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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrostatographisches Abbildungsverfahren und die Anwendung einer für dieses Verfahren besonders geeigneten Entwicklermischung.
Die Bildung und Entwicklung von Abbildungen auf der Oberfläche von photoleitenden Materialien durch elektrostatische Mittel ist bekannt. Der grundlegende elektrophotographische Prozess ist von C. F. Carlson in der USA-Patentschrift Nr. 2, 297, 691 beschrieben worden ; er besteht darin, dass man eine gleichförmige elektrostatische Ladung auf eine photoleitende Isolierschicht aufbringt, die Schicht einem Licht- und Schattenbild aussetzt, so dass die Ladung selektiv auf den belichteten Bezirken der Schicht verteilt wird, und das erhaltene latente elektrostatische Bild entwickelt, indem man auf dem Bild ein feinverteiltes elektroskopisches Material niederschlägt, welches üblicherweise als Toner bezeichnet wird.
Der Toner wird normalerweise auf diejenigen Teile der Schicht gezogen, welche eine Ladung enthalten, wobei ein Tonerbild entsteht, welches dem latenten elektroskopischen Bild entspricht. Dieses Tonerbild kann dann auf eine Trägeroberfläche, wie Papier, übertragen werden, wo es dann durch Hitze dauerhaft fixiert wird. An Stelle der Bildung des latenten Bildes durch gleichmässige Beladung der photoleitenden Schicht und anschliessende Belichtung dieser Schicht mit einem Licht- und Schatten-Bild, kann man das latente Bild auch dadurch erzeugen, dass man die Schicht direkt in Konfiguration des Bildes belädt. Das Pulverbild kann auf der photoleitenden Schicht fixiert werden, wenn man keine Übertragung des Pulverbildes wünscht.
An Stelle des Hitze-Fixierungsschrittes kann man auch andere geeignete Fixierungsmittel, wie eine Lösungsmittel- oder überzugsbehandlung anwenden.
Es gibt viele Methoden zur Aufbringung der elektroskopischen Tonerteilchen auf das zu entwickelnde
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grossen Trägerteilchen besteht, auf deren Oberfläche feinverteilte Tonerteilchen elektrostatisch haften, auf die das latente elektrostatische Bild tragende Oberfläche aufgebracht bzw. in Kaskaden darüber gerollt. Man wählt die
Zusammensetzung der Trägerteilchen so, dass die Tonerteilchen triboelektrisch auf die gewünschte Polarität geladen werden. Wenn die Mischung in Kaskaden über die bildtragende Oberfläche rollt, werden die Tonerteilchen beim positiven Entwicklungsverfahren elektrostatisch auf den beladenen Teilen des latenten Bildes abgelagert und dort festgehalten, während sie von den unbeladenen oder Hintergrundteilen des Bildes nicht festgehalten werden.
Das Kaskaden-Entwicklungsverfahren hat den entscheidenden Vorteil, dass die meisten Tonerteilchen, welche zufällig auf dem Hintergrundteil niedergeschlagen wurden, durch den rollenden Träger entfernt werden. Dies beruht wahrscheinlich auf der relativ grösseren elektrostatischen Anziehung zwischen dem Toner und dem Träger im Vergleich zu der Anziehung zwischen dem Toner und dem unbeladenen Hintergrund.
Die Trägerteilchen und die nicht verwendeten Tonerteilchen werden dann im Kreislauf wiederverwendet. Das Kaskaden-Entwicklungsverfahren ist besonders für die Entwicklung von Strich-Kopien brauchbar.
Eine weitere Methode zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern ist die "magnetische Bürsten"-Methode, die z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2, 874, 063 beschrieben ist. Hiebei wird ein Entwicklermaterial, welches Toner und magnetisch anziehbare Trägerteilchen enthält, von einem Magneten getragen. Das magnetische Feld dieses Magneten verursacht eine Ausrichtung des magnetischen Trägers in einer bürstenartigen Konfiguration. Diese "magnetische Bürste" wird mit einer elektrostatischen bildtragenden Oberfläche in Berührung gebracht, wobei die Tonerteilchen von der Bürste durch elektrostatische Anziehung auf das latente Bild gezogen werden.
Eine weitere Methode zur Entwicklung von latenten elektrostatischen Abbildungen ist die "Pulverwolken"-Methode, die z. B. von C. F. Carlson in der USA-Patentschrift Nr. 2, 221, 776 beschrieben wurde. Hiebei wird ein Entwicklermaterial, welches elektrisch geladene Tonerteilchen in einem Gasstrom enthält, an einer das latente elektrostatische Bild tragenden Oberfläche entlang geleitet. Die Tonerteilchen werden durch elektrostatische Anziehung aus dem Gas auf das latente Bild gezogen. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für die kontinuierliche Tonerentwicklung.
Ein weiteres Entwicklungsverfahren ist die sogenannte"Touchdown"-Methode von R. W. Gundlach nach der USA-Patentschrift Nr. 3, 166, 432. Dabei wird beladenes Pulver von der gleichmässig eingestaubten Oberfläche eines, vorzugsweise durchsichtigen leitfähigen Materials mittels eines elektrostatischen Feldes über einer beladenen und belichteten Selenplatte unter Erzeugung eines Diapositivs entfernt.
Die handelsüblichen elektrostatographischen Entwicklungssysteme verwenden im allgemeinen automatische Maschinen. Da automatische elektrostatographische Abbildungsvorrichtungen mit einem Minimum an Aufrechterhaltungskosten arbeiten sollen, muss der in diesen Maschinen verwendete Entwickler viele tausend Mal im Kreislauf wiederverwendet werden können. Bei automatischen xerographischen Vorrichtungen verwendet man üblicherweise eine elektrophotographische Platte, welche beladen, belichtet und dann durch Kontakt mit einer Entwicklermischung entwickelt wird. Bei einigen automatischen Maschinen wird das auf der elektrophotographischen Platte gebildete Tonerbild auf eine Empfängeroberfläche übertragen und die elektrophotographische Platte vor der Wiederverwendung dann gereinigt.
Die Übertragung wird durch eine Korona-Generatorvorrichtung bewirkt, welche eine elektrostatische Ladung erzeugt, durch welche das Pulver von der elektrophotographischen Platte auf die Empfängeroberfläche gezogen wird.
Die für die Bildübertragung erforderliche Polarität der Ladung hängt von der visuellen Form der
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ursprünglichen Kopie im Verhältnis zur Reproduktion ab, ferner von den elektroskopischen Eigenschaften des für die Entwicklung benutzten Entwicklermaterials. Will man z. B. eine positive Reproduktion von einem positiven
Original machen, so benutzt man üblicherweise eine Korona-Entladung positiver Polarität, um die Übertragung eines negativ geladenen Tonerbildes auf die Trägeroberfläche zu bewirken.
Will man dagegen eine positive
Reproduktion von einem negativen Original herstellen, so verwendet man üblicherweise ein positiv geladenes
Entwicklermaterial, welches von den beladenen Bezirken der Platte auf die unbeladenen Teile abgestossen wird, so dass ein positives Bild entsteht, welches durch eine Koronaentladung negativer Polarität übertragen werden kann. In jedem Fall bleibt üblicherweise ein restliches Pulverbild nach der Übertragung auf dem Bild zurück. Da die Platte für den folgenden Zyklus wiederverwendet werden soll, ist es erforderlich, dass das Restbild entfernt wird, um die Entstehung von Geisterbildern auf den folgenden Kopien sowie die Bildung eines Tonerfilms auf der Photoreceptor-Oberfläche zu verhindern.
Bei einer Positiv-Positiv-Reproduktion, wie sie oben beschrieben wurde, wird das restliche Pulver auf der Plattenoberfläche durch ein Phänomen fest zurückgehalten, welches nicht ganz geklärt ist ; hiebei wird die völlige Übertragung des Pulvers auf die Trägeroberfläche, insbesondere in den Abbildungsbezirken, verhindert. Die unvollständige Übertragung von Tonerteilchen ist unerwünscht, weil die
Bilddichte der endgültigen Kopie vermindert ist und weil man stark reibende Reinigungsverfahren benötigt, um den restlichen Toner von der Photoreceptor-Oberfläche zu entfernen. Dieses Abbildungsverfahren wird üblicherweise bei jeder Kopie wiederholt, welche von der Maschine während der Lebensdauer des Entwicklers und der elektrophotographischen Plattenoberfläche reproduziert wird.
Es sind verschiedene Reinigungsvorrichtungen für elektrostatographische Platten bekannt, wie der "Bürsten"- der"Gewebe"-Reinigungsapparat. Ein typischer Bürstenreinigungsapparat ist von L. E. Walkup et al. in der USA-Patentschrift Nr. 2, 832, 977 beschrieben worden. Die Bürstenreinigungsvorrichtung besteht im allgemeinen aus einer oder mehreren rotierenden Bürsten, welche das restliche Pulver von der Platte entfernen und in einen Luftstrom abgeben, der durch ein Filtersystem abgeblasen wird. Eine typische Gewebe-Reinigungsvorrichtung ist von W. E. Graff Jr. et al. in der USA-Patentschrift Nr. 3, 186, 838 beschrieben worden. Hiebei wird das restliche Pulver von der Platte entfernt, indem man ein Gewebe aus Fasermaterialien über die Plattenoberfläche leitet.
Ein weiteres System zur Entfernung von restlichen Tonerteilchen besteht aus einer flexiblen Reinigungsklinge, welche den restlichen Toner von der Photoreceptor-Oberfläche wischt bzw. kratzt, wenn man die Oberfläche an der Klinge entlang bewegt.
Leider sind die obengenannten Reinigungssysteme nicht völlig ausreichend, um alle Arten von Tonerteilchen von allen Arten der wiederverwendbaren Photoreceptoren zu entfernen. Dies ist kein Fehler des Reinigungssystems, sondern ein Fehler des speziellen Toners, der zusammen mit speziellen Photoreceptoren verwendet wird. Würden spezielle Toner nicht dazu neigen, als Restfilm auf einem speziellen Photoreceptor zu haften, so würden die beschriebenen Reinigungssysteme ausreichen, um den gesamten restlichen Toner zu entfernen. Viele handelsübliche Toner zeigen aber von Natur aus eine Neigung zur Bildung von Restfilmen auf wiederverwendbaren Photoreceptoren. Die Bildung derartiger Filme ist unerwünscht, weil sie die Qualität des nichtentwickelten und des entwickelten Bildes beeinträchtigen.
Das Problem der Filmbildung dieser speziellen Toner ist bei Schnellkopier- und Vervielfältigungsmaschinen besonders akut, wo der Kontakt zwischen Entwickler und Bildoberfläche viel häufiger und viel schneller vorkommt als bei üblichen elektrostatographischen Systemen. Schliesslich wird soviel Toner aufgebaut, dass das Kopieren oder Vervielfältigen beeinträchtigt wird. Demzufolge sind wirkungsvollere Massnahmen, z. B. Behandlung mit Lösungsmitteln, zur Entfernung dieses Films nötig. Eine häufige Stillegung des Apparates zur Reinigung der Photoreceptor-Oberfläche ist natürlich unerwünscht, da die Maschine ausser Betrieb gestellt wird und da wiederholte Massnahmen dieser Art die Photoreceptor-Oberfläche abnutzen.
Es besteht daher ein ständiges Bedürfnis nach einer Methode, durch welche der Aufbau von Tonerfilmen auf der Oberfläche eines Photoreceptors verhindert wird. Elektrostatographische Systeme und insbesondere die Abbildung, Entwicklung und Reinigung dieser Systeme würden beträchtlich verbessert, wenn die obengenannten Probleme wirksam gelöst werden könnten.
Gegenstand der Erfindung ist ein elektrostatographisches Abbildungsverfahren, bei welchem der unerwünschte Aufbau von Entwicklerkomponenten auf wiederverwendbaren elektrostatographischen Abbildungsoberflächen verhindert wird.
Das erfindungsgemässe elektrostatographische Abbildungsverfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass man a) auf einer Bildoberfläche in an sich bekannter Weise ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt ; b) das latente Bild entwickelt, indem man es mit einer elektrostatographischen Entwicklungsmischung behandelt, die aus folgenden Teilchen besteht : (l) einem feinverteilten elektroskopischen
Tonermaterial ;
(2) einer kleinen Menge (bezogen auf das Gewicht des Toners) eines feinverteilten festen reibungsvermindernden Materials, dessen Härte geringer als die des Tonermaterials ist und dessen reibungsvermindernde Eigenschaften grösser als die des Tonermaterials sind, wobei das reibungsvermindernde Material eine grössere Neigung zur Bildung eines dünnen haftenden Films auf
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einer Oberfläche hat als das Tonermaterial, wenn man eine Mischung dieser Materialien einer
Scherkraft aussetzt ;
(3) einer kleinen Menge (bezogen auf das Gewicht des Tonermaterials) eines feinverteilten, nichtschmierenden Schleifmaterials, dessen Härte grösser ist als die des reibungsvermindernden und des Tonermaterials ; und gegebenenfalls (4) einem Trägermaterial ; c) das restliche entwickelte Bild von der Bildoberfläche entfernt, wobei eine Scherkraft angewendet wird, welche den Toner, das reibungsvermindernde und das Schleifmaterial der
Entwicklungsmischung von mindestens einem Teil der Bildoberfläche abwischt bzw. abschert ; und d) diese Folge von Behandlungsschritten (a), (b) und (c) mindestens einmal wiederholt.
Nach dem neuen Abbildungsverfahren erhält man Abbildungen und Kopien ohne Auflösungsverlust. Es tritt auch keine Verminderung der Schmelzfähigkeit ein. Die Neigung zur Blockierung des Toners ist vermindert. Das Verfahren ermöglicht weiterhin eine langdauernde Verhinderung bzw. Kontrolle von Tonerfilmen auf wiederverwendbaren Photoreceptoren. Man erhält Kopien von verhältnismässig hoher optischer Dichte.
Als Tonermaterial kann man im Rahmen der Erfindung alle elektroskopischen Toner benutzen, welche vorzugsweise pigmentiert oder gefärbt sind. Typische Tonermaterialien sind Polystyrolharz, Acrylharz, Polyäthylenharz, Polyvinylchloridharz, Polyacrylamindharz, Methacrylatharz, Polyäthylenterephthalatharz, Polyamidharz und Copolymeren sowie Mischungen derselben. Vinylharze mit einem Schmelzpunkt oder Schmelzbereich, der bei mindestens etwa 430C beginnt, sind für die Verwendung als Toner besonders gut brauchbar. Diese Vinylharze können auch Homopolymeren oder Copolymeren von 2 oder mehr Vinylmonomeren sein.
Typische Monomeren-Einheiten, die man zur Bildung von Vinylpolymeren verwenden kann, sind beispielsweise : Styrol, Vinylnaphthalin, Monoolefine wie Äthylen, Propylen, Butylen, Isobutylen etc., Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat, Vinylbutyrat etc., Ester von t-Methylen-aliphatischen Monocarbonsäuren, wie Methylacrylat, Äthylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, N-Octylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat etc. ; Vinyläther, wie Vinylmethyläther, Vinylisobutyläther, Vinyläthyläther etc. ; Vinylketone, wie Vinylmethylketon, Vinylhexylketon, Methylisopropenylketon etc ; sowie Mischungen derselben. Geeignete Materialien für Toner haben üblicherweise ein mittleres Molekulargewicht von etwa 3000 bis 500000.
Bestimmte Pigmente oder Farbstoffe können zur Färbung der Tonerteilchen verwendet werden. Derartige Tonerfarbstoffe sind bekannt, beispielsweise Russ, Nigrosin-Farbstoff, Anilinblau, Calco-öl-Blau, Chromgelb, Ultramarin-Blau, du Pont-Öl-Rot, Chinolin-Gelb, Methylenblau-Chlorid, Phthalocyanin-Blau, Malachit-Grün- - Oxalat, Lampenruss, Rose Bengal und Mischungen derselben. Die Pigmente oder Farbstoffe sollten im Toner in einer ausreichenden Menge vorhanden sein, so dass er stark gefärbt ist und ein deutlich sichtbares Bild auf der
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Amaplast-Schwarz-Farbstoff (der Firma National Aniline Products, Inc. ). Vorzugsweise verwendet man den Farbstoff in einer Menge von etwa 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des gefärbten Toners.
Verwendet man zum Färben des Toners einen Farbstoff, so genügen wesentlich geringere Mengen.
Das bei dem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzte Tonermaterial sollte eine durchschnittliche Teilchengrösse von weniger als 30 jn haben.
Das erfindungsgemäss verwendete feste reibungsvermindernde bzw. schmierende Additiv ist ein Material, welches einen dünnen haftenden Film auf der Bildoberfläche eines wiederverwendbaren Photoreceptors während der wiederholenden Zyklen eines elektrostatographischen Systems bilden kann. Dieses Material braucht keinen völlig kontinuierlichen Film auf der Bildoberfläche zu bilden ; viele dieser Materialien bilden jedoch einen kontinuierlichen Film. Andere reibungsvermindernde Materialien neigen dazu, die Täler der Oberfläche zu füllen, während kleine Hügel mit nur einer Monoschicht des reibungsvermindernden Materials überzogen werden. Dieses Material muss solche Eigenschaften haben, dass es auf einer Bildoberfläche leichter als das verwendete Tonermaterial abgelagert wird.
Die Härte des reibungsvermindernden Materials hängt zweifellos von seiner Fähigkeit ab, eine Ablagerung oder einen Film auf der Bildoberfläche zu bilden. Das reibungsvermindernde Material muss also weicher als das Tonermaterial sein. Man kann alle üblichen Standard-Härtetests benutzen, um zu bestimmen, ob ein gewähltes reibungsverminderndes Material weicher als das betreffende Tonermaterial ist.
Verwendet man z. B. die Shore-Durometer A, B, C oder D-Härte-Skalen nach der Methode ASTM D-1706, so kann man jedes Material verwenden, welches eine geringere Härte als der ausgewählte Toner hat, vorausgesetzt, dass es auch die andern unten aufgezeichneten Eigenschaften besitzt. Der Schmelzpunkt des reibungsvermindernden Additivs ist im wesentlichen durch die Temperatur der Umgebung beim Kopieren begrenzt ; er sollte mindestens etwas höher als diese Temperatur sein.
Das reibungsvermindernde Material muss auch grössere reibungsvermindernde Eigenschaften als das ausgewählte Tonermaterial haben. Zur Bestimmung der relativen reibungsvermindernden Eigenschaften des ausgewählten reibungsvermindernden Materials im Vergleich zu den Tonermaterialien kann man jede dynamische Methode verwenden. Im allgemeinen besteht der Test nur in einem Vergleich der Reibungsverminderung, welche durch das reibungsvermindernde Material im Vergleich zum Tonermaterial verursacht wird, wenn man beide Materialien zwischen zwei sich berührende Oberflächen in relative Bewegung bringt.
Die Materialien der sich
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berührenden Oberflächen sollten ziemlich flach sein ; jedes dieser Materialien sollte ausserdem einen kinetischen
Reibungskoeffizienten haben, der grösser ist als der des reibungsvermindernden Materials und des Tonermaterials.
Eine brauchbare Vorgangsweise ist die folgende : Eine Klinge aus gummiartigem Material wird über bildtragende Oberflächen geleitet, welche mit den zu testenden Materialien behandelt wurden, worauf man die relativen Reibungskoeffizienten der aufgetragenen Materialien bestimmt.
Man verwendet einen Klingenhalter und einen Schlittenmechanismus zusammen mit einer Trägervorrichtung für die Bildoberfläche. Die Klinge ist ein Streifen aus handelsüblichem gummiartigem Polyurethan (3, 8 cm lang, 0, 16 cm dick und 1, 27 cm breit). Das Streifenende, welches in Kontakt mit der Bildoberfläche treten soll, wird in einem Winkel von 60 gegenüber der Horizontale beschnitten oder abgeschrägt. Die Klinge wird so gehalten, dass die abgeschrägte Seite von der Querrichtung der Klinge abgewendet ist. Sie wird in einem Winkel von 220 zur Bildoberfläche in wischender (nicht meisselnder) Haltung gehalten. Die Bildoberflächen sind selenüberzogene Aluminiumplatten (etwa 30 X 35 cm).
Die Bestimmung des Reibungskoeffizienten erfolgt mit einem Reibungsmessgerät der Type Instrom TM (Instron Corporation, Canton, Massachusetts), welches mit dem Klingenhalterschlitten verbunden ist. Die Kraft, welche zum Ziehen des Schlittens allein erforderlich ist, wird bestimmt und dann von der Kraft abgezogen, welche zum Ziehen des Schlittens und zur Bewegung der Klinge über die Bildoberfläche nötig ist. Dies ergibt die kinetische Reibungskraft, welche zum Ziehen der Klinge allein benötigt wird. Die normale Kraft zur Bewegung der Klinge über die Bildoberfläche wird mit einem Kraftmessgerät bestimmt. Die kinetische Kraft dividiert durch diesen Wert ergibt den kinetischen Reibungskoeffizienten.
Man bestimmt den Reibungskoeffizienten für soviele Selenplatten, wie Materialien untersucht werden sollen. Jede Platte mit einem Wert, der vom Mittel mehr als 10% abweicht, wird verworfen. Man verwendet für jedes zu untersuchende Material eine andere Platte und Klinge, wobei jede Platte in gleicher Weise mit dem zu untersuchenden Material behandelt wird. Man verwendet gleiche Gewichtsmengen des Materials bei der Auftragung auf die Platten.
In dieser Weise kann der Fachmann die reibungsvermindernden Eigenschaften ausgewählter Materialien im Vergleich zu Tonermaterialien bestimmen. Spezielle Beispiele der getesteten Materialien sind weiter unten angegeben.
Die reibungsvermindernden Materialien müssen auch einen genügend hohen Widerstand haben, so dass sie das latente Bild auf der Bildoberfläche nicht stören.
Typische reibungsvermindernde Materialien mit den oben angegebenen Eigenschaften sind beispielsweise : Gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder nicht-substituierte Fettsäuren, Vorzugsweise mit 8 bis 35 Kohlenstoffatomen, oder Metallsalze solcher Fettsäuren ; Fettalkohole entsprechend diesen Säuren ; ein-und mehrwertige Alkohol-Ester dieser Säuren und entsprechende Amide ; Polyäthylenglykole und Methoxy-Poly-
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4000, und niedermolekulare Fluorkohlenstoffverbindungen, z. B. die wachsartigen, kurzkettigen Telomeren von Tetrafluoräthylen, niedermolekulare schmierfähige Polytetrafluoräthylen-Pulver etc.
Die Metallsalze der oben genannten Fettsäuren sind beispielsweise die Salze von Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Rubidium, Silber, Magnesium, Calcium, Zink, Strontium, Cadmium, Barium, Quecksilber, Aluminium, Chrom, Zinn, Titan, Zirkon, Blei, Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel sowie Mischungen dieser Salze. Auch Ammonium- und substituierte Ammoniumsalze der Fettsäuren sind brauchbar. Spezielle Fettsäuren sind beispielsweise Capryl-, Pelargon-, Caprin-, Undecan-, Laurin-, Tridecan-, Myristin-, Pentadecan-, Palmitin-, Margarin-, Stearin-, Arachidin-, Behen-, Lignocerin-, Cerotin-Säure und Mischungen derselben. Auch die entsprechenden festen Fettalkohole, Ester, Amide, Derivate derselben sowie Mischungen sind brauchbar.
Spezielle ein- und mehrwertige Alkoholester der Fettsäuren leiten sich von Cl bis C2o-Alkoholen ab, welche mit Fettsäuren Ester bilden, die unter den vorgesehenen Verwendungsbedingungen fest sind. Als Beispiele
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Methylstearat, Äthylenglykolmonostearat, Glycerin-tri- (12-hydroxy-stearat), 1, 2, 4-Butantrioltristearat etc.
Die Polyäthylenglykole und Methoxypolyäthylenglykole sind Kondensationsprodukte, die im Handel unter der Bezeichnung Carbowaxe erhältlich sind ; es handelt sich um feste, wachsähnliche Materialien mit einem Molekulargewicht bis zu etwa 6000.
Verwendet man eine Entwicklermasse, welche ein reibungsverminderndes Material enthält, für allgemeine Kopierzwecke, so bemerkt man, dass dieses Additiv auf der Bildoberfläche in etwa derselben Weise übermässig aufgebaut wird, wie dies sonst beim Toner ohne Additiv der Fall ist. Dieses Aufbauen erfolgt insbesondere bei Schnell-Kopier- und Vervielfältigungsmaschinen, wo der Kontakt zwischen Entwickler und Bildoberfläche viel häufiger und schneller erfolgt als bei üblichen elektrostatographischen Systemen. Es wurde gefunden, dass bei Verwendung eines verhältnismässig harten, feinverteilten, nichtschmierbaren Schleifmittels zusammen mit dem reibungsvermindernden Material ein hervorragender Erfolg erzielt wird.
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Es wird angenommen, dass ein reibungsverminderndes Material des oben angegebenen Typs, wenn es als einziges Entwickler-Additiv benutzt wird, sehr leicht auf der Bildoberfläche einen Schmierfilm bildet, wobei ein Tonerfilm praktisch ausgeschlossen ist. Dieser Schmierfilm erlaubt nicht nur eine wirksame Entfernung des restlichen Tonermaterials, sondern erhöht auch die Lebensdauer und Wirksamkeit der zur Entfernung von restlichem Entwickler verwendeten Reinigungsvorrichtung. Bei der Verwendung des reibungsvermindernden Materials baut sich dieses jedoch in einem Ausmass auf, dass die Qualität der Kopien allmählich vermindert wird.
Durch Zusatz einer kleinen Menge eines feinverteilten, nichtschmierbaren, milden Schleifmittels zur Entwicklermasse erhält man eine Kontrolle des Aufbaus des reibungsvermindernden Materials infolge der Schleifwirkung dieses Materials, wenn eine Reinigungsvorrichtung den restlichen Entwickler von der Bildoberfläche mit einer Kraft entfernt, welche das Wischen der Entwicklermischung über mindestens einen Teil der Bildoberfläche bewirkt. Diese Kombination von Additiven führt dazu, dass das reibungsvermindernde Material seine Funktion ausübt, während das Schleifmittel den Aufbau einer übermässigen störenden Schicht des Schmiermittels verhindert. Ausserdem wird die richtige triboelektrische Differenz zwischen Ladungsmitteln, z.
B. Trägerteilchen, und dem Tonermaterial mindestens stabilisiert, weil das Schleifmaterial eine diese Differenz zum Verschwinden bringende Ablagerung von Toner auf den Ladungsmitteln verhindert.
Als Schleifmaterialien kommen z. B. in Frage : kolloidales Siliciumdioxyd, oberflächenmodifiziertes organophiles Siliciumdioxyd, Aluminiumsilicat, oberflächenbehandeltes Aluminiumsilicat, Titandioxyd, Aluminiumoxyd, Calciumcarbonat, Antimontrioxyd, Bariumtitanat, Calciumtitanat oder Strontiumtitanat, CaSi03, MgO, ZnO, Zero2 etc. sowie Mischungen derselben.
Besonders bevorzugte Materialien sind solche, deren Oberfläche so modifiziert ist, dass sie hydrophobe Eigenschaften hat. Man erhält beispielsweise hydrophobe Siliciumdioxyde, wenn man frisch hergestelltes kolloidales Siliciumdioxyd mit mindestens einer organischen Siliciumverbindung behandelt, welche Kohlenwasserstoffgruppen und hydrolysierbare Gruppen am Siliciumatom trägt. Bei einem derartigen Verfahren leitet man die Reaktionsteilnehmer und Dampf pneumatisch in parallelem Strom in einen Wirbelbettreaktor, der auf etwa 4000C erhitzt ist. Die organischen Siliciumverbindungen reagieren mit Silanolgruppen auf der
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Herstellung von modifizierten Siliciumdioxyden jeden geeigneten Kohlenwasserstoff oder substituierten
Kohlenwasserstoff benutzen, wobei die organische Gruppe direkt mit einem Siliciumatom der organischen
Siliciumverbindung verknüpft ist.
Vorzugsweise benutzt man solche organischen Gruppen, welche dem
Schleifmaterial hydrophobe Eigenschaften verleihen, damit die Stabilität des Entwicklermaterials unter wechselnden Feuchtigkeitsbedingungen verbessert wird. Die organischen Gruppen können gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffreste oder Derivate derselben sein. Gesättigte organische Gruppen sind Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Chlorpropyl und Chlormethyl. Beispiele für typische organische Siliciumverbindungen sind Dimethyldichlorsilan, Trimethylchlorsilan, Methyltrichlorsilan, Vinyltriäthoxysilan. Die Art der organischen Gruppen kann die triboelektrischen Eigenschaften des Entwicklers beeinflussen. Man kann beispielsweise Siliciumdioxyd, welches mit Aminopropylsilan behandelt wurde, zur Herstellung von Entwicklern des Umkehrungstyps benutzen.
Die Teilchengrösse der Schleifmittelzusätze ist kleiner als l jM und beträgt etwa 1 bis 500 Millimikron, vorzugsweise 10 bis 100 Millimikron.
Was die relative Härte des Schleifmittels anlangt, so muss dieses Material härter als das Tonermaterial und das reibungsvermindernde Material sein. Die meisten der genannten Materialien können als sehr harte Materialien im Sinne der Mohs'schen Härteskala bezeichnet werden. Man kann jedoch auch Material von geringerer Härte als Talkum gemäss der Mohs'schen Härteskala verwenden, so lange es härter ist als das Tonermaterial und das reibungsvermindernde Material. Materialien, die weicher als Talkum sind, werden üblicherweise nach der Shore-Durometer-Penetrations-Technik klassifiziert und in die A, B, C und D-Skalen dieses Verfahrens eingeordnet.
Die chemische Zusammensetzung des Schleifmittelzusatzes ist nicht kritisch, so lange es keine schädlichen Verunreinigungen einführt oder die Abbildungs- und Entwicklungs-Aspekte eines elektrostatographischen Systems schädlich beeinflusst. Auch ist die Gestalt jedes Schleifmittelteilchens nicht besonders kritisch, da sowohl runde als auch irregulär geformte Additive wirksam sind. Bevorzugte Materialien sind Aerosil R 972, ein hydrophobes Siliciumdioxyd der Firma DeGussa Incorporated, New York, und Kaophil-2, ein hydrophobes Aluminiumsilicat der Firma Georgia Kaolin Company, Elizabeth, New Jersey.
Das erfindungsgemässe Abbildungsverfahren kann in Verbindung mit allen bekannten elektrostatographischen Entwicklungssystemen angewendet werden, z. B. in Systemen mit einem Trägermaterial, wie die magnetische Bürstenentwicklung und die Kaskadenentwicklung sowie in Systemen, welche nicht unbedingt ein Trägermaterial benötigen, wie z. B. die Pulverwolkenentwicklung, die Faserbürstenentwicklung und die "Touchdown"-Entwicklung.
Geeignete überzogene und nicht-überzogene Trägermaterialien für die Kaskadenentwicklung sind bekannt.
Die Trägerteilchen bestehen aus jedem geeigneten festen Material, vorausgesetzt, dass die Trägerteilchen eine Ladung entgegengesetzter Polarität zu den Tonerteilchen haben, wenn sie in Kontakt mit den Tonerteilchen
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gebracht werden, so dass die Tonerteilchen an den Trägerteilchen haften und sie umhüllen. Wünscht man eine positive Reproduktion des elektrostatischen Bildes, so wählt man die Trägerteilchen so aus, dass die
Tonerteilchen eine Ladung entgegengesetzter Polarität zum elektrostatischen Bild haben. Will man eine
Umkehrungsreproduktion des elektrostatischen Bildes, so wählt man den Träger so aus, dass die Tonerteilchen eine Ladung der gleichen Polarität wie das elektrostatische Bild haben.
Die Materialen der Trägerteilchen werden also nach ihren triboelektrischen Eigenschaften im Vergleich zum elektroskopischen Toner ausgewählt ; werden sie vermischt oder in Kontakt gebracht, so lädt sich eine Komponente des Entwicklers positiv auf, wenn die andere Komponente in der triboelektrischen Reihe unterhalb der ersten Komponente steht ; sie lädt sich hingegen negativ auf, wenn die andere Komponente in der triboelektrischen Reihe oberhalb der ersten Komponente steht.
Durch geeignete Auswahl der Materialien nach ihren triboelektrischen Eigenschaften erzielt man beim
Vermischen solche Polaritäten ihrer Ladung, dass die elektroskopischen Tonerteilchen auf der Oberfläche der
Trägerteilchen haften und diese überziehen ;
die Tonerteilchen haften auch auf dem Teil der das elektrostatische
Bild tragenden Oberfläche, welche eine grössere Anziehungskraft für den Toner als für die Trägerteilchen hat.
Typische Träger sind beispielsweise Stahl, Flintschrot, Aluminiumkaliumchlorid, Rochelle-Salz, Nickel,
Kaliumchlorat, granuliertes Zirkon, granuliertes Siliciumdioxyd, Methylmethacrylat, Glas etc. Die Träger können mit oder ohne überzug verwendet werden. Viele der vorgenannten und weitere typische Träger sind in der
USA-Patentschrift Nr. 2, 618, 552 beschrieben. Man bevorzugt fertig überzogene Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 50 bis 2000 je, weil die Trägerteilchen dann eine ausreichende Dichte und Trägheit besitzen, so dass das
Haften auf den elektrostatischen Abbildungen während der Kaskadenentwicklung vermieden wird. Das Haften von Trägerkügelchen auf elektrostatischen Trommeln ist unerwünscht wegen der Bildung von tiefen Kratzern und auf Oberfläche während der Bildübertragung und der Trommelreinigung.
Auch führt es zur Schädigung des
Druckes, wenn grosse Trägerkügelchen auf den xerographischen Abbildungsoberflächen haften. Für die magnetische Bürstenentwicklung sind Trägerteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von weniger als etwa 800 jU ausreichend. Im allgemeinen erhält man befriedigende Resultate, wenn etwa 1 Teil Toner mit etwa
10 bis 1000 Gew.-Teilen Träger bei der Kaskaden- und der magnetischen Bürstenentwicklung verwendet wird.
Bezüglich der breiten relativen Mengenverhältnisse des Tonermaterials im Vergleich zu den
Zusatzmaterialien ist folgendes zu sagen : Das reibungsvermindernde Material sollte mindestens in einer solchen
Menge vorhanden sein, dass während der zyklischen Verwendung der Bildoberfläche mindestens 20% derselben mit einer gleichmässig verteilten haftenden Schicht des Materials versehen sind. Vorzugsweise sind etwa 100% der
Bildfläche mit dem reibungsvermindernden Material überzogen. Es wurde gefunden, dass etwa 0, 01 bis 10 Gew.-% des reibungsvermindernden Materials (bezogen auf das Gewicht des Tonermaterials) ausreichen, um eine solche
Bedeckung zu erzielen. Ein besonders bevorzugtes Mengenverhältnis ist etwa 0, 1 bis 2 Grew.-% des reibungsvermindernden Materials (bezogen auf das Gewicht des Toners).
Das kolloidale Siliciumdioxyd muss in einer solchen relativen Menge vorhanden sein, dass die Dicke des Metallsalzfilmes unter l jU (d. h. weniger als 10000 Â) bleibt, so dass ein störender Film vermieden wird. Die
Menge darf aber nicht so gross sein, dass der reibungsvermindernde Film entfernt oder seine Bildung verhindert wird. Ist die Menge so gross, dass kein Film gebildet wird, so wirkt das milde Schleifmittel direkt auf den Photoreceptor und beim langdauernden Gebrauch führt dies zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Photoreceptors sowie der Reinigungsmittel, die bei diesem System verwendet werden. Solange etwa 5 Ä des reibungsvermindernden Materials als untere Grenze auf der Bildoberfläche vorhanden sind, treten die vorteilhaften Effekte der Erfindung ein.
Der Fachmann kann leicht die optimalen Mengenverhältnisse der beiden Additive bestimmen, indem er die Dicke des restlichen reibungsvermindernden Filmes beobachtet. Die Verwendung von radioaktiven Markierungen im reibungsvermindernden Material ist ein wirksames Mittel zur Optimierung der Mengenverhältnisse. Langdauernde Vergleichsversuche sind ebenfalls aufschlussreich. Im allgemeinen erzielt man mit etwa 0, 01 bis 10Gew.-% des Schleifmaterials (bezogen auf das Gewicht des Tonermaterials) die gewünschten Resultate ; besonders bevorzugt sind etwa 0, 1 bis 2 Grew.-%.
Für das erfindungsgemässe Abbildungsverfahren sind alle üblichen photoleitenden Oberflächen geeignet.
Bekannte photoleitende Materialien sind glasförmiges Selen, organische oder anorganische Photoleiter, die in eine nichtphotoleitende Matrix eingebettet sind, organische oder anorganische Photoleiter, die in eine photoleitende Matrix eingebettet sind etc. Derartige photoleitende Materialien sind z. B. in folgenden Patentschriften beschrieben : USA-Patentschriften Nr. 2, 803, 542 (Ullrich), Nr. 2, 970, 906 (Bixby), Nr. 3, 121, 006 (Middleton), Nr. 3, 121, 007 (Middleton) und Nr. 3, 151, 092 (Corrsin).
Die nachfolgenden Beispiele, von denen die Beispiele 1 und 2 Vergleichsbeispiele sind, dienen zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemässen Abbildungsverfahrens. Soferne nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Mengenangaben und Prozentzahlen auf das Gewicht.
Beispiel l : Die Trommel aus glasförmigem Selen einer automatischen Kopiermaschine wird unter Verwendung eines Koronagenerators auf etwa 800 V positiv beladen, dann einem Licht- und Schatten-Bild ausgesetzt, so dass ein latentes elektrostatisches Bild entsteht. Die Selentrommel wird durch eine magnetische Bürstenentwicklungsstation gedreht.
Ein Kontrollentwickler besteht aus zwei Teilen Toner, welche ein Polystyrolharz enthalten, und etwa 100
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Teilen Trägerkügelchen aus Stahl. Die Tonerteilchen haben eine durchschnittliche Teilchengrösse von etwa 12 jan, die Trägerkügelchen von etwa 125 jn. Nachdem das latente elektrostatische Bild in der Entwicklerstation entwickelt wurde, wird das erhaltene Tonerbild in der übertragungsstation auf ein Papierblatt übertragen. Die restlichen Tonerteilchen, die nach dem Durchgang durch die übertragungsstation auf der Selentrommel zurückbleiben, werden durch drei verschiedene Verfahren entfernt. In jedem Fall (auch in den folgenden
Beispielen) wird eine saubere Selentrommel eingesetzt.
Das erste Verfahren verwendet eine zylindrische Bürste mit einem Durchmesser von etwa 10 cm,
Polypropylen (15 den) mit einer Florhöhe von etwa 0, 95 cm und einer Faserdichte von etwa 54000 Fasern pro
6, 45 cm2. Die Bürste befindet sich so an der Trommel, dass die Faser-Interferenz etwa 0, 25 cm beträgt, und wird mit etwa 175 Umdr/min rotiert. Die Qualität der Kopien ist zuerst ausgezeichnet : nach 25000 Kopien ist jedoch die Hintergrunddichte sehr hoch, die Auflösung beträchtlich vermindert, die Bildausfullung im ganzen und die
Strichkopie sowie die Eckenschärfe sind schlecht. Bei Besichtigung der Trommel sieht man leichte Abnutzungserscheinungen und eine beträchtliche Ablagerung von Toner auf der Oberfläche.
Das zweite Verfahren verwendet ein Reinigungsgewebe gemäss USA-Patentschrift Nr. 3, 186, 838 (W. P. Graff,
Jr. et al.). Hiebei benutzt man ein Faservlies aus Rayon-Gewebe, das unter einem Druck von etwa 1, 26 kg/cm2 mit der Selentrommel in Kontakt steht ; die relative Geschwindigkeit zwischen Gewebe und Photoreceptor beträgt etwa 3, 8 cm/sec, der Abstand vom Gewebekontakt zum Bogen beträgt etwa 0, 32 cm. Wiederholt man den Kopierprozess 5000mal, so zeigen die Kopien einen recht guten Linienkontrast und wenig
Hintergrundsniederschlag. Jedoch besitzen grosse, ausgefüllte Flächenteile ein ausgewaschenes Aussehen. Eine mikrographische Untersuchung der Trommeloberfläche zeigt, dass sich ein beträchtlicher Tonerfilm abgelagert hat.
Das dritte Verfahren arbeitet mit einer Rakel zur Entfernung von restlichem Toner. Ein rechteckiger
0, 16 cm dicker Streifen aus gummiartigem Polyurethanmaterial, dessen eines Ende abgeschrägt ist, so dass das
Reinigungsende einen Winkel von etwa 600 bildet, wird parallel zur Trommelachse angebracht. Das abgeschrägte
Ende der Klinge wird in Meissel-Haltung (nicht in Wischhaltung) bezüglich der sich bewegenden Trommel gehalten. Die resultierende Vertikalkraft, die man benötigt, um die gesamte Klinge gegen die Trommeloberfläche zu pressen, beträgt etwa 1, 4 kg (auf einer Federwaage abgelesen). Die ersten Kopien zeigen zunächst in jeder
Hinsicht gute Eigenschaften : nach etwa 2000 Kopien ist jedoch die Bildqualität deutlich schlechter, es zeigt sich eine hohe Hintergrundsdichte, eine geringe Bildausfüllung und eine verminderte Auflösung.
Bei Untersuchung der Trommel findet man einen beträchtlichen Aufbau von Toner auf der Bildoberfläche.
Im Vorgehenden ist das Problem gezeigt, das bei Verwendung eines typischen Tonermaterials auftritt, welches seiner Natur nach dazu neigt, sich auf dem Photoreceptor aufzubauen. Der steigende Aufbau ist zweifellos die Hauptursache für die Verminderung der Kopienqualität.
Beispiel 2 : Man wiederholt das Entwicklungsverfahren gemäss Beispiel 1, jedoch wird der Entwickler in folgender Weise modifiziert : Etwa 0, 1 Teil Zinkstearat einer Teilchengrösse von etwa 0, 75 bis 40 ju wird vorsichtig mit einem Teil Toner vermischt. Das erhaltene Gemisch wird etwa 10 min gründlich in einem
Szegvari-Verreiber gemahlen. Nach übertragung des entwickelten Bildes wie im Beispiel 1 verwendet man die Rakel und das Verfahren wie im Beispiel 1, jedoch ist die Klingenkraft 0, 09 kg. Nach etwa 2000 Zyklen weisen die Kopien eine hohe Dichte und hohe Hintergrundsniederschläge auf. Die Oberfläche der Selentrommel zeigt einen dicken Film. Der abgelagerte Film besteht entweder aus Zinkstearat oder einer Kombination desselben mit Toner.
Durch Steigerung der auf die Photoreceptortrommel angewendeten Klingenkraft auf etwa 1, 4 kg bleibt die Kopienqualität über 2000 Zyklen gut.
Dieses Beispiel zeigt, dass durch Verwendung eines reibungsvermindernden Materials, nämlich Zinkstearat, in der Entwicklermasse, zusammen mit Reinigungsvorrichtungen, die eine ausreichende Kraft bei der Reinigung entfalten, der Aufbau von schädlichen Filmen wirksam unter Kontrolle gehalten werden kann.
In den folgenden Beispielen wird gezeigt, dass bei Verwendung eines milden Schleifmittels zusammen mit dem filmbildenden Schmiermittel Kopien von aussergewöhnlich hoher Qualität erhalten werden, wobei der Aufbau des Films noch wirksamer kontrolliert werden kann.
Beispiel 3 : Man wiederholt das Entwicklungsverfahren gemäss Beispiel 1, modifiziert den Entwickler aber in folgender Weise : Der Toner gemäss Beispiel 1 wird mit 0, 25% Zinkstearat versetzt und 10 min in einem Szegvari-Verreiber vermahlen. Anschliessend gibt man 1, 0 Gew.-% eines vorbehandelten Siliciumdioxyds, dessen Teilchengrösse weniger als l ju beträgt, zu und mahlt weitere 10 min. Die vorbehandelten Siliciumdioxydteilchen erhält man durch Zersetzung von reinem Siliciumtetrachlorid mittels Flammenhydrolyse in der Gasphase, u. zw. in einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme von etwa 11000C und anschliessende Reaktion mit Dimethyldichlorsilan in einem erhitzten Wirbelbettreaktor.
Etwa 75% der auf der Oberfläche der frisch hergestellten Siliciumdioxydteilchen vorhandenen Silanolgruppen reagieren in dem Wirbelbettreaktor mit dem Silan. Die Siliciumdioxydteilchen haben etwa 3 Silanolgruppen pro 100 A2 ihrer Oberfläche vor der Umsetzung mit dem
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Der relative Reibungskoeffizient der verschiedenen Materialien wird nach den vorstehend beschriebenen Methoden bestimmt und hat die folgenden Werte : Selen 5, 23, Toner 3, 92, Zinkstearat 0, 67. Der Toner hat eine Shore Durometerhärte von mehr als 100 (auf der A- und B-Skala), Zinkstearat von 66 (auf der A-Skala) und 52 (auf der B-Skala). Das vorbehandelte Siliciumdioxyd hat eine Härte von etwa 5 auf der Moh'schen Skala. Nach übertragung des entwickelten Bildes wie im Beispiel l wird die Reinigungsmethode mit der Rakel gemäss Beispiel 1 verwendet, wobei man eine Klingenkraft von etwa 1, 4 kg einsetzt. Nach 2000 Zyklen zeichnen sich die Kopien durch dieselbe aussergewöhnlich hohe Bildqualität wie die ursprünglichen Kopien aus. Bei
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handelsübliches hydrophobes Aluminiumsilicat (Teilchengrösse 200 mu) verwendet wird.
Der Reibungskoeffizient des Kadmiumstearats beträgt 0, 25, die Shore Durometer-Härte 78 (auf der A-Skala) bzw. 66 (auf der B-Skala).
Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, die in jeder Hinsicht von aussergewöhnlicher Qualität sind.
Der auf dem Photoreceptor abgelagerte Film ist höchstens 500 A dick.
Beispiel 5 : Das Verfahren gemäss Beispiel 3 wird wiederholt, wobei aber das Zweikomponenten- additiv aus 0, 25% Glycerinmonostearat (Teilchengrösse 2 bis 140 ja) und 1, 0% des vorbehandelten
Siliciumdioxyds gemäss Beispiel 3 besteht. Der Reibungskoeffizient des Glycerin-Monostearats beträgt 1, 57, die
Shore-Durometerhärte auf der A-Skala 67, auf der B-Skala 31. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler
Kopien, die in jeder Hinsicht von hervorragender Qualität sind. Der auf dem Photoreceptor abgelagerte Film ist höchstens 300 A dick.
Beispiel 6 : Das Verfahren Beispiel 3 wird wiederholt, wobei aber das Zweikomponentenadditiv aus
4, 0% Carbowax 4000, (einem handelsüblichen Polyäthylenglykol mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa
4000 und einer Teilchengrösse von 2 bis 14 jU) und 6, Wo Aerosil R 972 (ein handelsübliches Material, welches praktisch identisch ist mit dem vorbehandelten Siliciumdioxyd gemäss Beispiel 3) besteht. Der
Reibungskoeffizient des Carbowax 4000 beträgt 1, 63, die Shore-Durometerhärte auf der A-Skala 95. Der restliche Entwickler, welcher nach dem Durchgang durch die übertragungsstation auf der Selentrommel zurückbleibt, wird durch eine rotierende Zylinderbürste und ein Vakuumsystem entfernt. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien von ausgezeichneter Qualität.
Der auf dem Photoreceptor abgelagerte Film ist höchstens 700 A dick.
Beispiel 7 : Man wiederholt das Verfahren gemäss Beispiel 3, wobei aber das Zweikomponenten- additiv aus 0, 25% Cholesterin und 1, 0% Aerosil R 972. Das Cholesterin hat eine Teilchengrösse von 5 bis 140 bu, einen Reibungskoeffizienten von 2, 1 und eine Shore-Durometer-Härte auf der B-Skala von 72. Nach 2000
Zyklen erhält man Kopien von ausgezeichneter Qualität. Der auf dem Photoreceptor abgelagerte Film ist höchstens 300 Ä dick.
Beispiel 8 : Das Verfahren gemäss Beispiel 3 wird wiederholt, wobei aber das Zweikomponenten- additiv aus 0, 25% PCL-150 (ein handelübliches Polycaprolacton vom Molekulargewicht etwa 4000) und 1, 0% Aerosil R 972 besteht. Das PCL-150 hat eine Teilchengrösse von 2 bis 140 J1, einen Reibungskoeffizienten von
2, 0 und eine Shore-Durometerhärte auf der A-Skala von 95. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, die in jeder Hinsicht von hervorragender Qualität sind. Der auf dem Photoleiter abgelagerte Film ist höchstens
300 Ä dick.
Beispiel 9 : Das Verfahren gemäss Beispiel 3 wird wiederholt, wobei aber das Zweikomponentenadditiv aus 0, 25% Vydax (ein niedermolekulares, wachsartiges, schmierbares Telomer aus Tetrafluoräthylen, E. I. Du Pont, Wilmington, Delaware) und 1, 0% Aerosil R 972 besteht. Vydax hat eine Teilchengrösse von 2 bis 100jut, einen Reibungskoeffizienten, der geringer ist als jener des Tonermaterials, eine Shore-Durometerhärte von 72 auf der B-Skala und einen Fp von 300 C. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, deren Qualität mit jener der in den Beispielen 3 bis 8 erhaltenen Kopien vergleichbar ist. Der restliche Film ist höchstens 300 Ä dick.
Beispiel 10: Das Verfahren gemäss Beispiel 3 wird wiederholt, wobei aber das Zweikomponentenadditiv aus 0, 25% Terephthalsäure und 1, 0% Aerosil R 972 besteht. Die Terephthalsäure hat einen Reibungskoeffizienten von 0, 40 und eine Shore-Durometerhärte von 96 auf der B-Skala. Dieser Entwickler liefert nach 2000 Zyklen Kopien, deren Qualität jener der Kopien in den Beispielen 3 bis 8 gleicht. Der restliche Film ist höchstens 400 Ä dick.
Beispiel 11 : Das Verfahren gemäss Beispiel 3 wird wiederholt, wobei der das Zweikomponentenadditiv aus 0, 25% Perchlorpentacyclodecan und 1, 0% Titandioxyd besteht. Das Perchlorpentacyclodecan hat einen Reibungskoeffizienten von 1, 0 und eine Shore-Durometerhärte von 87 auf der B-Skala. Das Titandioxyd hat eine mittlere Teilchengrösse von etwa 30 mJ1. Dieser Entwickler liefert nach 2000 Zyklen Kopien, deren Qualität jener in den Beispielen 3 bis 8 gleicht. Der restliche Film ist höchstens 300 Ä dick.
Beispiel 12: Das Verfahren gemäss Beispiel3 wird wiederholt, wobei aber das Zweikomponentenadditiv aus 0, 25% Stearylalkohol und 1, 0% Antimontrioxyd. Der Stearylalkohol hat einen Reibungskoeffizienten, der geringer ist als jener des Toners, auch die Shore-Durometerhärte ist geringer als die des Toners. Das
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Antimontrioxydpulver hat eine mittlere Teilchengrösse von 100 ma. Dieser Entwickler liefert nach 2000 Zyklen
Kopien, deren Qualität jener der Kopien in den Beispielen 3 bis 8 gleicht. Der restliche Film ist höchstens 400 A dick.
Beispiel 13: Das Verfahren gemäss Beispiel 3 wird wiederholt, wobei aber das Zweikomponentenadditiv aus 0, 25% Zinkstearat und 1, 0% unbehandeltem Diliciumdioxyd mit einer Teilchengrösse unter l jU besteht. Das Siliciumdioxyd ist das gleiche wie in Beispiel 3, jedoch wurde es nicht vorbehandelt, um es organophil zu machen. Das Verfahren wird bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 80% und bei einer durchschnittlichen Temperatur von etwa 240C durchgeführt. Die Hintergrunddichte, Auflösung, Bildfüllung in
Strichkopien und die Eckenschärfe sind bei den ursprünglichen Kopien gut. Nach etwa 900 Kopien hat sich die Hintergrunddichte jedoch mehr als verdoppelt, die Auflösung ist vermindert, die Bildfüllung in Strichkopien und die Eckenschärfe sind schwach.
Der Photoreceptor zeigt einen stumpfen, feuchten, tonartigen Film, der durch übliche Reinigungsverfahren nicht entfernt werden kann.
Führt man das gleiche Verfahren bei einer relativen Feuchtigkeit von 30% und etwa 240C aus, so erhält man nach 2000 Zyklen ausgezeichnete Kopien, und es wird kein tonartiger Film auf der Photoreceptoroberfläche beobachtet.
Verwendet man das vorbehandelte Siliciumdioxyd gemäss Beispiel 3 in der Entwicklermasse bei einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit von etwa 80% und 24 C, so bleibt die Bildqualität ausgezeichnet und es wird auf dem Photoreceptor keine Ablagerung von kolloidalem Siliciumdioxyd beobachtet.
Es wird angenommen, dass das voluminöse unbehandelte Siliciumdioxyd mit seiner grossen Oberfläche als Trocknungsmittel fungiert, wobei das durch das Additiv aufgenommene Wasser in jeder Hinsicht schädlich auf die Entwicklungs- und Reinigungsstufen des Verfahrens einwirkt. In einer verhältnismässig trockenen Atmosphäre wird dies nicht beobachtet.
Beispiel 14 : Das Verfahren gemäss Beispiel 2 wird wiederholt, wobei aber eine Entwicklung mit Umkehrung angewendet wird. Man vermischt etwa 100 Teile Stahlkügelchen von 250 jU Teilchengrösse, die mit einem Gemisch aus einem Copolymeren von Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat mit Luxol-Schnell-Blau (einem handelsüblichen Farbstoff) überzogen sind, mit einem Teil eines Toners, der aus 65% Polystyrol, 35% Poly-n-butylmethacrylat und 10% Russ besteht. Dieser Umkehrungsentwickler enthält auch (zusätzlich zu dem Zinkstearat gemäss Beispiel 2) 1, OGew.-% A Os (bezogen auf das Gewicht des Toners). Das A1203 hat eine mittlere Teilchengrösse von 30 ma. Man erzielt eine wirksame Entwicklung in den entladenen Teilen der Bildoberfläche.
Nach 1000 Zyklen sind die Kopien in jeder Beziehung ausgezeichnet. Der restliche Entwickler auf der Bildoberfläche ist höchstens 300 A dick.
Beispiel 15 : Das Entwicklungsverfahren gemäss Beispiel 3 wird wiederholt, jedoch verwendet man an Stelle von Zinkstearat 0, 25% Kupferstearat. Der Reibungskoeffizient des Kupferstearats ist geringer als der des Toners, die Shore-Durometherhärte ist ebenfalls geringer als die des Toners. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, die in jeder Hinsicht von guter Qualität sind. Der Film auf dem Photoreceptor ist nicht dicker als 300 A.
In den vorstehenden Beispielen sind zwar spezielle Materialien und Reaktionsbedingungen aufgezeigt, diese dienen aber nur zur Erläuterung der Erfindung. Es können auch verschiedene andere Tonerkomponenten, Additive, Farbstoffe, Träger und Entwicklungsverfahren der angegebenen Art verwendet werden, wobei man die gleichen Resultate wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen erhält. Auch kann man dem Toner oder Träger weitere Materialien zusetzen, um die Bildeigenschaften oder andere gewünschte Eigenschaften des Systems zu sensibilisieren, synergistisch zu beeinflussen oder sonst zu verbessern.
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