DE1276444B - Elektrophotographischer Pulverentwickler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G03g

Deutsche KL: 57 e-9/02

Nummer: 1276 444

Aktenzeichen: P 12 76 444.2-51 (C 33778)

Anmeldetag: 31. August 1964

Auslegetag: 29. August 1968

Die Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Pulverentwickler aus beschichteten Trägerteilchen und wenigstens einem Toner.

Es ist bekannt, als Träger in elektrophotographischen Pulverentwicklern Teilchen aus Glas oder Kunststoff zu verwenden, die mit einer elektrisch leitenden Schicht beschichtet sind.

Auch ist vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift 1209 427), Metalloxid- oder Nichtmetallteilchen, die mit Halogensilanen behandelt sind, als Träger zu verwenden.

Nachteilig daran ist, daß diese Pulverentwickler, die im Vergleich mit Pulverentwicklern mit nicht beschichteten Trägerteilchen besser sind, ungeeignet sind für das Magnetbürstenverfahren, bei welchem leitende Trägerteilchen aus Eisen, Magnetit oder Nickel verwendet werden. Die Pulverentwickler sind ungeeignet, da durch Ablagerung des Toners auf den nicht mit Ladungen bedeckten Bildteilen des Ladungsbildes Tonerbilder mit geringem Kontrast erhalten werden, ao Außerdem wird, wenn elektrisch leitende Trägerteilchen verwendet werden, die Anwendungsdauer des Entwicklers in der Magnetbürstenentwicklungsvorrichtung verkürzt.

Aufgabe der Erfindung ist, einen elektrophotographischen Pulverentwickler anzugeben, mit dem die Ablagerung von Tonerteilchen auf den nicht mit Ladungen bedeckten Bildteilen eliminiert und die Anzahl der Tonerbilder, die mit einer bestimmten Menge Pulverentwickler hergestellt werden kann, erhöht wird, ohne daß die Dichte der Tonerbilder beeinträchtigt wird.

Der Gegenstand der Erfindung geht von einem elektrophotographischen Pulverentwickler aus beschichteten Trägerteilchen und wenigstens einem Toner aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen mit einem Klebemittel beschichtet sind, dessen Klebewert zwischen 1 · 10² und 1,5 · 10⁶ Einheiten beträgt.

Als Klebemittel eignen sich

1. Polydialkylsiloxane, Polydiarylsiloxane und PoIyalkylarylsiloxane, wobei die Alkyl- und Arylreste 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisen;

2. Schmieröle und Mineralöle;

3. Erdnußöl, Sesamöl und Rapssamenöl;

4. Kabeljauleberöl, Heilbuttöl, Menhadentran, Haifischlebertran und Thunfischöl;

5. Glyzerin;

Elektrophotographischer Pulverentwickler

Anmelder:

ADRESSOGRAPH-MULTIGRAPH CORPORATION, Charles Bruning Division, Mount Prospect, JIl. (V. St. A.) Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,

8000 München 90, Schweigerstr.

Als Erfinder benannt:

Daniel B. Granzow, Arlington Heights, JlL; John L. Tregay,

Wilmette, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. August 1963 (305 685)

6. Diäthylenglykolmonolaurat, Diäthylenglykolmonooleat, Diäthylenglykolmonoricinoleat, Diäthylenglykolmonostearat,

Polyäthylenglykolmonooleat

(Molekulargewicht 200),

Polyäthylenglykolmonoricinoleat

(Molekulargewicht 200),

Polyäthylenglykolmonooleat

(Molekulargewicht 400),

Polyäthylenglykolmonooleat

(Molekulargewicht 600),

Äthylenglykolmonobutylätherlaurat, Äthylenglykolmonobutylätheroleat, Äthylenglykolmonoäthylätherlaurat, Äthylenglykolmonoäthylätherricinoleat, Äthylenglykolmonomethylätherricinoleat und Äthylenglykolmonomethylätherstearat;

809 598/476

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7. Amine der Formel C_mH_2B+1NH₂, wobei η gleich Gewichtsteil Toner und 0,025 bis 1,0 Gewichtsteilen einer ganzen Zahl von 12 bis 18 ist. Klebemittel pro 1 Gewichtsteil Träger und wird durch

Vermischen der Stoffe hergestellt.

Der Klebewert F steht mit der Kraft, um ein Toner- Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Gleichteilchen vom Träger abzutrennen, entsprechend der 5 mäßigkeit der Bildteile, die auf Grund des Ladungsfolgenden Formel in Beziehung: bildes gleiche Dichte haben sollen, erhöht ist. Ferner

F = (S) (n) [(I + COs^₁) + (1 + COsJ₂)] ^ist _f ^d/^s Ausmaß der Ablagerung von Tonerteilchen

auf den nicht nut Ladungen bedeckten Büdteilen ver-

In der Formel ist F gleich dem Klebewert, s der mindert. Diese Ergebnisse erhält man nicht nur bei der Oberflächenspannung des Klebemittels gegen Luft bei 10 Magnetbürstenentwicklung, sondern auch bei der 22,2° C, η gleich der Viskosität des Klebemittels, Kaskadenentwicklung. Weiter wird die Zeitdauer, in A₁ gleich dem Randwinkel zwischen dem flüssigen der eine bestimmte Menge Pulverentwickler in einer Klebemittel und dem festen Material des Toners und Entwicklungsvorrichtung funktionsfähig bleibt, ge- A₂ gleich dem Randwinkel zwischen dem flüssigen steigert. Besonders Erdölfraktionen mit einer Visko-Klebemittel und dem Material des Trägers, jeweils be- 15 sität zwischen 20 und 1000 Centipoise und Mineralöle stimmt entsprechend ASTM Nr. T-458-M-59. mit einer Viskosität zwischen 90 und 110 Centipoise

Der Klebewert ist also die Kraft, die man benötigt, vergrößern das optimale Verhältnis von Tonermenge um ein Tonerteilchen von einem Trägerteilchen abzu- zu Trägerteilchenmenge.

trennen. Sie setzt sich aus der physikalischen Klebe- Während bei der Verwendung von unbeschichtetem

kraft und der elektrostatisch anziehenden Kraft zu- 20 »alkoholisiertem Eisen« als Träger nur die elektro-

sammen. . statische Kraft auf Grund der triboelektrischen Reihe

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält für das Festhalten des Toners auf dem Träger verant-

der Pulverentwickler als Klebemittel ein Polysiloxan wortlich ist, verstärkt das Klebemittel das Festhalten mit einer Viskosität zwischen 20 und 1000 Centipoise des Toners auf dem Träger durch die physikalische oder ein Mineralöl mit einer Viskosität zwischen 90 und 25 Klebekraft. Der Toner wird nur durch die größere

110 Centipoise. . Anziehungskraft der geladnen Bildteile des Ladungs-

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildes vom Träger entfernt. Die nicht so großen Kräfte,

enthält der Pulverentwickler zwischen 0,1 und 1,0 Ge- die durch die Rotation der Magnetbürste oder durch wichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Träger- das Rieseln des Pulverentwicklers über das Tonerbild

teilchen, an Klebemittel. 30 auf die bildmäßig abgelagerten Tonerteilchen ein-

Die oben aufgeführten Klebemittel haben eine Leit- wirken, stören die Struktur des Tonerbildes nicht, weil

fähigkeit kleiner als 10~⁴ O^-1 · cm"¹, während die das Klebemittel auch zwischen den Tonerteilchen Leitfähigkeit des Toners zwischen 10~¹³ und 10 ~¹⁹ wirkt. Der Untergrund bleibt schleierfrei, da die An-

Ω-¹ · cm"¹ betragen muß. ziehungskraft der einzelnen Ladungen in diesen zum

Es ist klar, daß die übrigen Bestandteile des Pulver- 35 größten Teil nicht mit Ladungen bedeckten Büdteilen

entwicklers durch die Klebemittel nicht angegriffen des Ladungsbildes nicht ausreichend groß ist, um die werden dürfen und letztere stabil sein müssen, d. h. Klebewerte zu übersteigen. Zusätzlich wird durch die

sich nicht zersetzen dürfen. Erfindung erreicht, daß bei der Kaskaden- und Magnet-

Der Platz des Klebemittels in der triboelektrischen bürstenentwicklung die Menge an Toner, die durch die Spannungsreihe sollte nahe dem des unbeschichteten 40 Luft verlorengeht, erheblich vermindert wird, wodurch Trägerteilchens sein, damit das beschichtete Träger- die Arbeitsweisen viel sauberer werden.

teilchen im Vergleich zum Toner die gleiche Polarität In Übereinstimmung mit der Theorie wird für den

hat wie das unbeschichtete Trägerteilchen. erfindungsgemäßen Pulverentwickler ein Ladungsbild

Als zu beschichtende Träger eignen sich Teilchen mit einer höheren Ladung benötigt als bei den bekannaus allen hierfür bekannten Stoffen, vorzugsweise aus 45 ten Pulverentwicklern, wenn ein Tonerbild gleicher Eisen, Magnetit, Kobalt, Nickel oder Ferriten mit Dichte erhalten werden soll.

einer Teilchengröße zwischen 25 und 150 μηι. In einigen Fällen werden bei gleich hoher Ladung

Der Träger (z. B. Eisen) braucht nicht frei von jedoch Tonerbilder gleicher Dichte erhalten, die sich alkohollöslichen Verunreinigungen zu sein (»alkoholi- dann im Schleier unterscheiden: Die mit einem erfinsiertes Eisen«). Der Träger wird so ausgewählt, daß 50 dungsgemäßen Pulverentwickler entwickelten Tonerder Toner eine Ladung der gleichen Polarität erhält bilder sind merklich schleierfreier. Es wird angenomwie die Ladungen des zu entwickelnden Ladungsbildes. men, daß in diesen Fällen das Klebemittel beachtlich Die Anziehung zwischen Toner und Träger muß zu der Fließfähigkeit des Toners beiträgt, wenn das wesentlich geringer als die Anziehung zwischen Toner Tonerbild zur Fixierung erwärmt wird, und Ladungen des Ladungsbildes und größer als die 55 In der Tabelle sind die Werte zur Anwendung der Anziehung zwischen Toner und den nicht mit Ladun- Formel zur Ermittlung des Klebewertes für einige gen bedeckten Bildteilchen des Ladungsbildes sein. Klebemittel und für einige Vergleichsstoffe zusammen-

AIs Toner (zwischen 1,0 und 50 μηι große Teilchen) gestellt sowie die Wirksamkeit der Klebemittel und der eignen sich alle bekannten, z. B. solche aus Ruß, Vergleichsstoffe angegeben. Dabei bedeutet »G« gut Nigrosin (C. I. Nr. 50 420), dispergiert in einer 60 wirksam, »W« wirksam, da sie schleierfreie Toner-Mischung aus Polystyrol und substituiertem Poly- bilder ergeben, jedoch eine höhere Ladung benötigen, styrol. und »U« unwirksam.

Enthält der Pulverentwickler eine höhere Konzen- Aus der Tabelle geht hervor, daß Klebemittel hervor-

tration an Klebemittel, so erhält man Tonerbilder ge- ragender Wirksamkeit einen Klebewert zwischen ringerer Dichte, und die Fließfähigkeit des Pulver- 65 1,6 · 10³ und 4 · 10* haben. Die Wirksamkeit der entwicklers ist beeinträchtigt. Ein erfindungsgemäßer Klebemittel bzw. der Vergleichsstoffe wurde mit Kon-Pulverentwickler besteht aus 10 bis 20 Gewichtsteilen zentrationen von 0,025 Gewichtsprozent, bezogen auf — vorzugsweise magnetischem — Träger, einem das Gewicht des Trägers, durchgeführt.

Klebemittel

	Viskosität	Randwinkel in °	Eisen	Toner aus ruß- haltigem
Ober flächen		gegen		Polystyrol
spannung	(cP)	95	90
(dyn/cm)	1500	40	10
63,4	1000	50	60
21,1	500	40	40
47,9	300	30	30
33,4	540	30	30
20,0	200	15	30
32,1	104	15	15
32,2	100	25	30
32,7	70	15	5
31,8	100|	5	5
20,9	50	30	30
30,2	20	25	30
75,0	40	25	25
31,8	40	3	3
31,5	201	1	1
20,5	1	80	80
21,7	1
73,4

Klebefaktor

Wirksam keit

Glyzerin

Polydimethylsiloxan (Molekulargewicht 200)

Triäthanolamin

Schmieröl

Diäthylenglykolmonoricinoleat

Schmieröl

Mineralöl

Schmieröl

Erdnußöl

Polydimethylsiloxan (Molekulargewicht 200)

Schmieröl

Diäthylenglykolmonolaurat

Lebertran

C_nH_2nNH₂ (n = 16 bis 18)

Polydimethylsiloxan (Molekulargewicht 200)

Isopropanol ,

Wasser

1,8
7,9
7,5
3,5
3,3
2,4
1,3
1,3
8,3
8,3
6,0
5,6
4,9
4,9
1,6
3,5
2,5

•10⁶
•10⁴|
•10*
•10*
•10*
■10*
■10⁴
■10⁴
■10³
• 10³|
•10³
•10³
■10³
■10³
10³|
•10²
■10²

W W W G G G G G G G G G G G G U U

In der Zeichnung sind die Dichten der Tonerbilder als Funktion des relativen Logarithmus der Belichtung aufgetragen. Die Kurven wurden mit Hilfe eines Stufenkeils erhalten. Kurve 1 wird mit einem bekannten Pulverentwickler erhalten. Kurve 2 wird mit einem erfindungsgemäßen Pulverentwickler erhalten, der ein Klebemittel der Wirksamkeit »G« (s. Tabelle) enthält. Außer dichteren Tonerbildern bei geringer Belichtung stellt man einen geringeren Schleier bei größerer Belichtung fest.

Kurve 3 wird mit einem erfindungsgemäßen Pulverentwickler erhalten, der ein Klebemittel der Wirksamkeit »W« enthält. Die Tonerbilder sind im wesentlichen schleierfrei, jedoch von geringer Dichte.

Die Kurve 4 wird mit einem Pulverentwickler erhalten, der einen Vergleichsstoff der Wirksamkeit »U« enthält. Es ergibt sich eine leicht erhöhte Dichte der Tonerbilder, jedoch keine Verminderung des Schleiers.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographischer Pulverentwickler aus beschichteten Trägerteilchen und wenigstens einem Toner, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen mit einem Klebemittel beschichtet sind, dessen Klebewert zwischen 1 · 10² und 1,5 · 10⁵ Einheiten beträgt.

2. Pulverentwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Klebemittel ein PoIysiloxan mit einer Viskosität zwischen 20 und Centipoise, eine Erdölfraktion mit einer Viskosität zwischen 50 und 1000 Centipoise oder ein Mineralöl mit einer Viskosität zwischen 90 und Centipoise enthält.

3. Pulverentwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen 0,1 und 1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Trägerteilchen, an Klebemittel enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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