehen und regulieren die Bewegung des Fixierbandes 10 in der Längsrichtung der Bandführungselemente 16a und 16b.

Die Presswalze 30, die als Press- oder Stützelement dient, umfasst einen Metallkern 30a und eine elastische Schicht 30b. Die elastische Schicht 30b ist konzentrisch um den Metallkern 30a herum gebildet, bedeckt die Umfangsoberfläche des Kerns 30a und besteht aus einem hitzebeständigen Material wie z.B. Siliconkautschuk, Fluorkautschuk, Fluorkohlenstoffharz o.dg1. Die Presswalze 30 ist zwischen nicht veranschaulichten Seitenplatten der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts eingepasst und wird durch Lager an den jeweiligen Enden (in Längsrichtung) des Metallkerns 30a drehbar abgestützt.

Zwischen den Enden (in Längsrichtung) der starren Pressstütze 22 und den Federauflageplatten 29a und 29b sind jeweils Federn 25a und 25b in einem zusammengedrückten Zustand eingepasst, um die starre Pressstütze 22 nach unten zu pressen. Bei dieser Anordnung wird ein Fixierspalt N mit einer vorgegebenen Breite gebildet, in dem das Fixierband 10 zwischen der Unterseite des Bandführungselements 16a und der nach oben zeigenden Umfangsoberfläche der Presswalze 30 angeordnet ist. Die Unterseite des Magnetkerns 17a ist rechtwinklig zu dem Fixierspalt N ausgerichtet.

Die Presswalze 30 wird durch eine Antriebseinrichtung M derart angetrieben, dass sie sich in der gezeigten Pfeilrichtung dreht. Da die Presswalze 30 derart angetrieben wird, dass sie sich dreht, wird auf das Fixierband 10 durch die Reibung zwischen der Presswalze 30 und der Außenfläche des Fixierbandes 10 eine Drehkraft ausgeübt, wodurch das Fixierband 10 entlang den Umfangsoberflächen der Bandführungselemente 16a und 16b in der gezeigten Pfeilrichtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die der Umfangsgeschwindigkeit der Presswalze 30 im Wesentlichen gleich ist, gedreht wird. In dem Fixierspalt N gleitet die Innenfläche des Fixierbandes 10 auf der Unterseite des Bandführungselements 16a, mit der sie flach in Kontakt ist.

Zur Verminderung der Reibung zwischen der Unterseite des Bandführungselements 16a und der Innenfläche des Fixierbandes 10 in dem Spalt N bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann zwischen die Unterseite des Bandführungselements 16a und die Innenfläche des Fixierbandes 10 ein Gleitmittel wie z.B. ein hitzebeständiges Schmierfett eingebracht werden oder kann die Unterseite des Bandführungselements 16a mit einem Schmiermittel wie z.B. einem Formentrennmittel beschichtet werden. So eine Maßnahme kann wirksam sein, um z.B. in dem Fall, dass sich das Fixierband 10 beim Betrieb an einem Element, das ein niedriges Oberflächengleitvermögen zeigt, wie z.B. an einem aus Aluminium hergestellten wärmeleitenden Element 40 nach dessen Oberflächenbehandlung durch Grobschlichten, reibt, eine Verminderung der Haltbarkeit, die auf Beschädigungen während des Reibens an dem Fixierband 10 zurückzuführen ist, zu verhindern.

Das wärmeleitende Element 40 ist wirksam, um eine (leichmäßige Temperaturverteilung in Längsrichtung zu erzielen. Beispielsweise wird im Fall des Durchgangs eines kleinen Papierblattes die Wärme des Fixierbandes 10 bei dem Bereich, an dem das Papier nicht vorbeigeht, in Längsrichtung über das wärmeleitende Element 40 an den Bereich des Fixierelements, an dem das Papier vorbeigeht, und an das kleine Papierblatt abgegeben, so dass ein Tonerbild, das sich auf dem kleinen Papierblatt befindet, mit einem niedrigeren Wärmeverbrauch gut fixiert werden kann.

5 ist eine perspektivische Zeichnung des Bandführungselements 16a, dessen Außenfläche mit einer Vielzahl von Rippen 16e versehen ist, die aus der Umfangsoberfläche des Bandführungselements 16a nach außen vorstehen und mit gleichen Abständen parallel zu der Umfangsrichtung verlaufen. Diese vorstehenden Rippen 16e sind wirksam, um die Reibung zwischen der Außenfläche des Bandführungselements 16a und der Innenfläche des Fixierbandes 10 zu vermindern, so dass die Drehbelastung, die durch das Fixierband 10 getragen wird, vermindert wird. Das Bandführungselement 16b kann ebenfalls mit vorstehenden Rippen, die diesen Rippen 16e ähnlich sind, ausgestattet werden.

6 stellt schematisch die Richtung und Verteilung des wechselnden Magnetflusses in der Nachbarschaft des Fixierspalts N dar. Ein Magnetfluss C verkörpert einen Anteil des wechselnden Magnetflusses. Was die Verteilung des wechselnden Magnetflusses (C) anbetrifft, so wird der wechselnde Magnetfluss (C) durch die Magnetkerne 17a, 17b und 17c derart geleitet, dass er zwischen den Magnetkernen 17a und 17b und zwischen den Magnetkernen 17a und 17c gebündelt wird und in der Schicht 1 des Fixierbandes 10, die auf elektromagnetischer Induktion basierend Wärme erzeugt, (der Wärmeerzeugungsschicht) einen Wirbelstrom erzeugt. Dieser Wirbelstrom erzeugt in der Schicht 1, die auf elektromagnetischer Induktion basierend Wärme erzeugt, entsprechend dem spezifischen Widerstand der Wärmeerzeugungsschicht 1 Joulesche Wärme (Wirbelstromverlust). Die Menge der Wärme, die durch die Schicht 1 erzeugt wird, die auf elektromagnetischer Induktion basierend Wärme erzeugt, wird durch die Dichte des Magnetflusses, der durch die Schicht 1, die auf elektromagnetischer Induktion basierend Wärme erzeugt, hindurchdringt, bestimmt und wird in der durch den Graphen in 6 gezeigten Weise verteilt. In 6, die ein Graph ist, sind die Stellen auf dem Fixierband 10, die durch den mit der Mitte (0°) des Fixierspalts gebildeten Winkel &thgr; ausgedrückt werden, auf der Ordinate aufgetragen und ist die Menge der Wärme, die in der Schicht 1 des Fixierbandes 10 erzeugt wird, die auf elektromagnetischer Induktion basierend Wärme erzeugt, auf der Abszisse aufgetragen. Ein Wärmeerzeugungsbereich oder exothermer Bereich ist als ein Bereich definiert, der eine in 6 gezeigte Wärmemenge Q/e erzeugt (worin Q eine örtlich erzeugte maximale Wärme bezeichnet und e die Basis der natürlichen Logarithmen bezeichnet). Dies ist ein Bereich, der eine zum Fixieren erforderliche Wärmemenge liefert.

Die Temperatur des Fixierspalts N wird bei einem vorgegebenen Wert gehalten, indem der elektrische Strom, der der Erregerspule 18 durch den Erregerstromkreis zugeführt wird, mit einem Temperatursteuersystem (nicht gezeigt), das auf den Temperaturdaten, die durch einen Temperaturfühler 26 erhalten werden, basierend arbeitet, geregelt wird. Der Temperaturfühler 26, der die Temperatur des Fixierbandes 10 ermittelt, ist ein Temperaturfühler wie z.B. ein Thermistor.

Das zylindrische Fixierband 10 wird entlang den Außenflächen der Bandführungselemente 16a und 16b gedreht, und der Erregerspule 18, die sich innerhalb der Bandführungseinrichtung befindet, wird von dem Erregerstromkreis elektrischer Strom zugeführt, so dass in dem Fixierband 10 durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt wird. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur des Fixierspaltes N zunimmt. Sobald die Temperatur des Fixierspaltes N den vorgegebenen Wert erreicht hat, wird sie bei diesem Wert gehalten. Während sich die Heizeinrichtung in diesem Zustand befindet, wird in den Fixierspalt N zwischen dem Fixierband 10 und der Presswalze 30 ein Aufzeichnungsmaterial P, auf das ein Tonerbild t1 aufgetragen worden ist, ohne darauf fixiert zu werden, eingeführt, wobei die das Tonerbild tragende Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials P nach oben liegt, so dass sie mit der Außenfläche des Fixierbandes 10 in Kontakt kommt. Dann lässt man das Aufzeichnungsmaterial P zusammen mit dem Fixierband 10 durch den Fixierspalt N hindurchgehen, während es durch die Presswalze 30 und die Bandführungseinrichtung 16 gepresst wird, wobei die das Tonerbild tragende Oberfläche mit der Außenfläche des Fixierbandes 10 flach in Kontakt ist. Während das Aufzeichnungsmaterial P, auf dem das noch zu fixierende Tonerbild t1 getragen wird, durch den Fixierspalt N hindurchgeht, wie es vorstehend beschrieben wurde, wird dieses Tonerbild, das auf dem Aufzeichnungsmaterial P getragen wird, durch die Wärme, die auf elektromagnetischem Wege in dem Fixierband 10 induziert worden ist, erhitzt, wodurch es auf dem Aufzeichnungsmaterial P fixiert wird. Nachdem das Aufzeichnungsmaterial P durch den Fixierspalt N hindurchgegangen ist, wird es von der Außenfläche des sich drehenden Fixierbandes 10 abgetrennt und weiter befördert, um aus dem Bilderzeugungsgerät ausgetragen zu werden. Nach dem Durchgang durch den Fixierspalt N, während dessen es auf dem Aufzeichnungsmaterial P thermisch fixiert (heißfixiert) wird, kühlt das Tonerbild t2 ab und wird ein dauerhaft fixiertes Bild.

Das System der elektromagnetischen Induktionsheizung, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewählt wird, kann vorzugsweise folgendermaßen betrieben werden.

Hinsichtlich der Temperaturverteilung um den Fixierspalt, der bei dem System der elektromagnetischen Induktionsheizung zwischen dem drehbaren Heizelement und dem drehbaren Presselement gebildet wird, ist gefunden worden, dass ein ausgezeichnetes Fixierverhalten erzielt werden kann, wenn die Temperatur Z1 (°C) des drehbaren Heizelements vor dem Eintritt in den Spalt, die Temperatur Z2 (°C) des Heizelements nach dem Durchgang durch den Spalt und die Temperatur Z3 (°C) bei einem Bereich des Heizelements, der dem Wärmeerzeugungsbereich vorangeht, die folgende Beziehung erfüllen: Z3 ≦ Z2 < Z1.

Wenn die vorstehend beschriebene Temperaturverteilungsbedingung erfüllt ist, nimmt der Toner, der sich auf dem Aufzeichnungsmaterial befindet, an einer Stelle genau vor dem Spalt bei einer hohen Temperatur die meiste Wärme auf, so dass er schnell schmilzt, wodurch sogar während des Schnellstarts eine ausreichende Fixierfestigkeit erzielt wird.

Das Heizelement zeigt an der Austrittsseite des Spaltes eine niedrigere Temperatur als an der Eintrittsseite, so dass ein Ankleben des Aufzeichnungsmaterials, das darauf zurückzuführen ist, dass der Toner am Spalteingang schnell geschmolzen ist, wirksam verhindert werden kann.

Eine andere Wirkung besteht darin, dass das Aufzeichnungsmaterial und der darauf befindliche Toner im Fall einer hohen Temperatur Z1 an der Spalteingangsseite des Heizelements vor dem Eintritt in den Spalt im Wesentlichen durch Wärmestrahlung von der Oberfläche des Heizelements erhitzt werden, wodurch das Schmelzen des Toners bei dem Spalt verstärkt wird, was zu einem verbesserten Fixierverhalten beiträgt.

Ferner kann dadurch, dass die Temperatur Z3 desjenigen Bereichs des Heizelements, das seinem Wärmeerzeugungsbereich vorangeht, unter der Temperatur Z2 bei der Spaltausgangsseite gehalten wird, ein übermäßiges Erhitzen bei dem Wärmeerzeugungsbereich vermieden werden.

Die Temperaturen Z1, Z2 und Z3 sind hierin folgendermaßen definiert. Die Oberflächentemperatur des Heizelements an einer Stelle, die der Spaltmitte um 1/8 der Umfangslänge des Heizelements vorangeht, wird als Z1 angesehen; die Oberflächentemperatur des Heizelements an einer Stelle, die sich um 1/8 der Umfangslänge des Heizelements nach der Spaltmitte befindet, wird als Z2 angesehen, und die Oberflächentemperatur des Heizelements über einen Teillängenbereich davon, der einer Stelle, mit deren Erhitzen durch die Wärmeerzeugungseinrichtung begonnen wird, vorangeht, wird als Z3 angesehen, wobei dieser Teillängenbereich 1/8 der Umfangslänge des Heizelements beträgt. 15A bis 15E veranschaulichen die Stellen auf dem Heizelement oder die Messung der Temperaturen Z1 bis Z3 an verschiedenen Stellen der Wärmeerzeugungseinrichtung.

An den vorstehend bezeichneten Stellen werden die Temperaturen Z1 bis Z3 zu dem Zeitpunkt gemessen, in dem das Aufzeichnungsmaterial durch die Fixiereinrichtung hindurchgeht.

Die Messung kann z.B. in einer Umgebung mit 23°C und 60°C durch Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials von 75 g/m² (z.B. "4024", erhältlich von Xerox Co.) nach 24-stündigem Aufbewahren in dieser Umgebung durchgeführt werden.

Zur Messung von Z1 wird die Oberflächentemperatur eines Bereichs des Heizelements, der einem Bereich davon, der während des Durchgangs des Aufzeichnungsmaterials mit dem Aufzeichnungsmaterial in Kontakt ist, entspricht, aufgezeichnet, und ihr maximaler Wert wird als Z1 angesehen.

Zur Messung von Z2 wird die Oberflächentemperatur eines Bereichs des Heizelements, der einem Bereich davon, der während des Durchgangs des Aufzeichnungsmaterials mit dem Aufzeichnungsmaterial in Kontakt ist, entspricht, aufgezeichnet, und ihr minimaler Wert wird als Z2 angesehen.

Zur Messung von Z3 wird die Oberflächentemperatur eines Bereichs des Heizelements, der einem Bereich davon, der während des Durchgangs des Aufzeichnungsmaterials mit dem Aufzeichnungsmaterial in Kontakt ist, entspricht, aufgezeichnet, und ihr minimaler Wert wird als Z3 angesehen.

Die vorstehend beschriebene Bedingung kann durch geeignete Kombination von Einflussgrößen wie z.B. Außendurchmesser, Wärmekapazität und Umlaufgeschwindigkeit des Heizelements, Stromversorgungsrate des Heizelements, Wärmeerzeugungsstelle des Heizelements, Außendurchmesser und Wärmekapazität des Presselements und Betriebsgeschwindigkeit der Fixiereinrichtung erfüllt werden.

Wenn die Umfangslänge des Heizelements mit La bezeichnet wird, wird es in dem Fall, dass die Wärmeerzeugungsschicht mindestens in einem Bereich von einer Stelle, die der Spaltmitte um La/4 vorangeht, bis zu einer Stelle, die sich um La/8 nach der Spaltmitte befindet, gespeist wird, möglich, Unregelmäßigkeiten der Temperatur des Heizelements in der Nähe des Spaltes zu unterdrücken, wodurch Schwierigkeiten wie z.B. unregelmäßiges Fixieren wirksam vermieden werden.

Es wird ferner bevorzugt, dass Z1 im Hinblick auf eine wirksame Energieausnutzung auf einen Wert von weniger als 250°C eingestellt wird und dass die Differenz zwischen Z1 und Z2 zur Aufrechterhaltung einer hohen Qualität fixierter Bilder auf höchstens 40°C und insbesondere höchstens 30°C eingestellt wird. Durch die Wahl eines Fixierverfahrens, das diese Bedingungen erfüllt, wird es möglich, in einer Umgebung mit niedriger Temperatur/niedriger Feuchtigkeit, die eine strenge Umgebung für das Fixieren ist, ein ausreichendes Fixierverhalten aufrechtzuerhalten.

Es wird bevorzugt, eine Fixiereinrichtung anzuwenden, die ein drehbares Heizelement mit einer Umfangslänge La und ein drehbares Presselement mit einer Umfangslänge Lb hat, die die folgende Bedingung erfüllen: 0,4 × La ≦ Lb ≦ 0,95 × La < 400 mm.

Durch Verminderung der Umfangslänge des drehbaren Heizelements wird es möglich, die Wärmemenge zu vermindern, die von dem Heizelement an das Presselement abgegeben wird, wodurch die Fähigkeit der Fixierfläche, der Zuführung von Wärme zu folgen, und die Schnellstartfähigkeit verbessert werden.

Zur Verminderung der Wärmemenge, die von dem Heizelement abgegeben wird, wird es ferner bevorzugt, dass das drehbare Presselement derart eingestellt wird, dass es eine Umfangslänge in dem vorstehend beschriebenen Bereich hat, wodurch erlaubt wird, dass das drehbare Heizelement eine Umfangslänge La hat, die weniger als 400 mm und insbesondere 200 mm oder weniger beträgt.

Es wird ferner bevorzugt, dass ein Toner verwendet wird, der während des Erhitzens gemäß DSC (Differenzialabtastkalorimetrie bzw. dynamischer Differenz-Kalorimetrie) eine im Bereich von 20 bis 200°C liegende Temperatur beim Wärmeaufnahmepeak zeigt, die eine Temperatur beim maximalen Wärmeaufnahmepeak im Bereich von 50 bis 150°C, die um mindestens 30°C und insbesondere um mindestens 40°C niedriger als Z1 ist, einschließt, damit ein ausreichendes Schmelzen des Toners am Spalteingang und ein gutes Fixierverhalten erzielt werden.

Es wird ferner bevorzugt, dass der Toner während der Abkühlung gemäß DSC eine im Bereich von 20 bis 200°C liegende Temperatur beim Wärmeabgabepeak zeigt, die eine Temperatur beim maximalen Wärmeabgabepeak im Bereich von 40 bis 150°C, die niedriger als Z2 ist, einschließt, damit ein Ankleben des Toners an dem drehbaren Heizelement bei dem Spaltausgang unterdrückt wird.

Einzelheiten der DSC-Messung werden im Zusammenhang mit einem nachstehend beschriebenen Toner erläutert.

Bei dieser Ausführungsform ist dem (in 6 definierten) Wärmeerzeugungsbereich H des Fixierbandes 10 gegenüberliegend ein Thermoschalter (Temperaturfühler) 50 angeordnet, damit die Stromversorgung der Erregerspule 18 während eines Instabilwerdens unterbrochen wird.

7 ist ein Schaltbild einer Sicherheitsschaltung, die bei dieser Ausführungsform angewendet wird. Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Thermoschalter (Temperaturfühler) 50 mit einer Gleichstromversorgung von +24 Volt und einem Umschaltrelais 51 in Reihe geschaltet. Wenn der Thermoschalter 50 gesperrt wird, wird die Stromversorgung des Umschaltrelais 51 unterbrochen, so dass das Umschaltrelais 51 eingeschaltet wird, wodurch die Stromversorgung des Erregerstromkreises 27 und somit die Stromversorgung der Erregerspule 18 unterbrochen wird. In einem besonderen Beispiel wurde der Thermoschalter 50 derart eingestellt, dass seine Ausschalttemperatur bei 220°C lag.

Der Thermoschalter 50 ist dem Wärmeerzeugungsbereich H des Fixierbandes oder der Fixierfolie 10 gegenüberliegend und frei von Kontakt mit der Außenfläche des Fixierbandes mit einem Abstand von etwa 2 mm angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass das Fixierband durch Kontakt mit dem Thermoschalter beschädigt wird, wodurch eine Verschlechterung fixierter Bilder während einer langzeitigen kontinuierlichen Bilderzeugung vermieden wird.

Bei dieser Ausführungsform der Fixiereinrichtung wird im Unterschied zu einer Fixiereinrichtung mit einer in 10 veranschaulichten Anordnung sogar in dem Fall, dass die Fixiereinrichtung in einem Zustand angehalten wird, in dem der Spalt durch Papier verstopft ist und die Erregerspule 18 kontinuierlich gespeist wird, so dass eine kontinuierliche Wärmeerzeugung durch das Fixierband verursacht wird, das Papier nicht direkt erhitzt, weil bei dem Fixierspalt N keine Wärmeerzeugung auftritt. Da der Thermoschalter 50 ferner in dem Wärmeerzeugungsbereich H, der eine große Wärmemenge abgibt, angeordnet ist, wird die Stromversorgung der Erregerspule 18 durch das Umschaltrelais 51 unterbrochen, wenn der Thermoschalter durch Ermittlung einer Temperatur von 220°C ausgeschaltet wird.

Dies hat zur Folge, dass entsprechend dieser Ausführungsform die Wärmeerzeugung aus dem Fixierband beendet werden kann, ohne dass eine Entzündung des Papiers verursacht wird, da Papier einen Entzündungspunkt um 400°C hat.

Als Temperaturfühler kann anstelle des Thermoschalters auch eine Temperaturschmelzsicherung angewendet werden.

Bei dieser Ausführungsform wird ein Toner verwendet, der eine Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt enthält, so dass die Fixiereinrichtung nicht mit einem Ölauftragmechanismus ausgestattet wird, jedoch kann die Fixiereinrichtung im Fall der Verwendung eines Toners, der keine Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt enthält, mit einem Ölauftragmechanismus ausgestattet werden. Ferner ist es sogar im Fall der Verwendung eines Toners, der eine Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt enthält, auch möglich, so ein Auftragen von Öl zu bewirken oder das Aufzeichnungsmaterial unter Kühlung abzutrennen.

Das Material für die Erregerspule 18 ist Kupfer. Im Einzelnen wird aus einer Vielzahl von feinen Kupferdrähten, von denen jeder einzeln mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet ist, ein Bündel gebildet, und dieses Bündel von mit einem Isolator beschichteten feinen Drähten wird zur Bildung der Erregerspule 18 in einer vorgegebenen Zahl von Windungen gewickelt. Bei dieser Ausführungsform wird das Drahtbündel in zehn Windungen gewickelt.

Was den Isolator zum Beschichten der Kupferdrähte anbetrifft, so kann unter Berücksichtigung der Leitung der in dem Fixierband 10 erzeugten Wärme vorzugsweise ein hitzebeständiger Isolator wie z.B. Polyamidimid oder Polyimid verwendet werden.

Die Dichte der Spulendrähte kann erhöht werden, indem auf die Erregerspule 18 ein äußerer Druck ausgeübt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Erregerspule 18 derart geformt, dass sie mit der Krümmung der Wärmeerzeugungsschicht 1 übereinstimmt. Der Abstand zwischen der Wärmeerzeugungsschicht 1 des Fixierbandes 10 und der Erregerspule 18 wird auf etwa 2 mm eingestellt.

Was das Material für das Erregerspulenhalteelement 19 anbetrifft, so ist für eine zufriedenstellende Isolierung der Erregerspule 18 von dem Fixierband 10 ein elektrisch isolierendes und hitzebeständiges Material empfehlenswert. Erwünschte Anwärter auf die Auswahl sind beispielsweise Phenolharz, Fluorkohlenstoffharz, Polyimidharz, Polyamidharz, Polyamidimidharz, PEEK-Harz, PES-Harz, PPS-Harz, PFA-Harz, PTFE-Harz, FEP-Harz, LCP-Harz u.dgl.

Wenn die Wärmeerzeugungsschicht des Fixierbandes 10 näher bei den Magnetkernen 17a bis 17c und der Erregerspule 18 angeordnet ist, kann ein höherer Wirkungsgrad der Magnetflussabsorption erzielt werden. Der Abstand beträgt vorzugsweise 5 mm oder weniger, da ein Abstand, der über 5 mm hinausgeht, zu einer beträchtlichen Verminderung des Wirkungsgrades führt. Wenn der Abstand in einem Bereich mit einem Höchstwert von 5 mm liegt, muss der Abstand zwischen der Wärmeerzeugungsschicht des Fixierbandes und der Erregerspule nicht konstant sein.

Die Drähte 18a und 18b, die aus der Erregerspule 18 herausführen und durch das Erregerspulenhalteelement 19 hindurchgeführt werden, sind bei den Bereichen, die sich außerhalb des Erregerspulenhalteelements 19 befinden, mit einer Isolierschicht bedeckt.

8 ist ein schematischer Senkrechtschnitt des Fixierbandes 10 bei dieser Ausführungsform. Dieses Fixierband 10 hat einen zusammengesetzten (geschichteten) Aufbau, der eine elektrisch leitende Schicht, die die Wärmeerzeugungsschicht 1 bildet, aus einer Metallfolie o.dgl. gebildet ist und als Trägerschicht des Fixierbandes 10 dient; die elastische Schicht 2, die auf der Außenfläche der Wärmeerzeugungsschicht 1 aufgebracht ist; und die Trennschicht 3, die auf der Außenfläche der elastischen Schicht 2 aufgebracht ist, enthält. Zum Sicherstellen der Haftung zwischen der Wärmeerzeugungsschicht 1 und der elastischen Schicht 2 und der Haftung zwischen der elastischen Schicht 2 und der Trennschicht 3 können zwischen den jeweiligen Schichten Grundierschichten (nicht veranschaulicht) angeordnet sein. Die Wärmeerzeugungsschicht 1 befindet sich an der Innenseite des zylindrischen Fixierbandes 10, und die Trennschicht 3 befindet sich an seiner Außenseite. Wie vorstehend beschrieben wurde, wirkt auf die Wärmeerzeugungsschicht 1 ein wechselnder Magnetfluss ein, wird in der Wärmeerzeugungsschicht 1 ein Wirbelstrom erzeugt und wird durch diesen Wirbelstrom in der Wärmeerzeugungsschicht 1 Wärme erzeugt. Die so erzeugte Wärme erhitzt das Fixierband 10 durch die elastische Schicht 2 und die Trennschicht 3 hindurch, und das Fixierband 10 seinerseits erhitzt das Aufzeichnungsmaterial (d.h., einen zu erhitzenden Gegenstand), das man durch den Fixierspalt N hindurchgehen lässt, wodurch das Tonerbild thermisch fixiert (heißfixiert) wird.

Die Wärmeerzeugungsschicht 1 kann aus einem nichtmagnetischen Metall bestehen, jedoch ist die Verwendung eines ferromagnetischen Materials oder einer Legierung davon wie z.B. von Nickel, Eisen, magnetischem SUS, Nickel-Cobalt-Legierung o.dgl. vorzuziehen.

Was die Dicke der Wärmeerzeugungsschicht 1 anbetrifft, so ist es erwünscht, dass sie nicht geringer ist als die Skin- oder Eindringtiefe &sgr; (m), die durch die nachstehend angegebene Formel ausgedrückt wird: &sgr; = 503 × (&rgr;/f&mgr;)^1/2 worin f die Frequenz (Hz) des Erregerstromkreises; &mgr; die magnetische Permeabilität und &rgr; den spezifischen Widerstand (&OHgr;m) bezeichnet, und nicht mehr als 200 &mgr;m beträgt.

Die Skin- oder Eindringtiefe &sgr; bedeutet die Absorptionstiefe elektromagnetischer Wellen, die zur elektromagnetischen Induktion angewendet werden. Bei einer größeren Tiefe wird die Intensität der elektromagnetischen Wellen kleiner als 1/e. Mit anderen Worten, die meiste Energie wird in einer Tiefe bis zu der Skin- oder Eindringtiefe &sgr; aufgenommen.

Im Einzelnen ist es erwünscht, dass die Dicke der Wärmeerzeugungsschicht 1 im Bereich von 1 bis 200 &mgr;m liegt. Wenn die Dicke der Wärmeerzeugungsschicht 1 weniger als 1 &mgr;m beträgt, kann nicht die gesamte elektromagnetische Energie aufgenommen werden, so dass sich der Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung verschlechtert. Wenn die Dicke der Wärmeerzeugungsschicht 1 über 100 &mgr;m hinausgeht, wird die Wärmeerzeugungsschicht 1 zu starr; mit anderen Worten, ihr Flexibilitätsverlust ist für eine praktische Anwendung als drehbares Element zu groß.

Die elastische Schicht 2 besteht aus einem Material mit einer guten Hitzebeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit wie z.B. Siliconkautschuk, Fluorkautschuk, Fluorsiliconkautschuk u.dgl.

Zur Vermeidung von unregelmäßigem Glanz, der leicht verursacht wird, wenn die Heizfläche (Trennschicht 3) den Ungleichmäßigkeiten des Aufzeichnungsmaterials oder den Ungleichmäßigkeiten der Tonerschicht, die sich auf dem Aufzeichnungsmaterial befindet, nicht folgt, ist es erwünscht, dass die Dicke der elastischen Schicht 2 im Bereich von 10 bis 500 &mgr;m liegt.

Wenn die Dicke der elastischen Schicht 2 unter 10 &mgr;m liegt, wirkt das Fixierband 10 nicht als elastisches Element, so dass es während des Fixierens eine ungleichmäßige Druckverteilung ausübt. Dies hat zur Folge, dass im Einzelnen während des Fixierens eines Vollfarbenbildes ein ausreichendes Heißfixieren eines noch nicht fixierten Toners mit einer zweiten Farbe schwierig wird, was in dem fixierten Bild wegen ungenügenden Schmelzens zu unregelmäßigem Glanz führt, so dass keine Vollfarbenbilder mit hoher Schärfe bzw. Auflösung erhalten werden. Wenn die elastische Schicht 2 andererseits eine Dicke hat, die über 500 &mgr;m hinausgeht, kann die Wärmeleitung während des Fixierens behindert werden, was dazu führt, dass die Fixierfläche der Zuführung von Wärme schlechter folgen kann, so dass die Schnellstartfähigkeit beeinträchtigt werden kann und leicht unregelmäßiges Fixieren auftritt.

Was die Härte der elastischen Schicht 2 anbetrifft, so erlaubt eine übermäßige Härte der elastischen Schicht 2 keine Anpassung der elastischen Schicht 2 an Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials oder der Tonerschicht, so dass ein ungleichmäßiger Glanz über ein Bild verursacht wird. Es ist somit erwünscht, dass die Härte der elastischen Schicht 2 höchstens 60° (JIS-A) und vorzugsweise höchstens 45° (JIS-A) beträgt.

Es ist erwünscht, dass die Wärmeleitfähigkeit &lgr; der elastischen Schicht 2 im Bereich von 0,25 bis 0,82 (J/m·s·K) liegt.

Wenn die Wärmeleitfähigkeit &lgr; unter 0,25 (J/m·s·K) liegt, wird der Wärmeleitwiderstand hoch, wodurch die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur der Oberflächenschicht (Trennschicht 3) des Fixierbandes 10 ansteigt, verlangsamt wird.

Wenn die Wärmeleitfähigkeit &lgr; 0,82 (J/m·s·K) überschreitet, nimmt die Härte der elastischen Schicht 2 zu stark zu, und ferner verschlechtert sich die durch Zusammenpressen verursachte bleibende Verformung der elastischen Schicht 2.

Es ist deshalb erwünscht, dass die Wärmeleitfähigkeit &lgr; im Bereich von 0,25 bis 0,82 (J/m·s·K) und vorzugsweise im Bereich von 0,33 bis 0,63 (J/m·s·K) liegt.

Was das Material für die Trennschicht 3 anbetrifft, so kann es im Hinblick auf Trennbarkeit und Hitzebeständigkeit aus Materialien wie z.B. Fluorkohlenstoffharz, Siliconharz, Fluorsiliconkautschuk, Fluorkautschuk, Siliconkautschuk, PFA, PTFE, FEP o.dgl. ausgewählt werden.

Es ist erwünscht, dass die Dicke der Trennschicht 3 im Bereich von 1 bis 100 &mgr;m liegt. Wenn die Dicke der Trennschicht 3 unter 1 &mgr;m liegt, zeigt sich eine Ungleichmäßigkeit der Trennschicht 3 als ungleichmäßige Glätte, durch die Stellen mit schlechterer Gleitfähigkeit oder Haltbarkeit erzeugt werden. Wenn die Dicke der Trennschicht 3 andererseits 100 &mgr;m überschreitet, verschlechtert sich die Wärmeleitfähigkeit; im Einzelnen wird die Härte der Trennschicht 3 in dem Fall, dass die Trennschicht 3 aus Harz besteht, zu hoch, wodurch die Wirkung der elastischen Schicht 2 beseitigt wird.

Das Fixierband 10 kann an der Bandführungsseite (der Seite, die der elastischen Schicht 2 entgegengesetzt ist) der Wärmeerzeugungsschicht 1 auch eine Wärmeisolierschicht (nicht gezeigt) enthalten.

So eine Wärmeisolierschicht kann vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Harz wie z.B. fluorhaltigem Harz, Polyimidharz, Polyamidharz, Polyamidimidharz, PEER-Harz, PES-Harz, PPS-Harz, PFA-Harz, PTFE-Harz oder FEP-Harz bestehen.

Die Wärmeisolierschicht kann vorzugsweise eine Dicke von 10 bis 1000 &mgr;m haben. Wenn die Dicke der Wärmeisolierschicht unter 10 &mgr;m liegt, kann die erforderliche Wärmeisolierwirkung nicht erzielt werden und ist auch wahrscheinlich, dass die Haltbarkeit ungenügend ist. Wenn die Dicke andererseits 1000 &mgr;m überschreitet, vergrößert sich der Abstand der Wärmeerzeugungsschicht 1 von den Magnetkernen 17a bis 17d und der Erregerspule 18, so dass eine ausreichende Absorption des Magnetflusses durch die Wärmeerzeugungsschicht schwierig wird.

Die Wärmeisolierschicht wirkt derart, dass sie die Leitung von Wärme, die in der Wärmeerzeugungsschicht 1 erzeugt wird, zur Innenseite des Fixierbandes verhindert, wodurch der Wirkungsgrad der Wärmezuführung zu der Seite des Aufzeichnungsmaterials P verbessert und der Energieverbrauch gesenkt wird.

Zur Sicherstellung eines guten Fixierverhaltens kann der Fixierspalt zwischen dem drehbaren Heizelement und dem Presselement in der Heißfixiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in einer Breite von 5,0 bis 15,0 mm gebildet werden. Bei einer Breite von weniger als 5,0 mm wird es schwierig, während der Vollfarben-Bilderzeugung an ein noch nicht fixiertes Tonerbild eine ausreichende Wärmemenge abzugeben und eine zufriedenstellende Farbmischung der Tonerschmelze zu bewirken, was leicht zu unnatürlich wirkenden Farbbildern führt.

Wenn die Spaltbreite N 15,0 mm überschreitet, kann eine ausreichende Wärmemenge zum Fixieren des Toners übertragen bzw. abgegeben werden, jedoch tritt leicht das Phänomen des Abschmutzens bei hoher Temperatur auf, und die Änderung der Krümmung des Fixierbandes 10 an beiden Enden des Fixierspalts N (d.h., an der stromaufwärts gelegenen und der stromabwärts gelegenen Seite des Fixierbandes 10) wird viel zu groß, so dass eine Verminderung der Haltbarkeit des Fixierbandes 10 wahrscheinlich ist.

Der Spaltdruck (lineare Druck) in der Heißfixiereinrichtung, der in einem Zustand, wo ein Aufzeichnungsmaterial eingefügt ist, gemessen wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 490 bis 1372 N/m (0,5 bis 1,4 kp/cm) und insbesondere im Bereich von 490 bis 784 N/m (0,5 bis 0,8 kp/cm). Bei einem Druck von weniger als 490 N/m (0,5 kp/cm) treten leicht eine unregelmäßige Beförderung des Aufzeichnungsmaterials und eine Störung des Fixierens wegen ungenügenden Fixierdrucks auf. Bei einem Druck von mehr als 1372 N/m (1,4 kp/cm) ist es wahrscheinlich, dass eine Verschlechterung der Haltbarkeit des Fixierbandes 10 beschleunigt wird.

Der lineare Druck LP (N/m), auf den hierin Bezug genommen wird, wird wie folgt aus einer Kraft F (N), die auf ein Aufzeichnungsmaterial ausgeübt wird, und einer Anstoßlänge LR (m) (3) berechnet: LP (N/m) = F (N)/LR (m).

Die Kraft (F), die auf das Aufzeichnungsmaterial einwirkt, kann eingestellt werden, indem der Federdruck verändert wird, der durch die in 3 gezeigten Federn 25a und 25b ausgeübt wird. Die Kraft (F) kann auch gesteuert werden, indem der Abstand zwischen den Federauflageplatten 29a und 29b und der Presswalze 30 verändert wird.

Bei dieser Ausführungsform werden die Umfangslänge des Fixierbandes 10, das durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, und die Dauer einer Drehung des Fixierbandes 10 in der nachstehend beschriebenen Weise vorgegeben, um Schnellstartfähigkeit und einen sparsamen Energieverbrauch zu verwirklichen, während ein stabiles Fixierverhalten sichergestellt wird.

Die Wärmeerzeugungsschicht 1 des Fixierbandes 10 hat wegen einer geringen Dicke eine niedrige Wärmekapazität und zeigt wegen eines Metalls, dessen Wärmeleitfähigkeit gut ist, eine beträchtliche Wärmeableitung. Wenn das Fixierband eine Umfangslänge La von 400 mm oder darüber hat, besteht folglich die Neigung, dass das Fixierband 10 während einer Drehung davon eine beträchtliche Temperaturverminderung verursacht. Ferner kann der Energieverbrauch wegen einer erhöhten Heizfläche, die die größere Umfangslänge begleitet, beträchtlich zunehmen. Aus diesem Grund liegt die Umfangslänge La des Fixierbandes 10 vorzugsweise unter 400 mm; sie beträgt insbesondere 200 mm oder ist noch kürzer.

Wenn die Umfangslänge des Fixierbandes 10 andererseits unter 70 mm liegt, wird die Krümmung des Fixierbandes 10 an beiden Seiten des Fixierspalts N (an der stromaufwärts gelegenen und der stromabwärts gelegenen Seite des Fixierbandes 10) viel zu groß, was eine deutlich schlechtere Haltbarkeit zur Folge hat. Die Umfangslänge La beträgt aus diesem Grund vorzugsweise mindestens 70 mm.

Wenn ferner die Drehgeschwindigkeit (Fixiergeschwindigkeit) des Fixierbandes 400 mm/s überschreitet, wird es schwierig, das Fixierband 10 stabil zu drehen, so dass leicht ein Bruch bzw. ein Reißen des Fixierbandes 10 auftritt. Aus diesem Grund ist es erwünscht, dass die Betriebsgeschwindigkeit V, die durch die Drehung des Fixierbandes 10 vorgegeben wird, höchstens 400 mm/s und vorzugsweise höchstens 300 mm/s beträgt.

10 ist eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform der Fixiereinrichtung gemäß dem System der elektromagnetischen Induktionsheizung, die dazu bestimmt ist, den Wirkungsgrad durch Bündelung der Verteilung eines wechselnden Magnetflusses, die durch die Erregerspule bei dem Fixierspalt verursacht wird, zu verbessern.

Die Fixiereinrichtung enthält als drehbares Wärmeerzeugungs- bzw. Heizelement für elektromagnetische Induktionsheizung ein zylindrisches Fixierband oder eine zylindrische Fixierfolie 10 mit einer Wärmeerzeugungsschicht, die durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, (einer Leiterschicht, einer magnetischen Schicht und einer Widerstandsschicht).

Das zylindrische Fixierband 10 ist um eine muldenförmige Bandführungseinrichtung 16, die einen im Allgemeinen halbkreisförmigen Querschnitt hat, herum locker (mit Spiel) angebracht.

Eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 15 ist an der Innenseite der Bandführungseinrichtung 16 angeordnet und besteht aus einer Erregerspule 18 und einem Magnetkern 17.

Eine elastische Presswalze 30 ist derart angeordnet, dass sie auf die Unterseite der Bandführungseinrichtung 16 einen vorgegebenen Druck ausübt, wobei das Fixierband dazwischen angeordnet ist, und bildet einen Fixierspalt N mit einer vorgegebenen Breite. Der Magnetkern 17 der Magnetfelderzeugungseinrichtung 15 ist rechtwinklig zu dem Fixierspalt N ausgerichtet.

Die Presswalze 30 wird durch eine Antriebseinrichtung M derart angetrieben, dass sie sich in der gezeigten Pfeilrichtung dreht. Da die Presswalze 30 derart angetrieben wird, dass sie sich dreht, wird das Fixierband 10 durch die Reibung zwischen der Presswalze 30 und der Außenfläche des Fixierbandes 10 in der gezeigten Pfeilrichtung angetrieben, wobei die Innenfläche des Fixierbandes 10 flach auf der Unterseite der Bandführungseinrichtung 16 gleitet; das Fixierband 10 dreht sich entlang der Außenfläche der Bandführungseinrichtung 16 mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Presswalze 30 ist (Presswalzenantriebssystem).

Die Bandführungseinrichtung 16 spielt eine Rolle bei der Erzeugung eines Drucks in dem Fixierspalt N, trägt die Erregerspule 18 und den Magnetkern 17 der Magnetfelderzeugungseinrichtung 15, stützt das Fixierband 10 ab und stabilisiert die Beförderung des Fixierbandes 10, während das Fixierband 10 derart angetrieben wird, dass es sich dreht. Die Bandführungseinrichtung 16 ist aus einem dielektrischen Material gebildet, das die Durchdringung durch den Magnetfluss nicht stört, und kann auch die Belastung aushalten, die sie tragen muss.

Die Erregerspule 18 erzeugt einen wechselnden Magnetfluss, da ihr durch einen nicht veranschaulichten Erregerstromkreis ein elektrischer Wechselstrom zugeführt wird. Der wechselnde Magnetfluss wird durch einen Magnetkern 17 in Form eines umgekehrten "E", der dem Fixierspalt N gegenüberliegend angeordnet ist, bei dem Fixierspalt N gebündelt und verursacht in der Wärmeerzeugungsschicht, die durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt, einen Wirbelstrom, wobei der Wirbelstrom wegen des Widerstandes der Wärmeerzeugungsschicht Joulesche Wärme erzeugt.

Da der wechselnde Magnetfluss derart erzeugt wird, dass er bei dem Fixierspalt N gebündelt wird, wird auch die durch elektromagnetische Induktion erzeugte Wärme zu dem Fixierspalt N hingeleitet. Mit anderen Worten, der Fixierspalt N wird sehr wirksam erhitzt.

Die Temperatur des Fixierspaltes N wird durch ein Temperatursteuerungssystem, das einen Temperaturfühler einschließt, geregelt; sie wird bei einem vorgegebenen Wert gehalten, indem der Strom, der der Erregerspule 18 zugeführt wird, gesteuert wird.

Da die Presswalze 30 beim Betrieb derart angetrieben wird, dass sie sich dreht, wird das zylindrische Fixierband 10 um die Bandführungseinrichtung 16 herumgedreht, und der Erregerspule 18 wird von dem Erregerstromkreis elektrischer Strom zugeführt, so dass in dem Fixierband 10 durch elektromagnetische Induktion Wärme erzeugt wird. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur des Fixierspaltes N zunimmt. Sobald die Temperatur des Fixierspaltes N den vorgegebenen Wert erreicht hat, wird sie bei diesem Wert gehalten. Während sich die Heizeinrichtung in diesem Zustand befindet, wird in den Fixierspalt N zwischen dem Fixierband 10 und der Presswalze 30 ein Aufzeichnungsmaterial P, auf das gerade ein Tonerbild t1 aufgetragen worden ist, ohne darauf fixiert zu werden, eingeführt, wobei die das Tonerbild tragende Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials P nach oben liegt, so dass sie mit der Außenfläche der Fixierfolie 10 in Kontakt kommt. Dann lässt man das Aufzeichnungsmaterial P zusammen mit dem Fixierband 10 durch den Fixierspalt N hindurchgehen, während es durch die Presswalze 30 und die Bandführungseinrichtung 16 gepresst wird, wobei die das Tonerbild tragende Oberfläche mit der Außenfläche des Fixierbandes 10 flach in Kontakt ist. Während das Aufzeichnungsmaterial P mit dem Tonerbild t1 durch den Fixierspalt N hindurchgeht, wie es vorstehend beschrieben wurde, wird das Tonerbild t1, das auf dem Aufzeichnungsmaterial P getragen wird und noch fixiert werden muss, durch die Wärme, die auf elektromagnetischem Wege in dem Fixierband 10 induziert worden ist, erhitzt, wodurch es auf dem Aufzeichnungsmaterial P fixiert wird. Nachdem das Aufzeichnungsmaterial P durch den Fixierspalt N hindurchgegangen ist, wird es von der Außenfläche des sich drehenden Fixierbandes 10 abgetrennt und weiter befördert, um aus dem Bilderzeugungsgerät ausgetragen zu werden.

11 veranschaulicht den Aufbau einer Ausführungsform des Bilderzeugungsgeräts, das als elektrophotographischer Drucker gebildet ist.

Unter Bezugnahme auf 11 enthält das Bilderzeugungsgerät eine lichtempfindliche Trommel 200, um die herum eine Primäraufladewalze 217, eine Entwicklungseinrichtung 240, eine Übertragungsaufladewalze 214, eine Reinigungseinrichtung 216 und Ausrichtungs- bzw. Passwalzen 224 angeordnet sind. Beim Betrieb wird die lichtempfindliche Trommel 200 durch die Primäraufladewalze 217, an die eine Wechselspannung mit einem Spitze-Spitze-Wert von -2,0 kV, der eine Gleichspannung von -700 V überlagert ist, angelegt wird, z.B. auf -700 Volt aufgeladen. Die aufgeladene lichtempfindliche Trommel 200 wird dann mit Laserlicht 223 aus einem Laser 221 belichtet, wodurch darauf ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird. Das Latentbild, das sich auf der lichtempfindlichen Trommel 200 befindet, wird durch die Entwicklungseinrichtung 240 mit einem magnetischen Einkomponententoner entwickelt, wodurch darauf ein Tonerbild erzeugt wird, das dann durch die Übertragungswalze 214, die über ein Aufzeichnungsmaterial P an die lichtempfindliche Trommel 200 anstößt, auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen wird. Das Aufzeichnungsmaterial P, auf dem das so darauf übertragene Tonerbild getragen wird, wird zu der Fixiereinrichtung 100 befördert, wo das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmaterial P fixiert wird. Ein Anteil des Toners, der auf der lichtempfindlichen Trommel 200 zurückgeblieben ist, wird dann durch die Reinigungseinrichtung 216 zurückgewonnen.

Im Entwicklungsbereich wird zwischen der lichtempfindlichen Trommel und einem Entwicklungszylinder 202 eine Entwicklungsvorspannung in Form einer Wechselspannung mit überlagerter Gleichspannung angelegt, wodurch bewirkt wird, dass ein Toner, der sich auf dem Entwicklungszylinder befindet, auf die lichtempfindliche Trommel 200 in Abhängigkeit von dem darauf vorhandenen elektrostatischen Latentbild überspringt.

Der Aufbau und der Betrieb der Fixiereinrichtung 100 sind mit denen, die in dem vorstehend erwähnten Abschnitt "(2) Fixiereinrichtung (Heizeinrichtung)" beschrieben wurden, identisch.

Das Bilderzeugungsgerät, das in 11 veranschaulicht ist, kann in einem doppelseitigen Druckbetrieb sowie in einem gewöhnlichen einseitigen Druckbetrieb betrieben werden. In einem doppelseitigen Druckbetrieb wird das Aufzeichnungsmaterial P nach dem Fixieren eines Bildes an einer (der ersten) der Oberflächen des Aufzeichnungsmaterials P einem nicht veranschaulichten Umlaufmechanismus zugeführt, in dem das Aufzeichnungsmaterial P umgewendet und dann ein zweites Mal in die Sekundärübertragungsstelle T₂ eingeführt wird, so dass auf die andere (zweite) Oberfläche ein anderes Tonerbild übertragen wird. Das Aufzeichnungsmaterial P wird dann ein zweites Mal in die Bildheizeinrichtung eingeführt, in der das zweite Tonerbild fixiert wird. Das Aufzeichnungsmaterial P wird somit aus der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts als doppelseitiger Druck ausgetragen.

Als Nächstes wird der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Es ist unbedingt erforderlich, dass der Toner der vorliegenden Erfindung mindestens ein Bindemittelharz und ein Farbmittel enthält und auch einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 3,00 Masse% hat. Als vorzuziehende Merkmale kann der Toner eine mittlere Zirkularität von mindestens 0,940 und insbesondere von 0,960 oder darüber und einen auf die Masse des Toners bezogenen Restmonomergehalt von höchstens 300 ppm haben.

Es ist unbedingt erforderlich, dass der Toner einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 3,00 Masse% hat, und es wird bevorzugt, dass der Toner einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 2,00 Masse% und insbesondere von 1,00 Masse% oder darunter hat.

Die in einem Toner enthaltene Feuchtigkeit wird im Allgemeinen beim Empfang der zum Fixieren dienenden Wärme sofort in Wasserdampf umgewandelt und nach außerhalb des Systems abgelassen. Bei der im elektromagnetischen Induktionsheizbetrieb arbeitenden Fixiereinrichtung, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewählt wird und bei der ungeachtet einer hohen Fixiergeschwindigkeit ein verhältnismäßig niedriger Druck und als Heizbereich ein breiter Spalt angewendet werden, tritt jedoch bei dem Spalt zwischen dem drehbaren Heizelement und dem drehbaren Presselement eine große Menge von Wasserdampf auf, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in dem Toner 3,00 Masse% überschreitet. Dies hat zur Folge, dass zwischen dem drehbaren Heizelement und dem drehbaren Presselement leicht ein kleiner Zwischenraum auftritt, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in dem Toner 3,00 Masse% überschreitet, so dass sich das drehbare Heizelement, von dem erwartet wird, dass es sich mit der Drehung des Presselements mitgehend dreht, nicht dreht, weil es an dem Presselement vorbeirutscht, so dass wegen ungenügender Drehung des drehbaren Heizelements Fixierpapierstau oder Abschmutzen bei hoher Temperatur verursacht wird.

Es besteht insbesondere in einer Umgebung mit niedriger Temperatur/niedriger Feuchtigkeit die Neigung, dass eine große Menge von Wasserdampf, der aus dem Kopiergerät oder dem Drucker ausströmt, "Qualm", einen Nebel aus etwas zu Tau kondensiertem Wasserdampf in der Atmosphäre, verursacht.

Aus dem vorstehend beschriebenen Grund ist es wichtig, dass der Toner einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 3,00 Masse% hat.

"Feuchtigkeitsgehalt" bedeutet hierin einen auf die Masse bezogenen Feuchtigkeitsgehalt in der Gesamtmasse eines Toners, der nach der Karl-Fischer-Methode (JIS K-0068, Feuchtigkeitsverdampfungsverfahren) gemessen wird, indem man eine Probe verwendet, nachdem man sie 24 Stunden lang in einer Umgebung mit 23°C und 60 % rel.F. stehengelassen hat, worauf die Probe zur Messung von Gas auf 125°C erhitzt wird.

Als Nächstes werden einige morphologische Eigenschaften des Toners beschrieben.

Der Toner der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise eine (nachstehend definierte) mittlere Zirkularität von mindestens 0,940 und insbesondere von 0,960 oder darüber haben.

Wie vorstehend erwähnt wurde, zeigt die Unterdrückung des Feuchtigkeitsgehalts eine beträchtliche Wirkung hinsichtlich einer Verbesserung der Bildqualität der fixierten Bilder. Als Ergebnis weiterer Untersuchungen, die die Erfinder angestellt haben, ist gefunden worden, dass es durch Verwendung eines Toners mit einer hohen mittleren Zirkularität bei dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung möglich ist, Verbesserungen hinsichtlich eines gleichmäßigen Fixierens und des Verhaltens bei der kontinuierlichen Bilderzeugung zu erzielen.

Ein (aus Tonerteilchen bestehender) Toner, der eine mittlere Zirkularität von mindestens 0,940 hat, behält nur wenige Oberflächenkanten und übt deshalb an der Presskontaktstelle in der Fixiereinrichtung eine niedrigere Reibung auf das Fixierband oder die Fixierfolie aus, so dass der Abrieb des Fixierbandes und das Ankleben von geschmolzenem Toner an dem Fixierband unterdrückt werden. Andererseits wird im Fall der kontinuierlichen Verwendung eines Toners mit einer mittleren Zirkularität, die unter 0,940 liegt, durch Tonerkanten ein örtlicher Abrieb des Fixierbandes verursacht, was dazu führt, dass auf das Aufzeichnungsmaterial ein ungleichmäßiger Druck ausgeübt wird. Dies hat zur Folge, dass die erhaltenen Bilder leicht einen unregelmäßigen Glanz hervorrufen, was auf Bereiche mit unterschiedlichem Glanz in den Bildern zurückzuführen ist. Da der Toner mit einer mittleren Zirkularität, die unter 0,940 liegt, reich an Kanten ist, besteht ferner die Neigung, dass sich der Druck, der auf den Toner beim Durchgang durch den Fixierspalt ausgeübt wird, bei den Kantenbereichen verstärkt, wodurch eine Förderung des Abriebs des Fixierbandes und des Anklebens von geschmolzenem Toner wahrscheinlich ist. Das Ankleben von geschmolzenem Toner führt in den fixierten Bildern zu unregelmäßigem Glanz und zu einer Verschmutzung der fixierten Bilder, und dieser Toner wird während der Inbetriebnahme des Bilderzeugungsgeräts auf die Presswalze, die nicht ausreichend auf eine Betriebstemperatur erhitzt worden ist, übertragen, so dass die Rückseite eines Aufzeichnungsblattes (oder eine erste Oberfläche im Fall eines doppelseitigen Druckbetriebs) verschmutzt wird.

Wenn die mittlere Zirkularität mindestens 0,940 beträgt, treten die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten weniger leicht auf, und bei einer mittleren Zirkularität von 0,960 oder darüber können sie kaum jemals auftreten.

Es wird auch sehr bevorzugt, dass der Toner einen Modalwert der Zirkularität gemäß der auf die Anzahl bezogenen Zirkularitätsverteilung von mindestens 0,990 hat, was bedeutet, dass die meisten Tonerteilchen eine Gestalt haben, die einer vollkommenen Kugel nahe kommt, so dass die vorstehend erwähnten Wirkungen deutlicher hervortreten, ein schädlicher Einfluss auf das Fixierband minimiert wird und ferner ein sehr hoher Übertragungswirkungsgrad erzielt werden kann.

Im Einzelnen ist es im Fall der Verwendung eines Toners mit einer mittleren Zirkularität von 0,960 oder darüber möglich, dass die Tonerteilchen in einem dicht gepackten Zustand übertragen werden und bei dem Fixiersystem der vorliegenden Erfindung gleichmäßiger mit dem Fixierband in Kontakt kommen, was zur Folge hat, dass das Fixierverhalten durch zwischen den Tonerteilchen vorhandene Luft weniger beeinträchtigt wird und Wasserdampf leicht durch die Tonerteilchen hindurch freigesetzt werden kann, wodurch ein weiter verbessertes Fixierverhalten mit einer geringeren Neigung zum Rutschen bei einem schnellen Fixiervorgang erzielt wird.

Der Toner, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann auch durch das Pulverisierverfahren hergestellt werden, jedoch wird bei der Herstellung der Tonerteilchen durch das Pulverisierverfahren im Allgemeinen bewirkt, dass die Tonerteilchen eine unbestimmte Gestalt haben, und sie müssen einer zum Sphärischmachen (Kugeligmachen) dienenden Behandlung unterzogen werden, die eine mechanische, eine thermische oder eine etwas spezielle Behandlung sein kann. Im Einzelnen muss so eine zum Sphärischmachen dienende Behandlung zur Bereitstellung eines Toners mit einer mittleren Zirkularität von 0,960 oder darüber in ausreichendem Maße durchgeführt werden.

Ferner haben die durch Pulverisieren hergestellten Tonerteilchen eine im Wesentlichen unbestimmte Gestalt und sind im Fall eines magnetischen Toners davon begleitet, dass darin enthaltene magnetische Eisenoxidteilchen an der Oberfläche freiliegen. Dies hat zur Folge, dass es wahrscheinlich ist, dass der Toner sogar in dem Fall, dass ihm durch das Pulverisierverfahren eine mittlere Zirkularität von 0,960 oder darüber erteilt wird, in Bezug auf das Reinigungsverhalten und die Beständigkeit gegen Abschmutzen bei hoher Temperatur ein etwas schlechteres Verhalten bei der kontinuierlichen Bilderzeugung zeigt, weil ein Teil der Tonerteilchen von an der Oberfläche freiliegenden magnetischen Eisenoxidteilchen begleitet ist.

Zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten, von denen die Anwendung eines durch ein Pulverisierverfahren hergestellten Toners begleitet ist, wird die Anwendung eines Toners bevorzugt, der direkt durch ein Polymerisationsverfahren wie z.B. Suspensionspolymerisation, Grenzflächenpolymerisation oder Dispersionspolymerisation, die in einem Dispersionsmedium oder Polymerisationsmedium durchzuführen ist, erhalten wird. Bei dem Polymerisationsverfahren wird durch gleichmäßiges Vermischen eines polymerisierbaren Monomers und eines Farbmittels (und wahlweise eines Polymerisationsinitiators, eines Vernetzungsmittels, eines Ladungssteuerungsmittels und gewünschtenfalls anderer Zusatzstoffe) in Lösung oder Dispersion eine polymerisierbare Monomermischung gebildet und dann durch eine geeignete Rühreinrichtung in einer kontinuierlichen Phase eines Dispersionsmediums (z.B. in einer wässrigen Phase) dispergiert, worauf eine Polymerisationsreaktion folgt, wodurch Tonerteilchen mit einer gewünschten Teilchengröße erhalten werden. Der Toner, der auf diese Weise durch das Polymerisationsverfahren erhalten wird, (nachstehend manchmal als "Polymerisationstoner" bezeichnet) besteht aus Tonerteilchen, die jeweils eine gleichmäßig sphärische Gestalt haben und deshalb leicht die Bedingung einer mittleren Zirkularität von 0,960 oder darüber erfüllen können. Der Toner kann außerdem eine verhältnismäßig gleichmäßige Ladungsverteilung haben, so dass er einen hohen Übertragungswirkungsgrad zeigt.

Nun wird die Zirkularität eines Toners im Einzelnen beschrieben.

Der Begriff der mittleren Zirkularität wird hierin als quantitatives Maß zum Bewerten der Teilchengestalt angewendet und basiert auf Werten, die unter Anwendung eines Durchfluss-Teilchenbildanalysators ("FPIA-1000", hergest. durch Toa Iyou Denshi K.K.) gemessen werden. Die Zirkularität (Ci) jedes einzelnen Teilchens [das einen Durchmesser eines äquivalenten Kreises (D_CE) von mindestens 3,0 &mgr;m hat] wird gemäß der nachstehenden Gleichung (1) ermittelt, und die Zirkularitätswerte (Ci) werden addiert und durch die Gesamtzahl der Teilchen (m) dividiert, um die mittlere Zirkularität (C_av) zu ermitteln, wie es in der nachstehenden Gleichung (2) gezeigt ist: Zirkularität Ci = L₀/L,(1) worin L die Umfangslänge eines projizierten Teilchenbildes bezeichnet und L₀ die Umfangslänge eines Kreises bezeichnet, der dieselbe Fläche hat wie das projizierte Teilchenbild.

Ferner wird der Modalwert der Zirkularität (C_mode) ermittelt, indem die gemessenen Zirkularitätswerte der einzelnen Tonerteilchen 61 Gruppen im Zirkularitätsbereich von 0,40 bis 1,00, d.h., von 0,400 bis 0,410, 0,410 bis 0,420, .., 0,990 bis 1,000 (wobei für jeden Bereich die Obergrenze nicht eingeschlossen ist) und 1,000 zugeteilt werden und die Zirkularität der Gruppe, die die größte Häufigkeit liefert, als Modalwert der Zirkularität (C_mode) angesehen wird.

Zur tatsächlichen Berechnung der mittleren Zirkularität (C_av) wurden übrigens die gemessenen Zirkularitätswerte (Ci) der einzelnen Teilchen in 61 Gruppen im Zirkularitätsbereich von 0,40 bis 1,00 aufgeteilt, und der mittlere Wert der Zirkularität jeder Gruppe wurde mit der Häufigkeit der Teilchen der Gruppe multipliziert, wobei Produkte erhalten wurden, die dann summiert wurden, um die mittlere Zirkularität zu erhalten. Es ist bestätigt worden, dass die auf diese Weise berechnete mittlere Zirkularität (C_av) mit einem Wert der mittleren Zirkularität, der [gemäß der vorstehend angegebenen Gleichung (2)] als arithmetisches Mittel von Zirkularitätswerten erhalten wird, die ohne die vorstehend erwähnte Aufteilung in Gruppen, die zur Vereinfachung der Datenverarbeitung, z.B. zur Verkürzung der Rechenzeit, gewählt wird, direkt für einzelne Teilchen gemessen werden, im Wesentlichen identisch ist.

Die vorstehend erwähnte FPIA-Messung wird im Einzelnen in der folgenden Weise durchgeführt. In 10 ml Wasser, die etwa 0,1 mg eines Tensids enthalten, werden etwa 5 mg einer Probe des magnetischen Toners dispergiert und 5 min lang einer Dispergierbehandlung unter Anwendung von Ultraschallwellen (20 kHz, 50 W) unterzogen, um eine Probendispersionsflüssigkeit zu bilden, die 5000 bis 20.000 Teilchen/&mgr;l enthält. Die Probendispersionsflüssigkeit wird der FPIA-Analyse unterzogen, um die mittlere Zirkularität (C_av) und den Modalwert der Zirkularität (C_mode) in Bezug auf Teilchen mit D_CE ≥ 3,0 &mgr;m zu messen.

Die hierin angewandte mittlere Zirkularität (C_av) ist ein Maß für die Rundheit, wobei eine Zirkularität von 1,00 bedeutet, dass die magnetischen Tonerteilchen die Gestalt einer vollkommenen Kugel haben, und eine niedrigere Zirkularität eine komplizierte Teilchengestalt des magnetischen Toners bedeutet.

Bei der vorstehend beschriebenen Messung werden übrigens zur Messung der Zirkularität nur Teilchen mit D_CE ≥ 3 &mgr;m, die in einer Tonerprobe enthalten sind, verwendet, weil Teilchen mit D_CE < 3 &mgr;m außer Tonerteilchen Teilchen äußerer Zusatzstoffe enthalten und die Einbeziehung dieser Teilchen eine genaue Bewertung der durchschnittlichen Tonerteilchengestalt behindert.

Als Nächstes wird die Bedeutung des Restmonomergehalts eines Toners beschrieben.

Der Toner der vorliegenden Erfindung kann durch Festlegung seines Feuchtigkeitsgehalts und seiner mittleren Zirkularität für eine lange Zeit fixierte Bilder von hoher Qualität liefern. So ein Toner ist jedoch im Fall seiner Verwendung bei dem Bilderzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Verschmutzung und des Anklebens von geschmolzenem Toner an dem Fixierband nicht immer zufriedenstellend. Als Ergebnis weiterer Untersuchungen, die die Erfinder angestellt haben, ist gefunden worden, dass eine Unterdrückung des Restmonomergehalts wirksam ist, um zusammen mit der Festlegung der mittleren Zirkularität als synergistische Wirkung Verbesserungen in Bezug auf Verschmutzung und Ankleben von geschmolzenem Toner an der Fixiereinrichtung und auch Abriebfestigkeit zu erzielen. Ferner wird durch eine Unterdrückung des Restmonomergehalts auch die Anpassung an verschiedene Bauteile des Bilderzeugungsgeräts verbessert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beträgt der Restmonomergehalt vorzugsweise höchstens 300 ppm, insbesondere höchstens 200 ppm und vor Allem höchstens 100 ppm. Wenn der Restmonomergehalt in dem Toner 300 ppm überschreitet, wird in dem Fall, dass ein Aufzeichnungsmaterial, das ein von dem Bildträgerelement übertragenes Tonerbild trägt, in den erhitzten Spaltbereich in der Fixiereinrichtung eintritt, das restliche Monomer, das in dem Toner in einem flüssigen oder festen Zustand vorhanden ist, plötzlich erhitzt, so dass es verdampft und sich ausbreitet, wobei es zu einer Beeinträchtigung des Fixierverhaltens neigt. Im Einzelnen dringt das verdampfte Monomer leicht in Bauteile der Fixiereinrichtung (wie z.B. das Fixierband und die Presswalze), die aus organischen Materialien bestehen, ein, so dass sich solche Bauteile z.B. durch Rissbildung oder Versteifen verschlechtern, wodurch die Lebensdauer verkürzt wird. Der Grad bzw. die Geschwindigkeit der Verschlechterung kann in Abhängigkeit von der Art des restlichen Monomers verschieden sein, und aromatische Monomere wie z.B. Styrol und Styrolderivate neigen zu einer Beschleunigung der Verschlechterung, was vermutlich auf ein verhältnismäßig starkes Auflösungsvermögen in Bezug auf organische Materialien zurückzuführen ist.

Andererseits wird beim Fixieren des Toners die Oberfläche der Tonerteilchen einmal geschmolzen. Da Wärme von der Oberfläche zu dem Kern geleitet wird, wird die Zunahme oder Abnahme der Temperatur beim Kern im Vergleich zu der Oberfläche etwas verzögert. Wenn bei einem Tonerteilchenkern eine beträchtliche Monomermenge zurückgeblieben ist, fördert somit eine partielle Verdampfung des Monomers wegen seiner latenten Verdampfungswärme eine Temperaturabnahme, die an der Oberfläche der Tonerteilchen eingeleitet worden ist, so dass die Verfestigung an der Oberfläche der Tonerteilchen eingeleitet wird, was zu einer zusammenhängenden (halb geschmolzenen) Tonerschicht an der Oberfläche eines fixierten Bildes führt. Wenn in diesem Zustand bei dem Kern noch verdampfendes restliches Monomer zurückgeblieben ist, nimmt der Verdampfungsdruck des Monomers zu, wodurch eine kuppelförmige Anschwellung (Blase), ein Bruch oder eine Zerstörung der Tonerschicht verursacht wird, was direkt unerwünschte Bildfehler zur Folge hat.

Der Restmonomergehalt eines Toners hat seine Ursache in Monomer, das während der Herstellung eines Bindemittelharzes oder der Tonerherstellung durch die nachstehend beschriebene Polymerisation nicht in Reaktion getreten ist.

Das Bindemittelharz ist ein unbedingt erforderlicher Tonerbestandteil und nimmt einen beträchtlichen Anteil, z.B. etwa 45 bis 85 Masse%, der Gesamtmasse eines Toners ein, wobei dieser Anteil von der Art des Toners abhängt. Die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten sind somit größtenteils dem restlichen Monomer, das in dem Bindemittelharz enthalten ist, zuzuschreiben und weniger Bestandteilen zuzuschreiben, die in anderen Materialien enthalten sind. Der Restmonomergehalt in dem Toner wird aus diesem Grund festgelegt. Als Ergebnis von Untersuchungen, die die Erfinder angestellt haben, wird jedoch angenommen, dass bei dem Bilderzeugungsverfahren, das einen Fixierschritt mit elektromagnetischer Induktionsheizung umfasst, der Feuchtigkeitsgehalt und der Restmonomergehalt in Kombination mit dem Fixierverhalten des Toners zu tun haben.

Der hierin beschriebene Restmonomergehalt in dem Toner basiert auf Werten, die in der folgenden Weise gemessen werden. Etwa 500 mg einer Tonerprobe werden genau in eine Probenflasche eingewogen. Dann werden in die Flasche etwa 10 g Aceton genau eingewogen, und der Flascheninhalt wird gut vermischt und dann durch eine Ultraschall-Waschvorrichtung 30 min lang Ultraschallwellen ausgesetzt. Dann wird der Flascheninhalt durch ein Membranfilter (z.B. ein Einweg-Membranfilter "25JP020AN", hergestellt von Advantec Toyo K.K.) filtriert, und 2 ml des flüssigen Filtrats werden einer Gaschromatoqraphie unterzogen. Die Ergebnisse werden mit Eichkurven verglichen, die im Voraus unter Verwendung von Styrol und anderen Monomeren erstellt worden sind. Die Gaschromatographiebedingungen sind wie folgt:

• Gaschromatograph: "Model 6890GC", hergestellt von Hewlett-Packard Corp.
• Trennsäule: INNOWax (200 &mgr;m × 0,40 &mgr;m × 25 m), hergestellt von Hewlett-Packard Corp.
• Trägergas: He (Konstantdruckbetrieb: 20 psi)
• Ofen: 10 min lang bei 50°C gehalten, mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 200°C erhitzt und 5 min lang bei 200°C gehalten.
• INJ: 200°C, Impulsbetrieb ohne Split (20 bis 40 psi, Einheit 0,5 min)
• Splitverhältnis: 5,0:1,0
• DET: 250°C (FID)

Wie vorstehend erwähnt wurde, besteht ein Tonerbild, das auf ein Aufzeichnungsmaterial übertragen wird, aus mehreren Tonerteilchenschichten, und die Wärmeleitung zu den Tonerteilchen ist in den jeweiligen Schichten nicht gleichmäßig. Im Einzelnen unterscheidet sich die Wärmeleitung zu der Tonerteilchenschicht, die von dem Aufzeichnungsmaterial am weitesten entfernt ist (d.h., dem Heizelement am nächsten ist), von der Wärmeleitung zu der Tonerteilchenschicht, die dem Aufzeichnungsmaterial am nächsten ist (d.h., von dem Heizelement am weitesten entfernt ist). Außerdem ist der Einfluss der thermischen Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials auf die Tonerteilchenschicht, die dem Heizelement am nächsten ist, gering, jedoch auf die Tonerteilchenschicht, die von dem Heizelement am weitesten entfernt ist, groß.

Zur Bewertung des thermischen Verhaltens eines Toners um den Fixierspalt herum ist es somit nicht zweckmäßig, nur die Tonereigenschaften bei dem Sollwert der Oberflächentemperatur des Fixierelements zu beachten.

Unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Einflussgrößen ist gefunden worden, dass es wirksam ist, als Parameter, der das Verhalten des Toners auf dem Aufzeichnungsmaterial, das in den Fixierspalt eintritt, gut darstellt, einen Speichermodul bei 110°C [G' (110°C)] des Toners und als Parameter, der das Verhalten des Toners auf dem Aufzeichnungsmaterial, das aus dem Fixierspalt austritt, gut darstellt, einen Speichermodul bei 140°C [G' (140°C)] des Toners anzuwenden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass der Toner "G' (110°C) ≤ 1,00 × 10⁶ dN/m²" zeigt. Wenn G' (110°C) 1,00 × 10⁶ dN/m² überschreitet, wird die Verformung von Tonerteilchen im Anfangsstadium des Fixierschrittes ungenügend, so dass möglich ist, dass ein Anteil des als äußerer Zusatzstoff verwendeten anorganischen Feinpulvers im Anfangsstadium des Fixierens nicht gut an der Oberfläche der Tonerteilchen eingebettet wird. Dies hat zur Folge, dass bei einem langzeitigen kontinuierlichen Fixierbetrieb eine Beschädigung des Fixierelements wahrscheinlich ist. Aus einem ähnlichen Grund beträgt G' (110°C) vorzugsweise höchstens 7,00 × 10⁵ dN/m².

Andererseits ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch wichtig, dass der Toner "G' (140°C) ≥ 7,00 × 10³ dN/m²" zeigt. Eine gewisser Anteil, jedoch eine sehr geringe Menge, des anorganischen Feinpulvers haftet an einem Nicht-Bildbereich, d.h., an einem nicht mit einem Tonerbild bedeckten Bereich, des Aufzeichnungsmaterials, das zu dem Fixierschritt befördert wird, an. Dies ist ein Anteil des anorganischen Feinpulvers, der von der Oberfläche von Tonerteilchen freigesetzt und auf das Aufzeichnungsmaterial übertragen worden ist. Wenn der Anteil des anorganischen Feinpulvers, der sich auf dem Aufzeichnungsmaterial befindet, auf das Fixierelement übertragen wird und für eine lange Zeit kontinuierlich an dem Fixierelement anhaftet, ist wahrscheinlich, dass das Fixierelement durch das anorganische Feinpulver, das an sich ein starres Material ist, beschädigt wird, so dass auf dem Fixierelement sehr kleine Schäden zurückbleiben, die zu einem ungleichmäßigen Fixierverhalten führen.

Durch Verwendung eines Toners, der einen geeigneten Wert des Speichermoduls G' (140°C) zeigt, ist es möglich, ein kontinuierliches Anhaften des anorganischen Feinpulvers an dem Fixierelement zu verhindern. Im Einzelnen kann das an dem Fixierelement anhaftende Feinpulver durch Kontakt mit einem frischen Tonerbild an das fixierte Bild angelagert werden, so dass es von dem Fixierelement abgetrennt wird, wodurch eine Beschädigung des Fixierelements durch das anhaftende anorganische Feinpulver verhindert wird.

Wenn G' (140°C) unter 7,00 × 10³ dN/m² liegt, ist eine wirksame Anlagerung des anorganischen Feinpulvers an das Fixierelement schwierig. "G' (140°C) ≥ 1,00 × 10⁴ dN/m²" wird ferner aus einem ähnlichen Grund bevorzugt.

Bei dem Fixierschritt gemäß dem System der elektromagnetischen Induktionsheizung des Bilderzeugungsverfahrens der vorliegenden Erfindung wird es ferner zum wirksamen Fixieren eines Tonerbildes unter Verwendung eines Toners mit einer geringen Teilchengröße und insbesondere eines Vollfarben-Tonerbildes unter Verwendung eines Farbtoners mit einer geringen Teilchengröße bevorzugt, dass die Temperatur Z1 (°C) des drehbaren Heizelements vor dem Eintritt in den Spalt, die Temperatur Z2 (°C) des Heizelements nach dem Durchgang durch den Spalt und die Temperatur Z3 (°C) bei einem Bereich des Heizelements, der dem Wärmeerzeugungsbereich vorangeht, die folgende Beziehung erfüllen: Z3 ≦ Z2 < Z1 und der Toner mindestens Tonerteilchen und anorganisches Feinpulver umfasst und die folgenden Beziehungen erfüllt: G' (110°C) ≤ 1,00 × 10⁶ dN/m² und G' (140°C) ≥ 7,00 × 10³ dN/m².

Der "G' (110°C)"-Wert und der "G' (140°C)"-Wert eines Toners, die hierin beschrieben werden, basieren auf Werten des Speichermoduls G', die unter Anwendung eines Viskoelastizitätsmessgeräts (Rheometers) ("Model RDA-II", hergest. durch Rheometrics Co.) in einem Temperaturbereich von 60 bis 210°C unter den folgenden Bedingungen gemessen werden:

• Haltevorrichtung: Kreisrunde parallele Platten mit einem Durchmesser von 25 mm, die eine kreisrunde Platte und ein Betätigungselement in Form einer flachen Schale umfassen, wobei der Abstand zwischen der kreisrunden Platte und der Unterseite der flachen Schale etwa 2 mm beträgt.
• Probe: Eine Tonerprobe wird zu einer scheibenförmigen Probe mit einem Durchmesser von etwa 25 mm und einer Höhe von etwa 2 mm formgepresst.
• Messhäufigkeit: 6,28 rad/s.
• Probendehnungskorrektur: automatische Messweise.
• Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit: 2°C/min im Bereich von 60 bis 210°C.

Die Speichermodulwerte, die bei der vorstehend beschriebenen Messung bei 110°C und 140°C gemessen werden, werden als G' (110°C) bzw. G' (140°C) angesehen.

Der Toner, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass er hydrophobiertes anorganisches Feinpulver mit einer mittleren Primärteilchengröße von 4 bis 80 nm enthält.

So ein anorganisches Feinpulver wird einem Toner im Allgemeinen zugesetzt, um die Fließfähigkeit zu verbessern und die Ladung der Tonerteilchen gleichmäßig zu machen. Durch Hydrophobieren des anorganischen Feinpulvers mit z.B. Siliconöl ist es jedoch möglich, nicht nur die Aufladbarkeit einzustellen und Beständigkeit des Toners gegenüber Umwelteinflüssen zu erzielen, sondern auch die Trennbarkeit des Toners von dem Fixierband zu verbessern.

Der Zusatz von hydrophobiertem anorganischem Feinpulver wird auch bevorzugt, um eine hohe Aufladbarkeit des Toners aufrechtzuerhalten, damit sogar in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit ein Verstreuen von Toner verhindert wird.

Das Hydrophobieren von anorganischem Feinpulver kann beispielsweise durchgeführt werden, indem als erster Reaktionsschritt eine Silylierung zur Entfernung oder Verminderung von Silanolgruppen durch Bildung chemischer Bindungen bewirkt wird und dann auf der Oberfläche als zweiter Reaktionsschritt eine hydrophobe Siliconölschicht gebildet wird.

Das Siliconöl, das zu dem vorstehend beschriebenen Zweck verwendet wird, kann bei 25°C vorzugsweise eine Viskosität von 10 bis 200.000 mm²/s und insbesondere von 3000 bis 80.000 mm²/s haben. Wenn die Viskosität unter 10 mm²/s liegt, ist es wahrscheinlich, dass das anorganische Feinpulver mit dem Siliconöl nicht stabil behandelt werden kann, so dass das Siliconöl, mit dem das anorganische Feinpulver für die Behandlung beschichtet worden ist, wegen thermischer oder mechanischer Spannung oder Beanspruchung leicht abgetrennt, übertragen oder abgegeben oder verschlechtert wird, was eine schlechtere Bildqualität zur Folge hat. Wenn die Viskosität andererseits höher als 200.000 mm²/s ist, besteht die Neigung, dass die Behandlung des anorganischen Feinpulvers mit dem Siliconöl schwierig wird.

Besonders bevorzugte Arten des verwendeten Siliconöls können Dimethylsiliconöl, Methylphenylsiliconöl, &agr;-methylstyrolmodifiziertes Siliconöl, Chlorphenylsiliconöl und fluorhaltiges Siliconöl umfassen.

Die Siliconölbehandlung kann z.B. durchgeführt werden, indem das anorganische Feinpulver (das wahlweise im Voraus z.B. mit einem Silan-Haftmittel behandelt worden ist) durch einen Mischer wie z.B. einen Henschel-Mischer direkt mit Siliconöl vermischt wird; indem Siliconöl auf das anorganische Feinpulver aufgesprüht wird oder indem Siliconöl in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert wird und das anorganische Feinpulver zum Vermischen dazugegeben wird, worauf Entfernung des Lösungsmittels folgt. Im Hinblick auf die Bildung von weniger Agglomeraten als Nebenprodukt wird das Aufsprühen besonders bevorzugt.

Das Siliconöl kann in einer Menge von 1 bis 23 Masseteilen und vorzugsweise 5 bis 20 Masseteilen je 100 Masseteile des anorganischen Feinpulvers vor der Behandlung verwendet werden. Bei weniger als 1 Masseteil kann keine gute Hydrophobie erzielt werden, und bei mehr als 23 Masseteilen werden leicht Schwierigkeiten wie z.B. das Auftreten von Schleier verursacht.

Als Hydrophobierungsmittel für das anorganische Feinpulver können auch Siliconlack, verschiedene modifizierte Siliconlacke, Siliconöl, verschiedene modifizierte Siliconöle, Silanverbindungen, Silan-Haftmittel, andere organische Siliciumverbindungen und organische Titanatverbindungen allein oder in Kombination verwendet werden.

Das anorganische Feinpulver kann vorzugsweise eine mittlere Primärteilchengröße von 4 bis 80 nm haben.

Wenn das anorganische Feinpulver eine mittlere Primärteilchengröße von mehr als 80 nm hat oder das anorganische Feinpulver nicht zugesetzt wird, ist es wahrscheinlich, dass die nach der Übertragung zurückgebliebenen Tonerteilchen in dem Fall, dass sie an dem Aufladeelement anhaften, an dem Aufladeelement ankleben, so dass es schwierig wird, beständig eine gute, gleichmäßige Aufladbarkeit des Bildträgerelements zu erzielen. Ferner wird es schwierig, eine gute Fließfähigkeit des Toners zu erzielen, und ist es wahrscheinlich, dass die Tonerteilchen ungleichmäßig aufgeladen werden, was zu Problemen wie z.B. verstärktem Schleier, Verminderung der Bilddichte und Verstreuen von Toner führt.

In dem Fall, dass das anorganische Feinpulver eine mittlere Primärteilchengröße von weniger als 4 nm hat, wird bewirkt, dass das anorganische Feinpulver eine starke Agglomerierbarkeit zeigt, so dass wahrscheinlich ist, dass das anorganische Feinpulver eine breite Teilchengrößenverteilung hat und anstelle von Primärteilchen eher Agglomerate, deren Zerkleinerung schwierig ist, enthält, was leicht zu Bildfehlern wie z.B. Bildausfall aufgrund einer Entwicklung mit den Agglomeraten des anorganischen Feinpulvers und Fehlern, die Beschädigungen des Bildträgerelements, des Entwicklerträgerelements oder des Kontaktaufladeelements durch die Agglomerate zuzuschreiben sind, führt. Zur Erzielung einer gleichmäßigeren Ladungsverteilung der Tonerteilchen wird es ferner bevorzugt, dass die mittlere Primärteilchengröße des anorganischen Feinpulvers im Bereich von 6 bis 35 nm liegt.

Die hierin beschriebene anzahlgemittelte Primärteilchengröße des anorganischen Feinpulvers basiert auf Werten, die in der folgenden Weise gemessen werden. Eine Entwicklerprobe wird durch ein Rasterelektronenmikroskop (REM), das mit einem Elementaranalysator wie z.B. einem Röntgenmikroanalysator bzw. einer Elektronenmikrosonde (ESMA) ausgerüstet ist, in vergrößerter Form photographiert, wodurch ein gewöhnliches REM-Bild und auch ein ESMA-Bild, auf dem in dem anorganischen Feinpulver enthaltene Elemente abgebildet sind, erhalten werden. Dann werden durch Vergleich dieser Bilder die Größen von 100 oder mehr Primärteilchen des anorganischen Feinpulvers, die an den Tonerteilchen anhaften oder von diesen freigesetzt worden sind, gemessen, wodurch die anzahlgemittelte Teilchengröße erhalten wird.

Das anorganische Feinpulver, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise Feinpulver mindestens einer Oxidart umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliciumdioxid, Titandioxid und Aluminiumoxid besteht.

Beispielsweise kann Siliciumdioxid-Feinpulver Trockenverfahren-Siliciumdioxid [manchmal als "Fumed Silica" (Kieselpuder) bezeichnet] sein, das durch Dampfphasenoxidation eines Siliciumhalogenids gebildet wird, oder Nassverfahren-Siliciumdioxid sein, das aus Wasserglas gebildet wird, jedoch wird Trockenverfahren-Siliciumdioxid bevorzugt, weil es an seiner Oberfläche und in seinem Inneren weniger Silanolgruppen hat und auch weniger Herstellungsrückstände wie z.B. Na₂O und SO₃ ^2- zurückbleiben. Das Trockenverfahren-Siliciumdioxid kann in Form eines zusammengesetzten Metalloxidpulvers mit anderen Metalloxiden erhalten werden, indem beispielsweise bei dem Herstellungsverfahren zusammen mit Siliciumhalogenid ein anderes Metallhalogenid wie z.B. Aluminiumchlorid oder Titanchlorid verwendet wird.

Es wird bevorzugt, dass das anorganische Feinpulver, das eine anzahlgemittelte Primärteilchengröße von 4 bis 80 nm hat, in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Masseteilen je 100 Masseteile der Tonerteilchen zugesetzt wird. Bei weniger als 0,1 Masseteilen ist die Wirkung ungenügend, und bei mehr als 3,0 Masseteilen ist eine Verschlechterung der Fixierbarkeit wahrscheinlich.

Das anorganische Feinpulver, das eine anzahlgemittelte Primärteilchengröße von 4 bis 80 nm hat, kann vorzugsweise eine durch die Stickstoffadsorptions-BET-Methode, z.B. durch die BET-Mehrpunktmethode unter Anwendung eines Geräts zur Messung der spezifischen Oberfläche ("Autosorb 1", hergestellt von Yuasa Ionix K.K.), gemessene spezifische Oberfläche von 20 bis 250 m²/g und insbesondere 40 bis 200 m²/g haben.

Es ist auch möglich, dass andere Zusatzstoffe, die Gleitmittelpulver wie z.B. Teflonpulver, Zinkstearatpulver und Polyvinylidenfluoridpulver; Schleifmittel wie z.B. Ceroxidpulver, Siliciumcarbidpulver und Strontiumtitanatpulver; Fließfähigkeit erteilende Mittel oder Antibackmittel wie z.B. Titanoxidpulver und Aluminiumoxidpulver; anorganische oder organische sphärische Teilchen mit einer mittleren oder großen Teilchengröße, die eine Primärteilchengröße von mehr als 30 nm haben, als Mittel zur Verbesserung des Reinigungsverhaltens wie z.B. sphärische Siliciumdioxidteilchen, sphärische Polymethylsilsesquioxanteilchen und sphärische Harzteilchen und Mittel zur Verbesserung des Entwicklungsverhaltens wie z.B. organische und/oder anorganische Feinteilchen, die auf eine Polarität, die der Polarität der Tonerteilchen entgegengesetzt ist, aufladbar sind, umfassen, in einem Ausmaß, durch das der Toner der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird, enthalten sind. Solche Zusatzstoffe können auch nach Hydrophobierung der Oberfläche zugesetzt werden.

Es werden die anderen Tonerbestandteile beschrieben.

Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Bindemittelharz des Toners kann vorzugsweise eine THF-lösliche Substanz mit einer Molmassenverteilung, die im Molmassenbereich von 10³ bis 10⁵ mindestens einen Peak zeigt, umfassen. Wenn in dem vorstehend angegebenen Bereich kein Peak gefunden wird, ist es wahrscheinlich, dass der erhaltene Toner eine schlechtere Beständigkeit gegen Zusammenbacken hat oder über einen weiten Temperaturbereich nicht fixierbar ist. Im Fall der Vollfarben-Bilderzeugung wird es schwierig, einen Farbmischungs-Temperaturbereich sicherzustellen, der sich bei der Erzeugung von Vollfarbenbildern durch Entwicklung übereinandergelagerter Bilder für eine reine bzw. deutliche Farbwiedergabe eignet.

Beispiele für das Bindemittelharz, das zur Herstellung des Toners durch Pulverisieren verwendet wird, können Polystyrol; Homopolymere substituierter Derivate wie z.B. Polyvinyltoluol; Styrolcopolymere wie z.B. 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-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 und Styrol-Maleinsäureester-Copolymere; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylbutyral, Siliconharz, Polyesterharz, Polyamidharz, Epoxyharz, Polyacrylsäureharz, Terpentinharz, modifiziertes Terpentinharz, Terpenharz, Phenolharz, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatisches Erdölharz; Paraffinwachs, Esterwachs, Carnaubawachs und Polyethylenwachs umfassen. Diese Bindemittelharze und harzartigen Materialien können allein oder in Form einer Mischung verwendet werden. Im Hinblick auf Entwicklungsverhalten und Fixierverhalten bzw. Fixierbarkeit werden Styrolcopolymere und Polyesterharze besonders bevorzugt.

Die GPC-Messung (GPC = Gel-Permeationschromatographie) zur Bereitstellung eines Chromatogramms, mit dem Peak- oder/und Schultermolmassen als Polystyrol äquivalente Molmassen bestimmt werden, kann in der folgenden Weise durchgeführt werden.

Eine Tonerprobe wird in THF (Tetrahydrofuran) gelöst, um eine Lösung mit einer Harzkonzentration von etwa 0,4 bis 0,6 mg/ml zu bilden, und die Lösung wird durch ein lösungsmittelbeständiges Membranfilter mit einem Porendurchmesser von 0,2 &mgr;m filtriert.

Dann werden Trennsäulen in einem Heizschrank bei 40°C stabilisiert; es wird bewirkt, dass THF als Lösungsmittel in einer Durchflussmenge von 1 ml/min hindurchfließt, und etwa 100 ml der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Probenlösung werden zur GPC-Messung in die Trennsäulen eingespritzt. Zur Ermittlung der Molmassenverteilung einer Probe ist unter Verwendung mehrerer monodisperser Standard-Polystyrolproben, d.h., von TSK Standard Polystyrene F-850, F-450, F-288, F-128, F-80, F-40, F-20, F-10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000 und A-500, erhältlich von Toso K.K., eine Eichkurve erstellt worden, die eine Wechselbeziehung zwischen einer logarithmischen Molmassenskale und entsprechenden GPC-Zählimpulszahlen zeigt. Der Detektor besteht aus einer Kombination eines Brechungsindexdetektors und eines UV-Detektors (Ultraviolettdetektors), die reihengeschaltet sind. Die Trennsäulen können vorzugsweise aus einer Vielzahl von handelsüblichen Polystyrolgel-Säulen bestehen. Zur Erzielung der hierin beschriebenen GPC-Daten wurde für ein schnell arbeitendes GPC-Gerät ("HPLC 8120 GPC", erhältlich von Toso K.K.) eine Kombination von Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 und 800P, erhältlich von Showa-Denko K.K., angewendet.

Im Fall der Tonerherstellung durch ein Polymerisationsverfahren kann eine polymerisierbare Monomermischung aus den folgenden Materialien hergestellt werden.

Beispiele für das polymerisierbare Monomer können Monomere der Styrolklasse wie z.B. Styrol, o-Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Methoxystyrol und p-Ethylstyrol; Acrylatester wie z.B. Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, n-Propylacrylat, n-Octylacrylat, Dodecylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chlorethylacrylat und Phenylacrylat; Methacrylatester wie z.B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat; Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamid umfassen.

Die vorstehend beschriebenen Monomere können allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr als zwei Arten verwendet werden. Im Hinblick auf das Entwicklungsverhalten und das Verhalten bei der kontinuierlichen Bilderzeugung des erhaltenen Toners wird es bevorzugt, dass von den vorstehend beschriebenen Monomeren Styrol oder ein Styrolderivat allein oder in Form einer Mischung mit einer anderen Mischung verwendet wird.

Bei der Tonerherstellung durch Polymerisation ist es auch möglich, dass der Monomermischung vor der Polymerisation ein Harz zugesetzt wird. Beispielsweise ist es möglich, dass zur Einführung von polymerisierten Einheiten eines Monomers mit einer hydrophilen funktionellen Gruppe wie z.B. einer Aminogruppe, Carboxylgruppe, Hydroxylgruppe,