DE2203622A1

DE2203622A1 - Verfahren zur Herstellung von umhüllten Trägerpartikeln für Toner

Info

Publication number: DE2203622A1
Application number: DE19722203622
Authority: DE
Inventors: Carl Allan; Ralston William Gary; Smith Thomas Calvin; Lexington Ky.: Welsh Joseph Paul Austin Tex.; Queener (V.St.A.). P
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-01-28
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1972-08-10
Also published as: NL168060B; IT940701B; DE2203622B2; NL7200842A; NL168060C; DE2203622C3; US3778262A; ES399004A1; CA964512A; GB1306630A; CH576661A5

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket LE 970 024

Verfahren zur Herstellung von umhüllten Trägerpartikeln für Toner

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von umhüllten Trägerpartikeln für Toner zur Entwicklung von elektrofotographischen Ladungsbildern.

Bei elektrofotographischen Verfahren wird eine fotoleitfähige Schicht aufgeladen und dann dem vom abzubildenden Bild modulierten Licht ausgesetzt. In den Bereichen der fotoleitenden Schicht, die dem Licht ausgesetzt sind, verschwindet die Ladung oder sie wird vermindert, während in den dunklen Bereichen die fotoleitfähige Schicht ihre elektrostatische Ladung behält.

Die Ladungsdifferenz zwischen den belichteten und nichtbelichteten Bereichen erzeugt ein elektrisches Feld zwischen ihnen. Das resultierende, latente elektrostatische Bild auf der fotoleitfähigen Schicht wird durch Ablagerung von kleinen, gefärbten

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Partikeln, die allgemein als Tonerpartikel oder Toner bezeichnet werden, über die gesamte Fläche der fotoleitfähigen Schicht entwickelt, wobei die Tonerpartikel eine derartige Ladung haben, daß sie durch die elektrischen Felder zu den Bildbereichen der fotoleitfähigen Schicht hingezogen werden.

Es ist eine Anzahl von Verfahren für die Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder bekannt, bei denen·Tonerpartikel verwendet werden. Eines dieser bekannten Verfahren ist das Kaskaden-Entwicklungsverfahren, welches beispielsweise in der US-Patentschrift 2 618 552 beschrieben ist. Ein anderes bekanntes Verfahren ist das Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren, welches beispielsweise in der US-Patentschrift 2 874 063 beschrieben ist.

Sowohl in dem Kaskaden- als auch in dem Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren wird ein Zweikomponentenentwickler benutzt. Das Entwicklungsmaterial enthält eine Mischung von kleinen Tonerpartikeln und relativ großen Trägerpartikeln. Die Tonerpartikel werden durch elektrostatische Kräfte auf den Oberflächen der relativ großen Trägerpartikel festgehalten. Die elektrostatischen Kräfte werden durch den Kontakt zwischen den Toner- und den Trägerpartikeln mittels triboelektrischer Ladung sowohl des Toners als auch der Trägerpartikel auf entgegengesetzte Polaritäten erzeugt. Wird das Entwicklungsmaterial in Kontakt mit dem latenten elektrostatischen Bild auf der fotoleitfähigen Schicht gebracht, dann werden die Tonerpartikel auf dieses Bild hin angezogen.

Die Toner- und Trägerpartikel dieses Entwicklungsmaterials werden in spezieller Weise hergestellt und bearbeitet, um sicherzustellen, daß der Toner die richtige Ladungspolarität und die richtige Ladungsgröße erhält, damit die Tonerpartikel vorzugsweise auf den gewünschten Bildbereichen der fotoleitfähigen Schicht abgelagert werden können. Für ein gegebenes Entwickler-Kopiergerätesystem ist die Größe der triboelektrischen Ladung aus folgendem Grund sehr wichtig: Ist die Ladung zu niedrig, dann wird die

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Kopie zwar eine hohe Druckdichte, aber auch einen schwärzlichen Hintergrund aufweisen. Ist die Ladung dagegen zu hoch, dann ist der Hintergrund richtig, aber die Druckdichte ist zu niedrig. Dementsprechend muß es einen optimalen Wert für die Tonerladung geben, um in allen Bereichen befriedigende Resultate zu erhalten.

Bei bekannten Trocken-Entwicklungsmaterialien, welche in automatischen Kopiergeräten verwendet werden, tritt das Problem der Filmbildung auf den Trägerpartikeln auf. Infolge des häufigen Umlaufs der Trägerpartikel stoßen die Trägerpartikel untereinander sehr oft zusammen und die Trägerpartikel stoßen auch mit Teilen der Maschine zusammen. Die damit verbundene mechanische Reibung verursacht, daß ein gewisser Anteil des Tonermaterials einen physikalisch auf der Oberfläche der Beschichtung oder den Trägerpartikeln selbst anliegenden festen Film bildet. Durch die andauernden Umläufe wird dieser Film dauernd erneuert und es tritt möglicherweise eine Akkumulierung der Filmschicht von Toner auf den Flächen der Trägerpartikel auf. Diese Filmschicht aus Toner beeinträchtigt die normale triboelektrische Ladung der Tonerpartikel in dem Entwicklergemisch, weil die normale triboelektrische Ladung zwischen dem Toner und dem Träger zumindest teilweise durch eine Beziehung von Toner zu Toner ersetzt wird. Daraus resultiert, daß der für die Entwicklung des latenten elektrostatischen Bildes verfügbare Toner im Durchschnitt weniger hoch geladen ist. Tritt dies in genügendem Maße auf, dann können sich die nicht richtig aufgeladenen Tonerpartikeln auf den Hintergrundbereichen des Bildes ablagern, so daß die Qualität der Kopien verschlechtert wird, weil in den nicht zu entwickelnden Bereichen zuviel Hintergrundtoner abgelagert ist.

Tritt diese Tonerfilmbildung in stärkerem Maße auf, dann muß das gesamte Entwicklermaterial ersetzt werden, wodurch die Betriebskosten des Kopiergerätes ansteigen. Weiterhin ist damit auch ein Zeitverlust verbunden. Dieses Problem tritt insbesondere bei Schnellkopiergeräten auf, in denen Tausende von Kopien in einer relativ kurzen Zeit hergestellt werden, oder in Kopiergeräten,

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- 4 in welchen der Entwickler kontinuierlich durchgerührt wird.

Weiterhin unterliegen die Trägerpartikel wegen des Kontaktes zwischen den Trägerpartikeln selbst und des Kontaktes zwischen den Trägerpartikeln und Teilen der Maschine einem Abrieb. Dieser Abrieb der Trägerpartikel oder der sie umgebenden Schicht kann weiterhin die Effektivität der triboelektrischen Ladung zwischen den Trägerpartikeln und den Tonerpartikeln vermindern/ weil der Toner mit dem Kernmaterial der Träger in Berührung kommt.

Wenn also die Beschichtung gegen Abrieb nicht genügend widerstandsfähig ist, muß das gesamte Entwicklungsmaterial frühzeitig ersetzt werden. Dies ist wiederum kostenaufwendig und zeitraubend, besonders in Hochgeschwindigkeitskopiergeräten.

Aber selbst dann, wenn die Beschichtung der Trägerpartikel abriebfest ist, muß die Beschichtung gut auf dem Kern der Trägerpartikel haften. Anderenfalls kann die Beschichtung abblättern, abspringen oder reißen, selbst dann, wenn die Beschichtung aus einem Material besteht, das selbst nicht dem Abrieb unterliegt. Dies ist durch das Aneinanderreihen und den Kontakt zwischen den verschiedenen Trägerpartikeln untereinander und zwischen den Trägerpartikeln und Teilen der Maschine bedingt. Auch hier ist wiederum eine frühzeitige Erneuerung des Entwicklungsmaterials notwendig.

Zusätzlich zu den notwendigen und richtigen triboelektrischen Eigenschaften muß die Schicht für die Trägerpartikel gute, nichthaftende Eigenschaften (niedrige Oberflächenenergie) besitzen, um die Bildung eines Tonerfilmes auf dem Trägerpartikel zu verhindern. Weiterhin muß die Schicht gute Haftfähigkeit auf dem Kern besitzen und widerstandsfähig gegen Abrieb sein.

Fluorpolyniere, wie beispielsweise Fluorcarbon und Fluorsilieone, weisen gute, nichthaftends Oberfl.c.alieneigenschaften auf, um sowohl die 'Tonerfilmbildung :^?u vermeiden odsr weitgehend zu ver-

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ringern, weisen eine große Haftfähigkeit gegenüber dem Kern und Abriebfestigkeit auf, so daß sie geeignet erscheinen, als Schichtmaterial für die Trägerpartikel verwendbar zu sein. Diese Verwendung ist in der Tat aus der US-Patentschrift 3 533 835 bekannt, bei der Fluorcarbone, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, als Schichtmaterial für Trägerpartikel verwendet werden. Zur Steuerung der triboelektrischen Eigenschaften der Trägerpartikel werden in diese Beschichtung feinverteilte leitende Partikel eingelagert. Bei diesen bekannten Trägerpartikeln ist also zunächst die Aufbringung der Polytetrafluoräthylenschicht auf die Trägerpartikel notwendig, sodann wird die Schicht nochmals weich gemacht, um die feinverteilten leitenden Partikel, insbesondere Rußpartikel, in die Schicht einlagern zu können. Neben der Tatsache, daß die eingelagerten leitenden Partikel eine bestimmte Korngröße erfordern, ist die Aufweichung der bereits aufgebrachten Schicht und die Einlagerung dieser leitenden Partikel bei der Herstellung der Trägerpartikel aufwendig und umfangreich.

Die Steuerung der triboelektrischen Eigenschaften der Trägerpartikel erfolgt also hier bei diesen bekannten Partikeln über die Einlagerung der verschieden leitfähigen Partikel. Durch diese Einlagerung wird aber wiederum die Abriebfestigkeit und die Eigenschaft der nichthaftenden Oberflächen beeinträchtigt. Dies bedeutet letztlich, daß die Trägerpartikel keine allzu große Lebensdauer aufweisen und die Tonerfilmbildung nicht vermeidbar ist.

Polytetrafluoräthylen, das unter dem Handelsnamen "Teflon" von der Firma Dupont vertrieben wird, ist in den veröffentlichten triboelektrischen Reihen immer als Anfang oder nahe am Anfang dieser Reihen eingeordnet worden. In manchen dieser veröffentlichten triboelektrischen Reihen ist der Artikel "Teflon" in der Tat als die Identifikation des Materials behandelt worden, anstelle der Bezeichnung Polytetrafluoräthylen oder Fluorcarbon. Die Handelsmarke Teflon wird von der Firma Dupont zur Identifizierung ver-

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schiedener Überzugsmassen mit nichthaftenden Oberflächeneigenschaften benutzt, die sowohl Polymere und/oder Copolymere von Fluorcarbonen einschließen als auch Mischungen von Polymeren und/oder Copolymeren eines Fluorcarbons und eines modifizierenden Harzes oder eines anderen modifizierenden Materials.

Entsprechend der Einordnung von Teflon, insbesondere Polytetrafluoräthylen, in den verschiedenen, veröffentlichten triboelektrischen Reihen sind diese Materialien als nicht anwendbar für Trägerbeschichtungsmaterial in elektrofotographischen Systemen angesehen worden, bei denen die Verwendung von Tonerpartikeln gewünscht ist, die eine negative triboelektrische Ladung haben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Trägerpartikeln und die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung von solchen Trägerpartikeln, bei denen die Beschichtung triboelektrisch positive Ladungseigenschaften besitzt, abriebfest und langlebig ist und nichthaftende Oberflächeneigenschaften aufweist, bei gleichzeitiger guter Haftfähigkeit zwischen dem Kern und der Schicht. Darüber hinaus sollen die Trägerpartikel gegenüber den bekannten in einfacher Weise herstellbar sein, wobei die aufgezeigten Nachteile vermieden werden sollen.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Trägerpartikel zunächst mit einer 1 bis 25 Mikron dicken Schicht einer Mischung aus einem Fluorpolymer und einem modifizierenden Material überzogen und danach einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wobei die Temperatur im Bereich zwischen ca. 150 ⁰C und 370 °C liegt.

In vorteilhafter Weise wird durch dieses Verfahren ein Trägerpartikel geschaffen, dessen triboelektrische Eigenschaft positiv gegenüber vielen Tonern ist. Wegen des Fluorcarbons in der Überzugsmischung weist der Träger alle gewünschten Eigenschaften der Abriebfestigkeit, der Haftfestigkeit auf dem Kern und der nichthaftenden Oberflächeneigenschaften auf, so daß sich keine

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Tonerfilmschicht bilden kann, während gleichzeitig die triboelektrisch positive Eigenschaft gegenüber verschiedenen Tonern vorhanden ist.

Die vorliegende Erfindung erreicht diese überraschenden Ergebnisse durch Erwärmung der beschichteten Trägerpartikel auf eine Temperatur, bei der die Schicht fest auf dem Kern anhaftet und triboelektrisch positiv gegenüber verschiedenen Tonern wird. Obwohl es bekannt ist, daß die verschiedenen Materialien, welche von der Firma Dupont unter dem Handelsnamen "Teflon" vertrieben werden, eine Aushärttemperatur verlangen, um eine gewünschte Oberfläche zu erreichen, ist es nicht bekannt, daß durch die Steuerung der Curingbedingungen mittels der Aushärttemperatur eine Beschichtung von Material auf einem Kern erzielt werden kann, bei der die beschichteten Kerne recht hoch in der triboelektrischen Reihe einzuordnen sind, so daß sie im Hinblick auf verschiedene Tonermaterialien positiv sind, wobei der Toner dann eine triboelektrisch negative Ladung aufweist.

Der Mechanismus, durch den ein insgesamt triboelektrisch elektropositiver Träger durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, ist nicht vollständig geklärt. Es wird vermutet, daß die dem Fluorcarbon von Natur aus innewohnende elektronegative Eigenschaft einfach durch die elektropositive Eigenschaft des modifizierenden Materials überdeckt wird. Möglicherweise kann ein solcher Effekt dadurch verstärkt werden, daß am oder in der Nähe der Oberfläche der Schicht eine stärkere Konzentration des modifizierenden Materials vorhanden ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug für die Trägerpartikel aus einer Ilischung eines Fluorcarbons und einem modifizierenden Material besteht. Zweckmäßiger- und vorteilhafterweise kann das Fluorcarbon ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen sein, dessen thermische Eigenschaften nahe

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dem 1 : -1 Verhältnis des Copolymers liegen.

Nach vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das modifizierende Material aus einem Harz, welches vorteilhafterweise ein Epoxyd- oder ein Urethanharz sein kann. Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann das modifizierende Material ein Methylphenylsiliconharz sein.

Die Verwendung von Trägerpartikeln, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet sind, in einem Entwicklungsgemisch eines elektrofotographischen Kopiergerätes ist sehr vorteilhaft, weil dadurch eine qualitativ hochstehende Kopienqualität erzielbar ist bei gleichzeitiger langer Lebensdauer der Trägerpartikel des Entwicklergemisches.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, wobei jedoch die Beispiele V und VIII als Vergleichsbeispiele dienen und nicht das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Material betreffen.

Die Kerne der Trägerpartikel, die gemäß der vorliegenden Erfindung herstellbar sind, können aus jedem geeigneten Material sein, an dem die Beschichtung anhaften kann und das der Aushärttemperatur widerstehen kann. Das heißt, es können als Material für die Trägerkerne beispielsweise Sand-, Glas- oder metallische Kugeln verwendet werden.

Wenn die Trägerpartikel, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, in einem Entwickler benutzt werden sollen, der nach dem Magnetbürstenverfahren arbeitet, muß das Kernmaterial ferromagnetisch sein, d. h. beispielsweise aus Eisen oder Stahl. Andere geeignete ferromagnetische Materialien» wie Magnetoxyde oder Legierungen (Kupfer-Nickel-Eisen) können ebenfalls verwendet werden.

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■* ν ν W ν· ν- / ί V -J J

Die Größe der Kerne kann generell zwischen 50 und 1000 Mikron (10 Meter) liegen. Die bevorzugte Durchmesser-Größenordnung liegt zwischen 100 und 600 Mikron.

Das Material für die Beschichtung der Kerne der Trägerpartikel besteht gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Mischung eines Fluorpolymers und eines modifizierenden Materials. Obwohl als Fluorpolymer beispielsweise Fluorsilicon verwendet werden kann, wird vorzugsweise Fluorcarbon verwendet. Weiterhin ist das Fluorcarbon vorzugsweise ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen mit thermischen Eigenschaften nahe bei dem 1 : 1 Verhältnis des Copolymers, wenn modifizierendes Material mit benutzt wird.

Polytetrafluoräthylen wird beispielsweise von der Firma Dupont als "Teflon" vertrieben. Das Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen mit thermischen Eigenschaften nahe bei dem 1 : 1 Verhältnis des Copolymers und gemischt mit einem modifizierenden Material wird ebenfalls von Dupont unter der Bezeichnung Teflon mit einer modifizierenden Beschreibung einschließlich einer Nummer vertrieben.

Zur Beschichtung der Kerne kann jedes geeignete Beschichtungsverfahren verwendet werden, wie beispielsweise Eintauchen der Kerne, Besprühen der Kerne oder Schwenken der Kerne mit der Beschichtungslösung in einem Gefäß, oder die Beschichtung kann durch eine gesteuerte Wirbelbett-Behandlung erfolgen. Der Wirbelbett-Beschichtungsprozeß wird vorzugsweise bei der vorliegenden Erfindung angewendet, weil dadurch eine gleichmäßige Beschichtung auf den Trägerkernen angebracht werden kann. Das Verfahren und die Anordnung für die Wirbelbett-Beschichtung ist beispielsweise in den US-Patentschriften 2 648 609, 2 799 241, 3 253 944, 3 196 827 und 3 241 520 beschrieben.

In diesem Wirbelbettprozeß (nach Wurster) schweben die Kerne der Trägerpartikel beispielsweise frei und laufen in einem nach oben

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gerichteten Strom von erhitztem Gas, wie beispielsweise Luft, in einer derartigen Weise um, daß die Partikel während der Aufwärtsbewegung mit dem Beschichtungsmaterial in einer ersten Zone besprüht werden, dann sinken die Partikel in einer zweiten Zone durch einen Strom geringerer Geschwindigkeit ab, und die Flüssigkeit, die ein Lösungs- und/oder Dispersionsmittel ist, des aufgesprühten Beschichtungsmaterials verdunstet, so daß eine dünne feste Schicht auf den Partikeln verbleibt. Die Trägerpartikel gelangen dann wiederum zur ersten Zone, so daß aufeinanderfolgende Schichten des Beschichtungsmaterials auf die Kerne in gleicher Weise aufgebracht werden.

Nachdem der Kern zur Herstellung des Trägerpartikels beschichtet worden ist, wird die Schicht durch Curingreaktionen ausgehärtet, damit die gewünschten triboelektrischen Eigenschaften erreicht werden.

Das Aushärten der Schicht erfolgt durch Aufheizen der Trägerpartikel bis auf eine Temperatur, die unterhalb von 370 C liegt und vorzugsweise oberhalb von 150 ⁰C. Die spezielle Temperatur hängt von dem verwendeten Schichtmaterial ab.

Die minimale Temperatur von ca. 150 C stellt sicher, daß die Schicht fest auf dem Kern haftet. Die Aushärtdauer beträgt vorzugsweise 15 Minuten.

Die Trägerpartikel werden dann auf eine niedrige Temperatur abgekühlt, vorzugsweise durch die Umgebungsluft. Dadurch, daß die Trägerpartikel nach der Beschichtung auf eine Temperatur unterhalb von 370 ⁰C aufgeheizt werden, weisen die Trägerpartikel eine elektropositive Charakteristik auf, obwohl sie ein Fluorpolymer enthalten, weswegen an sich eine elektronegative Charakteristik zu erwarten ist.

Die Dicke der Trägerbeschichtung kann zwischen 1 und 25 Mikron

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variieren. Vorzugsweise wird eine Schichtdicke von 2 bis 5 Mikron verwendet. Die Schichtdicke muß genügend groß sein, um dem Träger die gewünschte triboelektrische Eigenschaft zu verleihen, wobei die obere Grenze der Dicke durch die mechanischen Eigenschaften des Überzugs bestimmt wird.

Verschiedene geeignete pigmentierte oder gefärbte elektroskopische Tonermaterialien können mit den erfindungsgemäß hergestellten Trägerpartikeln verwendet werden. Die Geeignetheit des Tonermaterials, welches in Verbindung mit diesen Trägerpartikeln verwendet werden soll, hängt von seinem triboelektrischen Verhalten mit diesen Trägern ab.

Als Toner können u. a. folgende Materialien verwendet werden: Kolophonium, Gilsonit, Phenolformaldehydharze, durch Kolophonium modifizierte Phenolformaldehydharze, Methacrylharze, Polystyrenharze, Polyäthylenharze, Polypropylenharze, Expoxydharze, Cumaronindenharze, Asphalt, Polyamide, Polyurethane, Polyester, carboxylierte Polyäthylenionomerharze und Mischungen dieser Materialien.

Anschließend wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand von Beispielen im einzelnen erklärt. Diese Beispiele dienen nur dem besseren Verständnis, Änderungen im Rahmen der Erfindung sind jederzeit möglich.

Beispiel I

Ein Überzugsmaterial, das ein Fluorpolymer und ein modifizierendes Harz enthält, welches unter der Bezeichnung "954-101 hellgrünes Teflon-S" von der Firma Dupont erhältlich ist, wird im Verhältnis von drei Volumenanteilen zu einem Volumenanteil mit Methylethylketon bei Raumtemperatur unter Umrühren gelöst und auJ Stahlkugeln aufgesprüht, die einen mittleren Durchmesser von etwa 450 Mikron und eine, zur Haftung entsprechend gereinigte

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Oberfläche aufweisen. Das Fluorpolymer ist ein Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen mit thermischen Eigenschaften, die sehr dicht bei dem 1 : 1 Verhältnis des Copolymers liegen. Das. modifizierende Harz ist Epoxyd.

Die Masse, welche unter der Bezeichnung "954-101 hellgrünes Teflon-S" erhältlich ist, ist eine Lösung, welche außer dem Fluorpolymer und dem modifizierenden Harz noch Lösungsmittel und. ein Pigment enthält. Das modifizierende Harz ist im wesentlichen in den Lösungsmitteln gelöst, die aus einer Mischung von Methylisobutylketon und Xylenen im Gewichtsverhältnis von 2 : 3 bestehen. Das Pigment, welches Chromoxyd ist, und das Fluorpolymer sind beide in der Lösung des Lösungsmittels und des modifizierenden Harzes gleichmäßig suspendiert. Das Fluorpolymer macht etwa 36 Gewichtsprozent der Gesamtlösung aus, das modifizierende Harz 18,5 %, die Lösungsmittel etwa 41,5 % und das Pigment etwa 4 % der Gesamtlösung.

Etwa 50 ml (Milliliter) des aufgelösten Materials werden pro 454 g Stahlkügelchen aufgetragen. Das Material wird auf die Stahlkügelchen in einem im UmIaufverfahren arbeitenden Wirbelbett-Turm (nach Wurster) bei einer Beschichtungstemperatur von ca. 38 °C aufgesprüht.

Die beschichteten Träger werden dann in einen Ofen verbracht und auf eine Temperatur von etwa 302 C erhitzt. Bei dieser Temperatur werden die Kugeln für etwa 15 Minuten belassen und dann aus dem Ofen entfernt. Danach werden die Kugeln mit der Umgebungsluft auf Raumtemperatur abgekühlt. Die beschichteten Träger werden dann mit einem Sieb, das einen Lochdurchmesser von 500 Mikron aufweist, zur Zurückhaltung von Agglomeraten durchgesiebt.

Teile diesen Materials werden nunmehr sorgfältig mit je einem von drei verschiedenen Tonern bei einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 % Toner und 99 % Trägermate' χ gemischt.

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Diese drei Toner seien im folgenden mit A, B und C bezeichnet. Der. Toner A, der unter der Bezeichnung "Hunt Graph-Q-Print Toner" von der Firma Philip A. Hunt erhältlich ist, enthält ein Copolymer aus Styren/n-Butyl-Methacrylatharz, Polyvinylbutyral-Weichmacher und Rußpigmente. Der Toner B, der ein bestimmter IBM-Toner ist, enthält ein Copolymer aus Styrol/n-Butylmethacrylatharz, mit Maleinsäureanhydrid modifizierten Polyester, Polyvinylstearat-Weichmacher und Ruß als Pigment. Der Toner C, welcher ebenfalls ein IBM-Toner ist, enthält ein Copolymer von n-Buthylmethacrylat/ Methylmethacrylatharz, mit Maleinsäureanhydrid modifizierten Polyester, Polyvinylbutyral-Weichmacher, Rußpigmente und nach Bildung der Tonermasse in diese eingemischte abgerauchtes SiIiciumdioxydpulver. Zur Vereinfachung der weiteren Beschreibung werden bei Verwendung dieser Toner in dem Entwicklergemisch nur noch die Bezeichnungen Toner A, Toner B und Toner C verwendet werden.

Die triboelektrisch zwischen dem Toner und dem Träger einer jeder dieser Mischungen erzeugte Aufladung wird durch ein nach dem Kaskadenverfahren arbeitendes Testverfahren bestimmt. Anteile der Gemische läßt man dabei über eine Rutsche rieseln, die ein in bestimmter Weise erzeugtes bildartiges Ladungsmuster trägt. Das Gewicht des dabei abgelagerten Toners und die durch den Toner ersetzte Ladung werden beobachtet.

Der Grundbestandteil der Ladungsmeßeinrichtung ist eine Schaltkarte aus Phenolharz, auf der die Kupferschicht so weggeätzt wurde, daß eine Mittelelektrode von dem äußeren Elektrodenbereich durch eine feine Begrenzung mit ungefähr 0,13 mm Breite isolierend getrennt ist. Nachdem die elektrischen Anschlüsse zu den Elektroden hergestellt sind, wird über den Kupferelektroden eine etwa 0,013 mm dicke Schicht aus Polyäthylenterephthalatharz (Mylar) auflaminiert.

Die Rutsche wird dann durch eine abschaltbare Wechselstrom-Koronaentladungseinrichtung aufgeladen, die die Eigenschaft hat, daß

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nur so lange Strom an die Testeinrichtung geliefert wird, wie zwischen dem Koronagitter und der Rutsche eine Potentialdiffe-' renz besteht. Während des Ladens wird je nach der Polarität der zu messenden Tonerladung die Mittelektrode positiv oder negativ vorgespannt.

Da die Spannung auf der Oberfläche der Rutsche gleich der Spannung des Gitters der Koronaladevorrichtung ist, dient dies als ein Mittel zur wiederholten meßbaren Aufladung der Rutsche. Nachdem die Polyäthylenterephthalatharz-Schicht geladen ist, werden die beiden Elektroden an Erde gelegt.

Das Oberflächenpotential ist dann nur durch die auf der Schichtoberfläche vorhandene Ladung bedingt und es verbleibt ein Ladungsbild, welches in gewisser Weise mit dem Ladungsbild auf einem Fotoleiter vergleichbar ist. Um die Spannung zu messen, auf die die Rutsche aufgeladen ist, wird ein elektrostatisches Voltmeter benutzt. In diesen Testläufen wurden ±350 Volt gewählt, je nach der Polarität der Tonerladung. Es sei bemerkt, daß die Schicht aus Polyäthylenterephthalatharz wie ein Kondensator wirkt, so daß dort eine Ladung auf der Probenelektrode gespeichert wird, deren Größe gleich und deren Polarität entgegengesetzt der Ladung auf der Schichtoberfläche ist.

Wenn das Toner-Trägergemisch kaskadenartig über die Rutsche herunterrieselt, lagert sich über der Mittelelektrode Toner ab und entlädt dort die Rutsche. Der resultierende Strom wird einem Integrationsverstärker zugeführt, dessen Ausgangsspannung proportional dem Integral des Stromes ist. Ein Rückkopplungskonden-

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sator mit 10 Farad wird zur Eichung verwendet und liefert einen

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Eichfaktor von 10 Coulomb Ladung pro Volt Ausgangsspannung, An Hand der gemessenen Ausgangsspannung läßt sich die durch den anhaftenden Toner kompensierte Ladung leicht errechnen. Die Masse des niedergeschlagenen Toners läßt sich durch Wägen der Rutsche vor und nach dem Entwicklungstest durch Berieseln mit dem Toner-Trägergemisch leicht bestimmen. Die spezifische Ladung wird er-

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rechnet, indem man die ersetzte Ladung durch, das Gewicht des niedergeschlagenen Toners dividiert und in Elementarladungen je Gramm umrechnet.

Die auf diese Weise berechneten Ladungen liegen zwischen 3,0 und 6,0 χ 10 Elektronen pro Gramm Toner und die Tonerladung ist negativ. Da die Tonerpartikel negativ auf eine gewünschte Größe aufgeladen sind, hat der Träger, welcher nach der oben beschriebenen Methode beschichtet worden ist, als elektropositives Trägermaterial auf diese Tonerpartikel gewirkt.

Beispiel II

Eine Beschichtungsmasse mit einem Fluorpolymer und einem modifizierenden Harz, welches unter der Bezeichnung "959-205 dunkelbraune Einschicht-Teflon-überzugsmasse" von der Firma Dupont vertrieben wird, wird im Volumenverhältnis 1:1 mit einem geeigneten Verdünner, wie beispielsweise T-8741 von Dupont durch Umrühren bei Raumtemperatur gemischt und auf Stahlkugeln aufgesprüht, die einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 450 Mikron und eine zur Haftung hinreichend gereinigte Oberfläche aufweisen. Das Fluorpolymer ist ein Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen mit thermischen Eigenschaften nahe beim 1 i*1 Verhältnis des Copolymers. Das modifizierende Harz ist Urethan.

Das Material "959-205 dunkelbraune Einschicht-TefIon-Überzugsmasse" ist ein Lösung, die Lösungsmittel und zusätzlich zum Fluorpolymer und zum modifizierenden Harz ein Pigment enthält. Das modifizierende Harz ist im wesentlichen in den Lösungsmitteln gelöst, die aus einer Mischung von Methylisobutylketon und n-Methyl-2-pyrrolidon im Gewichtsverhältnis 2 : 3 mit einem kleinen Wasseranteil von ungefähr 5 % des Lösungsmittels bestehen. Das Piment, in diesem Fall ein Eisenoxyd, und das Fluorpolymer sind gemeinsam in der Lösung der Lösungsmittel und des modifizierenden

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Harzes suspendiert. Das Fluorpolymer macht ca. 20 Gewichtsprozent der Gesamtlösung aus, das modifizierende Harz etwa 6 %, die Lösungsmittel ungefähr 71 % der Gesamtlösung und das Pigment etwa 3 % der Gesamtlösung aus. Der geeignete Verdünner, der unter der Bezeichnung "T-8741 Verdünner" von Dupont erhältlich ist, ist ein Verdünnungsmittel mit demselben grundlegenden Aufbau wie •las mit "959-205 dunkelbraune Einschicht-Teflon-Überzugsmasse" bezeichnete Material.

Ungefähr 50 ml des aufgelösten Materials werden pro 454 g Stahlkugeln aufgebracht. Das Material wird auf die Kugeln in einem Wirbelbett-Turm bei einer Überzugstemperatur von ca. 66 ⁰C aufgesprüht .

Die beschichteten Träger werden dann in einen Ofen verbracht und auf eine Temperatur von ca. 302 C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur werden sie für 15 Minuten ausgehärtet und dann aus dem Ofen genommen. Danach werden die Kugeln auf Raumtemperatur durch die Umgebungsluft abgekühlt. Danach erfolgt wieder Sieben zur Zurückhaltung von Agglomeraten mit einem Sieb, welches einen Lochdurchmesser von 500 Mikron aufweist.

Teile dieses Materials werden nun mit jedem der drei verschiedenen Toner in einem Gewichtsverhältnis von ca. 1 % Toner und 99 % Trägermaterial gemischt. Die drei Toner sind dieselben wie im Beispiel I.

Die berechneten Ladungen, die auf dieselbe Weise wie im Beispiel

13 I ermittelt werden, liegen zwischen 3,0 und 6,0 χ 10 Elektronen pro Gramm Toner. Mit den Tonern A und B wird die Tonerladung negativ und mit dem Toner C wird diese Ladung positiv. Dementsprechend sind die Trägerpartikel in bezug auf den Toner A und den Toner B als elektropositive Träger aufzufassen, weil die entsprechenden Toner negativ aufgeladen werden. Da der Toner C auf eine positive gewünschte Größe aufgeladen wird, hat das Trägermaterial, welches in der beschriebenen Weise beschichtet wur-

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de, als elektronegativer Träger in bezug auf diesen Toner gewirkt.

Beispiel III

Ein Beschichtungsmaterial mit einem Fluorpolymer und einem modifizierenden Harz, welches unter der Bezeichnung "958-202 stahlblaues Teflon-S" von der Firma Dupont erhältlich ist, wird im Volumenverhältnis von ca. 1 : 1 mit einem geeigneten Verdünner, wie beispielsweise "Dupont T-8595", durch Umrühren bei Raumtemperatur gelöst und auf Stahlkugeln aufgesprüht, die einen durchschnittlichen Durchmesser von ca. 450 Mikron und eine zur Haftung hinreichend gereinigte Oberfläche aufweisen. Das Fluorpolymer ist ein Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, welches thermische Eigenschaften nahe beim 1 : 1 Verhältnis des Copolymers besitzt. Das modifizierende Harz ist Urethan.

Das Material, welches von Dupont unter der Bezeichnung "958-202 stahlblaues Teflon-S" vertrieben wird, ist eine Lösung, die Lösungsmittel und ein Pigment zusätzlich zu dem Fluorpolymer und dem modifizierenden Harz besitzt. Das modifizierende Harz ist im wesentlichen in den Lösungsmitteln aufgelöst, die eine Mischung aus Methylisobutylketon und n-Methyl-2-pyrrolidon im Gewichtsverhältnis 1 : 3 bilden. Das Pigment, welches Cobaltaluminat ist, und das Fluorpolymer sind in der Lösung des Lösungsmittel und des modifizierenden Harzes qemeinsam suspendiert. Das Fluorpolymer macht ca. 16 % der Gesamtlösung aus, das modifizierende Harz etwa 5 %, die Lösungsmittel ca. 75 % der gesamten Lösung und das Pigment ca. 4 % der Gesamtlösung. Der mit "Dupont T-8595 Verdünner" bezeichnete geeignete Verdünner ist ein Verdünnungsmittel mit demselben grundlegenden Aufbau wie die Lösungsmittel in der überzugsmasse, die mit "958-202 stahlblaues Teflon-S" bezeichnet ist und enthält 75 Gewichtsprosent n-Methyl-2-pyrrolidon und 25 Gewichtsprozent Methylisobutylketon.

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Ungefähr 50 ml des gelösten Material werden auf 454 g Stahlkugeln aufgebracht. Das Material wird in einem Wirbelbett-Turm (nach Wurster) aufgebracht bei einer Beschichtungstemperatur von ca. 66 ⁰C.

Die beschichteten Kerne werden dann in einen Ofen verbracht und auf eine Temperatur von ca. 260 C erhitzt. Bei dieser Temperatur werden sie für ca. 15 Minuten belassen und dann aus dem Ofen herausgenommen, über die Umgebungstemperatur werden die Kugeln auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach erfolgt wiederum ein Sieben mit einem Sieb, welches 500 Mikron Lochdurchmesser aufweist, um Agglomerate zurückzuhalten.

Teile dieses Materials werden nunmehr sorgfältig mit jedem von zwei verschiedenen Tonern gemischt. Diese Toner sind die im Beispiel I mit Toner A und Toner B bezeichneten Toner. Die daraus resultierende Entwicklungsmischung enthält 1 Gewichtsprozent Toner und 99 Gewichtsprozent Trägermaterial.

Die berechnete Ladung, welche in derselben Weise bestimmt wird wie im Beispiel I beschrieben, liegt zwischen 3,0 und 6,0 χ 10 Elektronen pro Gramm Toner und die Tonerladung ist negativ. Da die Toner auf eine gewünschte negative Ladungsgröße aufgeladen werden, ist der Träger, beschichtet in der oben beschriebenen Weise, elektropositiv in bezug auf dieses Tonermaterial.

Beispiel IV

Ein Überzugsmaterial mib einem Fluorpolymer und einem modifizierenden Harz, welches von der Firma Dupont als "955-105 dunkelbraune Einschicht-TefIon-Überzugsmasse" verbrieben wird, wird im Volumenverhältnis 1 : 2 mit einer Mischung von 60 % Methylisobutylketon und 40 % Xylen Gewichtsverhältnis durch Umrühren bei Raumtemperatur gemischt und auf Stahlkügelchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 450 Mikron und einer zur Haftung

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hinreichend gereinigten Oberfläche aufgesprüht. Das Fluorpolymer ist ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexyfluorpropylen und hat thermische Eigenschaften, die nahe denen des 1 : 1 Verhältnisses des Copolymers liegen. Das modifizierende Harz ist Methylphenylsiliconharz.

Das Überzugsmaterial "955-105 dunkelbraune Einschicht-Teflontiberzugsmasse" ist eine Lösung, die Lösungsmittel und ein Pigment zusätzlich zum Fluorpolymer und dem modifizierenden Harz enthält. Das modifizierende Harz ist im wesentlichen in den Lösungsmitteln gelöst, die aus einer Mischung von n-Buthylcarbitol, Methylisobutylketon und "Panasol RX-4" (technisches Xylen) im Gewichtsverhältnis von 4,5 : 4,5 : 1 bestehen. Das als Pigment verwendete rote Eisenoxyd (dreiwertig) und das Fluorpolymer sind in der Lösung der Lösungsmittel und des modifizierenden Harzes gemeinsam suspendiert. Das Fluorpolymer macht etwa 17 Gewichtsprozent der Gesamtlösung aus, das modizifzierende Harz etwa 17 %, die Lösungsmittel etwa 62 % und das Pigment 4 %.

Etwa 13 ml des verdünnten Materials werden pro 454 g Stahlkügelchen aufgebracht. Das Material wird in einem Wirbelbett-Turm (nach Wurster) bei einer Überzugstemperatur von etwa 55 C auf die Kügelchen aufgespritzt.

Die überzogenen Kernpartikel werden dann in einen Ofen verbracht, etwa 15 Minunten lang auf 260 C erhitzt und dann aus dem Ofen entnommen und in der umgebenden Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Dann werden die Partikel durch ein genormtes Sieb mit einem Lochdurchmesser von 500 Mikron zur Entfernung von Agglomeraten durchgesiebt.

Abgemessene Mengen dieses Materials werden nun sorgfältig mit jedem von drei Tonern gemischt, welche bereits im Beispiel I gen&. nt wurden. Die resultierende Entwicklungsmischung enthält ca. 0,9 Gewichtsprozent Toner und 99,1 % Trägerpartikel.

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Die errechneten Ladungen, die in gleicher Weise wie im Beispiel I bestimmt werden, liegen zwischen 3,0 und 6,0 χ 10 Elektronen pro Gramm Toner und die Tonerladung ist negativ. Da die Toner bis zu einem bestimmten Wert negativ aufgeladen werden, wirken die in der oben beschriebenen Weise überzogenen Träger bei diesen Tonern als elektropositive Träger.

Während die bisher genannten Beispiele I bis IV zeigen, daß die Verwendung mit bestimmten Tonern und die richtige Wärmebehandlung des Gemisches aus Fluorpolymer und der modifizierenden Substanz einen Überzug für Trägerpartikel eines Entwicklers herzustellen gestattet, in welchem trotz Verwendung von Fluorpolymer die Trägerpartikel relativ zum Toner triboelektrisch positiv sind, zeigen die nachfolgenden Beispiele, daß die Beschichtungen gemäß der Beisiele I und II bei Verwendung in einem Entwicklungssimulator auch eine außergewöhnliche lange Lebensdauer aufweisen.

Der Entwicklungssimulator, in welchem die Entwicklungsgemische der Beispiele V bis VII geprüft werden, entspricht im wesentlichen einem Kaskadenentwickler üblicher Bauweise mit Becherwerkförderung. Das Entwicklergemisch wird aus einem Vorratsbehälter durch umlaufende Schaufeln herausgehoben, zu einem Punkt oberhalb einer Trommel transportiert, die eine Fotoleitertrommel simulieren soll, rieselt kaskadenartig über die Trommeloberfläche und fällt dann durch die Schwerkraft in den Vorratsbehälter zurück. Dieser kontinuierlich wiederholte Zyklus simuliert die Umstände, denen ein Entwicklergemisch in einer laufenden Kopiermaschine ausgesetzt ist.

Für die folgenden Beispiele wurden die Materialien präpariert und in einem solchen Entwicklungssimulator getestet.

Beispiel V

Auf Stahlkügelchen mit einem mittleren Durchmesser von ungefähr 450 Mikron und einer zur Haftung hinreichend gereinigten Ober-

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fläche wird ein Überzug aufgesprüht, der aus 0,6 Gewichtsprozent in Methyläthylketon unter Umrühren bei Raumtemperatur gelöster löslichen roten Farbe, wie z. B. "Orasol rot B", das von der Firma Ciba Chemical and Dye Company verkauft wird, und etwa 4,4 Gewichtsprozent N-Äthylcellulose, das beispielsweise'von der Firma Hercules, Inc., erhältlich ist, besteht.

Ungefähr 100 ml dieser Lösung wird pro 454 g Stahlkügelchen aufgebracht. Das Material wird auf die Kugeln in einem Wirbelbett-Turm (nach Wurster) bei einer Beschichtungstemperatur von etwa 27 ⁰C aufgesprüht.

Die beschichteten Kernpartikel werden dann in einen Ofen verbracht, dort für etwa 24 Stunden bei einer Temperatur von ca. 88 ⁰C erwärmt und anschließend für eine weitere Stunde bei etwa 132 C gehalten. Die ausgehärteten Kügelchen werden dann aus dem Ofen genommen, durch die umgebende Luft auf Raumtemperatur abgekühlt und mit einem Sieb, dessen Lochweite 500 Mikron beträgt, durchgesiebt, um Agglomerate zurückzuhalten.

Ein Entwicklungsgemisch, das die Vergleichsprobe bilden soll, wird nunmehr durch sorgfältige Mischung von 0,5 Gewichtsprozent des Toners A mit diesen Trägerpartikeln vorgenommen. Das so erhaltene Entwicklergemisch wird nunmehr in dem Kaskadenentwicklungssimulator ausgetestet.

Nach etwa 273 Stunden einer derartigen Simulierung wird der Träger geprüft. Wesentliche Teile der Beschichtung fehlen und die Trageroberfläche ist mit einem starken Tonerfilm überzogen oder von Toner beklebt. Die Ladung, die dem Toner A aufgeprägt wird, wird durch die in den Beispielen I bis IV dargelegte Methode an Hand zweier Proben gemessen. Eine Probe wird dem Entwicklergemisch am Anfang der Simulierung entnommen und die zweite am Ende. Die Ladung des Toners hat ungefähr um 30 % während der Simulierung abgenommen.

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Mit dem zuletzt entnommenen Material in einem Kopiergerät entwickelte elektrostatische Bilder sind darüber hinaus durch einen stark dunklen Hintergrund und eine nur schwache Abgrenzung der dargestellten Zeichen gekennzeichnet. Starke Tonerwolken waren außerdem noch in der arbeitenden Entwicklungseinrichtung festzustellen.

Beispiel VI

Es wird derselbe Entwicklungssimulatorversuch durchgeführt wie im Beispiel V, jedoch wird wie im Beispiel I der Träger mit einem "954-101 hellgrünes Teflon-S" enthaltenden Schichtmaterial genommen, anstelle des rotgefärbten Athylcelluloseträgers. Es wird weiterhin der Toner A in einem Gewichtsverhältnis von 0,5 % und derselbe Entwicklungssimulator benutzt.

Der Träger wird für ungefähr 360 Stunden erprobt und anschließend untersucht. Es konnte keine wesentliche Filmbildung oder eine Verklebung durch Toner festgestellt werden und der von den Trägerpartikeln abgeblätterte überzug ist minimal.

Die dem Toner A zugeführte Ladung wird durch das in den Beispielen I bis IV beschriebene Verfahren an zwei Proben gemessen. Eine Probe wird dem Entwicklungsgemisch am Anfang der Simulation und die zweite am Ende entnommen. In der Ladung konnte kein wesentlicher Unterschied bei den beiden Proben festgestellt werden.

Mit diesem Material in einem Kopiergerät, welches später in dem Beispiel VIII noch beschrieben wird, hergestellte Kopien zeigen einen nur schwach dunklen Hintergrund, eine gute Druckqualität und eine wesentlich geringere Tonerwolkenfoildung in der Entwicklungseinrichtung auf, als bei der Vergleichsprobe im Beispiel V.

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Beispiel VII

Es wird derselbe Entwicklungssimulatorvexsuch durchgeführt wie im Beispiel V, jedoch wird als Beschichtung für den Träger "959-205 dunkelbraune Einschicht-TefIon-Überzugsmasse" verwendet, die wie im Beispiel II vorbereitet wird. Diese Überzugsmasse wird anstelle des rotgefärbten Äthylcelluloseüberzugsmaterials verwendet. Es werden weiterhin 0,5 Gewichtsprozent des Toners A benutzt und derselbe Entwicklungssimulator verwendet.

Der Träger wird für ca. 340 Stunden getestet und dann untersucht. Es konnte keine wesentliche Filmbildung oder Tonerablagerung festgestellt werden und der Anteil der. vom Träger abgesprungenen Beschichtung ist minimal gewesen.

Die dem Toner A zugeführte Ladung wird wiederum durch die in den Beispielen I bis IV dargelegte Methode gemessen. Eine Probe wird dem Entwicklergemisch am Anfang der Simulierung und eine zweite am Ende der Simulierung entnommen. In der Ladung läßt sich eine zwar merkliche, jedoch nicht einschränkende Verschlechterung feststellen.

Mit diesem Material im gleichen automatischen Kopeirgerät, wie im Beispiel VIII beschrieben, hergestellte Kopien, weisen eine schwache Hintergrundschwärzung bei guter Druckqualität auf und es konnte eine geringere Tonerwolkenbildung festgestellt werden als im

Beispiel V.

Um die Qualität der Kopien zu prüfen, die mit einem Entwicklergemisch hergestellt werden, dessen Trägerpartikel nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, werden nach den Beispielen I und II hergestellte Trägerpartikel in einem selbsttätigen Kopiergerät erprobt und mit einer Kontrollprobe verglichen. Das automatische Kopiergerät ist wie ein handelsübliches Gerät mit Lade-, Belichtungs-, Entwicklungs-, übertragungs- und

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Reinigungsstationen ausgerüstet. Die Entwicklungsstation arbeitet mit einem Kaskadenentwickler üblicher Bauweise mit Becherwerkförderung. Das automatische Kopiergerät verwendet einen Fotoleiter der Art, wie er in dem von der IBM verkauften Kopiergerät verwendet und im US-Patent 3 484 237 beschrieben ist.

Die folgenden Beispiele zeigen die Ergebnisse: Beispiel VIII

Die Trägerpartikel werden in derselben Weise hergestellt wie im Beispiel V beschrieben. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der Toner A in einem Verhältnis von 0,8 Gewichtsprozent verwendet wird anstelle von 0,5 Gewichtsprozenten.

Das erhaltene Entwicklergemisch wird in das Kopiergerät gegeben und es wurden 1 Million Kopien hergestellt. Die Trägerqualität wurde durch laufende Beobachtung des Verlustes an Beschichtung, der Filmbildung bzw. der Haftfähigkeit des Toners auf den Trägern, sowie der Tonerkonzentration überprüft, die für gleichwertige Druckdichten bei praktisch konstanten elektrostatischen Bedingungen für den Fotoleiter notwendig sind.

Nach 300 000 Kopien hatte der Träger ca. 10 bis 15 % seiner Beschichtung verloren, zeigte einen gewissen Tonerfilm und es mußte mit etwa 0,6 bis 0,7 Gewichtsprozent Toner gearbeitet werden, um in etwa gleichwertige Druckdichten für die Kopien zu erzielen gegenüber denen, die bei einer Tonerkonzentration von 0,8 bis 0,9 Gewichtsprozent Toner am Anfang des Tests vorhanden waren. Nach einer Million Kopien hatten die Träger ca. 20 bis 25 % ihrer Beschichtung verloren, waren mit einem starken Tonerfilm überzogen und es mußte mit 0,3 bis 0,4 Gewichtsprozent Toner gearbeitet werden, um gleichwertige Druckdichten wie am Beginn des Tests zu erzielen als 0,8 bis 0,9 Gewichtsprozent Toner verwendet wurden. Diese Ergebnisse zeigen, daß die Fähigkeit der Trägerpartikel, den Toner triboelektrisch aufzuladen, stark abgenom-

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men hat und daß die Betriebsbedingungen, insbesondere die Tonerkonzentration verändert werden mußten, um die Verschlechterung der Bildqualität auszugleichen.

Beispiel IX

Es wird derselbe Versuch durchgeführt wie im Beispiel VIII, jedoch wird anstelle des rotgefärbten Äthylcelluloseträgers jetzt ein Träger verwendet, dessen Beschichtung "954-101 hellgrünes Teflon-S" als Beschichtungsmaterial verwendet. Dies ist, wie im Beispiel 1 dargelegt, behandelt. Es werden 0,8 Gewichtsprozent des Toners A benutzt, ein ebensolches Kopiergerät und der Versuch wird bis zu einer Million Kopien durchgeführt. Wiederum werden die Trägerqualitäten überwacht, und zwar durch laufende Beobachtung des Beschichtungsverlustes, der FUmbildung oder Haftung des Toners und der für gleichwertige Druckdichten erforderlichen Tonerkonzentration bei im wesentlichen konstanten elektrostatischen Betriebsbedingungen für den Fotoleiter.

Nach 300 000 Kopien hat der Träger nur etwa 5 % seiner Beschichtung verloren, praktisch keinen Tonerfilm aufzuweisen und die Tonerkonzentration für gleichwertige Druckdichte hat sich seit Beginn der Prüfung nicht wesentlich geändert. Nach einer Million Kopien hat der Träger nur ca. 10 bis 15 % seiner Beschichtung verloren, weist noch keine wesentliche Tonerfilmbildung auf und die Tonerkonzentration für eine gleichwertige Druckdichte hat sich seit Beginn der Prüfung nicht wesentlich geändert.

Beispiel X

Es wird derselbe Versuch durchgeführt wie im Beispiel VIII, jedoch wird für den rotgefärbten Äthylcelluloseträger ein Träger verwendet, der mit "959-205 dunkelbraune Einschicht-Toner-Überzugsmasse" enthaltenden Schichtmaterial überzogen ist und gemäß dem Beispiel II hergestellt wurde. Es werden 0,8 Gewichtsprozent des Toners A und dasselbe Kopiergerät wie im Beispiel IX verwen-

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det. Wiederum wird die Trägerqualität überwacht durch laufende Beobachtung der Beschichtungsverluste, der Filmbildung oder Tonerhaftung auf den Trägerpartikeln und der für eine gleichwertige Druckdichte erforderlichen Tonerkonzentration bei praktisch konstanten elektrostatischen Betriebsbedingungen für den Fotoleiter.

Nach 300 000 Kopien hat der Träger ca. 7 % seiner Beschichtung verloren, weist praktisch keine Tonerfilmbildung auf und die Tonerkonzentration für eine gleichwertige Druckdichte ist nur etwa 0,1 % niedriger als am Anfang des Tests. Die Erprobung wurde nicht weiter bis zu einer Million Kopien fortgesetzt.

Bei 300 000 Kopien befand sich der Träger in einem besseren Zustand als der rotgefärbte Äthylcelluloseträger des Beispiels VIII, mit weniger Beschichtungsverlust und keiner Filmbildung, aber nicht so gut wie der Träger mit der Beschichtung, die das mit "954-101 hellgrünes Teflon-S" bezeichnete Material des Beispiels IX enthält, da die Tonerladung etwas abgenommen hat, was aus der Notwendigkeit hervorgeht, eine etwas niedrigere Tonerkonzentration zu verwenden.

In vorteilhafter Weise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Trägermaterial geschaffen, das elektropositiv ist, eine lange Lebensdauer aufweist und das die Tonerfilmbildung auf dem Träger vermieden wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung von umhüllten Trägerpartikeln für Toner zur Entwicklung von elektrographischen Ladungsbildern, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerpartikel zunächst mit einer 1 bis 25 Mikron dicken Schicht aus einer Mischung aus einem Fluorpolymer und einem modifizierenden Material überzogen und danach einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wobei die Temperatur im Bereich zwischen ca. 150 ⁰C und 370 °C liegt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug aus einer Mischung eines Fluorcarbons und einem modifizierenden Material besteht.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorcarbon ein Copolymer von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen besteht, dessen thermische Eigenschaften nahe dem 1 : 1 Verhältnis des Copolymers liegen.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierende Material ein Harz ist.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Epoxydharz ist.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Urethanharz ist.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Methylphenylsxliconharz ist.

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8. Verwendung von Trägerpartikeln, die nach einem der vorigen Ansprüche beschichtet sind, in einem Entwicklungsgemisch eines elektrofotographischen Kopiergerätes.

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