DE69617139T2

DE69617139T2 - Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69617139T2
Application number: DE69617139T
Authority: DE
Inventors: Koichi Hiroshima; Toru Kosaka; Katsuhiko Nishimura; Yasuo Yoda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: US5701568A; DE69617139D1; KR100198170B1; KR970016852A; EP0760495B1; EP0760495A3; EP0760495A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderzeugungsvorrichtung, insbesondere eine Bilderzeugungsvorrichtung, wie ein Kopiergerät, einen Drucker und ein Faxgerät, eines Typs, bei dem ein übertragbares Bild (Tonerbild), das auf einem ersten Bildträgerelement ausgebildet wird, einmal auf ein Zwischentransferelement als zweites Bildträgerelement übertragen (Primärtransfer) und dann weiter auf ein Transfer(empfangs)material als drittes Bildträgerelement in Druckkontakt mit dem Zwischentransferelement übertragen wird (Sekundärtransfer), um ein Bildprodukt (Kopie, Druck etc.) zu erhalten.
Hierbei kann es sich bei dem ersten Bildträgerelement beispielsweise um ein lichtempfindliches Element für die Elektrophotographie, ein dielektrisches Element für die elektrostatische Aufzeichnung oder ein magnetisches Element für eine magnetische Aufzeichnung handeln. Das übertragbare Bild kann daher auf dem ersten Bildträgerelement durch Elektrophotographie, elektrostatische Aufzeichnung, magnetische Aufzeichnung etc. ausgebildet werden. Bei dem Zwischentransferelement (zweites Bildträgerelement) kann es sich beispielsweise um eine Rolle (oder Trommel) oder ein Band handeln. Das Transfer(empfangs)material (drittes Bildträgerelement) kann beispielsweise Transfer(empfangs)papier (Normalpapier), Aufzeichnungspapier, Druckpapier, Karton, ein Umschlag, eine Postkarte, ein transparenter oder opaker Der vorstehend beschriebene Typ einer Bilderzeugungsvorrichtung, der ein Zwischentransferelement aufweist, kann in wirksamer Weise als Mehrfarb- oder Vollfarbbilderzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Bildproduktes verwendet werden, bei dem auf synthetische Weise Farbbilddaten durch sequentielles Übertragen einer Vielzahl von Farbkomponentenentwickler(toner)bildern auf das Zwischentransferelement und gleichzeitiges Übertragen der Bilder auf ein Transfermaterial reproduziert werden, oder als Bilderzeugungsvorrichtung, die zusätzlich zu einer Funktion zur Erzeugung eines monochromatischen Bildes mit einer Funktion zur Erzeugung eines Farbbildes versehen ist, wodurch es möglich ist, ein Mehrfarbbild oder Vollfarbbild zu erhalten, das frei von Abweichungen unter den Farbkomponentenbildern (d. h. Farbabweichungen) ist.
Als Vollfarbbilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung eines Zwischentransferelementes ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein trommel oder rollenförmiges Zwischentransferelement Verwendung findet (US-PS 5 187 526). Fig. 16 zeigt eine Darstellung dieser Bilderzeugungsvorrichtung.
Gemäß Fig. 16 wird eine elektrophotographische lichtempfindliche Trommel (erstes Bildträgerelement) 1, die sich im Uhrzeigersinn (durch einen Pfeil angedeutet) dreht, von einer Koronaaufladeeinheit 22 gleichmäßig aufgeladen und mit Bildlicht 3 belichtet, um hierauf ein latentes elektrostatisches Bild auszubilden, das mit einem Entwickler entwickelt wird, der aufgeladene Farbpartikel (als "Toner" bezeichnet) aufweist. Das auf diese Weise auf der lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildete Tonerbild wird auf eine Zwischentransferrolle (zweites Bildträgerelement) 5 übertragen, die sich synchron mit einer identischen Drehzahl wie die lichtempfindliche Trommel 1 in Kontakt oder in der Nachbarschaft von dieser unter Aufrechterhaltung eines ersten Transferspaltbereiches N1 dreht (Primärtransfer). Die Zwischentransferrolle 5 besitzt einen Metallkern 51 und eine Oberflächenschicht 52 darauf, die eine dünne Schicht aus elektrisch leitendem Polyurethan umfaßt und mit einer Vorspannung einer Polarität entgegengesetzt zu der des Toners von einer Stromquelle 29 beaufschlagt wird, um das Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 1 durch eine elektrostatische Übertragung zu empfangen.
Die Ausbildung des Tonerbildes auf der lichtempfindlichen Trommel 1 und der Primärtransfer des Tonerbildes auf die Zwischentransferrolle 5 können eine Anzahl von Malen wiederholt werden, die der Anzahl der Farbkomponenten entspricht, welche zur Schaffung der gewünschten Vollfarbbilddaten erforderlich sind, um eine Überlagerung der übertragenen Farbkomponententonerbilder auf der Oberfläche der Zwischentransferrolle 5 zu erreichen und auf diese Weise synthetisch ein Vollfarbbild zu erzeugen, das den entsprechenden Farbbilddaten entspricht. Die Entwicklungsvorrichtung 4 wird ausgetauscht und an einer Entwicklungsposition für jede Entwicklungsvorrichtung, die einen vorgegebenen Farbtoner zu jedem Zeitpunkt der Ausbildung eines entsprechenden Farbkomponententonerbildes auf der lichtempfindlichen Trommel 1 enthält, angeordnet.
Wenn der Primärtransfer des letzten Farbtonerbildes von der lichtempfindlichen Trommel 1 zur Zwischentransferrolle 5 durchgeführt wird, wird ein Transfermaterial P, wie beispielsweise Transferpapier, von einer Papierzuführeinheit einem zweiten Transferspaltbereich N2 zwischen der Zwischentransferrolle 5 und einer Transferrolle (Kontakttransferelement) 7 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zugeführt, wodurch das auf der Zwischentransferrolle 5 ausgebildete Vollfarbbild auf das Transfermaterial P (Senkundärtransfer) übertragen wird.
Die Transferrolle 7 besitzt einen Metallkern 71 und eine Obeflächenschicht 72 darauf die eine dünne Schicht aus elektrisch leitendem Polyurethan besitzt. Zum Zeitpunkt des Primärtransfers der Tonerbilder von der lichtempfindlichen Trommel 1 zur Zwischentransferrolle 5 wird der Metallkern 71 über einen Schalter 90 bei 91 geerdet. Zum Zeitpunkt des Sekundärtransfers eines Vollfarbbildes von der Zwischentransferrolle 5 zum Transfermaterial P wird der Metallkern 71 an eine Vorspannungsquelle 72 angeschlossen, deren Polarität zu der des Toners entgegengesetzt ist und die eine Spannung aufweist, die größer ist als die der Spannungsquelle 29 für den Metallkern 51 der Zwischentransferrolle 5.
Das Transfermaterial P, das das übertragene Vollfarbbild von der Zwischentransferrolle 5 empfangen hat, wird einer Fixiervorrichtung (nicht gezeigt) zugeführt und einer Bildfixierbehandlung unterzogen um ein Vollfarbbildprodukt zu erzeugen.
Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Reinigungseinheit 13 für die lichtempfindliche Trommel 1 und eine Reinigungseinheit 80 für die Zwischentransferrolle 5. Die Reinigungseinheit 80 wird von einer Verschiebeeinrichtung (nicht gezeigt) mit der Zwischentransferrolle 5 in Kontakt bewegt und von dieser getrennt und in eine Position bewegt und dort gehalten, die von der Zwischentransferrolle 5 getrennt ist, und zwar mindestens während einer Zeitdauer vom Beginn des Primärtransfers der Tonerbilder von der lichtempfindlichen Trommel 1 auf die Zwischentransferrolle 5 bis zur Beendigung des Sekundärtransfers eines Vollfarbbildes von der Zwischentransferrolle 5 auf das Transfermaterial P. Es ist ferner möglich, die Konstruktion so auszubilden, daß die Transferrolle 7 ebenfalls mit der Zwischentransferrolle 5 in Kontakt bewegt und von dieser getrennt wird, falls gewünscht, und mit der Zwischentransferrolle 5 während des Sekundärtransfers eines Vollfarbbildes von der Zwischentransferrolle 5 zum Transfermaterial P in Kontakt gehalten wird.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird durch die Verwendung eines trommelförmigen oder rollenförmigen Zwischentransferelementes 5 der Vorteil erreicht, daß ein Vollfarbbild frei von Farbabweichungen mit einer einfachen Konstruktion erhalten werden kann, die im Vergleich zu einem bandförmigen Zwischentransferelement keinen Korrekturmechanismus für die Bewegungsgeschwindigkeit benötigt. Des weiteren ermöglicht eine solche Bilderzeugungsvorrichtung einen Primärtransfer eines auf einem ersten Bildträgerelement ausgebildeten Bildes auf ein Zwischentransferelement und einen Sekundärtransfer auf ein Transfermaterial, was nicht nur für eine Farbbilderzeugung von Vorteil ist, wie vorstehend beschrieben, sondern auch für eine Bilderzeugung auf einem derartigen Transfermaterial, bei dem die direkte Übertragung eines auf einem Bildträgerelement ausgebildeten Bildes auf das Transfermaterial schwierig ist, wie beispielsweise bei sehr dünnem Papier oder sehr dünner Folie oder sehr dickem Papier. Dies ist darauf zurückzuführen, daß es nicht einfach ist, ein solches Transfermaterial in eine Position zu bringen, die das erste Bildträgerelement umgibt, und dort zu lagern. Ferner ist eine solche Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Zwischentransferelement aufweist, vorteilhaft für einen Fall, bei dem Papier als Transfermaterial verwendet wird, da die Wahrscheinlichkeit geringer ist, daß Papierstaub am ersten Bildträgerelement haftet.
Eine solche Bilderzeugungsvorrichtung mit zweimaliger Übertragung muß jedoch eine hohe Bildübertragungseffizienz besitzen und bei jeder der beiden Übertragungen keine Bildqualitätsverschlechterung verursachen.
Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einem Zwischentransferelement zu schaffen, die eine hohe Übertragungseffizienz besitzt und bei der Übertragung keine Bildqualitätsverschlechterung bewirkt.
Erfindungsgemäß wird eine Bilderzeugungsvorrichtung geschaffen, die ein erstes Bildträgerelement, ein Zwischentransferelement zum Empfang eines auf dem ersten Bildträgerelement ausgebildeten übertragbaren Bildes und eine Kontakttransfereinrichtung zum Übertragen des übertragbaren Bildes vom Zwischentransferelement zum Transfermaterial aufweist, wobei
das erste Bildträgerelement eine Oberflächenschicht mit einer dielektrischen Konstanten &epsi;d aufweist, das Zwischentransferelement eine Oberflächenschicht mit einer dielektrischen Konstanten &epsi;ITD besitzt und die Kontakttransfereinrichtung eine Oberflächenschicht mit einer dielektrischen Konstanten &epsi;Tr aufweist, die die Bedingung &epsi;d ≤ &epsi;ITD ≤ &epsi;Tr erfüllen,
das Zwischentransferelement, einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup6;-10¹&sup0; Ohm.cm bei einer angelegten Spannung von 1 kV hat und
die Kontakttransfereinrichtung einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup8;-10¹&sup5; Ohm.cm bei einer angelegten Spannung von 1 kV besitzt.
In einem Fall, in dem das Zwischentransferelement oder die Kontakttransfereinrichtung aus einer einzigen Schicht besteht, wird die einzige Schicht bei der Auswertung der hier beschriebenen Bedingungen als solche als Oberflächenschicht angesehen.
Mit der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Bilderzeugungsprozeß zu realisieren, der frei von Übertragungsunregelmäßigkeiten ist und eine hohe Übertragungseffizienz aufweist. Desweiteren ist es möglich, den Tonerverbrauch und die Menge des zu beseitigenden Toners zu minimieren. Es wird insbesondere eine hohe Sekundärtransfereffizienz erreicht, so daß die Reinigungseinheit für das Bildtransfermaterial vereinfacht werden kann. Des weiteren können mehrere überlagerte Farbtonerbilder einschließlich der obersten Tonerschicht und der untersten Tonerschicht in gleichmäßiger Weise übertragen werden, so daß es möglich ist, eine ausgezeichnete Farbreproduzierbarkeit zu erreichen, die als wichtigstes Merkmal bei der Farbbilderzeugung angesehen wird.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht zur Verdeutlichung des Aufbaus einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines in einen Laserdrucker eingearbeiteten Zwischentransferelementes;
Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht, die eine Laminatstruktur eines Zwischentransferelementes zeigt;
Fig. 4A und 4B Diagramme, die die Primärtransfereffizienz und Sekundärtransfereffizienz bei einem ersten Typ einer Bilderzeugungsvorrichtung zeigen;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus eines Laserdruckers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6A und 6B Diagramme, die die Primärtransfereffizienz und Sekundärtransfereffizienz bei einem zweiten Typ einer Bilderzeugungsvorrichtung zeigen;
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Polymerisationstonerpartikels, der in geeigneter Weise bei einer Ausführungsform der Erfindung Verwendung findet;
Fig. 8 eine Ansicht zur Verdeutlichung der Definition eines Formfaktors SF1;
Fig. 9A und 9B Diagramme, die die Primärtransfereffizienz und die Sekundärtransfereffizienz für zwei Tonertypen (Polymerisationstoner und Pulverisationstoner) zeigen;
Fig. 10 eine Darstellung zur Verdeutlichung der Definition eines Formfaktors SF2;
Fig. 11A und 11B Diagramme, die die Primärtransfereffizienz und Sekundärtransfereffizienz für zwei Typen von Magnettonern (pulverisiert und kugelförmig) zeigen;
Fig. 12 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer lichtempfindlichen Trommel mit einer Überzugsschicht;
Fig. 13 eine schematische vergrößerte Schnittansicht einer Überzugsschicht;
Fig. 14A und 14B Diagramme, die die Primärtransfereffizienz für einen Polymerisationstoner und einen kugelförmigen Magnettoner bei Verwendung von lichtempfindlichen Trommeln mit (141) und ohne (142) einer Überzugsschicht zeigen;
Fig. 15 eine Darstellung zur Verdeutlichung des Prinzips der Messung der elektrostatischen Kapazität unter einer Gleichspannung; und
Fig. 16 eine schematische Schnittdarstellung einer Bilderzeugungsvorrichtung, die eine Zwischentransferrolle aufweist, welche einen überlagerten Transfer ermöglicht.
Es wurde festgestellt, daß die Übertragungseffizienz und die Bildproduktqualität einer Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Zwischentransferelement aufweist, in beträchtlicher Weise von den spezifischen Widerständen und Dielektrizitätskonstanten der in die Übertragung der Tonerbilder involvierten Elemente abhängt. Genauer gesagt, wenn das Zwischentransferelement einen spezifischen Volumenwiderstand (gemessen unter Anlegung von 1 kV, wenn hiernach nicht anders angegeben) von unter 10&sup6; Ohm.cm besitzt, wird die Transfereffizienz des Toners von einem Zwischentransferelement auf ein Transferelement (hiernach als "Sekundärtransfereffizienz" bezeichnet) verschlechtert. Wenn der spezifische Volumenwiderstand über 10¹¹ Ohm.cm liegt, verschlechtert sich die Transfereffizienz des Toners von einem ersten Bildträgerelement, wie einer lichtempfindlichen Trommel, auf ein Zwischentransferelement (hiernach als "Primärtransfereffizienz" bezeichnet). Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß in dem Fall, in dem zwei Elemente mit hohem spezifischen Widerstand rotieren, während sie sich unter Anlegung einer hohen Spannung kontaktieren, ein Entladungsphänomen (Ablöseentladung), das dem Paschen'schen Gesetz folgt, zum Zeitpunkt der Trennung der beiden Elemente auftritt, wodurch eine erhöhte Menge an invers aufgeladenem Toner entsteht, die zu einem Retransfer- (oder Rückübertragungs-)Phänomen führt. In einem Übertragungsschritt bei Anlegen einer niedrigen Spannung tritt eine solche Ablöseentladung nicht auf, so daß kein Retransfer verursacht wird. In einem Fall, in dem der spezifische Volumenwiderstand eines Zwischentransferelementes 10¹¹ Ohm.cm übersteigt, die Primärtransfervorspannung erhöht und die Sekundärtransfervorspannung hierauf überlagert wird, wird es erforderlich, eine höhere Vorspannung anzulegen als in dem Fall, in dem ein Zwischentransferelement mit einem niedrigen spezifischen Widerstand verwendet wird, so daß auf diese Weise die Bildqualität nachteilig beeinflußt und ein Kostenanstieg infolge der Notwendigkeit einer Hochspannungsstromquelle verursacht wird.
Es wird daher bevorzugt, die spezifischen Widerstände des Zwischentransferelementes und der Sekundärtransfereinrichtung in einem Ausmaß, das von der Bildproduktqualität her zulässig ist, so niedrig wie möglich zu machen. Um eine Primärtransfereffizienz und eine Sekundärtransfereffizienz zu erreichen, die beide hoch sind, muß das Zwischentransferelement einen spezifischen Volumenwiderstand in einem Bereich von 10&sup6;-10¹&sup0; Ohm.cm besitzen.
Auch bei dem Sekundärtransferschritt vom Zwischentransferelement zu einem Transferelement (drittes Bildträgerelement) beeinflußt der spezifische Widerstand der Sekundärtransfereinrichtung die Übertragungseffizienz und die Bildproduktqualität beträchtlich. Wenn der spezifische Volumenwiderstand unter 10&sup8; Ohm.cm liegt, kann er unter dem von Papier in einer Umgebung mit geringer Feuchtigkeit liegen, so daß es schwierig wird, eine ausreichende Transferladung auf die Rückseite des Papiers zu bringen und damit eine schlechte Übertragung verursacht wird. In dem Fall, in dem der spezifische Widerstand über 10¹&sup5; Ohm.cm liegt, wird die Sekundärvorspannung ähnlich wie im vorstehend erwähnten Fall des Zwischentransferelementes erhöht, so daß eine Rückübertragung infolge einer Ablöseentladung auftreten kann und die Stromversorgungskosten erhöht werden.
Um daher eine hohe Sekundärtransfereffizienz zu erzielen, muß die Sekundärtransfereffizienz einen spezifischen Volumenwiderstand in einem Bereich von 10&sup8;-10¹&sup5; Ohm.cm besitzen.
Um bei der vorliegenden Erfindung hohe Transfereffizienzen bei niedrigen Übertragungsspannungen zu erzielen, werden die Dielektrizitätskonstanten der in die Transferschritte involvierten Elemente speziell so gesteuert, daß sie das elektrische Übertragungsfeld intensivieren, ohne eine hohe Transfervorspannung aufzubringen.
Es ist möglich, die Übertragungseffizienz durch Erhöhung der Dielektrizitätskonstante zu erhöhen. Dies ist wahrscheinlich auf den nachfolgenden Grund zurückzuführen. Ein elektrisches Feld E1 zwischen dem ersten Bildträgerelement und dem Zwischentransferelement und ein elektrisches Feld E2 zwischen dem Zwischentransferelement und der Sekundärtransfereinrichtung können gemäß den nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) ermittelt werden:
E&sub1; = (Vd - VITD1)/(dd/&epsi;d + dt&sub1;/&epsi;t + dITD/EITD + de/&epsi;e + g&sub1;) ... (1)
E&sub2; = (VITD2 - VT)/(dIT)/&epsi;ITD + de/&epsi;e + dt&sub2;/&epsi;t + dp/&epsi;p + dTr/&epsi;Tr + g&sub2;) ... (2)
worin die verwendeten Symbole die folgenden Werte wiedergeben:
Vd: Oberflächenpotential auf dem ersten Bildträgerelement,
VIDT1: Oberflächenpotential auf dem Zwischentransferelement,
VITD2 = Oberflächenpotential auf dem Zwischentransferelement,
VT: Oberflächenpotential auf der Sekundärtransfereinrichtung,
dd: Dicke der Aufzeichnungsschicht des ersten Bildträgerelementes (d. h. Einer lichtempfindlichen Schicht (und einer Überzugsschicht, falls eine solche vorhanden ist) im Falle eines lichtempfindlichen Elementes),
dt&sub1;: Tonerschichtdicke auf dem ersten Bildträgerelement,
dITD: Oberflächenschicht(Überzugsschicht)dicke des Zwischentransferelement 28,
de: Dicke der elastischen Schicht des Zwischentransferelementes
dt&sub2;: Tonerschichtdicke auf dem Zwischentransferelement,
dp: Dicke des Transfermateriales,
dTr: Dicke der Sekundärtransfereinrichtung,
&epsi;d: Dielektrizitätskonstante der Oberflächenschicht des ersten Bildträgerelementes,
&epsi;t: Dielektrizitätskonstante der Tonerschicht,
&epsi;ITD: Dielektrizitätskonstante der Oberflächenschicht des Zwischentransferelementes,
&epsi;e: Dielektrizitätskonstante der elastischen Schicht des Zwischentransferelementes,
&epsi;p: Dielektrizitätskonstante des Transfermateriales,
&epsi;Tr: Dielektrizitätskonstante der Oberflächenschicht der Sekundärtransfereinrichtung,
g&sub1;: Spaltbreite zwischen dem ersten Bildträgerelement und dem Zwischentransferelement und
g&sub2;: Spaltbreite zwischen dem Transfermaterial und dem Zwischentransferelement.
Die Übertragungseffizienz während der elektrostatischen Übertragung eines Toners ist proportional zu einem elektrischen Feld E, das über einen Spalt zwischen einem Transfer- (empfangs)element oder Material und einer Tonerschicht gelegt ist. Aus den Gleichungen (1) und (2) wird deutlich, daß größere Dielektrizitätskonstanten Anstiege von E1 und E2 bewirken. Andererseits Existiert zwischen der elektrostatischen Kapazität C und der Dielektrizitätskonstanten &epsi; die Beziehung: C = &epsi;&epsi;&sub0;S/d (worin bedeuten: S: Flächeneinheit, d: Dicke, &epsi;&sub0;: Dielektrizitätskonstante im Vakuum (konstant)). Wenn daher die elektrostatische Kapazitäten C des ersten Bildträgerelementes, des Zwischentransferelementes und des Sekundärtransfermateriales erhöht werden, werden die elektrischen Felder E vergrößert, so daß erhöhte Übertragungseffizienzen erreicht werden.
Um die Übertragungseffizienz unter einem konstanten elektrischen Feld E an der Oberfläche des Bildträgerelementes zu erhöhen, wird es als wirksam angesehen, eine erhöhte Ladungsdichte an der Oberfläche einer abstromseitig angeordneten Transfereinrichtung sowohl beim Primärtransfer als auch beim Sekundärtransfer vorzusehen. Nach dem Gauss'schen Gesetz wird die Obeflächenladungsdichte σ durch σ = &epsi;&epsi;&sub0;E bestimmt, was ebenfalls zeit, daß eine größere Dielektrizitätskonstante E von Vorteil ist.
Diese Beziehung betrifft sowohl die Übertragung zwischen dem ersten Bildträgerelement und dem Zwischentransferelement als auch die Übertragung zwischen dem Zwischentransferelement und der Sekundärkontakttransfereinrichtung.
Aufgrund der obigen Erkenntnisse besitzen bei der vorliegenden Erfindung das erste Bildträgerelement, das Zwischentransferelement und die Sekundärkontakttransfereinrichtung in wünschenswerter Weise Dielektrizitätskonstanten &epsi;d, &epsi;ITD und &epsi;Tr, die die folgenden Bedingungen erfüllen:
&epsi;d ≤ &epsi;ITD ≤ &epsi;Tr
vorzugsweise
&epsi;d < &epsi;ITD ≤ &epsi;Tr
bevorzugter
&epsi;d + 1 < &epsi;ITD und &epsi;ITD + 1 < &epsi;Tr.
Die elektrostatischen Kapazitäten, auf die hier Bezug genommen wird, basieren auf Werten, die in der folgenden Weise gemessen wurden:
Fig. 15 zeigt eine Meßvorrichtung für die elektrostatische Kapazität. Die Messung wird in der folgenden Weise durchgeführt:
1) Eine Probe 151 mit einer zu messenden elektrostatischen Kapazität CX wird auf einer Elektrode 152, die über einen Kondensator 153 mit einer bekannten elektrostatischen Kapazität C&sub0; geerdet ist, angeordnet und über eine Koronaaufladeeinheit 154 aufgeladen (mit einer Ladung q versehen).
2) Das Oberflächenpotential V1 der Probe 151 wird über ein Oberflächenpotentialmeßgerät 155 in dem Zustand, in dem ein Schalter SW ausgeschaltet ist, gemessen.
3) Dann wird der Schalter SW eingeschaltet, um das Oberflächenpotential V2 der Probe mit dem Oberflächenpotentialmeßgerät 155 zu messen. Die Berechnung basiert dabei auf den folgenden Gleichungen:
V1 = V&sub0; + VX = q/C&sub0; + q/CX ...(3)
V2 = VX = q/CX ...(4)
Durch Entfernen von q aus den obigen Gleichungen (3) und (4) läßt sich die elektrostatische Kapazität CX der Probe wie folgt ermitteln:
CX = [(V1 - V2)/V2]·C&sub0;.
Aus dem gemessenen Wert CX wird die Dielektrizitätskonstante wie folgt ermittelt:
&epsi;x = Cx·d/(&epsi;&sub0;·S),
worin d die Probendicke und S die Probenoberfläche bedeuten. Die Berechnung der Dielektritzitätskonstanten E, auf die hier Bezug genommen wird, basiert in allen Fällen auf dem MKS-Einheiten-System.
Wie vorstehend beschrieben wird es durch Einstellung des Zwischentransferelementes auf einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup6;-10¹&sup0; Ohm.cm, der Sekundärkontakttransfereinrichtung auf einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup8;-10¹&sup5; Ohm.cm und des ersten Bildträgerelementes, des Zwischentransferelementes und der Sekundärkontakttransfereinrichtung derart, daß ihre Oberflächenschichten Dielektrizitätskonstanten &epsi;d' &epsi;ITD und &epsi;Tr besitzen, die die Bedingung &epsi;d ≤ &epsi;ITD ≤ &epsi;Tr erfüllen, möglich, hohe Übertragungseffizienzen bei breiten Transfervorspannungsbereichen sowohl für den Primärtransfer als auch für den Sekundärtransfer zu erhalten. Selbst in einem Fall, in dem das Zwischentransferelement einen Abschnitt der überlagerten Tonerschichten und einen Abschnitt einer einzelnen Tonerschicht in Kombination trägt, können beide Abschnitte ohne Fehler übertragen werden, so daß ein gutes Transferbild erhalten wird. Ferner ist es möglich, Bilder zu erhalten, die frei von Transferunregelmäßigkeiten oder Transferausfällen bei Umgebungen mit geringer Feuchtigkeit und hoher Feuchtigkeit sind.
Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus einer elektrophotographischen Farbbilderzeugungsvorrichtung (Kopiergerät oder Laserdrucker) einschließlich einer elastischen Rolle 5 mit mittlerem spezifischen Widerstand als Zwischentransferelement und eines Transferbandes 6 als Sekundärkontakttransfereinrichtung.
Genauer gesagt, die Bilderzeugungsvorrichtung umfaßt ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element vom Trommeltyp (hiernach als "Lichtempfindliche Trommel" bezeichnet) 1, das mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit (Prozeßgeschwindigkeit), gegen den Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil angedeutet, gedreht wird.
Während der Drehung wird die lichtempfindliche Trommel 1 gleichmäßig auf eine vorgegebene Polarität und ein vorgegebenes Potential von einer Primäraufladerolle 2 aufgeladen und von einer bildweisen Belichtungseinrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise einem System für die Farbauflösung eines Originalfarbbildes und einer Bilderzeugungsbelichtung, oder von einem Rasterbelichtungssystem einschließlich eines Laserscanners zur Abgabe eines Laserstrahles, der entsprechend zeitseriellen elektrischen digitalen Bildsignalen, welche Bilddaten tragen, moduliert ist, mit Bildlicht 3 belichtet, um auf diese Weise hierauf ein latentes elektrostatisches Bild auszubilden, das einem ersten Farbkomponentenbild (d. h. einem Gelbkomponentenbild) eines gewünschten FarbbildeS entspricht.
Dann wird das latente elektrostatische Bild mit einem gelben Toner Y als erstem Farbtoner von einer ersten Entwicklungsvorrichtung (Gelbentwicklungsvorrichtung) 41 entwickelt. Die entsprechenden Entwicklungsvorrichtungen 41, 42, 43 und 44 enthalten gelben, Magenta-, Cyan- und schwarzen Toner und werden von einer Rotationsantriebsvorrichtung (nicht gezeigt) in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung gedreht, so daß sie der lichtempfindlichen Trommel 1 bei den entsprechenden Entwicklungsschritten gegenüberliegen.
Das Zwischentransferelement 5 wird in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung im Uhrzeigersinn mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht, die mit der der lichtempfindlichen Trommel 1 identisch ist.
Das bei dieser Ausführungsform verwendete Zwischentransferelement 5 besitzt einen in Fig. 2 gezeigten Schnitt einschließlich eines rohrförmigen Metallkernes 51 und einer auf dem Außenumfang des Metallkernes 51 ausgebildeten elastischen Schicht 52.
Das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildete gelbe Tonerbild (erste Farbe) wird auf die äußere Umfangsfläche des Zwischentransferelementes 5 unter der Wirkung eines elektrischen Feldes übertragen, das von einer Primärtransfervorspannungsquelle 29 geformt wird, wenn es einen Spalt zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und dem Zwischentransferelement 5 passiert.
Dann wird die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 nach Übertragung des gelben Tonerbildes (erste Farbe) auf das Zwischentransferelement 5 von einer Reinigungsvorrichtung 13 gereinigt.
Danach werden ein Magentatonerbild (zweite Farbe), ein Cyantonerbild (dritte Farbe) und ein schwarzes Tonerbild (vierte Farbe) sequentiell in eine sich überlagernde Position auf dem Zwischentransferelement 5 übertragen, um ein synthetisches Farbtonerbild zu erzeugen, das dem gewünschten Farbbild entspricht.
Die Bilderzeugungsvorrichtung umfaßt des weiteren ein Transferband 6 als Sekundärkontakttransfereinrichtung, das um Wellen herum gelagert ist, die sich parallel zum Zwischentransferelement 5 erstrecken, um einen unteren Teil des Zwischentransferelementes 5 zu kontaktieren. Das Transferband 6 ist um eine Spannrolle 61 und eine Vorspannrolle 62 gelagert. Die Vorspannrolle 62 wird mit einer vorgegebenen Sekundärtransfervorspannung von einer Sekundärtransfervorspannungsquelle 28 versorgt, und die Spannrolle 61 ist geerdet.
Die Primärtransfervorspannung für die sequentielle und überlagernde Übertragung die ersten bis vierten Farbtonerbildes von der lichtempfindlichen Trommel 1 auf das Zwischentransferelement 5 wird von der Vorspannungsquelle 29 mit einer Polarität (+) angelegt, die entgegengesetzt der des Toners ist. Während der sequentiellen und überlagernden Übertragung des ersten bis vierten Farbtonerbildes von der lichtempfindlichen Trommel - auf das Zwischentransferelement 5 können das Transferband 6 und die Zwischentransferelementreinigungseinheit 8 vom Zwischentransferelement 5 getrennt werden.
Das in Überlagerung auf das Zwischentransferelement 5 übertragene synthetische Farbtonerbild kann auf ein Transfermaterial P übertragen werden, indem man das Transferband 6 gegen das Zwischentransferelement 5 stoßen läßt und das Transfermaterial P von einer Papierzuführkassette (nicht gezeigt) über Registerrollen 11 und eine Transfervorführung 10 dem Spalt zwischen dem Zwischentransferelement 5 und dem Transferband 6 in einer vorgegebenen Zeit zuführt, wenn gleichzeitig eine Sekundärtransfervorspannung von der Vorspannungsquelle 28 der Vorspannungsrolle 62 zugeführt wird. Auf diese Weise wird das synthetische Farbtonerbild vom Zwischentransferelement 5 auf das Transfermaterial P übertragen. Das das übertragene Tonerbild tragende Transfermaterial P wird in eine Fixiervorrichtung eingeführt und einer Heißfixierung des Tonerbildes daran unterzogen.
Nach Beendigung der Übertragung des Tonerbildes auf das Transfermaterial P läßt man die Reinigungseinheit 8 gegen das Zwischentransferelement stoßen, um restlichen Toner auf dem Zwischentransferelement 5 zu entfernen. Die Reinigungseinheit 8 für das Zwischentransferelement umfaßt eine Pelzbürste 81 und wird von einer Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) in umgekehrter Richtung wie das Zwischentransferelement 5 gedreht, um den Toner am Zwischentransferelement 5 abzukratzen.
Die laminare Struktur des Zwischentransferelementes 5 wird nunmehr in Verbindung mit Fig. 2 oder Fig. 3, bei der es sich um eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Oberflächenabschnittes eines Zwischentransferelementes 5 handelt, beschrieben.
Wie die Fig. 2 und 3 zeihen, besitzen die Zwischentransferelemente dieser Ausführungsformen einen zylindrischen elektrisch leitenden Träger 51, eine darauf ausgebildete elastische Schicht 52, die aus Gummi, einem Elastomer oder einem Harz besteht, und wahlweise mindestens eine Überzugsschicht darauf, wie beispielsweise eine Trennschicht 53 (Fig. 3).
Der zylindrische elektrisch leitende Träger 61 kann ein Metall oder eine Legierung, sie Aluminium, Eisen, Kupfer oder rostfreier Stahl, oder ein elektrisch leitendes Harz umfassen, in dem elektrisch leitende Kohlenstoff- oder Metallpartikel etc. dispergiert sind. Der Träger kann die Form eines Zylinders besitzen, wie vorstehend beschrieben, eines Zylinders, der mit einem sich durch den Zylinder erstreckenden Schaft versehen ist, oder eines intern verstärkten Zylinders. Bei einem speziellen Beispiel besitzt ein Metallkern 51 einen im Inneren verstärkten 3 mm dicken Aluminiumzylinder.
Die elastische Schicht 52 kann in wünschenswerter Weise eine Dicke von 0,5-5 mm im Hinblick auf die Transferspaltbildung, eine Farbabweichung während der Rotation, die Materialkosten etc. besitzen. Die Trennschicht 53 kann vorzugsweise eine Dicke von ca. 50-200 um aufweisen, um die Elastizität der elastischen Schicht auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Elementes zu übertragen.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Zwischentransferelement muß einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup6;-10¹&sup0; Ohm.cm besitzen. Zu diesem Zweck wurde in einem speziellen Ausführungsbeispiel eine elastische Schicht 52 aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) geformt, das darin dispergiertes Ketjen-Schwarz enthielt, um den spezifischen Volumenwiderstand einzustellen.
Beispiele von anderen Elastomeren zur Ausbildung der elastischen Schicht können sein Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadienkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Chloroprenkautschuk, chlorsulfoniertes Polyethylen, Acrylnitril- Butadien-Kautschuk, Acrylkautschuk, Fluor enthaltender Kautschuk und Urethankautschuk. Die darin dispergierten elektrisch leitenden Partikel können beispielsweise Ruß, Aluminiumpulver oder Nickelpulver umfassen. Anstelle der Verwendung eines Harzes, das darin dispergierte elektrisch leitende Partikel enthält, ist es auch möglich, ein elektrisch leitendes Harz zu verwenden. Beispiele hiervon können sein: tertiäres Ammoniumsalz enthaltendes Polymethylmethacrylat, Polyvinalanilin, Polyvinylpyrrol, Polydiacetylen und Polyethylenimin.
Die spezifischen Volumenwiderstandswerte, auf die hier Bezug genommen wird, basieren auf Werten, die in bezug auf eine Schicht oder eine Laminatstruktur gemessen wurden, mit Ausnahme eines metallischen Trägers, falls ein solcher vorhanden ist (d. h. ein Laminat der elastischen Schicht 52 und der Trennschicht 53 im Falle einer Struktur gemäß Fig. 3), und zwar in der folgenden Weise. Eine solche Schicht oder ein solches Laminat wird zu einer Lage von 100 mm · 100 mm herausgeschnitten und unter Verwendung eines Isolationswiderstandsmeßgerätes "R8340A", erhältlich von der Firma Advantest Co., und von Guard-Elektroden ("R12704", dito) einer Messung unterzogen. Genauer gesagt, eine dartige Probelage wird nach der Entladung über 5 sec zwischen ein Paar von Elektroden gelegt und dann mit einer Spannung von 1 kV beaufschlagt. Nach Ablauf einer Zeitspanne von 30 sec nach Beginn des Anlegens dir Spannung wird ein Stromdetektionssystem an das Spannungsanlegesystem angeschlossen, um den Stromfluß über die Lage zu messen, aus dem der spezifische Volumenwiderstand gemessen wird.
Die lichtempfindlichen Trommel 1 besitzt eine lichtempfindliche Schicht, die wiederum eine Trägererzeugungsschicht und eine Trägerförderschicht aufweist.
Die Primärübertragungseffizienz 1 steht in Beziehung zur Dielektrizitätskonstante eines Bindemittelmateriales, das in einer Trägertransferschicht (hiernach als "CT-Schicht" bezeichnet), die eine Oberflächenschicht bildet, verwendet wird. Bei einem speziellen Beispiel war die lichtempfindliche Trommel 1 von einem OPC(organischer Photoleiter)-Typ mit einem Außendurchmesser von 60 mm, der ein Aluminiumtrommelsubstrat aufwies, das nacheinander mit einer 0,2 bis 0,3 um dicken Trägererzeugungsschicht (CG-Schicht) aus einem Polyvinylbutyralharz, in das eine Phthalocyaninverbindung dispergiert war, und einer 15 bis 25 um dicken CT- Schicht aus einem Polycarbonat (PC) mit einer darin dispergierten Hydrazonverbindung beschichtet war. Die CT- Schicht hatte eine Dielektrizitätskonstante von ca. 3 bei einer Messung als direkt auf eine quadratische Lage von 100 mm (152) in der vorstehend in Verbindung mit Fig. 15 beschriebenen Weise aufgebrachte Schicht (151).
Die Dielektrizitätskonstante des Zwischentransferelementes wurde durch die Trennschicht 53 gesteuert.
Genauer gesagt, die Trennschicht 53 enthielt 33 Gewichtsteile eines Urethanharzbinders und 11 Gewichtsteile von Kaliumtitanat (leitendes Material für die Steuerung des spezifischen Widerstandes) sowie 56 Gewichtsteile Polytetrafluorethylen (PTFE) (Mittel zur Verbesserung der Ablösung), das darin dispergiert war. Die Trennschicht, die Polyurethan mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als PC enthielt, wies eine Dielektrizitätskonstante von ca. 5, gemessen durch das vorstehend beschriebene Verfahren, auf. Genauer gesagt, das vorstehend erwähnte Trennschichtmaterial wurde auf ein Aluminiumblech von 100 mm · 10 mm aufgesprüht, um eine 100 um dicke Schicht auszubilden, die von einer Koronaaufladeeinheit 154 aufgeladen wurde, welche mit einem konstanten Gleichstrom von 150 uA versorgt wurde, während sie an eine Bezugskapazität CO von 1 · 10&supmin;¹² F angeschlossen war. Die gleichen Bedingungen wurden für die vorstehend beschriebene Messung der CT-Schicht angewendet.
Beispiele von anderen Harzen mit hohen Dielektrizitätskonstanten können sein: Polyvinylidenfluorid, Polyamid, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamidimid und Polyurethan.
Beispiele von Füllmaterialien mit einer hohen Dielektrizitätskonstante können sein: Pulver von anorganischen Materialien, wie Calciumtitanat, Strontiumtitanat, Bariumtitanat und Titanoxid, sowie eine organische Verbindung, wie Polyvinylidenfluorid. Hiervon besitzen calcinierte und pulverisierte Pulver von Calciumtitanat, Strontiumtitanat oder Bariumtitanat eine hohe Dielektrizitätskonstante von einigen Tausend bis einigen Zehntausend, so daß es möglich ist, eine hohe Dielektrizitätskonstante zu erreichen, indem eine geringe Menge hiervon dem Zwischentransferelement zugesetzt wird.
Als Test wurden diverse Zwischentransferelemente mit unterschiedlichen spezifischen Volumenwiderständen, da sie unterschiedliche spezifische Volumenwiderstände der elastischen Schichten 52 aufwiesen, hergestellt und in bezug auf die Primärübertragungseffizienz ausgewertet. Jedes Zwischentransferelement hatte einen Außendurchmesser von 180 mm.
Die in Kombination mit den Zwischentransferelementen verwendete lichtempfindliche Trommel 1 war eine lichtempfindliche OPC-Trommel mit einem Durchmesser von 180 mm, wie vorstehend beschrieben, und hatte eine CT-Oberflächenschicht unter Verwendung eines PC-Bindemittels. Diese hatte eine Dielektrizitätskonstante von ca. 3, und es wurde eine Bilderzeugung unter den folgenden Bedingungen durchgeführt. Auf der lichtempfindlichen Trommel:
Dunkelteilpotential (Potential des bildfreien Teiles durch Primäraufladung): V&sub1; = -700 V
Potential des hellen Teiles (Potential des Bildteiles durch Laserabtastung): V&sub1; = -150 V
Entwicklungsverfahren: Springentwicklung unter Verwendung eines nichtmagnetischen Monokomponentenentwicklers
Entwicklungsvorspannung: Vdc = -450 V, Vac = 1.600 Vpp, Frequenz = 1.800 Hz
Prozeßgeschwindigkeit: 120 mm/sec.
Der verwendete Toner war ein nichtmagnetischer Monokomponententoner eines Pulverisationstyps, der ein Styrol- Acrylharzbindemittel, Ruß (Farbmittel), Metallsalicylat (Ladungssteuermittel) und ein Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht (Trennmittel) im Gemisch mit ca. 2 Gew.-% Titanoxidpulver als Fließverbesserungsmittel enthielt.
Die Messung wurde in der Umgebung eines üblichen Büros bei 23ºC und 50%RH durchgeführt. Die Primärübertragungseffizienz ηTF1 wurde in der folgenden Weise auf der Basis der Meßwerte einer übertragenen Tonerbilddichte a auf dem Zwischentransfermaterial und einer Resttonerbilddichte b auf der lichtempfindlichen Trommel berechnet:
ηTF1 = (a/(a + b)] · 100%.
Die Meßergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 und in Fig. 4A zusammengefaßt. Tabelle 1: Primärtransfereffizienzen ηTF1 für Zwischentransferelemente mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten und spezifischen Volumenwiderständen
**1: Begleitet von Aufrauhung und Übertragungsunregelmäßigkeiten.
**2: Sehr gut.
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, ist es möglich geworden, eine hohe Primärübertragungseffizienz über einen breiten Transferspannungsbereich zu erhalten, indem das Zwischentransferelement so eingestellt wird, daß es eine Oberflächenschicht mit einer Dielektrizitätskonstanten besitzt, die höher ist als die der lichtempfindlichen Trommel, während der spezifische Volumenwiderstand des Zwischentransferelementes innerhalb eines Bereiches von 1 · 10&sup6; - 1 · 10¹&sup0; Ohm.cm gehalten wird.
Als nächstes wird die Sekundärübertragung vom Zwischentransferelement zum Transfermaterial beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform findet ein Transferband 6 Verwendung. Die Vorspannungsrolle 62 und die Zugrolle 61, die die Transferrolle lagern, können aus einem identischen Material oder unterschiedlichen Materialien bestehen. Bei den speziellen Beispielen besitzen beide Rollen einen SUS- Metallkern mit einem Durchmesser von 8 mm, der mit einer NBR-Schicht mit einer JIS A Kautschukhärte von 30-35 Grad versehen ist, so daß ein Außendurchmesser von 20 mm besteht. Die Rollen können vorzugsweise so gesteuert werden, daß sie einen spezifischen Widerstand von 1 · 10&sup6; - 1 · 10¹&sup0; Ohm.cm aufweisen, und können einen spannungsabhängigen spezifischen Widerstand besitzen, der in wünschenswerter Weise nicht so groß ist, daß ein beträchtlicher Abfall des spezifischen Widerstandes bei einer hohen Spannung auftritt. Andere Beispiele der Rollenmaterialien können sein:
Ethylen-propylen-dien-terpolmer (EPDM), Urethankautschuk, Chloroprenkautschuk (CR) und andere Elastomeren, in denen ein elektrische leitendes Füllmaterial dispergiert werden kann.
Bei speziellen Beispielen wurde das Transferband 6 in einer Originalform von Röhren mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Breite von 300 mm gleichmäßig und mit unterschiedlichen Dicken ausgebildet.
Erfindungsgemäß wird das Transferband so gesteuert, daß es einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup8; - 10¹&sup5; Ohm.cm besitzt und eine relativ große Dielektrizitätskonstante &epsi;Tr aufweist.
Bevorzugte Beispiele von Materialien für das Transferband 6 können sein: Harze, wie Polycarbonat (PC), Nylon (PA), Polyester (PE), Polyethylennaphthalat (PEN), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid (PEI), Polyethernitril (PEN), Polyetheretherketon, thermoplastisches Polyimid (TPI), duroplastisches Polyimid (PI), PES-Legierung, Polyvinylidenfluorid (PVdF) und Ethylen-tetrafluorethylencopolymer; und Elastomere, wie thermoplastische Elastomere vom Polyolefintyp, thermoplastische Elastomere vom Polyestertyp, thermoplastische Elastomere vom Polyurethantyp, thermoplastische Elastomere vom Polystyroltyp, Fluor enthaltende thermoplastische Elastomere, thermoplastische Elastomere vom Polybutadientyp, thermoplastische Elastomere vom Polyethylentyp, thermoplastische Elastomere vom Ethylen-vinylacetattyp und thermoplastische Elastomere vom Polyvinylchloridtyp.
Einige der vorstehend erwähnten Materialien können eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante per se besitzen. Die meisten haben eine Dielektrizitätskonstante in einer Größenordnung von 3-5. Um daher eine Oberflächenschicht mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstanten vorzusehen, kann ein Füllmaterial mit einer hohen Dielektrizitätskonstante in die Materialien für die Oberflächenschicht eingearbeitet werden. Beispiele von solchen Füllmaterialien mit hoher Dielektrizitätskonstante sind vorstehend in Verbindung mit den Füllmaterialien für das Zwischentransferelement beschrieben worden und werden daher hier nicht wiederholt.
Als spezielle Beispiele wurden sechs Transferbänder hergestellt, wobei drei Bänder Eine höhere Dielektrizitätskonstante aufwiesen und drei Bänder eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als die Dielektrizitätskonstante (ca. 3) des vorstehend genannten Zwischentransferelementes hatten. Die Messungen erfolgten in entsprechender Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Zwischentransferelement.
Band (1): Aus einer Zusammensetzung geformt, die PC als Basismaterial, Ketjen-Schwarz (leitendes Füllmaterial) und Titanoxid (Steuermittel für die Dielektrizitätskonstante) aufwies, mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 5 · 10¹³ Ohm.cm, einer Dielektrizitätskonstante von ca. 7 und einer Dicke von 150 um.
Band (2) (zum Vergleich mit Band (1)): Geformt aus einer Zusammensetzung, die PC als Basismaterial und Ketjen- Schwarz aufwies, mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 5 · 10¹³ Ohm.cm und einer Dielektrizitätskonstante von ca. 3 (geringer als ca. 5 des Zwischentransferelementes) sowie einer Dicke von 150 ml.
Band (3): Geformt aus einer Zusammensetzung, die ETFE als Basismaterial, Ketjen-Schwarz (leitendes Füllmaterial) und Titanoxid (Steuermittel für die Dielektrizitätskonstante) aufwies, mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10¹&sup5; Ohm.cm und einer Dielektrizitätskonstante von ca. 9 sowie einer Dicke von 75 um.
Band (4) (zum Vergleich mit Band (3)): Geformt aus einer Zusammensetzung, die ETFE als Basismaterial und Ketjen- Schwarz aufwies, mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10¹&sup5; Ohm.cm und einer Dielektrizitätskonstante von ca. 4 sowie einer Dicke vor. 75 um.
Band (5): Zweischichtstruktur einschließlich einer 500 um dicken Substratschicht aus Polyesterpolyurethan und Ruß (leitendes Füllmaterial) und einer 50 um dicken Oberflächenschicht aus einem Fluor enthaltenden Harzgemisch aus PVdF und PTFE mit einer Dielektrizitätskonstante von ca. 9, so daß sich ein spezifischer Gesamtvolumenwiderstand von 5 · 10&sup8; Ohm.cm ergab.
Band (6) (zum Vergleich mit Band (5)): Eine Zweischichtstruktur einschließlich einer 500 um dicken Substratschicht aus Polyesterpolyurethan und Ruß (leitendes Füllmaterial) und einer 50 um dicken Oberflächenschicht nur aus PTFE mit einer Dielektrizitätskonstante von ca. 5, so daß sich ein spezifischer Gesamtvolumenwiderstand von 5 · 10&sup8; Ohm.cm ergab.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten diversen Transferbänder wurden zur Messung der Sekundärübertragungseffizienzen in Kombination mit dem vorstehend hergestellten Zwischentransferelement von Probe (1) für eine Übertragung auf beschichtetes Papier mit 80 g/m² (vorgeschrieben für eine Verwendung in einem Canon-Laserkopierer "CLC") als Transfermaterial getestet.
Die Primärübertragungsbedingungen waren die gleichen wie vorstehend für die Auswertung der Zwischentransferelemente beschrieben.
Die Sekundärübertragung wurde im Zustand eines konstanten Stromes durchgeführt. Die Sekundärübertragungseffizienz ηTF2 wurde in der folgender. Weise auf der Basis der Meßwerte einer Resttonerbilddichte b' und einer Bilddichte c des übertragenen Toners auf dem Transfermaterial berechnet.
ηTF2 = (c/(b' + c)] · 100 (%).
Die Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 und Fig. 4B (nur für die Bänder (1)-(4)) zusammengefaßt. Tabelle 2: Sekundärtransfereffizienzen (ηTF2) für Transferbänder mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten und spezifischen Volumenwiderständen
**1: Begleitet von einer Aufrauhung und von Übertragungsunregelmäßigkeiten.
**2: "←" bedeutet der gleiche Wert wie der Wert links davon.
Wie aus der obigen Tabelle 2 hervorgeht, variiert die Sekundärübertragungseffizienz in Abhängigkeit davon, ob die Transferbandoberflächenschicht eine hohe oder eine niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt. Durch Verwendung von Transferbändern mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten wird ein wesentlich breiterer Transfervorspannungsanlegebereich erreicht.
Die auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltenen Zwischentransferelemente und Transferbänder wurden in den vorstehend beschriebenen Lasderdrucker in verschiedenen Kombinationen eingearbeitet und bei einer Umgebung mit niedriger und hoher Feuchtigkeit ausgewertet. Die vorstehend wiedergegebenen Auswertungsergebnisse in bezug auf das Verhalten der Zwischentransferelemente und Transferbänder blieben fest ohne Änderung.
Wie vorstehend beschrieben, ist es durch Verwendung eines ersten Bildträgerelementes mit einer Dielektrizitätskonstanten &epsi;d, eines Zwischentransferelementes mit einer Dielektrizitätskonstanten &epsi;ITD und eines Transferbandes (Sekundärkontakteinrichtung) mit einer Dielektrizitätskonstanten &epsi;Tr, die so eingestellt waren, daß sie die Bedingung
&epsi;d ≤ &epsi;IDT ≤ &epsi;Tr
erfüllen, so daß das Zwischentransferelement einen spezifischen Volumenwiderstand von 20&sup6; -10²&sup0; Ohm.cm und das Transferband einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup8; - 10¹&sup5; Ohm.cm besitzen, möglich geworden, hohe Übertragungseffizienzen über breite Transfervorspannungsanlegebereiche zu erhalten. Selbst in einem Fall, in dem das Zwischentransferelement einen Abschnitt von überlagerten Tonerschichten und einen Abschnitt einer einzelnen Tonerschicht in Kombination trägt, können beide Abschnitte ohne Fehler übertragen werden, so daß ein gutes Transferbild erhalten wird. Ferner ist es möglich geworden, Bilder frei von Übertragungsunregelmäßigkeiten oder Übertragungsausfällen sowohl in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit als auch in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit zu erhalten.

Zweite Ausführungsform

Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus eines Laserdruckers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform findet ein Zwischentransferelement vom Bandtyp in Kombination mit einer Sekundärübertragungseinrichtung vor Rollentyp Verwendung.
Die Operationen in den entsprechenden Schritten im Betrieb der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform entsprechen denen der ersten Ausführung form, so daß die nachfolgende Beschreibung prinzipiell auf die Funktionsweise des Zwischentransferbandes 20 und der Transferrolle 30 gerichtet ist.
In entsprechender Weise wie bei der zuerst beschriebenen ersten Ausführungsform wird ein gelbes (erste Farbe) Tonerbild, das auf einer lichtempfindlichen Trommel 1 ausgebildet ist, auf die äußere Umfangsfläche des Zwischentransferbandes 20 unter der Wirkung eines elektrischen Feldes, das von einer Primärtransfervorspannung erzeugt wird, die von einer Vorspannungsquelle 29 auf eine Vorspannungsrolle 21 übertragen wird, wenn es einen Spalt zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und dem Zwischentransferband 20 passiert, das um die dahinter angeordnete Vorspannrolle 21 gelagert ist, übertragen.
Die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 wird nach der Übertragung des gelben (erste Farbe) Tonerbildes auf das Zwischentransferband 20 von einer Reinigungsvorrichtung 13 gereinigt.
Danach werden ein Magenta(zweite Farbe)-Tonerbild, ein Cyan(dritte Farbe)-Tonerbild und ein schwarzes (vierte Farbe) Tonerbild sequentiell in Überlagerung auf das Zwischentransferband 20 übertragen, um ein synthetisches Farbtonerbild zu erzeugen, das dem gewünschten Farbbild entspricht.
Die Bilderzeugungsvorrichtung besitzt des weiteren eine Transferrolle 30 als Sekundärkontakttransfereinrichtung, die um eine Welle gelagert ist, welche sich parallel zu den Lagerrollen 21-24 für das Zwischentransferband 20 erstreckt, um mit einem unteren Teil des Zwischentransferbandes 20 in Kontakt zu treten. Die Transferrolle 30 wird mit einer vorgegebenen Sekundärtransfervorspannung von einer Sekundärtransfervorspannungsquelle 28 beaufschlagt.
Die Primärtransfervorspannung für die sequentielle und überlagerte Übertragung des ersten bis vierten Farbtonerbildes von der lichtempfindlichen Trommel 1 zum Zwischentransferband 20 wird von der Vorspannungsquelle 29 mit einer Polarität (+), die zu der des Toners entgegengesetzt ist, angelegt. Während der sequentiellen und überlagerten Übertragung des ersten bis vierten Farbtonerbildes von der lichtempfindlichen Trommel 1 auf das Zwischentransferband 20 können die Transferrolle 30 und die Zwischentransferbandreinigungseinheit 8 vom Zwischentransferband 20 getrennt werden.
Das synthetische Farbtonerbild, das in Überlagerung auf das Zwischentransferband 20 übertragen wurde, kann auf ein Transfermaterial P übertragen werden, indem man die Transferrolle 30 gegen das Zwischentransferband 20 stoßen läßt und das Transfermaterial P von einer Papierzuführkassette (nicht gezeigt) über Registerrollen 11 und eine Transfervorführung 10 zum Spalt zwischen dem Zwischentransferband 20 und der Transferrolle 30 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt führt, wenn eine Sekundärtransfervorspannung gleichzeitig von der Vorspannungsquelle 28 der Transferrolle 30 zugeführt wird. Folglich wird das synthetische Farbtonerbild vom Zwischentransferband 20 auf das Transfermaterial P übertragen.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel dieser Ausführungsform wurde eine lichtempfindliche Trommel 1, die mit der im speziellen Beispiel der ersten Ausführungsform verwendeten Trommel identisch war und eine Oberflächenschicht (CT-Schicht) mit einer Dielektrizitätskonstanten von ca. 3 aufwies, verwendet.
Das Zwischentransferband 20 ist um vier Lager- und Antriebsrollen 21-24 gelagert und wird von einer Rotationsantriebsvorrichtung (nicht gezeigt) in Richtung des angegebenen Pfeiles gedreht. Die Lagerrollen 21-24 bestehen alle aus identischem Material. Sie können jedoch auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die drei Rollen 22-24 sind im Gegensatz zur Vorspannrolle 21 elektrisch gefloatet. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel bestanden die Rollen alle aus einem SUS-Metallkern mit einem Durchmesser von 8 mm, der mit einer Schicht aus NBR mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 5 · 10&sup7; Ohm.cm und einer JIS A Härte von 30-35 Grad beschichtet war, so daß sich ein Außendurchmesser von 16 mm ergab.
Generell können die Rollen 21-24, insbesondere die Vorspannrolle 21, vorzugsweise einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup6; - 1 · 10¹&sup0; Ohm.cm besitzen, der sich bei einer hohen Spannung nicht wesentlich verringert. Andere Ausführungsbeispiele der Rollenmaterialien können sein: EPDM, Urethankautschukarten und andere Elastomere, in denen ein elektrisch leitendes Füllmaterial dispergiert werden kann.
Wie bei der ersten Ausführungsform kann das Zwischentransferband 20 aus einem Material bestehen, das einen spezifischen Volumenwiderstand vor 10&sup6; - 10¹&sup0; Ohm.cm und eine Dielektrizitätskonstante besitzt, die höher ist als die der CT-Schicht (d. h. ca. 3 für PC) der lichtempfindlichen Trommel 1. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel wurde das Zwischentransferband 20 hergestellt, indem eine 2 mm dicke elektrisch leitende Polyurethanfolie mit einer 50 um dicken Trennschicht aus gesintertem PETE-Pulver beschichtet wurde, so daß sich ein spezifischer Volumenwiderstand von 2 · 10&sup9; Ohm.cm und eine Dielektrizitätskonstante der Trennschicht von ca. 4,5 ergaben.
Die Transferrolle 30 wurde geformt, indem zuerst ein SUS- Metallkern mit einem Durchmesser von 8 mm mit einer 6 mm dicken Schicht aus EPDM, die Ketjen-Schwarz und Zinkoxidwhisker enthielt, welche darin als leitende Füllmaterialien dispergiert waren, beschichtet wurde, so daß sich ein spezifischer Volumenwiderstard von 6 · 10&sup6; Ohm.cm ergab.
Dann wurde die eine Dielektrizitätskonstante von ca. 2,2 aufweisende EPDM-Schicht weiter beschichtet, indem sie mit einer 200 um dicken PVdF-Folie mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10¹² Ohm.cm und einer Dielektrizitätskonstanten von ca. 9 verklebt wurde, um eine erhöhte Dielektrizitätskonstante der Oberflächenschicht und einen spezifischen Gesamtvolumenwiderstand als Transferrolle zu erhalten, der nahezu mit den der PVdF-Folie identisch war.
Die lichtempfindliche Trommel 1, das Zwischentransferband 20 und die Transferrolle 30 wurden in einen in Fig. 5 gezeigten Laserdrucker eingebaut, um die Primär- und Sekundärübertragungseffizienz zu messen. Die Sekundärübertragungseffizienz wurde auch Gemessen, indem die vorstehend erwähnte, mit einer einzigen EPDM-Schicht beschichtete Trommel (Tr = ca. 2,2) als Referenz verwendet wurde. Die anderen Bedingungen, wie die Potentialbedingungen für die lichtempfindliche Trommel, den Toner, die Umgebung und das Transferpapier, waren alle mit denen der ersten Ausführung form identisch.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 6A und 6B zusammengefaßt. Wie in Fig. 6B gezeigt, lieferte eine Transferrolle mit einer größeren Dielektrizitätskonstanten der Oberflächenschicht eine höhere Sekundärübertragungseffizienz und auch einen breiteren Transfervorspannungsanlegebereich.
Eine entsprechende Auswertung wurde in Umgebungen mit niedriger Feuchtigkeit und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, laß die Transferrolle mit der Oberflächenschicht mit der hohen Dielektrizitätskonstanten auch in diesen Umgebungen bessere Übertragungseffizienzen aufwies.
Die Kombination aus einem Zwischentransferband und einer Transferrolle (als Sekundärkontakttransfereinrichtung) dieser Ausführungsform sorgt für eine bessere Raumausnutzung, eine einfache Konstruktion und niedrigere Herstellkosten als die Kombination aus Zwischentransferrolle und Transferband für den Sekundärtransfer der ersten Ausführungsform, so daß sie als besonders vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung angesehen wird.
Wie vorstehend beschrieben, wurde es auch im Falle der Verwendung eines Zwischentransferelementes vom Bandtyp und einer Transferrolle als Sekundärkontakttransfereinrichtung durch Ausbildung dieser Elemente so, daß die Dielektrizitätskonstanten &epsi;ITD und &epsi;Tr dieser Elemente in Kombination mit einem ersten Bildträgerelement mit einer Dielektrizitätskonstanten &epsi;d so eingestellt wurden, daß sie die folgende Bedingung erfüllten
&epsi;d ≤ &epsi;ITD ≤ &epsi;Tr
und so, daß das Zwischentransferband einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup6; - 10¹&sup0; Ohm.cm und die Transferrolle einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup8; - 10¹&sup5; Ohm.cm besaßen, möglich, hohe Übertragungseffizienzen über breite Transfervorspannungsanlegebereiche zu erhalten. Selbst in einem Fall, in dem das Zwischentransferelement einen Abschnitt von überlagerten Tonerschichten und einen Abschnitt einer einzigen Tonerschicht in Kombination trägt, können beide Abschnitte ohne Fehler übertragen werden, so daß ein gutes Transferbild erzielt wird. Ferner wurde es möglich, Bilder frei von Übertragungsunregelmäßigkeiten oder Übertragungsausfällen sowohl in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit als auch in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung kann auch in wirksamer Weise bei einem lichtempfindlichen Element in anderen Ausführungsformen als einer lichtempfindlichen Trommel, d. h. einem lichtemfpindlichen Element in Bandform, Anwendung finden.

Dritte Ausführungsform

Bei dieser Ausführungsform findet ein nichtmagnetischer Toner, der direkt durch Polymerisation hergestellt wurde und Tonerpartikel aufwies, die jeweils eine schematisch in Fig. 7 gezeigte Schnittstruktur besaßen, d. h. einen Kern aus einer Substanz mit geringem Erweichungspunkt (Wachs) 71, der von einer Harzschicht 72 umschlossen und mit einer Oberflächenschicht 73 versehen war, in einer in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung Verwendung.
Der nichtmagnetische Polymerisationstoner kann vorzugsweise nichtmagnetische Polymerisationstonerpartikel vom Monokomponententyp enthalten, die durch Suspensionspolymerisation erhalten wurden und 5-30 Gew.% einer Substanz mit niedrigem Erweichungspunkt enthielten. Die Tonerpartikel können vorzugsweise im wesentlichen kugelförmig sein, wie durch die Formfaktoren SF1 von 100-120 und SF2 von 100-120 gekennzeichnet, und eine durchschnittliche Partikelgröße (Dav.) von 5-7 um besitzen. Bei einem speziellen Beispiel wurde ein Toner mit Formfaktoren SF1 und SF2 von jeweils 100 und einer durchschnittlichen Partikelgröße (Dav.) von 6 um verwendet.
Es wird angenommen, daß eine stark an eine Kugel angenäherte Tonerpartikelform eine höhere Übertragungseffizienz liefert. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß einzelne Tonerpartikel eine geringere Oberflächenenergie, ein höheres Fließvermögen und eine geringere Adsorptionskraft (Bildkraft) an der lichtempfindlichen Trommel etc. besitzen, so daß sie sofort von einem elektrischen Übertragungsfeld beeinflußt werden.
Bei dem Formfaktor SF1 handelt es sich um einen Parameter, der die Rundheit eines kugelförmigen Partikels wiedergibt und vom Verhältnis des Quadrates des maximalen Durchmessers MXLNG zu einer Projektionsbildfläche eines Projektionsbildes eines Partikels auf eine zweidimensionale Ebene abhängt, wie in Fig. 8 dargestellt. Dieser Formfaktor wird aus der folgenden Formel ermittelt:
SF1 = [(MXLNG)²/FLÄCHE] · (100π/4)
Bei dem Formfaktor SF2 handelt es sich um einen Parameter, der die Rundheit eines kugelförmigen Partikels kennzeichnet und vom Verhältnis des Quadrates einer Umfangslänge PERI zur Projektionsbildfläche FLÄCHE eines Projektionsbildes eines Partikels auf eine zweidimensionale Ebene abhängt, wie in Fig. 10 gezeigt. Dieser Formfaktor wird aus der nachfolgenden Formel ermittelt:
SF2 = [(PERI)²/FLÄCHE] · (100π/4).
Die SF1- und SF2-Werte, auf die hier Bezug genommen wird, basieren auf Werten, die in der folgenden Weise gemessen wurden.
Einhundert Tonerpartikel wurden willkürlich gesammelt. Jeder Probenpartikel wurde durch ein Rasterelektronenmikroskop ("FE-SEM (S-800)", erhältlich von der Firma Hitachi Seisakusho K.K.) beobachtet, und die Bilddaten hiervon wurden über eine Schnittstelle einem Bildanalysator ("LUZEX 3", erhältlich von der Firma Nireco K.K.) zugeführt, um SF-1 und SF-2 auf der Basis der obigen Gleichungen zu berechnen. Die berechneten Werte von SF-1 und SF-2 sind Durchschnittswerte für einhundert Tonerpartikel.
Ein durch Polymerisation Erhaltener Toner kann aufgrund seines Herstellprozesses Eine kugelförmige Gestalt besitzen. Bei einem speziellen Beispiel wies ein verwendeter Polymerisationstoner eine Pseudokapselstruktur auf, die grob in Fig. 7 dargestellt ist und einen Kern aus Esterwachs, eine Harzschicht aus Styrol-butylacrylatcopolymer sowie eine Oberflächenschicht aus Polyester aufwies. Der Toner hatte ein spezifisches Gewicht von ca. 1,05. Die Dreischichtstruktur diente zur Verbesserung der Anti-Offseteigenschaften im Fixierschritt durch Einbau von Wachs in den Kern und zur Verbesserung des Aufladevermögens durch die Schaffung einer esterreichen Oberflächenschicht. Die Tonerpartikel wurden mit extern zugesetzten 1,2 Gew.-% feinen Siliciumdioxidpartikeln, die mit Silikonöl behandelt waren, vermischt, um die triboelektrische Aufladbarkeit zu stabilisieren.
Genauer gesagt, die Polymerisationstonerpartikel wurden in der folgenden Weise hergestellt.
In einen 2 l Vierhalskolben, der mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer versehen war, wurden 710 Gewichtsteile entionisiertes Wasser und 450 Gewichtsteile einer wäßrigen 0,1 Mol/l-Na&sub3;PO&sub4;-Lösung eingegeben und unter einer Drehung von 12.000 UpM auf 65ºC erwärmt. Des weiteren wurden 68 Gewichtsteile einer wäßrigen 1,0 Mol/l-CaCl&sub2;-Lösung allmählich zugesetzt, um ein wäßriges Dispersionsmedium auszubilden, das ein fein dispergiertes, kaum wasserlösliches Dispergiermittel Ca&sub3;(PO&sub4;)&sub2; enthielt. Ferner wurde ein polymerisierbares Monomergemisch aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
Styrolmonomer 165 Gewichtsteile
n-Butylacrylatmonomer 35 Gewichtsteile
C.I. Pigment Blue 15 : 3 14 Gewichtsteile
Gesättigter Polyester 10 Gewichtsteile (Terephthalsäure-propylenoxidmodifiziertes Bisphenol A, Säurewert = 15, Spitzenmolekulargewicht = 6.000)
Salicylsäuremetallverbindung 2 Gewichtsteile Esterwachsverbindung der nachfolgenden Formel 60 Gewichtsteile
Die obigen Bestandteile wurden 3 Stunden lang mit Hilfe eines Attritors dispergiert, und es wurden 10 Gewichtsteile 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Polymerisationsinitiator) zugesetzt, um ein polymerisierbares Monomergemisch herzustellen, das dann dem in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten wäßrigen Dispergiermedium unter der gleichen Hochgeschwindigkeitsrotation zugesetzt wurde, um 15 min lang in Partikel dispergiert zu werden. Danach wurde der Hochgeschwindigkeitsrührer durch Propellerrührflügel ausgetauscht, und das System wurde auf 80ºC unter Rotation bei 50 UpM erhitzt, um 10 Stunden lang eine Polymerisation durchzuführen. Danach wurden 2 Gewichtsteile Styrolmonomer zugesetzt, um die Polymerisation zu beenden. Nach der Polymerisation wurde der Polymerisationsbrei abgekühlt, und es wurde verdünnte Chlorwasserstoffsäure zugesetzt, um das Dispergiermittel zu entfernen. Dann wurden die Polymerisatpartikel mit Wasser gewaschen und getrocknet, um cyanfarbige Polymerisationstonerpartikel zu erhalten.
Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren Pigment Blue durch andere Farbmittel ersetzt wird, wie C.I. Pigment Yellow, C.I. Pigment Red 122 und Ruß, können in entsprechender Weise gelber Toner, Magentatoner und schwarzer Toner hergestellt werden.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Cyantoner besaß ein triboelektrisches Aufladevermögen (Q/M) von ca. -20 uC/g. Der Tonei wurde in den bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Laserdrucker eingegeben, um die Primär- und Sekundärübertragungseffizienzen zu messen.
Genauer gesagt, der Laserdrucker besaß ein Zwischentransferelement gemäß Probe (1), das eine Acrylnitril-butadienkautschuk(NBR)-Schicht mit einer Dicke von 0,5 mm besaß, in die Ketjen-Schwarz dispergiert war und die mit einer 280 um dicken Trennschicht aus einem Urethanharzbindemittel mit Kaliumtitanatwhisker (leitendes Füllmaterial) und PTFE-Pulver (Trennverstärkungsmittel) versehen war. Die Dielektrizitätskonstante der Oberflächenschicht betrug ca. 5. Des weiteren besaß der Drucker als Transferband ein Band (1), das eine 150 um dicke Schicht aufwies, die PC als Basismaterial enthielt, in die Ketjen-Schwarz (leitendes Füllmaterial) und Titanoxid (Steuermittel für die Dielektrizitätskonstante) dispergiert waren, um einen spezifischen Volumenwiderstand von 5 · 10¹³ Ohm.cm sowie eine Dielektrizitätskonstante von ca. 7 vorzusehen.
Die in Kombination mit den Zwischentransferelement und dem Transferband verwendete lichtempfindliche Trommel 1 war eine lichtempfindliche OPC-Trommel mit einem Durchmesser von 180 mm, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wurde und eine CT-Oberflächenschicht unter Verwendung eines PC-Bindemittels mit einer Dielektrizitätskonstanten von ca. 3 hatte. Hiermit wurde eine Bilderzeugung unter den folgenden Bedingungen durchgeführ; . Auf der lichtempfindlichen Trommel:
Dunkelteilpotential (Potential des bildfreien Teiles durch Primäraufladen): Vd = -700 V
Hellteilpotential (Bildteilpotential durch Laserscannen): V&sub1; = -150 V
Entwicklungsverfahren: Springentwicklung unter Verwendung eines nichtmagnetischen Monokomponentenentwicklers
Entwicklungsvorspannung: Vcc = -450 V, Vac = 1.600 Vpp Frequenz = 1.800 Hz
Prozeßgeschwindigkeit: 120 mm/sec.
Als Referenztoner wurde der in der ersten Ausführungsform verwendete nichtmagnetische Toner vom Monokomponententyp auf Styrol-Acrylharz-Basis zusammen mit 2 Gew.-% von extern zugesetztem Titanoxidpulverwendet. Der Toner hatte ein triboelektrisches Aufladevermögen (Q/M) von -20 uC/g, das mit dem des Polymerisationstoners identisch war. Der Pulverisationstoner hatte eine durchschnittliche Partikelgröße (Dav.) von 8 um sowie Formfaktoren SF1 von 170 und SF2 von 160.
Die Messung wurde in einer üblichen Büroumgebung von 23ºC und 50% RH durchgeführt.
Die Sekundärübertragung wurde auf beschichtetem Papier von 80 g/m² (vorgeschrieben für den Canon-Laserkopierer "CLC") durchgeführt.
Die Fig. 9#A und 9B zeigen die Meßergebnisse der Primärübertragungseffizienz und Sekundärübertragungseffizienz, wobei die Kurven 91 und 92 die Ergebnisse des Polymerisationstoners und Pulverisationstoners wiedergeben.
Wie in den Fig. 9A und 9B gezeigt, führte der Polymerisationstoner zu einer Primär- und Sekundärübertragungseffizienz, die um etwa 5% höher waren als die des Pulverisationstoners. Des weiteren führte der Polymerisationstoner auch zu vergrößerten Transfervorspannungsanlegebereichen.
Wie vorstehend beschrieben, werden die Effekte der Verwendung eines Zwischentransferelementes und einer Sekundärkontakttransfereinrichtung mit speziellen spezifischen Volumenwiderständen und Dielektrizitätskonstanten der Oberflächenschicht durch Verwendung eines Polymerisationstoners mit einer verbesserten Sphärizität vergrößert.
Entsprechende Verbesserungen können durch Verwendung eines Zwischentransferbandes anstelle des Zwischentransferelementes vom Rollentyp und einer Transferrolle anstelle des Transferbandes entsprechend der zweiten Ausführungsform erhalten werden.

Vierte Ausführungsform

Bei dieser Ausführungsform findet ein kugelförmiger magnetischer Toner, der durch eine herkömmliche magnetische Pulverisierung behandelt und kugelförmig gemacht wurde, in einer in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung Verwendung.
Ein solcher magnetischer kugelförmiger Toner kann beispielsweise durch thermisches oder mechanisches Entfernen der Oberflächenunebenheiten eines herkömmlichen Toners geformt werden. Das thermische Kugelförmigmachen kann beispielsweise unter Verwendung eines Heißbadverfahrens durchgeführt werden, gemäß dem ein Toner in heißem Wasser bei einer Temperatur, die um 5-10ºC höher ist als die Glasübergangstemperatur des Toners, dispergiert wird, oder unter Anwendung eines Oberflächenfusionsverfahrens, bei dem man den Toner einen Heißgasstrom bei 200-400ºC kontaktieren läßt. Das Kugelförmigmachen kann beispielsweise mit einem Verfahren durchgeführt werden, bei dem Tonerpartikel unter Aufbringung einer mechanischen Prallkraft verformt werden, oder mit einem Verfahren, bei dem anfangs Tonerpartikel durch Pulverisation unter geeigneten Bedingungen zur Schaffung von kugelförmigen Partikeln hergestellt werden. Bei einem speziellen Beispiel wurde ein kugelförmiger magnetischer Toner hergestellt, indem eine mechanische Prallkraft auf einen pulverisierten nichtkugelförmigen magnetischen Toner mit Hilfe eines mechanischen Oberflächenumformgerätes ("Hybidizer", erhältlich von der Firma Nara Kikai Seisakusho K.K, aufgebracht wurde, wobei nichtkugelförmige Tonerpartikel mit einer hohen Geschwindigkeit durch kleine Spalte bewegt wurden, während eine Kollision mit kugelförmig zu machenden Oberflächenwänden verursacht wurde. Während der Aufbringung der mechanischen Prallkraft ist es auch möglich, Wärme aufzubringen (d. h. bei einer Temperatur, die um 5 bis 10ºC höher ist als die Glasübergangstemperatur des Tonerbindemittelharzes).
Ein magnetischer kugelförmiger Toner kann Formfaktoren SF1 von 140-150 und SF2 von 120-130 durch eine solche Aufbringung einer mechanischen Prallkraft und Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 5-7 um mit abgerundeten Ecken (reduzierte Unebenheit) anstelle von kugelförmigen Partikeln besitzen. Bei einem speziellen Beispiel wurde ein magnetischer kugelförmiger Toner als magnetischer Monokomponententoner geformt, der 100 Gewichtsteile Magnetit, 2 Gewichtsteile einer Salicylsäurmetallverbindung (Ladungssteuermittel) und 100 Gewichtsteile Styrol-Acrylharz (Bindemittel) enthielt und so mit einer mechanischen Prallkraft beaufschlagt wurde, daß er die Folgenden Werte aufwies: SF1 145, SF2 125 und Dav. 6 um. Die Tonerpartikel wurden mit extern zugesetzten 1,2 Gew.-% vol mit Silikonöl behandelten Siliciumdioxidpartikeln vermischt.
In entsprechender Weise wird angenommen, daß als Polymerisationstoner ein kugelförmiger Toner mit reduzierten Oberflächenunebenheiten eine verbesserte Übertragungseffizienz besitzt, da einzelne Tonerpartikel eine geringere Oberflächenenergie, ein höheres Fließvermögen und eine kleine Adsorptionskraft (Bildkraft) an der lichtempfindlichen Trommel etc. besitzen, wodurch sie von einem elektrischen Übertragungsfeld sofort beeinflußt werden.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte magnetische kugelförmige Toner hatte ein triboelektrisches Aufladevermögen (Q/M) von ca. -15 uC/g und wurde in der gleichen Weise wie bei der dritten Ausführungsform ausgewertet, um die Primär- und Sekundärübertragungseffizienzen zu messen.
Ein magnetischer Bezugstoner mit der gleichen Zusammensetzung, jedoch mit anderen Formfaktoren SF1 von 160 und SF2 von 150, wurde ohne Aufbringung der mechanischen Prallkraft hergestellt. Dieser Bezugstoner hatte einen durchschnittlichen Durchmesser von 7 um und ein identisches triboelektrisches Aufladevermögen von ca. -15 uC/g.
Die Fig. 11A und 11B zeigen die Meßergebnisse der Primärübertragungseffizienz und Sekundärübertragungseffizienz, wobei die Kurven 111 und 112 die Ergebnisse des kugelförmigen Toners und des nichtkugelförmigen Toners wiedergeben.
Wie in den Fig. 11A und 11B gezeigt, hatte der kugelförmige magnetische Toner mit verringerten Oberflächenunebenheiten eine Primär- und Sekundärübertragungseffizienz, die um etwa 3% höher waren als die des Pulverisationstoners. Des weiteren hatte der kugelförmige Toner vergrößerte Transfervorspannungsanlegebereiche.
Wie vorstehend beschrieben, werden die Effekte der Verwendung eines Zwischentransferelementes und einer Sekundärkontakttransfereinrichtung mit speziellen spezifischen Volumenwiderständen und speziellen Dielektrizitätskonstanten der Oberflächenschicht durch Verwendung eines kugelförmigen magnetischen Toners mit geringeren Oberflächenunebenheiten vergrößert. Im Vergleich zu einem nichtmagnetischen Monokomponenten-Pulverisationstoner und einem Polymerisationstoner hat ein magnetischer Toner Vorteile, da er eine einfachere Konstruktion der Entwicklungsvorrichtung und geringere Herstellkosten ermöglicht, so daß die durch die vorliegende Erfindung erzielten Verbesserungen der Übertragungseffizienz signifikant sind.
Entsprechende Verbesserungen können erhalten werden, indem ein Zwischentransferband anstelle eines Zwischentransferelementes vom Rollentyp und eine Transferrolle anstelle des Transferbandes entsprechend der zweiten Ausführungsform verwendet werden.

Fünfte Ausführungsform

Bei dieser Ausführungsform wird eine lichtempfindliche Trommel mit einer geringeren Dielektrizitätskonstanten der Oberflächenschicht, welche durch Beschichten einer lichtempfindlichen Trommel der vorstehend beschriebenen Art mit einer Überzugsschicht hergestellt wurde, in einer in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verwendet.
Eien Überzugsschicht wird auf Einer lichtempfindlichen Trommel generell vorgesehen, um einen Verschleiß oder eine Abrasion oder ein Versagen der Reinigung der lichtempfindlichen Trommel zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch die Überzugsschicht ausgebildet, um eine Oberflächenschicht mit geringer Dielektrizitätskonstanten vorzusehen.
Fig. 12 ist eine teilweise vergrößerte schematische Schnittansicht einer lichtempfindlichen Trommel, die mit einer Überzugsschicht gemäß dieser Ausführungsform versehen ist. Wie man Fig. 12 entnehmen kann, umfaßt die lichtempfindliche Trommel 1 eine Trägererzeugungsschicht (CG- Schicht) 103 mit einer Dicke von beispielsweise 3 um, eine Trägertransferschicht (CT-Schicht) 102 mit einer Dicke von beispielsweise 25 um und eine Überzugsschicht mit einer Dicke von beispielsweise 2-5 mm.
In einem speziellen Beispiel wurde eine 3 um dicke Überzugsschicht 101 durch Dispergieren von 5 Gewichtsteilen von PTFE-Partikeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ca. 0,3 um und von 5 Gewichtsteilen von Zinnoxidpartikeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ca. 0,03 um, die zugesetzt wurden, um das Dispergiervermögen der PTFE- Partikel im Acrylharzbindemittel zu verbessern, in 3 Gewichtsteilen eines Acrylharzbindemittels hergestellt.
Fig. 13 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer solchen Überzugsschicht 101. Wie in Fig. 13 gezeigt, kann man davon ausgehen, daß in der Überzugsschicht jeder PTFE-Partikel 131 von den Zinnoxidpartikeln 132 umgeben ist, die in das Acrylharzbindemittel 133 dispergiert werden sollten.
Die Überzugsschicht 101 hatte eine Dielektrizitätskonstante von ca. 2, die nahezu der von PTFE entsprach. Durch die Verwendung einer lichtempfindlichen Trommel mit einer Oberflächenschicht, die eine geringere Dielektrizitätskonstante hat, wird eine höhere Primärübertragungseffizienz erreicht, wobei die Sekundärübertragungseffizienz von einem Zwischentransferelement auf ein Transfermaterial nicht negativ beeinflußt wird.
Die mit der Überzugsschicht versehene lichtempfindlich Trommel wurde in den in der dritten und vierten Ausführungsform beschriebenen Laserdrucker zusammen mit dem Farbpolymerisationstoner der dritten Ausführungsform und dem schwarzen magnetischen kugelförmigen Toner der vierten Ausführungsform eingebaut und in der gleichen Weise wie bei der dritten Ausführungsform der Messung der Primärübertragungseffizienz unterzogen.
Die gleiche Messung wurde durchgeführt, indem eine lichtempfindliche Trommel ohne Überzugsschicht, d. h. eine solche mit einer CT-Schicht, die PC als Oberflächenschicht aufwies wie bei der dritten und vierten Ausführungsform, als lichtempfindliche Referenztrommel verwendet wurde.
Die Fig. 14A und 14B zeigen die Meßergebnisse der Primärübertragungseffizienz für den Polymerisationstoner und den magnetischen kugelförmigen Toner, wobei die Kurven 141 und 142 die Ergebnisse der lichtempfindlichen Trommeln mit der Überzugsschicht und ohne die Überzugsschicht zeigen.
Wie man Fig. 14A entnehmen kann, ergab die lichtempfindliche Trommel mit der Überzugsschicht keine wesentlich höhere Übertragungseffizienz, lieferte jedoch einen breiteren Transferspannungsbereich, so daß sich eine hohe Übertragungseffizienz ergab. Im Falle des in Fig. 14B gezeigten magnetischen kugelförmigen Toners führte die lichtempfindliche Trommel mit der versehenen Überzugsschicht zu einem wesentlichen Anstieg von bis zu 5% der Primärübertragungseffizienz im Gegensatz zur lichtempfindlichen Trommel ohne Überzugsschicht.
Die Sekundärübertragungseffizienzen entsprachen denen der dritten und vierten Ausführungsform.
In dem Fall, in dem eine hohe Übertragungseffizienz über einen breiten Transferspannungsbereich aufrechterhalten werden kann, wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, entsprechende Übertragungseffizienzen unter Verwendung von zwei Arten von Tonern mit unterschiedlichem triboelektrischen Aufladevermögen zu erhalten. Wie im Falle dieser Ausführungsform, bei der ein nichtmagnetischer Polymerisationstoner vom Monokomponententyp als Farbtoner und ein magnetischer kugelförmiger Toner vom Monokomponententyp als schwarzer Toner verwendet werden, wird die Menge des Abfalltoners erhöht, so daß keine hohe Übertragungseffizienz erreicht wird, wenn die optimalen Transfervorspannungsbedingungen unterschiedlich sind. Wenn jedoch die Dielektrizitätskonstanten der Überzugsschicht und des Zwischentransferelementes in einer geeigneten Beziehung zueinander eingestellt sind, kann diese Schwierigkeit vermieden werden.

Claims

1. Bilderzeugungsvorrichtung mit einem ersten Bildträgerelement (1), einem Zwischentransferelement (5; 20) zur Aufnahme eines auf dem ersten Bildträgerelement ausgebildeten übertragbaren Bildes und einer Kontakttransfereinrichtung (6; 30) zur Übertragung des übertragbaren Bildes vom Zwischentransferelement auf ein Transfermaterial (P), wobei

das erste Bildträgerelement eine Oberflächenschicht mit einer dielektrischen Konstanten &epsi;d aufweist, das Zwischentransferelement eine Oberflächenschicht mit einer dielektrischen Konstanten &epsi;ITD aufweist und die Kontakttransfereinrichtung eine Oberflächenschicht mit einer dielektrischen Konstanten &epsi;Tr aufweist, die die Bedingung &epsi;d ≤ &epsi;ITD ≤ &epsi;Tr erfüllen,

das Zwischentransferelement einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup6; - 10¹&sup0; Ohm.cm bei einer angelegten Spannung von 1 kV hat und

die Kontakttransfereinrichtung einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup8; - 10¹&sup5; Ohm.cm bei einer angelegten Spannung von 1 kV besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Bildträgerelement (1) und das Zwischentransferelement (5; 20) in der Lage sind, eine aufeinanderfolgende Übertragung von mehreren Farben von übertragbaren Bildern vom ersten Bildträgerelement auf das Zwischentransferelement und eine gleichzeitige Übertragung der mehreren Farben von übertragbaren Bildern vom Zwischentransferelement auf das Transfermaterial (P) durchzuführen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Zwischentransferelement (5) die Form einer Walze besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Oberflächenschicht des Zwischentransferelementes eine Trennschicht und auf einer elastischen Schicht (52) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die für die Verwendung eines im wesentlichen sphärischen nichtmagnetischen Entwicklers mit Formfaktoren SF1 von 100-120 und SF2 von 100-120 geeignet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, die zur Verwendung eines magnetsichen Entwicklers mit Formfaktoren SF1 von 140- 150 und SF2 120-130 geeignet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Bildträgerelement (1) mit einer Deckschicht (101) versehen ist, die eine dielektrische Konstante von maximal 3 aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der &epsi;d, &epsi;ITD und &epsi;Tr die Bedingung &epsi;d < &epsi;ITD ≤ &epsi;Tr erfüllen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der &epsi;d, &epsi;ITD und &epsi;Tr die Bedingungen &epsi;d + 1 ≤ &epsi;ITD und &epsi;ITD + 1 ≤ &epsi;Tr erfüllen.