DE2203718B2 - Verfahren zur Herstellung von beschichteten, auf ein gewünschtes Potential aufladbaren Trägerteilchen für einen elektrophotographischen Entwickler - Google Patents

Description

werden in spezieller Weise hergestellt und bearbeitet, 60 geräten.

um sicherzustellen, daß der Toner die richtige La- Aber selbst dann, wenn die Beschichtung der Trädungspolarität und die richtige Ladungsgröße erhält, gerteilchen abriebfest ist, muß die Beschichtung gut damit die Tonerteilchen vorzugsweise auf den ge- auf dem Kern der TrägerteUchen haften. Andernfalls wünschten Bildbereichen der fotoleitfähigen Schicht kann die Beschichtung abblättern, abspringen oder abgelagert werden können. Für ein gegebenes Ent- 65 reißen, selbst dann, wenn die Beschichtung aus einem wickler-Kopiergerätesystem ist die Größe der tribo- Material besteht, das selbst nicht dem Abrieb unterelektrischen Ladung aus folgendem Grund sehr wich- liegt. Dies ist durch das Aneinanderreiben und den tig: Ist die Ladung zu niedrig, dann wird die Kopie Kontakt zwischen den verschiedenen Trägerteilchen

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Erneuerung des Entv^kÄ SÜftSSSÄ 1

%ZP&^%£nH^%Ji£$ ? g der nichthaftenden Oberflächen bedn-

^^Ä^flSäen^SISi Erhalten trächtigt Dies bedeutet letztlich, daß die Trägerteü-

_(niednge Obeitechen^ergK) besinn, um die Bü- chen keine allzu große Lebensdauer aufweisln und

^⁶^ ^S^Äi^I^T^^^^Ver" dieTonerfflmbikhingnichtvermeidbarist

*^ Sr&ΓΕΑ2**Λ!Γ ^HafS' ^{l0 Ein 3}^*⁵ *2»*» ^{Verfahren 2}^ Herstellung *** ίJ&Jta widerstandsfähig von Trägerteilchen, die eine Beschichtung aus ab-

¹^-^rT Τ!!«, im «o^t«ι, λ au riebfestem Material aufweisen und für einen elektro-

Zusatzhch zu den un vorstehenden Absatz genann- fotografischen Entwickler zu verwenden ist, ist aus _m Eigenschaften müssen (he Tragerteuchen die Ei- der DT-OS 15 97 886 bekannt. Das Schichtmaterial jenschaft haben, daß sie eine taboelektnsche Ladung 15 besteht in diesem bekannten Fall im wesentlichen aus ler gewünschten Große und Polantat beatzen, wenn Polyphenylenoxidharz, das auch in der Hauptsache jje rat einem besonderen elektroskopischen Toner die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des ienutzt wwfcn. Dies deshalb, wed die Größe der Trägerteilchens bestimmt Dieser Schicht können toTwetekttBchen Ladung desTonersdurca die Größe neben dem Polvphenylenoxidharz noch ein oder ** Polaniat der Tragerladungen bestimmt wird, ₉₀ mehrere andere Harze beigemischt werden. Diese wem, Toner und Tragerteuchen germscht werden. Harze können unter anderem auch geeignete synthe-

Das bedeutet, daß, wenn die Beschichtung der tische Haizc sein. Dabei ist in dieser Offenlegungs-Trägertalchen Charakteristiken der triboelektrischen schrift aufgeführt, daß zu den synthetischen Harzen j Ladungszuführung zum Toner bei Mischung mit die- auch Fluorkohlenwasserstoffe, wie z.B. Polytetra-I. sem in einer Hohe besitzt, daß die Tonerladung nicht a₅ fluoräthyleo, gehören. Aus dieser Offenlegungsschrift in den Bereu* fallt, in dem qualitätsmäßig hoch- ist jedoch kein Beispiel bekanntgeworden, welches ] stehende Kopien erreicht werden können, daß dann ein Schichtmaterial aus einem Fluorkohlenwasserstoff ■ diese Schicht nicht fur Tragerteilchen verwendet wer- zusammen mit dem Hauptschichtmaterial Polypheny- \ den kann, auch dann nicht, wenn die Beschichtimg lenoxidharze zeigt. Es ist auch nicht erkennbar, waransonsten die Erfordernisse des Abriebs, der nicht- 30 um eine solche Zusammensetzung die gewünschten haftenden Oberfläche und der Haftfestigkeit mit dem Eigenschaften haben könnte.

Kern erfüllt Dementsprechend muß die geeignete Nachteilig daran ist daß dieses in der Offen-

TrägerteUchenbeschichtung nicht nur die Forderun- legungsschrift beschriebene Verfahren nicht angibt, gen nach Abriebfestigkeit, nichthaftender Oberfläche wie bei Verwendung von fluorhaltigen Polymerisaten und Haftfähigkeit mit dem Kern erfüllen, sondern 35 oder Mischpolymerisaten und gegebenenfalls einem muß in dei Lage sein, die Trägerteilchen mit einer weiteren Kunststoff, also insbesondere bei Verwenderartigen Eigenschaft zu versehen, daß die tribo- dung von Fluorkohlenstoffverbindungen, eine Überelektrische Ladung der Toner, wenn diese mit ihnen zugsschicht für Trägerteilchen gewonnen werden vermischt werden, so sind, daß die Tonerladung in- kann, die die vorstehend zur Problemlösung genannnerhalb des gewünschten Bereichs liegt der die Her- 40 ten notwendigen Eigenschaften erfüllt und darüber stellung qualitätsmäßig hochstehender Kopien er- hinaus bei ein und demselben Schichtmaterial vermöglicht schieden« elektrische Eigenschaften aufweist.

Fluorhaltige Polymerisate, wie beispielsweise Fluor- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaf-

kohleostoffverbindungen und Fluorsilicone, weisen fung von Tragerteilchen für einen elektrofotografigute, nichthaftende Oberflächeneigenschaften auf, um 45 sehen Kaskaden- oder Magnetbürstenentwickler, die sowohl die Tonertilmbildung zu vermeiden oder weit- durch Beschichtung in ihren triboelektrischen Lagehend zu verringern, weisen eine große Haftfähig- dungseigenschaften steuerbar sind, die abriebfest und keü gegenüber dem Kern und Abriiebfestigkeit auf, langlebig sind, nichthaftende Oberflächeneigenschafso daß sie geeignet erscheinen, als Schichtmaterial für ten besitzen und bei denen eine gute Haftfähigkeit die Trägerteilchen verwendbar zu sein. Diese Verwen- 50 zwischen dem Kern und der Schicht vorliegt. Dabei dung ist in der Tat aus der US-PS 35 33 835 bekannt, soll an sich dafür nicht geeignetes Material, nämlich bei der Fluorkohlenstoffverbindungen, wie beispiels- ein fluorhaltiges Polymerisat oder fluorhaltiges Mischweise Polytetrafluoräthylen, als Schichtmaterial für polymerisat, wie z. B. Fluorkohlenstoffverbindungen, Tragerteilchen verwendet werden. Zur Steuerung der gegebenenfalls mit einem weiteren Kunststoff getriboelektrischen Eigenschaften der Tragerteilchen 55 mischt, verwendet werden. Weiterhin sollen die Träwerden in diese Beschichtung feinverteilte leitende gerteilchen gegenüber den bekannten in einfacher Teilchen eingelagert. Bei diesen bekannten Träger- Weise herstellbar sein.

teilchen ist also zunächst die Aufbringung der Poly- Der Gegenstand der Erfindung geht von einem

tetrafluoräthylenschicht auf die Trägerteilchen not- Verfahren zur Herstellung von beschichteten, auf ein ;>>: wendig, sodann wird die Schicht nochmals weich ge- 60 gewünschtes Potential aufladbaren Trägerteilchen für '"' macht, um die feinverteilten leitenden Teilchen, ins- einen elektrofotografischen Kaskaden- oder Magnet- ' besondere Rußteilchen, in die Schicht einlagern zu bürstenentwickler, bei dem Teilchen mit einer Schicht 'können. Neben der Tatsache, daß die eingelagerten eines fluorhaltigen Polymerisats oder Mischpolymerileitenden Teilchen eine bestimmte Korngröße erfor- sats, das gegebenenfalls mit einem weiteren Kunstdern, ist die Aufweichung der bereits aufgebrachten 65 stoff gemischt ist, beschichtet werden, aus und ist da-Schicht und die Einlagerung dieser leitenden Teil- durch gekennzeichnet, daß die Schichten der Trägerchen bei der Herstellung der Trägerteilchen aufwen- teilchen in Abhängigkeit von ihrer gewünschten Hafdig und umfangreich. tung auf den Teilchen durch 10 bis 40 Minuten langes

Erwärmen und in Abhängigkeit des gewünschten Größe der triboelektrischen Ladung der Trägeraufladbaren Potentials auf eine Temperatur zwischen beschichtung in Übereinstimmung mit dem Toner, der 75 und 430° C gehärtet werden. mit dem Trägermaterial verwendet werden soll,

In vorteilhafter Weise werden durch dieses Ver- steuerbar ist, und somit die Größe der Tonerladung fahren Trägerteilchen geschaffen, die in ihren tribo- 5 ebenfalls steuerbar ist. Somit kann in vorteilhafter elektrischen Ladungseigenschaften den verschiedenen Weise die Tonerladung selektiv gesteuert werden, so Erfordernissen angepaßt werden können, d. h., daß daß deren Größe in den gewünschten Bereich fällt, das einzelne Trägerteilchen mehr oder weniger hohe in dem die Ladung nicht zu niedrig und nicht zu hoch Ladungseigenschaften für den verwendeten Toner ist, um entweder verwischte oder zu Masse Bilder zu hat und elektropositiv oder elektronegativ in seiner io erzeugen. Auf diese Weise wird bei Verwendung des Wirkung auf den Toner ist, wodurch man in der Aus- erfindungsgemäß hergestellten Materials in einem wahl des zu verwendenden Toners wesentlich flexibler elektrofotografischen Kopierverfahren die Kopierist. Darüber hinaus sind diese Trägerteilchen abrieb- qualität wesentlich verbessert, fest und langlebig und weisen nichthaftende Ober- Zusätzlich zu der Steuerungsmöglichkeit der La-

flächeneigenschaften auf. Darüber hinaus haftet die 15 dungsgröße der Trägerteilchen, die mit Polytetrafluor-Beschichtung gut auf dem Kern. äthylen beschichtet sind, gestattet das Verfahren auch

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ver- die Steuerung der Ladungsgröße von Trägerteilchen, fahrens wird als fluorhaltiges Polymerisat Polytetra- die mit einer Mischung aus einem fluorhaltigen PoIyfluoräthylen verwendet Mit diesem Material sind in merisat und einem weiteren Kunststoff beschichtet der Praxis besonders gute Ergebnisse erzielt worden, ao sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Ver- Wenn für die Beschichtung eine Mischung aus

fahrens sieht vor, daß für den gegebenenfalls verwen- einem fluorhaltigen Polymerisat und einem weiteren deten weiteren Kunststoff ein Epoxidharz oder Poly- Kunststoff verwendet wird, ist nicht nur die Steuerung urethan verwendet wird. Mit diesem Material sind der Ladungsgröße möglich, sondern auch die Steueebenfalls in der Praxis sehr gute Ergebnisse erzielt 35 rung der Polarität der Ladung. Diese Möglichkeit worden. eröffnet gute Verwendungschancen für verschiedene

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Ver- zu benutzende Tonerarten.

fahrens wird die Beschichtung der Teilchen durch Die überraschenden Ergebnisse gemäß der voreinen Wirbelbett-Beschichtungsprozeß vorgenom- liegenden Erfindung werden durch die Steuerung der men. Durch diese Art der Beschichtung werden 30 Bedingungen erreicht, mit denen die aufgebrachte gleichmäßige Schichten nacheinander aufgebracht, Schicht ausgehärtet wird. Bei der Verwendung von die sich in der Praxis besonders gut bewährt haben. Polytetrafluoräthylen werden die Aushärtreaktionen Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, durch Abschrecken der beschichteten Teilchen mit daß ferromagnetische Teilchen beschichtet werden. gesteuert, nachdem diese auf bestimmte Temperaturen Insbesondere bei Verwendung eines Schichtmaterials 35 erhitzt worden sind. Bei Trägerteilchen, die mit einer aus einem fluorhaltigen Polymer und einem weiteren Mischung aus einem fluorhaltigen Polymerisat und modifizierenden Kunststoff hat sich in der Praxis einem weiteren Kunststoff beschichtet sind, wird die herausgestellt, daß dieses Material, aufgebracht auf Aushärtreaktion in vorteilhafter Weise durch die Referromagnetische Kerne, besonders günstige Ergeb- gulierung der Temperatur gesteuert, auf die die Teilnisse liefert. *° chen erwärmt werden. Obwohl es bekannt ist, daß Polytetrafluoräthylen ist in den veröffentlichten die verschiedenen fluorhaltigen Polymerisate eine betriboelektrischen Reihen immer als Anfang oder nahe stimmte Aushärttemperatur verlangen, um eine geam Anfang dieser Reihen eingeordnet worden. wünschte Oberfläche zu erreichen, ist es nicht bekannt, Entsprechend der Einordnung von Polytetrafluor- daß die Steuerung der Aushärtbedingungen über die äthylen und weiterer Fluorkohlenstoffverbindungen 45 Auswahl der Aushärttemperatur eine Beschichtung in den verschiedenen, veröffentlichten triboelektri- von Material auf einem Kern erzielen kann, bei der sehen Reihen sind diese Materialien als nicht an- die beschichteten Kerne selektiv in der triboelektriwendbar als Beschichtungsmaterial für Trägerteilchen sehen Reihe an verschiedenen Stellen positioniert in elektrofotografischen Systemen angesehen wbr- werden können, im Hinblick auf die verschiedenen den, außer bei solchen, in denen die triboelektrische 50 Materialien, die in elektrofotografischen Kopter-Ladung, die auf die Tonerteilchen durch Mischung systemen als Toner verwendet werden, und daß auf mit den beschichteten Trägerteilchen übertragen wer- diese Weise die triboelektrische Ladung der Tonerden, eine Tonerladung der spezifischen Größe er- teilchen nach gewünschter Größe und Polarität gebracht haben, die für das besondere elektrofotogra- steuert werden kann. Die Temperatur wird bei dta fische Kopiersystem verträglich ist. Wegen dieser 55 Aushärtung für eine gewisse Einwirkdauer festgehal Einordnung der fluorhaltigen Polymerisate in den ver- ten, damit die Beschichtung fest auf dem Kern de schiedenen triboelektrischen Reihen ist zu erwarten, Trägerteilchens anhaften kann, daß die Größe der Ladimg, die auf die Tonerteilchen Bei der Verwendung einer Mischung aus einen übertragen werden, wenn die mit diesem Material be- fluorhaltigen Polymerisat und weiterem Kunststoi schichteten Trägerteüchen mit Toner gemischt werden, 60 kann die triboelektrische Eigenschaft des Träger eine fixierte ist, die nicht variiert werden kann. materials in einem weiteren Bereich geändert werder Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird dieses Wird Polytetrafluoräthylen als Schichtmaterial vei Vorurteil überwunden. Die Trägerteilchen eines wendet, dann ist dieser Bereich kleiner. Es ist als elektrofotografischen Entwicklungsgemisches sind eine größere Steuerungsmöglichkeit für die Größe d« somit mit einem Material überziehbar, das die ge- «5 triboelektrischen Charakteristika der Trägerteüchc wünschten nichthaftenden Oberflächeneigenschaften vorhanden, wenn eine Mischung aus einem fluo aufweist, abriebfest ist und gute Haftfähigkeit gegen- haltigen Polymerisat und einem weiteren Kunststo über den Kernen besitzt, während gleichzeitig die verwendet wird, als wenn nur ein fluorhaltiges Pol·

Anzahl

merisat als Schichtmateri al verwendet kann das Trägermaterial für erne g

von Tonermaterialien _i7**^j££f Eigenschaften^ertraghch gemacht werden.

i-Zusätzlich kann die Mischung aus ^fl»^orh^^m Polymerisat und weiterem Kunststoff als Schichtmaterial derart behandelt werden, daß dB»» schichteten Trägerteilchen mit den verschiede««en Tonerarten benutzt werden können, ohne R«««cM

darauf, ob diese eine ^f^^^Z^i tropositive Ladung erfordern.

verschiedenen Arten von ^«^SStaTdS Kopiersystemen verwendet werden. Hierdurch ist eine

größere Anwendungsmöglichkeit gegeben.

Selbst dann, wenn das tormtriwBMbawten in einem elektrofotografischen Kopiersys em we sentlich geändert wird, so daß die Ladung and/oder Polarität des Toners geändert werden muß um den Toner weiterhin in dem System verwenden zu können, erlaubt die vorliegende Erfindung, daß dies r Tone ao weiterhin benutzt werden kann. Damit ist es am Grund der vorliegenden Erfindung möglich ugend einen aus einer Mehrzahl von Tonerarten fur die Be nutzung in einem besonderen elektrofotografischen

System auszuwählen. ,wTnnerladune

Gleichzeitig mit dieser Flexibilität derTonerladung durch Steuerung der triboelektrischen Eigenschaften des Trägermaterials gemäß der vorliegendenJEritadung ist durch diese sichergestellt daß die lrager teilchen eine relativ lange Lebensdauer habetL D^ wird durch die Schicht der TmgerteilchenJJjA die die notwendigen nichthaftenden OberSShS-eigenschaften, die Abriebfestigkeit undjde HaK amg keitseigenschaften auf dem Kern ™^fweiseu'_nT^ eine lange Lebensdauer der Beschichtung notwen

^di8 »st. . . , . j

An Hand der nachfolgenden Beispiele und der in den Figuren dargestellten Kurven ^JJj gemäße Verfahren im folgenden naher erläutert, uie ^ Figuren zeigen im einzelnen:

F i g. 1 bis 3 graphische Darstellungen d>e die Be ziehung zwischen der Tonerladung und der Auswart temperatur für verschiedene Toner und verschiedene Beschichtungen der Trägerteilchen aufzeigen,

F ig. 4 eine graphische Darstellung, die duMöe Ziehung der Ladung ve^W^^^T^^ «chiedenen Einwirkzeiten auf tang bei einer konstanten AusMp

Die Kerne der Trägerteilchen koⁿ geeigneten Material sein, an dem d« J^J anhaften kann und das der Aushärttemperatur w, stehen kann. Das heißt, es können ibMWj die Trägerkenie beispielsweise Sand-, tallieche Kugeln verwendet werden.

Wenn die Trägerteilchen in einem nutzt werden soUen, der nach dem Mf verfahren arbeitet, muß das Kemmattnal (JJJJ tisch sein, d. h. beispielsweise aus E-f V*" ^M^₆ Andere geeignete »enomagnet^e Matenahen, ^e ^ Magnetoxydroder Legierungen (Kupfer-Nickel fcisen)

können ebenfalls verweodet werden. _{50 d}

DieGrößederKeniekenngeoereUzwwAenSOima

2000 Mikron (10- Meter) liegen. P^^ffi Durchmesser-Größenordnung Hegt zwischen 100 una

«»Mikron. ^. _Kerne der

Das Material für die Beschichtung «J^JJSin Trägerteilchen besteht nur ™J™J%£!f&. Polymerisat oder nur aus einer Mischung eines fluor ggft KSSC? Polym^Äp Obwohl ω nuorn g y ^

SSw^HuSS&SKitti«^ verwendet. Weiterhin ist die Fluorkohlenstoffverbindung vor- :Z_sweise Polytetrafluoräthylen, wenn kein weiterer ^^ ^t wird, und besteht aus einemMischoolvmerisat von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropo ymensa,^hcton Eigenschaften nahe bei dem «[»« Mischpolymerisatkomponenten,

wenn ein weiterer Kunststoff mit benutzt wird.

_Zur Beschichtung der Kerne kann jedes geeignete Beschichtungsverfahren verwendet werden, wie beia. ^^ Eintauchen der Kerne, Besprühen der £ Schwenken der Kerne mit der Beschich-

«™ in einem Gefäß, oder die Beschichtung

nmgsi g _gesteuerte Wirbelbett-Behandlung

kann^durc _Wir»_elbett._{Beschichtungsproze}ß wird ertöne _{endet weil dadurch e}ine gleich-

vorzug J _{{ den Träge}rkernen ange^J^^r*. Verfahre/und die Anord-Wirbelbett-Beschichtung ist beispielsnung rur ^^^ _{26 48 609> 27 99 24}1,

weise in _{4i 52Q beschrieben}.

3»J^J ¹^ _{Kern zur} Herstellung des Trägerteilchens beschichtet worden ist, wird die Schicht ausgecnen gewünschten triboelektrischenEigen-

härtet da^g _{Der Aushärtproze}ß hängt

^^^ „„d von der Zusammen

_dem ^ _{Trä rteüchen}

ζ^^ _w;_{rden sollen}, _wd wird dem-^S _e^_rechend gesteuert.

Wird für die Beschichtung als fluorhaltiges PoIybeispielsweise Polytetrafluoräthylen verwen_det dann erfolgt die Aushärtung der Beschichtung detect«».^ J^_{Trägerteilchen au{ e}inebestimmte

Temperatur und für eine bestimmte Zeitdauer. Nachlempe _{Uchen flu{ diese vorher gewahlte}

Speratur erhitzt und diese Temperatur für euie i~ ^^^ _fluf ^_{6 Tr}ä_gerteilchen und die

Schicht eingewirkt haben, werden diese in einer gebctncn § ^ ^ _ielsweise Wasser abge-

eg β ^^ ^ _{Größe def} ^^,

J^l^ _{au{ dcmTr}ä_gerteilchen beeinflußt wird, derartige Trägerteilchen mit einer Beschichtung p_olytetrafluoräthylen mit einem bestimmten Toner gemischt werden, kann eine Steigerung der Größe der »iboelektrischen Ladung von etwa 5 bis 40·. er- ^^en, die noch von dem Kemnatenahde« Kerngröße und dem zu verwendenden Toner abhängt oSnUwird erreicht, daß die triboelektriscfae Ud«ii| ^_mmadeteu Tonen, in den gewünschten Be^d SSeinfällt, in dem Kopien hoher Qualität henteUb*

₅₀ ⁵

Wenn das Beschichtungsmaterial eine Mischun| fluorhaltigen Polymerisat und einem weile ^ Kunststoff ist, dann erfolgt die Aushärtung au ^_{e etwas mden Weise}. Di_e TrägerteUchen werde _{au{ eia}e bestimmte Temperatur wiederum^tto em Einwirkdauer erhiw und dann durch^ _{y ebungsIuft aoi} «ne niedrige Temperator abfi Hu₁J₁. Durch die Auswahl der Temperatur, auf di _{TrägCTtettchen} nach der BeschichtungderKera erhitzVwerden, wird die Größe und die Poteridtt de «^_{1Λ|Γί8(:|ιβη} ^j^ _m & TonerteBdMP »

steuert, mit denen die Tragerteilchen iptterhta g(

mischt werden. „. ^

^versteht sich von selbst, daß die Tempera»

genügend hoch zu wählen ist, damit die Beschichtung auf dem Kern anhaftet. Die gewünschte Größe und Polarität der Tonerladung für einen bestimmten Toner bestimmt die tatsächlich zu wählende Temperatur.

Die Dicke der Beschichtung kann zwischen 1 und 20 Mikron variieren, wobei sie jedoch vorzugsweise bei etwa 2 bis S Mikron liegt. Die Schichtdicke muß genügend groß sein, um dem Träger die gewünschte triboelektrische Eigenschaft zu verleihen, wobei die obere Grenze der Dicke durch die physische Unversehrtheit der Beschichtung bestimmt wird.

Verschiedene geeignete pigmentierte oder gefärbte elektroskopische Tonerteilchen können mit den Trägerteilchen verwendet werden. Die Geeignetheit des Tonermaterials, welches in Verbindung mit diesen Trägerteilchen verwendet werden soll, hängt von seinem triboelektrischen Verhalten mit diesen Trägem ab.

Beispiel ι

Ein Überzugsmaterial, das ein fluorhaltiges Polymerisat und einen weiteren Kunststoff enthält, wird im Verhältnis von drei Volumenanteilen zu einem Volumenanteil mit Methylethylketon bei Raumtemperatur unter Umrühren gelöst und auf Stahlkugeln aufgesprüht, die einen mittleren Durchmesser von etwa 450 Mikron und eine zur Haftung entsprechend gereinigte Oberfläche aufweist. Das fluorhaltige Polymerisat ist ein Mischpolymerisat aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen mit thermischen Eigenschaften, die sehr dicht bei dem 1 :1-Verhältnis der Mischpolymerisatkomponenten liegen. Der weitere Kunststoff ist ein Epoxydharz.

Das Überzugsmaterial liegt dabei primär als eine Lösung vor, welche außer dem fluorhaltigen Polymerisat und dem weiteren Kunststoff noch Lösungsmittel und ein Pigment enthält. Der weitere Kunststoff 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 fluorhaltige Polymerisat sind beide in der Lösung des Lösungsmittels und des weiteren Kunststoffs gleichmäßig suspendiert. Das fluorhaltige Polymerisat macht etwa 36 Gewichtsprozent der Gesamüösung aus, der weitere Kunststoff 18,5°/o, die Lösungsmittel etwa 41,5 Vo und das Pigment etwa 4«/o der Gesamtlösung. .

50 ml des aufgelösten Materials werden pro 454 g Stahlkugelchen aufgetragen. Das Material wird auf die Stahlkügelchen in einem im Umlaufverfahren arbeitenden Wirbelbett-Turm bei einer Beschichtungstemperatur von etwa 38° C aufgesprüht.

Fünf Teile des so vorbereitenden Materials werden nunmehr bei fünf verschiedenen Temperaturen in öfen verbracht, wobei ein Teil bei etwa 190⁰C, ein Teil bei etwa 246° C, ein Teil bei etwa 3O2°C, ein Teil bei etwa 357⁰C und der fünfte Teil bei etwa 413⁰C erhitzt wird. Jeder Teil der beschichteten Kugeln wird auf die vorherbestimmte Temperatur erhitzt und dort für etwa 15 Minuten belassen, dann ans dem Ofen herausgenommen und mittels der umgebenden Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wird das Material mittels eines Siebes mit Lochdurchmesser von 500 Mikron gesiebt, um Agglomerate zurückzubehalten.

Bruchteile dieser fünf Portionen, die bei den verschiedenen Temperaturen ausgehärtet wurden, werden

danach mit je einem von drei verschiedenen Tonern bei einem Gewichtsverhältnis von etwa 0,8% Toner und 99,2 ·/· Trägerteilchen gemischt.
Diese drei Toner seien im folgenden mit A, B

S und C bezeichnet. Der Toner A enthält ein Mischpolymerisat aus Styrol/n-Butyl-Methacrylatharz, Polyvinylbutyral-Weichmacher und Rußpigmente. Der Toner B enthält ein Mischpolymerisat aus Styrol/n - Butylmethacrylatharz, mit Maleinsäureanhydrid modifiziertem Polyester, Polyvinylstearat- Weichmacher und Ruß als Pigment. Der Toner C enthält ein Mischpolymerisat aus n-Butylmethacrylat/ Methylmethacrylatharz, mit Maleinsäureanhydrid modifiziertem Polyester, Polyvinylbutyral-Weichmacher, Rußpigmente und nach Bildung der Tonermasse in diese eingemischtes abgerauchtes Siliziumdioxydpulver. Zur Vereinfachung der weiteren BeSchreibung werden bei Verwendung dieser Toner in dem Entwickler nur noch die Bezeichnungen Toner A,

_ao Toner B und Toner C verwendet werden.

Die triboelektrisch zwischen dem Toner und dem Träger einer jeden dieser 15 Mischungen erzeugten 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 Gruiiidbestandteil 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 0,13 mm Breite isolierend

getrennt ist. Nachdem die elektrischen Anschlüsse zu den Elektroden hergestellt sind, wird über den

Kupferelekitroden eine etwa 0,013 mm dicke Schicht aus Polyäthylenterephthalatharz auflaminiert.

Die Rutsche wird dann durch eine abschaltbare

+ο Wechselstrom-Koronaentladungseinrichtung aufgeladen, die die Eigenschaft hat, daß nur so lange Strom an die Testeinrichtung geliefert wird, wie zwischen dem Koronagitter und der Rutsche eine Potentialdifferenz besteht. Während des Ladens wird, je nach der Polarität der zu messenden Tonerladung,

die Mittelelektrode positiv oder negativ vorgespannt

Da die Spannung auf der Oberfläche der Rutsche

gleich der Spannung des Gitters der Koronaladevor-

richtung ist, dient dies als ein Mittel zur wiederholten meßbaren Aufladung der Ratsche Nachdem dk Polyäthylenterephthalatharz-Schicht geladen ist, werden die beiden Elektroden an Erde gelegt

Das Oberflächenpotential ist dann mir durch dk auf der Schichtoberfläche vorhandene Ladung be·

dingt, und es verbleibt ein Ladungsbild, weiches in gewisser Weise mit dem Ladungsbild auf einem Foto leiter vergleichbar ist. Um die Spannung zu messen auf die die Rutsche aufgeladen ist, wird ein elektro statisches Voltmeter benutzt In diesen Testläufet

wurden ± 350 Volt gewählt, je nach der Polarität dei Tonerladung. Es sei bemerkt daß die Schicht au Polyäthylenterephthalatharz wie ein Kondensatoi wirkt, so daß dort eine Ladung auf der Probenelek trode gespeichert wird, deren GröBe deich und der«

Polarität entgegengesetzt der Ladung auf der Schicht oberfläche ist.

Wenn der Entwickler kaskadenartig über dii Rutsche herunterrieselt, lagert sich ober der Mittel

11 12

elektrode Toner ab und entlädt dort die Rutsche. tragen. Bei jedem Teil werden die beschichteten Stahl-Der resultierende Strom wird einem Integrationsver- kugeln auf ihre vorherbestimmte Temperatur erwärmt stärker zugeführt, dessen Ausgangsspannung propor- und dort für etwa 15 Minuten belassen, dann aus dem tional dem Integral des Stromes ist. Ein Rückkopp- Ofen herausgenommen und mittels der Umgebungslungskondensator mit 10~⁸ Farad wird zur Eichung 5 luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach erfolgt verwendet und liefert einen Eichfaktor von wieder Sieben zur Zurückhaltung von Agglomeraten 10~^s Coulomb Ladung pro Volt Ausgangsspannung. mit einem Sieb, welches einen Lochdurchmesser von An Hand der gemessenen Ausgangsspannung läßt 500 Mikron aufweist.

sich die durch den anhaftenden Toner kompensierte Teile dieser fünf Portionen, die bei den verschie-

Ladung leicht errechnen. Die Masse des nieder- io denen Temperaturen ausgehärtet wurden, werden nun geschlagenen Toners läßt sich durch Wägen der mit drei verschiedenen Tonern mit einem Gewichts-Rutsche vor und nach dem Entwicklungstest durch verhältnis von etwa 0,7 Vo Toner und 99,3% Träger-Berieseln mit dem Entwickler leicht bestimmen. Die teilchen gemischt. Die drei Toner sind dieselben wie spezifische Ladung wird errechnet, indem man die im Beispiel I. Die erzeugten Ladungen zwischen diesen ersetzte Ladung durch das Gewicht des niederge- 15 15 Toner-Trägergemischen werden nunmehr in derschlagenen Toners dividiert und in Elementarladun- selben Weise, wie im Beispiel I beschrieben, gemesgen je Gramm umrechnet. sen. Die berechneten Ladungen sind graphisch über

Die gemessenen und berechneten Ladungen sind der Aushärttemperatur in F i g. 2 dargestellt. Die graphisch in Fig. 1 über der Aushärttemperatur auf- Kurve 14 stellt die Ladungen für den mit A bezeichgetragen, wobei die Kurve 10 die Ladungen für den « neten Toner dar, die Kurve 15 illustriert die Ladungen Toner A, die Kurve 11 die Ladungen für den Toner C für den Toner C, und die Kurve 16 zeigt die Ladungen und die mit 12 bezeichnete Kurve die Ladungen für für den Toner B. Auch hier ist wieder klar ersichtden Toner B darstellen. Dabei ist zu ersehen, daß lieh, daß durch die verschiedenen Aushärttemperaüber die Aushärttemperaturen die Größe und PoIa- türen die den Tonerteilchen aufgeprägten Ladungen rität der den drei Tonern aufgeprägten Ladung bei »5 steuerbar sind. Verwendung des mit dem beschriebenen fluorhaltigen

Material und einem weiteren Kunststoff beschich- Beispiel ΙΠ

teten Trägers steuerbar ist.

„ . · ι π Ein Überzugsmaterial mit einem fluorhaltigen PoIy-

B e ι s ρ ι e 1 II _{30 mer}j_{sat un(}j _ei_nem weiteren Kunststoff wird im Vo-

Ein Überzugsmaterial aus einem fluorhaltigen lumenverhältnis von etwa 1 :1 mit einem geeigneten Polymerisat und einem weiteren Kunststoff wird im Verdünner, wie beispielsweise 1 Gewichtsteil Methyl-Volumenverhältnis 1 :1 mit einem geeigneten Ver- isobutylketon und 3 Gewichtsteile N-Methyl-2-pyrrodünner, wie beispielsweise 2 Gewichtsteile Methyliso- lidon, durch Umrühren bei Raumtemperatur gelöst butylketon und 3 Gewichtsteile N-Methyl-2-pyrrolidon 35 und auf Stahlkugeln aufgesprüht, die einen durchdurch Umrühren bei Raumtemperatur gemischt und schnittlichen Durchmesser von etwa 450 Mikron und auf Stahlkugeln aufgesprüht, die einen durchschnitt- eine zur Haftung hinreichend gereinigte Oberfläche liehen Durchmesser von ungefähr 450 Mikron und aufweisen. Das fluorhaltige Polymerisat ist ein Mischeine zur Haftung hinreichend gereinigte Oberfläche polymerisat aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorproaufweisen. Das fluorhaltige Polymerisat ist ein Misch- 4° pylen, welches thermische Eigenschaften nahe beim polymerisat aus Tetrafluoräthylen und Hexafluor- 1 : !-Verhältnis der Mischpolymerisat-Komponenten propylen mit thermischen Eigenschaften nahe beim besitzt. Der weitere Kunststoff ist Urethan. 1:1-Verhältnis der Mischpolymerisatkomponenten. Das Überzugsmaterial liegt primär als eine Lösung

Der weitere Kunststoff ist Urethan. vor, die Lösungsmittel und ein Pigment zusätzlich zu

Das Überzugsmaterial liegt primär als eine Lösung 45 dem fluorhaltigen Polymerisat und dem weiteren vor, die Lösungsmittel und zusätzlich zum fluorhalti- Kunststoff besitzt. Der weitere Kunststoff ist im gen Polymerisat und zum weiteren Kunststoff ein wesentlichen in den Lösungsmitteln aufgelöst, die Pigment enthält. Der weitere Kunststoff ist im wesent- eine Mischung aus Methylisobutylketon und N-Me-Bchen in den Lösungsmitteln gelöst, die aus einer thyJ-2-pyrrolidon im Gewichtsverhältnis 1:3 bilden Mischung von Methylisobutylketon und N-Methyl- So Das Pigment, welches Cobaltaluminat ist, and da; 2-pyrrolidon im Gewichtsverhältnis 2: 3 mit einem fluorhaltige Polymerisat sind in der Lösung des Lokleinen Wasseranteil von ungefähr 5 Vo des Lösungs- sungsmittels und des weiteren Kunststoffs gemeinsan mittels bestehen. Das Pigment, in diesem Fall ein suspendiert. Das fluorhaltige Polymerisat macht etwj Eisenoxyd, und das fluorhaltige Polymerisat sind ge- 16°/o der Gesamtlösung aus, der weitere Kunststof meinsam in der Lösung der Lösungsmittel und des SS etwa 5^e/o, die Lösungsmittel etwa 75Vo der gesamter weiteren Kunststoffs suspendiert. Das fluorhaltige Lösung und das Pigment etwa 4 Ve der Gesamtlösung Polymerisat macht etwa 20 Gewichtsprozent der Ge- 50 ml des gelösten Materials werden auf 454 j

samtlösung aus, der weitere Kunststoff etwa 6Vo, die Stahlkugeln aufgebracht. Das Material wird in einen Lösungsmittel ungefähr 71 Vo der Gesamtlösung und Wirbelbett-Turm aufgebracht bei einer Beschichtungs das Pigment etwa 3 Vt der Gesamtlösung aus. 60 temperatur von etwa 66° C.

50 ml des aufgelösten Materials werden pro 454 g Fünf Teile dieses so vorbereiteten Materials werde;

Stahlkugel aufgebracht. Das Material wird auf die nunmehr in öfen bei fünf verschiedenen Tempera Kugeln in einem Wirbelbett-Turm bei einer Über- türen ausgehärtet. Die eine Tt beträgt etw zugstemperatur von etwa 66° C aufgesprüht. 190⁰C, die zweite etwa 246⁰C, die dritte etw

Fünf Teile des so vorbereiteten Materials werden 65 302° C, die vierte etwa 357° C und die fünfte etw mm bei fünf verschiedenen Temperaturen im Ofen 413° C. Jede Portion der beschichteten Kugelche ausgehärtet, wobei die Temperaturen für die einzel- wird auf ihre vorherbestimmte Temperatur erhir nen Teile etwa 190, 246, 302, 375 und 413° C be- und dort für etwa 15 Minuten gehalten, dann au

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dem Ofen herausgeholt und mittels der Umgebungs- kann. Weitere Beispiele, die nunmehr beschrieben

luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach findet werden, zeigen auf, daß die Beschichtungen der Beiwieder eine Siebung zw Zurückhaltung von Agglo- spiele I und Π langlebig sind, wenn sie in einem Emmeraten statt, wobei das Sieb einen Lochdurchmesser Wicklersimulator geprüft werden,

■sron etwa 500 Mikron aufweist. 5 Der Entwicklersimulator, in dem die Entwickler Teile dieser fünf Portionen, die bei den verschie- gemäß den folgenden Beispielen V bis VII geprüft denen Temperaturen ausgehärtet wurden, werden werden, entspricht im wesentlichen einem Kaskaden-

nunmehr mit jedem von zwei verschiedenen Tonern entwickler üblicher Bauweise mit Becherwerkfördegemischt, und zwar in einem Gewichtsverhältnis von rung. Der Entwickler wird aus einem Vorratsbehälter

etwa 1% Toner und 99 ·/· Trägerteilchen. Der eine io durch umlaufende Becher herausgehoben, zu einem

Toner ist der im Beispiel I mit Toner A bezeichnete Punkt oberhalb einer Trommel transportiert, die eine Toner, und der zweite ist der mit B im Beispiel I be- Fotoleitertrommel simulieren soll, und dann kas-

zeichnete Toner. Die zwischen diesen zehn Toner- kadenartig über die Trommeloberfläche herabgerie-

Trägergemischen erzeugte Ladung wird auf dieselbe seit, wobei sie dabei durch die Schwerkraft in den Art wie im Beispiel I gemessen. Die daraus errech- 15 Vorratsbehälter zurückfällt. Dieser kontinuierlich

neten Ladungen sind graphisch über der Aushärt- wiederholte Umlauf simuliert die Umstände, denen

temperatur in Fig. 3 dargestellt. Dabei gibt die mit ein Entwickler in einer laufenden Kopiermaschine

18 bezeichnete Kurve die Ladungen für den Tonern ausgesetzt ist

und die mit 20 bezeichnete Kurve die Ladungen für Für die folgenden Beispiele wurden die Materialien

den mit B bezeichneten Toner wieder. Auch hier ist »» vorbereitet und in einem solchen Entwicklungssimu-

ersichtlich, daß über die Aushärttemperatur die von lator getestet, den speziell beschichteten TrägerteUclien auf die

Tonerteilchen aufgebrachte Ladung steuerbar ist. B e i s ρ i e 1 V Beispiel IV *5 Auf Stahlkügelchen mit einem mittleren Durch-

messer von ungefähr 450 Mikron und einer zur Haf-

Trägerteüchen werden in derselben Art wie im tung hinreichend gereinigten Oberfläche wird ein Beispiel I vorbereitet Vier verschiedene Portionen Überzug aufgesprüht, der aus einem in Methyläthyl-

dieses Materials werden nunmehr in einen Ofen ver- keton unter Umrühren bei Raumtemperatur gelösten

bracht, und die Temperatur der Stahlkugeln wird in 30 löslichen roten Farbstoff und 4,4 Gewichtsprozent

jedem Teil nunmehr auf etwa 302° C gebracht. Ein N-Athylcellulose besteht.

Teil wird nach 10 Minuten bei 302° C herausgeholt, Ungefähr 100 ml dieser Lösung werden pro 454 g

ein zweiter Teil nach 20 Minuten bei 302° C, ein Stahlkügelchen aufgebracht. Das Material wird auf

dritter Teil nach 30 Minuten bei derselben Tempe- die Kugeln in einem Wirbelbett-Turm bei einer Be-

ratur und ein vierter Teil nach 60 Minuten bei eben- 35 Schichtungstemperatur von etwa 27° C aufgesprüht

falls 302° C aus dem Ofen herausgeholt. Alle Por- Die beschichteten Kerne werden dann in einen

Honen werden über die Umgebungsluft auf Raum- Ofen verbracht, dort für etwa 24 Stunden bei einer

temperatur abgekühlt und durch ein Sieb mit einem Temperatur von etwa 88° C erwärmt und an-

Lochdurchmesser von 500 Mikron durchsiebt, um schließend für eine weitere Stunde bei etwa 132° C Agglomerate zurückzuhalten. 40 gehalten. Die ausgehärteten Kügelchen werden dann Bruchteile dieser vier Portionen, die bei einer aus dem Ofen genommen, durch die umgebende Luft Temperatur von 302° C und verschiedenen Zeit- auf Raumtemperatur abgekühlt und mit einem Sieb,

dauern ausgehärtet wurden, werden nunmehr mit dessen Lochweite 500 Mikron beträgt, durchgesiebt,

drei verschiedenen Tonern gemischt, und zwar bei um Agglomerate zurückzuhalten,

einem Gewichtsverhältnis von etwa 0,7 Gswishts- 45 Ein Entwicklungsgemisch, das die Vergleichsprobe

prozent Toner und 99,3 Gewichtsprozent Träger- bilden soll, wird durch sorgfältige Mischung von

teilchen. Die drei verwendeten Toner sind dieselben 0,5 Gewichtsprozent des Toners A mit diesen Träger-

wie im Beispiel I. teilchen erstellt. Der so erhaltene Entwickler wird

Die Ladung dieser zwölf Toner-Trägergemische nunmehr in den Kaskadenentwicklungssimulator auswird auf dieselbe Weise gemessen wie im Beispiel I 50 getestet.

beschrieben. Die so festgestellten Ladungen sind in Nach 273 Stunden einer derartigen Simulierunf F i g. 4 über der Aushärtzeit aufgetragen, wobei die wird der Träger geprüft. Wesentliche Teile der BeKurve 21 die Ladungen für den Toner A wiedergibt, schichtung fehlen, und die Trägeroberfläche ist mi die Kurve 22 die Ladungen für den Toner C und die einem starken Tonerfilm überzogen oder von Tonei Kurve 23 die Ladungen für den Toner B wiedergibt. 55 beklebt. Die Ladung, die dem Toner A aufgepräg Es läßt sich daraus ersehen, daß die Aushärtzeit wird, wird durch die in den Beispielen I bis IV dar keinen wesentlichen Effekt auf die Ladungen zwischen gelegte Methode an Hand zweier Proben gemessen den drei verschiedenen Tonern und den Trägerteil- Eine Probe wird dem Entwickler am Anfang dei chen hat. Simulierung entnommen und die zweite am Ende

Die Beispiele I bis III zeigen, daß die Benutzung 60 Die Ladung des Toners hat ungefähr um 30*/· wäh

mit besonderen Tonern und die Behandlung bei rend der Simulierung abgenommen,

genau gewählter Temperatur die Steuerung der Mit dem zuletzt entnommenen Material in einen

Mischung eines fluorhaltigen Polymerisats und eines Kopiergerät entwickelte elektrostatische Bilder sin«

weiteren Kunststoffs zuläßt, um daraus Beschichtungs- darüber hinaus durch eine starke Schleierbildung un<

material für Trägerteilchen zu gewinnen, bei dem der 65 eine nur schwache Abgrenzung der dargestellte)

Entwickler, in welchem die Trägerteilchen verwendet Zeichen gekennzeichnet Starke Tonerwolken warei

werden, in seiner triboelektrischen Ladungsgröße und außerdem noch in der arbeitenden Entwicklungsein

Polarität im Hinblick auf die Toner gesteuert werden richtung festzustellen.

15 16

Beispiel VI verwendet einen Fotoleiter der Art, wie er in dem

^v USA.-Patent 34 84 237 beschrieben ist

Es wird derselbe Entwicklungssimulatorversuch Die folgenden Beispiele zeigen die Ergebnisse,
durchgeführt wie im Beispiel V, jedoch wird ein

Trager, wie im Beispiel I beschrieben, verwendet an 5 Beispiel VIII

Stelle des rotgefärbten Äthylcelluloseträgers. Es wird Die Trägeiieilchen werden in derselben Weise her-

weiterhin der Toner A in einem Gewichtsverhältnis gestellt wie im Beispiel V beschrieben. Der einzige

von 0,5 Vo und derselbe Entwicklungssimulator be- Unterschied besteht darin, daß der Toner A in einem

nutzt Verhältnis von 0,8 Gewichtsprozent verwendet wird

Der Träger wird ungefähr 360 Stunden erprobt und io an Stelle von 0,5 Gewichtsprozent

anschließend untersucht Es konnte keine wesentliche Der erhaltene Entwickler wird in das Kopier¹ =t

Filmbildung oder eine Verklebung durch Toner fest- gegeben, und es wurden 1 Million Kopien hergestellt

gestellt werden, und der von den Trägerteilchen ab- Die Trägerqualität wurde durch laufende BeobacL-

geblätterte Überzug ist minimal. tung des Verlustes an Beschichtung, der Filmbildung

Die dem Toner Λ zugeführte Ladung wird durch 15 bzw. der Haftfähigkeit des Toners auf den Trägern

das in den Beispielen I bis IV beschriebene Verfah- sowie der Tonerkonzentration überprüft, die für

ren an zwei Proben gemessen. Eine Probe wird dem gleichwertige Bilddichten bei praktisch konstanten

Entwickler am Anfang der Simulation und die zweite elektrostatischen Bedingungen für den Fotoleiter not-

am Ende entnommen. In der Ladung konnte kein wendig sind.

wesentlicher Unterschied bei den beiden Proben fest- 20 Nach 300000 Kopien hatte der Träger etwa 10

gestellt werden. bis 15°/o seiner Beschichtung verloren, ^eigte einen

Mit diesem Material in einem Kopiergerät, welches gewissen Tonerfilm, und es mußte mit etwa 0,6 bis

später in dem Beispiel VIII noch beschrieben wird, 0,7 Gewichtsprozent Toner gearbeitet werden, um in

hergestellte Kopien zeigen eine nur schwache Schlei- etwa gleichwertige Bilddichten für die Kopien zu er-

erbildung, eine gute Bildqualität und eine wesentlich as zielen gegenüber denen, die bei einer Tonerkonzen-

geringere Tonerwolkenbildung in der Entwicklungs- tration von 0,8 bis 0,9 Gewichtsprozent Toner am

einrichtung auf, als bei der Vergleichsprobe im Bei- Anfang des Tests vorhanden waren. Nach einer

spiel V. Million Kopien hatten die Träger etwa 20 bis 25°/o

_R . . . _VTI ihrer Beschichtung verloren, waren mit einem starken

Beispiel ν π _{3o Tonerfi}i_m überzogen, und es mußte mit 0,3 bis

Es wird derselbe Entwicklungssimulatorversuch 0,4 Gewichtsprozent Toner gearbeitet werden, um

durchgeführt wie im Beispiel V, jedoch wird als gleichwertige Druckdichten, wie am Beginn des Tests

Überzugsmaterial für den Träger eine Lösung wie im zu erzielen, als 0,8 bis 0,9 Gewichtsprozent Toner

Beispiel II verwendet. Dieses Überzugsmaterial wird verwendet wurden. Diese Ergebnisse zeigen, daß die

an Stelle des rotgefärbten Äthylcelluloseüberzugs- 35 Fähigkeit der Trägerteilchen, den Toner triboelek-

materials verwendet. Es werden weiterhin 0,5 Ge- trisch aufzuladen, stark abgenommen hat und daß die

wichtsprozent des Toners A benutzt und derselbe Betriebsbedingungen, insbesondere die Tonerkonzen-

Entwicklungssimulator verwendet. tration verändert werden mußten, um die Verschlech-

Der Träger wird etwa 340 Stunden getestet und terung der Bildqualität auszugleichen,
dann untersucht Es konnte kerne wesentliche Film- 40 r · · 1 tv
bildung oder Tonerablagerung festgestellt werden, Beispiel 1Λ
und der Anteil der vom Träger abgesprungenen Be- Es wird derselbe Versuch durchgeführt wie im Beischichtung ist minimal gewesen. spiel VIII, jedoch wird an Stelle des rotgefärbten

Die dem Toner A zugeführte Ladung wird wieder- Äthylcelluloseträgers jetzt ein Träger verwendet, wie um durch die in den Beispielen I bis IV dargelegte 45 er im Beispiel I beschrieben ist. Es werden 0,8 GeMethode gemessen. Eine Probe wird dem Entwickler wichtsprozent des Toners A benutzt, ein ebensolches am Anfang der Simulierung und eine zweite am Ende Kopiergerät, und der Versuch wird bis zu einer der Simulierung entnommen. In der Ladung läßt sich Million Kopien durchgeführt. Wiederum werden die eine zwar merkliche, jedoch nicht einschränkende Trägerqualitäten überwacht, und zwar durch laufende Verschlechterung feststellen. 50 Beobachtung des Beschichtungsverlustes, der FiIm-

Mit diesem Material im gleichen automatischen bildung oder Haftung des Toners und der für gleich-

Kopiergerät, wie im Beispiel VIII beschrieben, her- wertige Bilddichten erforderlichen Tonerkonzen-

gestellte Kopien weisen einen schwachen Schleier tration bei im wesentlichen konstanten elektrosta-

bei guter Bildqualität auf, und es konnte eine gerin- tischen Betriebsbedingungen für den Fotoleiter,

gere Tonerwolkenbildung festgestellt werden als im 55 Nach 300 000 Kopien hat der Träger nur etwa 5«/i

Beispiel V. seiner Beschichtung verloren, praktisch keinen Toner·

Um die Qualität der Kopien zu prüfen, die mit film aufzuweisen, und die Tonerkonzentration füi

einem Entwickler hergestellt werden, dessen Träger- gleichwertige Bilddichte hat sich seit Beginn der Prii·

teilchen nach dem beschriebenen Verfahren herge- fung nicht wesentlich geändert. Nach einer Millior

stellt wurden, werden nach den Beispielen I und II 60 Kopien hat der Träger nur etwa 10 bis 15 %> seine:

hergestellte Trägerteilchen in einem selbsttätigen Beschichtung verloren, weist noch keine wesentlich«

Kopiergerät erprobt und mit einer Kontrollprobe ver- Tonerfilmbildung auf, und die Tonerkonzentratioi

glichen. Das automatische Kopiergerät ist wie ein für eine gleichwertige Bilddichte hat sich seit Begini

j handelsübliches Gerät mit Lade-, Belichtungs-, Ent- der Prüfung nicht wesentlich geändert.

wicklungs-, Übertragung- und Reinigungsstationen 65 Beispiel IX

' ausgerüstet. Die Entwicklungsstation arbeitet mit ^v

einem Kaskadenentwickler üblicher Bauweise mit Es wird derselbe Versuch durchgeführt wie in

Becherwerkförderung. Das automatische Kopiergerät Beispiel VIII, jedoch wird für den rotgefärbtei

Io

Haß diese zweite Schicht auf die oben im selben Bei-

Äthylcelhüoseträger ein Träger verwendet, der ge- _beschriebene erste Schicht aufgebracht wird,

maß Beispiel II hergestellt wurde. Es werden 0,8 ue- y _{eln werden} dann aus dem Wirbelbett-

wichtsprozent des Toners A und dasselbe Kopier- herausgenommen, in einen Ofen gebracht und

gerät wie im Beispiel IX verwendet Wiwterumι wird ι Temperatur von etwa 416⁰C erhitzt und

Sie Trägerqualität überwacht durch laufende; BeoD- * _für etwa 11 Minuten gehalten. Das Material

»chtung der Beschichtungsverluste, der Filmbddung u _daraufhin unmittelbar in zwei gleiche Teile auf-

©der Tonerhaftung auf den Trägerteilchen una aer ^ ^ _Portion „m über die umgebende

für eine gleichwertige Bflddichte erforderlicnen B _{au{ Raumtem}peratur abgekühlt, und die andere

Tonerkonzentration bei praktisch konstanten eleKtro- j-^ ^ _{fa Wasser von} einer Temperatur zwischen

«tatischen Betriebsbedingungen für den Fotoleiter " _{und 2JO c} ^_0n abgeschreckt

Nach 300000 Kopien hat der Träger etwa 7 /. eiwa^ ^^ ^ _{Luft abgekühJte Material} ^ seiner Beschichtung verloren, weist praktisch Kerne ^ _Standardsi_eb mit einem Lochdurchmesser Tonerfflmbüdungauf,unddieTonerkoiizentraüontur u ^k_10n durchgesiebt, um Agglomerate zueine gleichwertige BUddichte ist nur etwa 0,1 ⁴Vo niea- .-_kmhalien Das abgeschreckte Material wird aufriger als am Anfang des Tests. Dfc Erprobung wurae 15 ri«^ _{um Agglomerat}e zu reduzieren, dann in nicht weiter bis zu einer Million Kopien fortgesetzt. g Wirbelbett-Turm mit warmer Luft von etwa

Bei 300000 Kopien befand sich der Trägerin ciu - ^ ^^ 20 Minuten getrocknet und danach

einem besseren Zustand als der rotgefärbte Äthyl- j _{R temperatur} abgekühlL Die triboelektrischen

celluloseträger des Beispiels VIII, mit weniger Be- ^auI *" _άζ _das abgeschreckte Material auf den Schichtungsverlust und keiner Filmbildung, aber nicht ao J-aaunu^ ^ ^ ^ ,_{u{tgekühlte Material auf den}.

so gut wie der Träger mit der Beschichtung gemau 1 _{Q aufbringe}n, werden nunmehr durch

Beispiel IX, da die Tonerladung etwas abgenommen eeioen _{j beschriebene Methode g}e_messen.

hat, was aus der Notwendigkeit hervorgeht, daß eine oie ,_ek ^K _{trische Ladun}g zwischen dem Träger mit

etwas niedrigere Tonerkonzentration zu verwenden ^ ^ abgeschreckten Beschichtungsmaterial und

ist. *⁵ _Hiesem Toner ist um etwa 1Ο^β/ο höher als die tribo-

Im folgenden Beispiel wird die Steuerung der La- aiesen . _{Lad dje der Trager mit dem} ,_uft dungsgröße beschrieben, bei der die Beschichtung aus e esu ^ _{smaterial auf diesen Toner auf}. Polytetrafluorethylen besteht und die Steuerung der Kunii ^ _Ladungsdaten bei ungefähr 0,7 Gewichts-Aushärtung durch Abschrecken erfolgt. ^ prozent Toner liegen zwischen 3,0 und 6,0 · 10" B e i s ρ i e 1 XI Elektronen pro Gramm des Toners und die Toner-, α -»ι, i,„ ladung ist triboelektrisch positiv. Das Abschrecken

Ein Überzugsmaterial mit Polytetrafluorethylen *^ahVf _{hat d}j_e triboelektrische Ladung zwischen

wird mit ungefähr zwei Volumenteilen zu einem Vo- » _{mit der BeschichtU}ng _aus Polytetrafluor-

lumenteil mit Wasser durch Umrühren bei Raum- β _{Toner c durch Beeinflussung der}

temperaturen gelöst und auf Stahlkugeln mit einem 35 JJgJ_{1 ate nach dem} Aushärten beeinflußt,

durchschnittlichen Durchmesser von etwa 450 Mikron adkup ^ _χΙ ^ _{daß die Ben}utzung eines

und einer zur Haftung hinreichend gereinigten über- , _d Toners und eines Trägers, dessen Be-

fläche aufgesprüht. Das Überzugsmatenal ist eine *K™ _{aus Po}iyt_etrafluoräthylen besteht, welche

Lösung, welche ungefähr 35 Gewichtsprozent Poly- J™^¹!!^ _ist, die Mö&ichkeit der Triger-

tetrafluoräthylen, ungefähr 12«/. Chromsaure und 40 »^JSE« «r dnen Entwickler ermöglicht,

Phosphorsäure und etwa 53 Gewichtsprozent Wasser ^ϊ^^"^^ trfboelelcti-ische Ladungsgröße der Träger-

^eni^alt" u -ι ·α· · WrkAihPtt Turm teilchen steuerbar und gegenüber dem Toner größer Dieses Matenal wird m einem ^Wir^_obett-T«rm euc _{ejnem wejteren d}

bei einer Überzugstemperatur von etwa 88 C auf die ^- Beschichtung gemäß dem Beispiel XI

Stahlkugeln aufgebracht. Ungefähr 12 ml des flus- 45 weru. Lebensdauer bei Verwen-

sigen Materials werden auf 454 g Stahlkugeln auf- ^^bfj _eSy^_c ⁸ _k!ungssirnulator besitzt, gebracht. ^b

Die so beschichteten Kugeln werden aus dem Beispiel XII

Wirbelbett-Turm herausgenommen, in einen Ofen Tra^rmat^rtai« mit rfpr ah«*

^{dann zurück in den wirbeIbett}'

Einleiteres'überzugsmaterial ist im Volumenver- Becherwerkförderer, wie er im Zu^enhang ™t

hältnis 2:1 mit Wasser durch Umrühren bei Raum- den Beispielen V bis VII beschrieben wurde Es wird

temperatur gelöst und wird nunmehr auf die Kugeln in dem Simulator kein Toner benutzt jedoch wird

in dem Wirbelbett-Turm bei einer Beschichtungstem- die Fähigkeit des Tragers, den Toner tnbodetoisch peratur von etwa 88° C aufgebracht. Das weitere 60 aufzuladen, periodisch geprüft, indem der Trager aus

Überzugsmaterial enthält ungefähr 48 Gewichtspro- dem Simulator herausgenommen wird mit etwa 0,8

zent Poiytetrafluoräthylen, ungefähr 3·/. eines ober- Gewichtsprozent Toner C gemischt wird und nut

flächenaktiven Mittels (eine Mischung von einem diesem Gemisch in einem Kopiergerät mit Kaskaden-

Alkylarylpolyäther-Alkohol mit organischem SuI- entwicklung Kopien hergestellt werden. Der Trager fonat) und ungefähr 49 Gewichtsprozent Wasser und 65 wird weiterhin auf Beschichtungsverletzung und Be-

Toluol in einem Verhältnis von 95:5. Etwa 30 ml schichtungabrieb hin überprüft,

des flüssigen Materials werden auf 454 g Stahlkugeln Nach 650 Stunden wies der Trager weniger als

aufgebracht. Es sei hier der Klarheit wegen bemerkt, lO°/o Beschichtungsverlust auf, und es wurden aus-

19 20

gezeichnete Kopien in einem automatischen Kopier- .

gerät hergestellt Die 650 Stunden dauernde Entwick- Beispiel XlV

lungssimulation bat die Beschichtungseigenschaftea Eine Probe des Trägers, dessen Beschichtung aus

des Materials Polytetrafluoräthylen nicht wesentlich abgeschrecktem Polytetrafluoräthylen besteht, welche

vermindert. 5 nach dem Beispiel XI hergestellt wird, wird in einem

Rp· "1 VTTT Kopiergerät auf Lebensdauer hin während 380000

neispiei λιπ Kopien überprüft Die Maschine weist die üblichen

Ein Überzugjsmaterial aus ungefähr 11 Gewichts- Aufladungs-, Belichtungs-, Kaskadenentwicklungs-,

prozent Polyvinylchloridharz und ungefähr 1 Ge- Übertragung-, Fixier- und Reinigungsstationen auf.

wichtsprozent Rotfarbstoff wird in Methyläthylketon io Die Trägereigenschaft wird durch andauernde Beob-

durch Umrühren bei Raumtemperatur gelöst und auf achtung des Beschichtungsverlustes, der Filmbildung

Stahlkugeln aufgesprüht, die einen mittleren Durch- oder Tonerablagerung und der Kopienqualität über-

messer von ungefähr 450 Mikron und eine zur Haf- prüft

tung hinreichend gereinigte Oberfläche aufweisen, Nach 380 000 Kopien ist keine wesentliche Filmaufgesprüht Das Material wird wiederum in einem 15 bildung vorhanden, nur ein Beschichtungsverlust von Wirbelbett-Tunn aufgesprüht, und zwar bei einer 10⁰/o ist zu verzeichnen, und es läßt sich eine ausge-Überzugstemperatur von etwa 32° C, wobei 45 ml zeichnete Kopienqualität erreichen. Die Fähigkeit des je 454 g Stahlkugeln verwendet werden. Trägers, den Toner triboelektrisch aufzuladen, hat

Die beschichteten Stahlkugeln werden dann in sich nicht wesentlich vermindert. Basierend auf diesen

einen Ofen verbracht und 6 Stunden auf eine Tempe- ao erkannten Parametern für die Trägerverminderung

ratur von etwa 88° C erhitzt Die Temperatur wird kann festgestellt werden, daß die Lebensdauer dieses

dann auf etwa 99° C für ungefähr 1 Stunde erhöht. Trägers wesentlich größer ist als 380 000 Kopien.

Danach werden die Kugeln aus dem Ofen heraus- Die Beispiele I bis IV zeigen, daß die Größe der

genommen und durch Umgebungsluft auf Raumtem- triboelektrischen Ladung auf ihre Polarität nicht von

peratur abgekühlt Das Material wird danach durch n$ der Aushärtzeit, sondern nur von der Aushärttempe-

ein Standardsieb mit einem Lochdurchmesser von ratur beeinflußt wird, auf die die Trägerteilchen er-

500 Mikron gesiebt, um Agglomerate zurückzuhalten. hitzt werden. Deshalb ist es nicht notwendig, die

Eine Probe dieses so hergestellten Materials wird Trägerteilchen bei den ausgewählten Temperaturen

nun 50 Stunden in einem Entwicklungssimulator nach mehr als 15 Minuten zu erhitzen,

dem Beisipel ΧΠ auf Lebensdauer hin überprüft. 30 Das Beispiel XI beschreibt, daß die Steuerung der

Nach nur 50 Stunden Simulierung hat die Beschich- Größe der triboelektrischen Ladung der Trägerteil-

tung um wenigstens 50 °/o abgenommen, und der chen„ abhängig von der Tonerzusammensetzung,

Träger ist stark zerstört und elektronegativ ge- effektiv gesteigert werden kann. Dadurch wird eine

worden. größere Flexibilität erreicht, wenn Teilchen mit rei-

Wegen der Beschädigung der Beschichtung der 35 nem Polytetrafluoräthylen beschichtet werden.

Trägerteilchen, die gemäß dem Beispiel XIII beschich- Aus dem Vorgehenden geht einwandfrei hervor,

tet wurden, konnten diese Trägerteilchen in einem daß die Beschichtung der Trägerteilchen im wesent-

automatischen Kopiergerät für die Herstellung und liehen nur aus fluorhaltigem Polymerisat bestehen

Überprüfung der Kopienqualität nicht mehr einge- kann oder aus einer Mischung eines fluorhaltigen

setzt werden. 40 Polymerisats und eines weiteren Kunststoffs.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

zwar eine hohe Bilddichte, aber auch einen verschlei- Patentansprüche: erten Hintergrund aufweisen. Ist die Ladung dagegen zu hoch, dann ist der Hintergrund richtig, aber die

1. Verfahren zur Herstellung von beschichteten, Bilddichte ist zuι niedrig. DementsprechendI muß es •uf ein gewünschtes Potential aufladbaren Trä- 5 einen optimalen Wert für die Tonerladung geben, um gerteüchen für einen elektrofotografischen Kas- k allen Bereichen befriedigende Resultate zu erkaden- oder Magnetbürstenentwickler, bei dem halten. . Teilchen mit einer Schicht eines fluorhaltigen Bei bekannten Trocken-Entwicklem, welche in Polymerisats oder Mischpolymerisats, das ge- automatischen Kopiergeräten verwendet werden, gebenenfalls mit einem weiteren Kunststoff ge- *<> tritt das Problem der Fümbddung auf den Tragerteilmischt ist, beschichtet werden, dadurch ge- chen auf. Infolge des häufigen Umlaufs der Trägerkennzeichnet, daß die Schichten der Träger- teilchen stoßen die Trägerteilchen untereinander sehr teilchen in Abhängigkeit von ihrer gewünschten oft zusammen, und die Trägerteilchen stoßen auch Haftung auf den Teilchen durch 10 bis 40 Minu- mit Teilen der Maschine zusammen. Die damit verten langes Erwärmen und in Abhängigkeit des ge- 15 bundene mechanische Reibung verursacht, daß ein gewünschten aufladbaren Potentials auf eine Tem- wisser Anteil des Tonennaterials einen physikalisch peratur zwischen 75 und 430° C gehärtet werden. auf der Oberfläche der Beschichtung oder den Träger-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- teilchen selbst anliegenden festen Film bildet Durch kennzeichnet, daß als fluorhaltiges Polymerisat die andauernden Umläufe wird dieser Film dauernd Polytetrafluoräthylen verwendet wird. ao erneuert, und es tritt möglicherweise eine Akkumu-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch lierung der Filmschicht von Toner auf den Flächen gekennzeichnet, daß als weiterer Kunststoff ein der Trägerteilchen auf. Diese Filmschicht aus Toner Epoxydharz oder Polyurethan verwendet wird. beeinträchtigt die normale tnboelektnsche Ladung

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 der Tonerteilchen in dem Entwickler, weü die norbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschich- »5 male tribodektrische Ladung zwischen dem Toner tung der Teilchen durch einen Wirbelbett-Be- und dem Träger zumindest teilweise durch eine BescMchtungsprozeß erfolgt ziehung von Toner zu Toner ersetzt wjid. Daraus

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 resultiert, daß der für die Entwicklung des latenten bis 4, dadurch gekennzeichnet daß ferromagne- elektrostatischen Bildes verfügbare Toner im Durchtische Teilchen beschichtet werden. 30 schnitt weniger hoch geladen ist. Tritt dies in ge-

- !lügendem Maße auf, dann können sich die nicht richtig aufgeladenen Tonerteilchen auf den Hinter-

grundbereichen des Bildes ablagern, so daß die Qualität der Kopien verschlechtert wird, weil in den nicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- 35 zu entwickelnden Bereichen ebenfalls Toner abge-

lung von beschichteten, auf ein gewünschtes Polen- lagert wird, also eine Schleierbildung auftritt,

tial aufladbaren Trägerteilchen für einen elektro- Tritt diese Tonerfilmbildung in stärkerem Maße

fotografischen Kaskaden- oder Magnetbürsten- auf, dann muß der gesamte Entwickler ersetzt wer-

entwickler, bei dem Teilchen mit einer Schicht eines den, wodurch die Betriebskosten des Kopiergerätes

fluorhaltigen Polymerisats oder Mischpolymerisats, 40 ansteigen. Weiterhin ist damit auch ein Zeitverlust

das gegebenenfalls mit einem weiteren Kunststoff ge- verbunden Dieses Problem tritt msbesondere bei

mischt ist, beschichtet werden. Schnellkopiergeräten auf, in denen Tausende von

Sowohl in dem Kaskaden- als auch in dem Magnet- Kopien in einer relativ kurzen Zeit hergestellt werbürsten-Entwicklungsverfahren wird ein Zweikompo- den, oder in Kopiergeraten, in welchen der Entwicknentenentwickler benutzt. Der Entwickler enthält 45 ler kontinuierlich durchgeführt wind,
eine Mischung von kleinen Tonerteilchen und rela- Weiterhin unterliegen die Trägerteüchen wegen tiv großen Trägerteilchen. Die Tonerteilchen werden des Kontaktes zwischen den Trägerteilchen selbst durch elektrostatische Kräfte auf den Oberflächen und des Kontaktes zwischen den Trägerteilchen und der relativ großen Trägerteilchen festgehalten. Die Teilen der Maschine einem Abrieb. Dieser Abrieb elektrostatischen Kräfte werden durch den Kontakt 50 der Trägerteilchen oder der sie umgebenden Schicht zwischen den Toner- und den Trägerteilchen mittels kann weiterhin die Effektivität der triboelektrischen triboelektrischer Ladung sowohl des Toners als auch Ladung zwischen den Trägerteilchen und den Tonerder Trägerteilchen auf entgegengesetzte Polaritäten teilchen vermindern, weil der Toner mit dem Kemerzeugt. Wird der Entwickler in Kontakt mit dem material der Träger in Berührung kommt,
latenten elektrostatischen Bild auf der fotoleitfSliigen 55 Wenn also die Beschichtung der Trägerteilchen Schicht gebracht, dann werden die Tonerteilchen ent- gegen Abrieb nicht genügend widerstandsfähig ist, sprechend der Ladungsverteilung des latenten Bildes muß der gesamte Entwickler frühzeitig ersetzt werangezogen. den. Dies ist wiederum kostenaufwendig und zeit-

Die Toner- und Trägerteilchen des Entwicklers raubend, besonders in Hochgeschwindigkeitskopier-