DE2249385A1

DE2249385A1 - Elektrostatographisches entwicklermaterial

Info

Publication number: DE2249385A1
Application number: DE2249385A
Authority: DE
Inventors: Don B Jugle; Charles Joseph Levine
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-09
Publication date: 1973-04-19
Also published as: BE789987A; FI57184B; PL89055B1; AR194232A1; IT968815B; BR7202823D0; DE2249385C3; JPS4847346A; AT321106B; FI57184C; FR2157521A5; AU462045B2; CA983305A; SU615875A3; ES407564A1; DE2249385B2; GB1402009A; SE379251B; AU4765372A; ZA727225B

Description

Elektrostatographisches Entwicklermaterial. ■

Die Erfindung betrifft Abbildungssysteme, insbesondere verbesserte elektroetatographische Entwicklermaterialien, ihre Herstellung und Verwendung.

Die Bildung und Entwicklung von Abbildungen auf der Oberfläche von photoleitenden Materialien durch elektrostatische Mittel ist bekannt. Der grundlegende elektx^opnotographische Prozeß ist von CF. Carlson im US-Patent 2,297»691 beschrieben worden; er besteht darin, daß man eine gleichförmige elektrostatische Ladung au±' eine photoleitende Isolierschicht aufbringt, die Schicht einem Licht- und -■Schatten-Bild aussetzt, so daß die Ladung selektiv auf den belichteten Bezirken der Schicht verteilt wird, und das erhaltene latente elektrostatische Bild entwickelt, indem mein auf dsm Bild ein fein-verteiltes ölektroskopisches Material niederschlägt, welches üblicherweise als "toner" bezeichnet wird. Dor "toner" wird normalerweise auf diejenigen Teile der Schicht gezogen, welche eine Ladung enthalten, wobei ein "toner"-Bild entsteht, welches dem latenten elektroskopischen Bild entspricht. Diese« "toner"-Bild kann dann auf eine Trägeroberfläche, v/io Papier, übertragen werden,-wo es nun durch Hitze dauerhaft fixiert wird. Annteile der Bildung des latenten Bildes durch gleichmütige Beladung der photoleitenden Schicht und an- " schllovondo Belichtung dieser Schicht mit einem Licht-·,und Sehn tt^n-BiLd, kann man dan .!."tonte Bild auch dadurch erzeugen, Ί;/.'. πίτα ι¹, in i,-nicht, cliroRi, in Konfiguration des Bildes LoUMI.. \ya. Pu! ./·}Γ-Βί Id kann auf d?i.r photole Lcenden Schicht

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Es gibt viele Methoden zur Aufbringung der elektroskopischen "toaer"-Teilchen auf das zu entwickelnde latente elektrostatische Bild. Eine Entwicklungsmethode ist die von E.N. Wise im US-Patent Hr. 2,618,552 beschriebene "Cascade"-Entwicklung. Hierbei wird das Entwicklermaterial, welches aus relativ großen Trägerteilchen besteht, auf deren Oberfläche fein-verteilte "toner¹¹-Teilchen "· elektrostatisch haften, auf die das latente elektrostatische Bild tragende Oberfläche aufgebracht ,bzw. in Cascadcn darüber gerollt. Man wählt die Zusammensetzung der Trägerteilchen so, daß die "toner"-Teilchen triboelektrisch auf die gewünschte Polarität geladen werden. Wenn die Mischung in Cascaden über, dio bildtragende Oberfläche rollt, verden.die "toner"-Teilchen beim positiven Entwicklungsverfahren elektrostatisch auf den beladenen Teilen des latenten Bildes niedergeschlagen und dort festgehalten, während sie von den unbcladenen oder Hintergrund-Teilen des Bildes nicht festgehalten werden. Das "Cascade"-"Entwicklur.gsverfahren hat den entscheidenden Vorteil, daß die meisten "toner"-Teilchen, welche zufällig auf dem Hintergrund-Teil niedergeschlagen wurden, durch den rollenden Träger entfernt werden; dies beruht wahrscheinlich auf der relativ größeren elektrostatischen Anziehung zwischen dem "toner" und dem Träger im Vergleich zu der Anziehung zwischen dem "toner" und dem un~ beladenen Hintergrund. Die Träger-Teilch en und die nicht-verwende- ten "toner"-Teilchen werden dann im Kreislauf wiederverwendet. Daa "Cascade"-Entwicklungsverfahren ist besonders für die Entwicklung von Strich-Kopien brauchbar.

Eine weitere Methode zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bilder η ::.r, i, ei ία "magnetische Bürs ten"-Methode , die z.3, im US-Patent Kr, '.'. ,:'^iil _t<.)"⁷, beschrieben ist.' Hierbei wird ein £nt-'./icklei'--Mc;fceri'il, welches "'fccner" und magnotd ncIi iinziehbare Trö^er-Teilchen er/:^:. ! 1 I , /on o.i.r>r>m '/.iienn'b ge.tiv-i^n. Das tnsgnofc i :.;cho

Feld dieses Mahnet .on verursacht eine Ausrichtung dos magnetischen Trikfcrs in cinf'.r bia-rHcnarticjen Konfiguration. Diese "magnetische Dürct-.o" wird mil. υ inn· elcki-roütatiüchen Dild-tragetvden Oberflitchc in Berührunij gel ranliir, wobo i. rtio " toner"-Teilchen von der Bürste durch o.Uikl-.roiitat i>;c!ui An;· ί f.-b.iiiKf n\if; das 1'»teufe Bild n worden. '

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Eine weitere Methode zur Entwicklung von latenten elektro-. statischen Abbildungen ist die "Pulverwolken^!I-Methode, die z.B* " von CJ. Carlson im US-Patent 2,221,776 beschrieben wurde*. Hierbei -wird ein Entwicklermaterial, welches elektrisch geladene "toner"-Teilchen in einem Gasstrom enthält -, an einer das latente .elektrostatische Bild tragenden Oberfläche entlang geleitet. Die "toner"-Teilchen werden durch elektrostatische Anziehung aus dem Gas auf das latente Bild gezogen* Dieses Verfahren eignet sich·insbesondere für die kontinuierliche "toner"-Entwicklung. <

Ein weiteres Entwicklungsverfahren ist die "töuchaown"-Methode von P.W. Gundlach gemäß US-Patent 3-,166,4-32.

Die handelsüblichen elektrostntographischen_v Entwicklungssysteme verwenden im allgemeinen automatische Maschinen. Da automatische elektrostatographische Abbildungsvorrichtungen mit einem Minimum an Aufrechterhaltungskosten arbeiten sollten, muß der in diesen Maschinen verwendete Entwickler viele tausend Mal im Kreislauf gefahren werden können. Bei automatischen xerographischen Vorrichtungen verwendet man üblicherweise eine elektrophotographische Platte, welche beladen, belichtet und dann durch Kontakt mit einer Entwickler-Mischung entwickelt, wird. Bei einigen automatischen Maschinen wird das auf der elektrophotographischen Platte gebildete "toner"-Bild auf eine Empfänger-Oberfläche übertragen und die elektrophotographische Platte vor der Wiederverwendung dann gereinigt. Die Übertragung wird durch eine Corona-Generatorvorrichtung bewirkt, welche eine elektrostatische Ladung erzeugt, durch welche das Pulver von der elektrophotographischen Platte auf die Erapfängeroberfläehe gesogen wird.

Die für die Bildübertragung erforderliche Polarität der Ladung , hängt von der visuellen Form der ursprünglichen Kopie in Verhältnis zur !Reproduktion ab, ferner von den elektrockopischen Eigenschaften des für die Entwicklung benutzten Entwicklermaterials.. Will man z.B. eine positive Reproduktion von einem positiven Original \machen, so benutzt man üblicherweise eine Corona-Entladung positiver Polarität, um die übertragung eines negativ geladenen "tc-iner"-~Bildes auf die Trägeroberfläche zu

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bewirken. Will man dagegen eine positive Reproduktion von einen negativen Original herstellen, so verwendet man üblicherv/eipG ein positiv geladenes Entwicklerraaterial, welches von den beladenen Bezirken der Platte auf die unbeladenen Teile abgestoßen wird, so daö ein positives Bild entsteht, welches durch j eine Corona-Entladung negativer Polarität übertragen werden kann. In jedem Fall bleibt üblicherweise ein restliches Pulverbild nach der Übertragung auf dem Bild zurück. Da die Platte für den folgenden Zyklus wiederverwendet werden soll, ißt es erforder- ! lich_f daß das Restbild entfernt wird, um die Entstehung von "Geister-Abbildungen" auf den folgenden Kopien sowie die Entstehung eines "toner"-FiIms auf der Photoreceptor-Oberflache ifU verhindern. Bei einer Positiv-Positiv-Reprodttktion, wie > : sie oben beschrieben wurde, wird das restliche Pulver auf der Plattenoberflache durch ein Phänomen fest zurückgehalten, welches nicht ganz geklärt ist; hierbei wird die völlige übertragung des Pulvers auf die Trägeroberfläche, insbesondere in den Abbildungsbezirken, verhindert. Die unvollständige übertragung von "toner"-Teilchen ist unerwünscht, weil die Bilddichte der endgültigen Kopie vermindert ist und weil nan stark reibende Reinigungsverfahren benötigt, um den restlichen "toner" von der Photoreceptor-Oberflache zu entfernen. Dieses Abbildungsverfahren wird üblicherweise bei jeder Kopie wiederholt ι welche von der Maschine während der Lebensdauer des Entwicklers und der elektrophotographischen Plattenoberflache reproduziert wird.

Es sind verschiedene Reinigungsvorrichtungen für elektrostatographische Platten bekannt, wie der "Bürsten"- und der j -"Gewebe"-Reinigungsapparat. Ein typischer Burstenreinigungs- ? apparat ist von L.E. Walkup et al im US-Patent 2,832,9/^ beschrieben worden. Die Burstenreinigungsvorrichtung besteht im allgemeinen aus einer oder mehr rotierenden Bürsten, Weiche das restliche Pulver von der Platte entfernen und in einen Luftstrom abgeben, der durch ein Filtersystem abgeblasen wird. Eine typische ^ewebe-Reinigun^vorrichtun^ ist ! von V/.E, Graff Jr. et al. im US-Patent 5,18β,8$8 beschrieben j worden. Hierbei vird dns restliche Pulver von der Platte ent- I

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fernt, indem man ein Gewebe aus Fasermaterinlien "über die Plafcfcenoberflache leitet. Ein weiteras System zur Entfernung von restlichen "toner"-Teilchen besteht aus einer flexiblen Reinigungsklinge, welche den restlichen "toner"· von der Photoreceptor-Oberflache wischt bzw. kratzt, wenn man die Oberflache an der Klinge entlang bewegt.

Leider sind die obengenannten Reinigungssysteme nicht ■ völlig ausreichend,, um alle Arten "toner"-Teilchen von allen Arten der wiederverwendbaren Photoreceptoren zu entfernen. Dies ist kein Fehler des Reinigungssystems, sondern ei-n:Fehler des speziellen "toners", der zusammen mit speziellen Photoreceptoren verwendet wird. V/ürden spezielle "toner" nicht dazu neigen, als Restfilm auf einem speziellen Photoreceptor zu haften, so wurden die beschriebenen Reinigungssysteme ausreichen, um den gesamten restlichen "toner" zu entfernen. Viele handelsübliche "toner" zeigen aber von Natur aus eine Neigung zur Bildung von Restfilmen auf wiederverwendbaren Photoreceptoren. Die Bildung derartiger Filme istunerwünscht, weil sie die Qualität des nicht-entwickelten und des entwickelten Bildes beeinträchtigen. Das Problem der Filmbildung dieser speziellen "toner" ist bei Schnell-Kopier- und Vervielfältigungsmaschinen besonders akut, wo der Kontakt zwischen Entwickler und Bildoberfläche viel häufiger und viel schneller vorkommt als bei üblichen elektrostatographischen Systemen. Schließlich wird soviel "toner" aufgebaut, daß das Kopieren oder Vervielfältigen beeinträchtigt wird. Demzufolge sind stärkere Maßnahnen, z.B. Behandlung mit Lösungsmitteln, zur Entfernung dieses Films nötig. Eine häufige Stillegung des Apparats zur Reinigung der Photoreceptor-Oberfläche ist natürlich unerwünscht, da die Maschine auusr Betrieb gestellt wird und da wiederholte Maflnnhmen dieser Art; die Photoreceptor-Oberfläche abnützen.

En besteht dnher ein st and irres Bedürfnis n."=ch einer Mefchocifi, durch './*;■ I ^.ho dor· /Vufbnu .von "toner''-FiJmen .---.Jf der Oberfl ^:i~he einor. Photorecentors? verhindert wird. · EleJctroi;trj!;o^r:r>riii;che ,"/'-^te';·? und . in ^b erj andere die "Abbildung, Enb,-

BAD QRiGWAL 3 0 9 8 T 6 / 1 0 7 1 '

wicklung und Reinigung dieser !Systeme v/ürden beträchtlich vorbessert, wenn die obengenannten Probleme wirksam Relönfc werden könnten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Entwickler-Komposition, bei der der Aufbau von "toner"-Pilmon vermieden wird_t wodurch nan eine verbesserte Druckdichte der festen Bezirke und eine verminderte Hintergrunddichte der Kopien erhält. Die erfindunfrspfeinä.'-e Entwickler-Komposition hat verbesserte und stabilisierte tribociektrische Eip;en5Chaften; sie erlaubt eine Inngdnuernde Verhinderung bzw. Kontrolle von "toner"-Filmen auf Wiederverwendbaren Photoreceptoren. Die neue Entwickler-Komposition hat eine verlängerte Lebensdauer, d.h. man erhält mehr Brücke pro Gewichtseinheit Entwickler. Die erfindungsgemäße Entwickler-Komposition liefert Kopien von verhältnismäßig hoher optischer Dichte.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein elektrostatographisches Abbildungsverfahren, bei welchem der unerwünschte Aufbau von Entwickler-Komponenten auf wiederverwendbaren elektrostatogrnphischen Abbildungsoberflächen verhindert wird. Dieses Verfahren verwendet Entwicklermaterialien, mit denen die Reinigung von wiederverwendbaren elektrostatographisehen Abbildimgsoberflachen verbessert wird; diese Entwipkler-Kißchun^en sind von einer elektrostatographischen Oberfläche leicht auf ein« Übertragungsoberflache übertragbar. Mit den neuen Entwickler-Kompositionen erhält man Abbildungen und Kopien ohne Auflösungs-Verlust; auch tritt keine Verminderung der Schmelzfihigkeit ein und es besteht eine geringere Neigung zur "toner"-Blockierung. Durch die erfindungsgeaäTien Entwickler-Kompositionen wird die Lebensdauer der Reinigungsvorrichtungen für Abbildungsoberflachen erhöht.

D?.s erfindungs(renä^!>e elektrostr.tographische Entv/icklaraaterial ist dadurch Rekennzoichnet, da': es cue folgenden Teilchen Gesteht: (1) ein fein-verteiltes elektronkopischor- "toner'"-N-'lter-, il; (2) eine 33ßine Hcnpe (bo2o:?sn auf dnr, Gewichi; dec "tonerc") eines fein-verteilten festen reibiinfsvirnin-iGradon iiaterir-.ls, desnan Viärta peringer nie, die dos ^rtonor"--r·'· ' ^rinlr

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ist und dessen reibungovermiudernde Eigenschaften .gröiser als diu des "toner"-Materials sind, wobei das reibungsvermindernde Material eine größere neigung zur Bildung eines dünnen'haftenden Films auf einer Oberfläche hat als das "toner"-Material, wenn man eine Mischung dieser Materialieneiner«Scherkraft aussetzt: und (3) eine kleine Menge (bezogen auf das Gewicht des "toner"-Materials) eines fein-verteilten nicht-schmierenden Schleifmaterials, desren Härte größer ist als die des reibungsvermindernden und des "toner"-Haterialls. -

Die erfindungsgemäßo Entwickler-Kömposition beisteht also aus drei Bestandteilen, einem "toner^Material und zwei Zusätzen, nämlich einem reibungsvermindernden Material und einem fein-verteilten Schleifmaterial,

Bas erfindungsgemäße cyclische Abbildungs- und Entwicklungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein latentes elektrostatisches Bild auf einer Bildobeiflache formt und dieses Bild entwickelt, indem man die Bildqberflache mit einer elektrostatographischen Entwieklermischung in Kontakt bringt, welche aus folgenden Teilchen besteht:(1) ein fein-, verteiltes eleirtroskopisches "tonei*"-Material; (2) eine kleine Menge (bezogen euf das Gewicht des "toners") eines fein-verteiiten festen reibungsvermindernden Materials, dessen Härte geringer als die des "toner"-Materials ist und dessen reibungsvermindernden Eigenschaften gröler als die des "toner¹¹-Materials sind, wobei das reibungsvermindernde Materiel eine größere Neigung zur Bildung; eines dünnen haftenden Films auf einer Oberfläche hat als das "toner"-Material, wenn man eine Mischung dieser Materialien einer Scherkraft aussetzt; und (3) eine kleine Menge (bezogen auf das Gewicht des "toner"-Katerials) eines fein-verteilten nicht-schmierenden Schleifmaterials, dessen Härte gröf.er ist als die des reibungsvermindernden und des "toner"-Materials; worauf man mindestens einen Teil des restlichen entwickelten Bildes von der Bild'öberflache durch eine Kraft entfernt, welche die Sntwicklermischung über mindestens einen Teil der Bildoberfläche wischen läßt; worauf man diesec Verfahren Mindestens einmal wiederholt.

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Als "toner"-Material kann man im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle elektroskop^sehen "toner" benutzen, welche Vorzugsweise pigmentiert oder gefärbt sind. Typische "toner"-Materialien sind Polystyrol-Harz, Acryl-Harz, Polyäthylen-Harz, Polyvinylchlorid-Harz, Pol^acrylamind-Harz, Methacrylat-Hnrz, Polyäthylenterephthalat-Harz, Polyamid-Harz und Copolymere Sowie Mischungen derselben. Vin.yl-Rarze mit einem Schmelzpunkt oder Schmelzbereich, der bei mindestens etwa 4-3°C beginnt, sind für die Verwendung als erfindungsgemäße "toner" besonders brauchbar. Diese Vinyl-Harze können auch Homopolymere oder Copolymere von 2 oder mehr Vinyl-Monomeren sein. Typische Monomeren-Einheiten, die man zur Bildung von Vinyl-Polymeren verwenden kann, sind beispielsweise: Styrol, Vinyl-naphthalin, Mono-olefine, wie Äthylen, Propylen, Butylen, Isobutylen etc., Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat, Vinylbutyrat etc., Ester von ot-Methylen-aliphatischen Monocarbonsäuren, wie Methyl-acrylat, Äthyl-acrylat, n-Butylacrylat, Isobutyl-acrylat, Dodecyl-acrylat, N-Octyl-acrylat, Methyl-Jaethacrylat, Ithyl-methacrylat, Butyl-methacrylat etc.; Vinyläther, wie Vinyl-methylather, Vinyl-ispbutyläther, Vinyl-äthyläther etc»; Viny!-ketone-, wie Vinyl-methylkdDn, Vinyl-hexylketon, Methyl-isopropenylketon etc; sowie Mischungen derselben. Geeignete Materialien für "toner" haben üblicherweise ein mittleres Molekulargewicht zwischen etwa 3000 bis 500.000.

Geeignete Pigmente oder Farbstoffe können zur Färbung der "toner"-Teilchen verwendet werden. Derartige "toner"-Farbstoffe sind bekannt, beispielsweise Ruß, Nigrosin-Farbstoff, Anilinblau, Calco-öl-Blau, Chromgelb, Ultramarin-Blau, du Pont-Öl-Rot, Chinolin-Gelb, Methylenblau-Chlorid, Phthalocyenin-Blau, Mc.lachit-Grün-Oxalnt, Lampenru^r\ Rose Bengal und Mischungen derselben. Die Pigmente oder Farbstoffe sollten im "toner" in einer ausreichenden Menge vorhanden sein, se da^r; er stark gefärbt j.nt und ein deutlich sichtbares Bilrl auf der Aufmhme-Vorriohtun-τ bildet. V/j.11 man 3.B. übliche xerographischo Kopien von getippten Dokumenten herstellen, EiO k?.nn der "toner" ein schwarzes Piftraon'; enthr.3 ten,, wie

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Ruß. oder einen schwarzen Farbstoff, z.B. Amaplast-Schwarz-Farbstoff (der Firma National Aniline Products, Inc.). Vorzugsweise verwendet man den Farbstoff in einer Menge von etwa 1-30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des gefärbten "toners", Verwendet man zum Färben des "toners" einen Farbstoff, so genügen wesentlich .geringere Mengen. ·

Für die Verwendung des erfindungsgemäPen "toner"-Materials in den oben genannten Entwicklungsverfahren sollte der "toner" eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 30 Mikron haben. '

Das erfindungsgemäß verwendete feste, reibungsvermindernde bzw. schmierende Additiv ist ein Material, welches einen dünnen haftenden Film auf der Bildoberfläche, eines wiederverwendbaren Photoreceptors während der wiederholenden Zyklen eines elektrostatographischen Systems bilden kann. Dieses Material braucht keinen völlig kontinuierlichen Film auf der Bildoberfläche zu bilden; viele dieser Materialien bilden jedoch einen kontinuierlichen Film. Andere reibungsvermindernde Materialien neigen dazu, die Täler der Oberfläche zu füllen, während kleine Hügel mit nur einer Monoschicht des reibungsvermindemden Materials überzogen werden. Dieses Material muß solche Eigenschaften haben, daß es auf einer Bildoberfläche leichter als das verwendete "toner"-Material niedergeschlagen wird. Die Härte des reibungsvermindemden Materials hängt zweifellos von seiner Fähigkeit ab, einen Niederschlag«oder Film auf der Bildoberfläche zu bilden. Das reibungsvermindernde Mateiial muß also weicher als das "toner"-Material sein. Man kann alle übliche Standard-Härtetests benutzen, um zu bestimmen, ob' ein gewähltes reibungsverminderndes Material weicher als das betreffende "toner"-Material ist. Verwendet man z.B. die Shore-Duroineter A, B, C oder D-Härte-Skalen nach der Methode MiTA D-V/06, so kann man jedes Material verwenden, welchors eine geringere Härte als der ausgewählte "toner·" h^t vorausneset'^t, da^f:. es auch die anderen unten ? ufgezeicl neben !'.'i^oa.schw i ten besitzt. Der Schmelzpunkt des reibung vermindernden Additivs ist ira wesentlichen durch flu: VerrafrrensbedTn.ninfren der Ump-ebunp; begrenzt; er rroLlte ..!..ridectens ο twos höher -"-Κ«; R'iumfcemOeratur sein.

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Das reibungsverraindernde Material muß auch größere reibungsve mindernde Eigenschaften als das ausgewählte "toner"-Material haben. Zur Bestimmung der relativen reibungsvermindernden Eigenschaften des ausgewählten reibungsvermindernden Materials im Vergleich zu den "toner"-Materialion kann man Jede dynamische Methode verwenden. Im allgemeinen besteht der Test nur in einem Vergleich der Reibungsverminderung, welche durch das reibungsvermindernde Material im Vergleich zum "toner"-Material verursacht wird, wenn man beide Materialien zwischen zwei sich berührende Oberflächen in relativer Bewegung bringt. Die Materialien der sich berührenden Oberflächen sollten ziemlich flach sein; jede sollte einen kinetischen Reibuncskooffi-■ zienten haben, der größer ist als der des reibungsverriindernden Materials und des "toner'¹-Materials.

Eine brauchbare Technik ist die folgende: Eine Klinge aus Gummi-ähnlichem Material wird über bildtragende Oberflächen geleitet, welche mit dem zu testenden Materialien behandelt wurden, worauf man die relativen Reibungskoeffizienten der aufgetragenen Materialien bestimmt.

Man verwendet einen Klingenhalter und einen Schlittenmechanismus zusammen mit einer Trägervorrichtung für die Bildoberfläche. Die Klinge ist ein Streifen aus handelsüblichem Polyurethan, welches Gummi-ähnlich ist (3,8 cm lang, 0,16 cm dick und 1,27 cm breit). Das Streifenende, welches in Kontakt mit der Bildoberfläche treten soll, wird in einem Winkel von 60 gegenüber der Horizontale beschnitten oder abgeschrägt. Die Klinge wird so gehalten, daß die abgeschrägte Seite von der Querrichtung der Klinge wegsieht. Sie wird in einem Winkel von 22° zur Bildoberfläche in wischender (nicht meißelnder) Haltung gehalten. Die Bildoberflächen sind Selen-überzogene Aluminiumplatten (ca. 30 χ 35 cm groß). Die Bestimmung des Reibungskoeffizienten erfolgt mit einen Instron-Modell TM (Instron Corporation, Canton·, Massachusetts), welches mit dem Klingenhalter-Schlitten verbunden ist. Die Kraft, welche zum Ziehen des Schlittens allein erforderlich ist, wird bestimmt und dinn von ier Kraft abgp:.op;nr., welche ?um Ziehon des Schlittens und zur Bewegung dor KJ.inge über die 3iUloberfläche notify ist. Dies ergibt die kinetische R*^buKt?:3krtift ,

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welche zum Ziehen der Klinge allein benötigt wird.' Die normale ' Kraft zur Bewegung der Klinge über die Bildoberfläche wird mit einem Kraftnie^f:'gerät bestimmt. Die kinetische Kraft, dividiert durch diesen Wert eingibt den kinetischen Reibungskoeffizienten.

Man bestimmt den Reibungskoeffizienten für soviel Selenplatten wie Materialien untersucht v/erden sollen. Jede Platte mit einem Wert, der -vom Mittel mehr als 10 % abweicht', wird verworfen. Man verwendet für ,jedes zu untersuchende Material. eine andere Platte und'Klinge, wobei jede Platte in gleicher Weise mit dem zu untersuchenden Material behandelt wird. Man verwendet gleiche Gewichtsmengen des Materials, bei- der Auftragunp: auf die Platten.

In dieser Weise kann der Fachmann die reibüngsvermindernden Eigenschaften ausgewählter Materialien im Vergleich zu "toner"-Materialien bestimmen. Spezielle Beispiele der getesteten Materialien sind weiter unten angegeben.

Die reibüngsvermindernden Materialien müssen auch einen hoch~genugen Widerstand haben, so da·':· sie 'das latente Bild auf der Bildoberfläche nicht stören. ·

Typische reibungsvermindernde Materialien mit den oben angegebenen Eigenschaften sind beispielsweise: Gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder hieht-substituierte Fettsäuren, vorzugsweise mit 8-35 Kohlenstoffatomen, oder Metallsalze solcher Fettsäuren; Fettalkohole entsprechend, diesen Säuren;ein- und mehr wertige Alkohol-Ester dieser Säuren und entsprechende 4mide; Polyäthylenglr/kole \md Methoxy-Polräthylenglykole; Terephthalsäure ; Iscphthalsäure; 2,5-Dinethylterephthalsäure; 2,S-Dichlorterephthr.lsäure: p-Phenylen-diacrylsäure; Anissaure, Terephthalaldrhyd. Ke^?ll-terephthalate, z.B. Natrium-terephth^lat; Cholesterin; Bechlornn, d.h. Perchlor-pentacyclodecan, PoIycirprol -.ct:ne mit einem Molekulargewicht von weniger als etwa 4-Ö00." und niedermolekulare Fluorkohleustoff-Verbindungen, z.B. die v;¹.eh.sartigen, kurzlrettigen Telomeren von Tetrnfluoräthylen, r.ioö?rr_t':lT-]< ilare schnierf^hi^e- Polyfetraf ludr".th:/lenl^ilver etc. Tie T'etrllsalze. der oben genannten FettsHuren sind eir->i^1-ccic-r '". ic β el ζ α von Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer,

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QHlGlNAL

Rubidium, Silber, Magnesium, Calcium, Zink, Strontium, Cadmium, Barium, Quecksilber, Aluminium, Chrom, Zinn, Titan, Zircon, Blei» Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel sowie Mischungen dieser Salze. Auch Ammonium- und substituierte Ammoniumsalze dor Fe-ttiSuren sind brauchbar· Spezielle Fettsäuren sind beispielsweise öapryl-, Pelargon-, Caprin-, Undecan-, Laurin-, Tridecan-, Myriatin*-, Pentadecan*-, Palmitin-, Margarin-, Stearin-, Arachidin*-, Beben-, Lignocerin-, Cerotin-Säure und Mischungen derselben* Auch die entsprechenden festen Fettalkohole, Ester, Amide, Derivate derselben sowie Mischungen sind brauchbar.

ein- und mehrwertige Alkoholester der Fettsäuren

leiten sich yon C₁ bis C^Q-Alkoholen ab, welche mit Fettsäuren Esther bilden, die unter den vorgesehenen Verwendungsbedingungen fest sind. Als Beispiele seien erwähnt Methanol, Ethanol, Propanol ©to· Alkohole oder Alkylendiole und -triole mit 2-10 Kohlenstoffatomen, die mindestens teilweise mit Co-C,^-Fettsäuren vereet»rt sind. Spezielle Beispiele sind Meth^lstearat, Äthylenglyknl-mbnostearat, ßlycerin-tri-ClP-hydroxy-stearat)_t 1,2,4-Butantriol-tristearat etc.

Die Folyäthylenglykole und Methoxy-polyäthylenglykole sind Kondensationaprodukte, die im Handel unter der Bezeichnung

erhältlich sind; es handelt sich um feste, wachs-Materialien mit einem Molekulargewicht bis zu etwa 6000,

Verwendet man eine Entwickler-Komposition, welche ein reifcungsv-erminderndee Material enthält, für allgemeine Kopierawecfce» so bemerkt man, dai? dieses Additiv auf der Bildoberfliehe in etwa derselben V/eioe übermäßig aufgebaut wird, wie es sonst der "toner" ohne Additiv tut. Dieses Aufbauen erfolpt insbesondere bei ßchnell-Kopier- und Vervielfäitigungsraaschinen, wo der Kontakt zwischen Entwickler und Bildoberfläche viel häufiger und schneller erfolgt als bei üblichen elektrostatographischen Systemen. Es wurde gefunden, daC bei Verwendung eines verhältnismäfip? hc.rten, feinverteilten, nichfc-schmierbnren Schleifmittels zusammen mit dem reibungsverrnindernden Material

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ein hervorragender Erfolg erzielt-wird« \ · __.,

Ea wird angenommen, daß: ein/■r.
des oben angegebenen Typs-, wenn es als einsi^es Entwickler-' ; Additiv benutzt wird, sehr leicht auf der Biidoberfläehe eineij Schmierfilm bildet, wobei ein "toner"-FiIm praktisch-ausge-r schlossen ist. Dieser Schmierfilm erlaubt n^cht niirveihe wirk-: ^ garne Entfernung des restlichen "toner,"-M&terialiSi_rv fjöriderti erhöht auch die Lebensdauer und Ifirksamkeit der/zur Entiernung von restlichem Entwickler verwendeten Reinigungö^öi^iehtung/. Bei der Verwendung des reibungsverDiiBdeitiden Materials baut sich dieses jedoch in einem Ausmaß auf, daB die _: Quaji-fciät der Kopien allmählich vermindert wird* Durch Zu^ata einer kleinen Menge eines fein-verteilten, nicht-schmierbaren^ mildeix Schleifmittels aur Entwickler^Kompositloti erhält sjati eine: Kontrolle des Aufbaus des reibungsvermindernden^^ Matefrials itiifplge der Schleifwirkung dieses Materials, wenn eine ßeitiigungsypyriöhtung den restlichen Entwickler von der Biidoberflache mit einer Kraft entfernt, welche die Entwicklennischung^i.übej?^ ittitiatestonio einen Teil der Bildoberfläche wischen läßt. Dies© Kombinatiöri von Additiven führt dazu, daß das reibungsyer^ind^rndei Material seine Funktion ausübt, während das Sehleif mittel dem Aufbau einer übermäßigen störenden Schicht desι Schmierfeittelli VQr-hindert. Außerdem wird die richtige t^ibo6lel£t3ii?che Differenz zwischen Ladungsmitteln, z.B* Trägerteiicheiii und dent "toheri·- Material mindestens stabilisiert, άν,λ feg Schleifmaterial den zu Null führenden Aufbau von "toner" auf den IiadUngsmittelii verhindert. ■■: -'ⁱⁱ- _: ^; ■

Als Sclfeifmaterialien kommen i.Bigp Siliciumdioxid, Oberflächeix-modifisiertes orgartophilea Siliaiumdioxid, Aluminiunsilicat_r Oberfläcihen^behandeltes Alujniniuinsilicat, Titandioxid,. Aluminiumoxidy Caleiumcorbonat, Antimontrioxid, Bariumtitanat, Galciumtitanat oder Strotititimtitnnat, CaSiO₇, MpO, ZnO, ZrO₂ etc., sowie Mischungen selben. . , . ·

Bosondcrö bevoruucte Materialien sind solche, deren Oberfläche so nodIfixiert ißt, da/.' sie hydrophobe Eip:ensch£?-f1;en hat, Man erhält beispielsv/oiire hydrophobe Siliciumdioxide,

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wenn roan frisch hergestelltes colloidales Siliciumdioxid rait mindestens einer Silicium-or^rniachen Verbindunc behandelt, welche Kohlenwasserstoff-Gruppen und hydrolyseerbore Gruppen am Siliciumatom trä^t. Bei einem derartigen Verfahren gibt ma» die Reaktionateilnehmer und Dampf pneumatisch in parallelem Strom iti einen Wirbelbett-Renktor i der auf etwa ^O0^oC erhitzt ist. Die Silicium-orc'-'nischen Verbindungen reagieren mit Silanol-Gruppen auf der Oberfläche der SiOp-Telichen, und es erfolgt eine chemische Verknüpfung zviioehen de· Silicium«Atom der Silicium-orßanischen Verbindung und dem Siliciun-Atom des SiOp über ein Sauerstoffatom. Man kann zux Hera teilung von modifizierten Siliciumdioxiden jeden geeigneten Kohlenwasserstoff oder substituierten Kohlenwasserstoff benutzen, wobei die organische Gruppe direkt mit einem Siliciuiaatpm der Silicium-organischen Verbindung verknüpft ist. Vorzugsweise benutzt man solche organischen Gruppen» welche dem,Schleifmaterial hydrophobe Eigenschaften verleihen, damit die Stabilität des Entwickleraaateriels unter wechselnden FeuchtigkeitabediQgungen verbessert wird· Die organischen Gruppen können gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoff-Reste oder Derivate derselben sein· Gesättigte organische Gruppen sind Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Chlorpropyl und Chlormethyl. Beicniele für typische SiIiciura-organisehe Verbindungen sind Dimethyldichlorsilan, Trimethyl-chlorsilan_t Hethyl-trichlorsilan, Vinyl-triäthoxy-silfin. Die Art der organifiehen Gruppen kann die triboelektrischen Eigenschaften des Entwicklers beeinflussen. Man kann beispielsweise Siliciumdioxid, welches mit Aminopropylsilan behandelt wurde, zur Herstellung von Entwicklern des Umkehrungstyps benutzen.

Die Teilchengröße der Schleifmittelzusätze liegt im Submicron-Bereich von etwa 1-500 Millimicron, vorzugsweise 10 bis 100 Millimicron.

■ ■■■'■■■■■ ι

V/as die verhältninmilf-iöe Harte dos Schleifmittels anbelangt, so rauG das Matorial härter als das "toner"-Material und des reibungsverrainderndo Material sein« Die meisten der n Materialien können als sehr harte Materialien

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in Sinne der Hohe'sehen Härteskala bezeichnet werden: man kann jedoch auch Material von geringerer Härte als !Talkum gemäß der Mohs*sehen Härteskala verwenden, so lange es härter ist als das "toner"-Material und das reibungsvermindornde Material. Materialien, die weicher als Talkum sind, werden üblicherweise nach der Shore^Durometer-Penetrations-Teehnik klassifiziert und in die A,B,-C? und D-Skalen dieses Verfahrens eingeordnet*

Die chemische Zusammensetzung des Schleifmittel-Zusatzes ist nicht kritisch, so lange es keine schädlichen Verunreinigungen einführt oder die Abbildungs- und Entwicklungs-Aspekte eines elektrostatographischen Systems schädlich beeinflußt. Auch ist die Gestalt Jedes Schleifmittel-Teilchens nicht besonders kritisch, da sowohl runde als auch irregulär geformte Additive wirksam sind» Bevorzugte Materialien sind Aerosil R 972, ein hydrophobes Siliciumdioxid der Firma BeGussa Incorporated, » New York, und Kaophil-2,,ein hydrophobes Aluminiumsilicat der Firma Georgia Kßolin Company _% Elizabeth, New Jersey.

Die erfindungsgemäße Komposition findet in allen bekannten elektrost atographischen Entwicklüngsäystemen Verwendung, 2i»B,

Systeme mit einem Trägermaterial, wie die magnetische BürstenjBntviicklung und die Cascade-Entwicklung, sowie Systeme, welche nicht unbedingt ein Trägermaterial .benötigen, wie z*B. die Pulverwolken-Entwicklung, die Faserbürsten-Entwicklung und die "touchdown"-Entwicklung.

Geeignete überzogene und nicht-überzogette Trägermaterialieh für die Gas c ade-Entwicklung sind bekannt. Die Trägerteilchen bestehen aus Jedem geeigneten festen Material, vor-aüsgesetzt, daß die Trägerteilchen eine Ladung entgegengesetzter Polarität haben als die "toner"-Teilchen, wenn sie in Kontakt mit den "toner"-Teilchen gebrecht werden, so da^ri die "toner'^Teilchen an den Tonerteilchen haften und sie umhüllen. VJünscht man eine positive Reproduktion des elektrostatischen Bildes, so wählt man die Trägerteilchen so aus, das die "toner"-Teiichen eine Ladung entgegengesetzter Polarität zum elektrostatischen Bild haben. V/i11 man eine Umkehrungsreproduktion des elektrostatischen Bildes, so wp.hlt-man den Träger so aus, a'v-, die

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"toner "-'^e ilchen eine Ladung der gleichen Polarität wie das elektrostatische Bild haben* Die Materialien der Trägerteilchen werden also nach ihren triboelektrischen Eigenschaften im Vergleich zum elektroskopischen "toner" ausgewählt; werden sie vermischt oder in Kontakt gebfacht, so lädt sich eine Komponente des Entwicklers positiv auf₄ wenn die andere Komponente in der triboelektrischen Reihe unterhalb der ersten Komponente steht sie lädt sich negativ auf, wenn die andere Komponente in der triboelektrischen Reihe oberhalb der ersten Komponente steht. Durch geeignete Auswahl der Materialien nach ihren triboelektrischen Eigenschaften erzielt man beim Vermischen solche Polaritäten ihrer Ladung, daß die elektroskopischen "toner"-Teilchen auf der Oberfläche der Trägerteilchen haften und diese überziehen; die "toner"-Teilchen haften auch auf dem Teil der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche, welche eine" größere Anziehungskraft für den "toner" als für die Tritgerteilchen hat. Typische Träger sind beispielsweise Stahl, Flintschrot, Aluminium-kaliumchlorid, Rochelle-Salz, Nickel, Kaliumchlorat, granuliertes Zirkon, granulierte» Siliciumdioxid, Methyl-methacrylat, Glas etc. Die Träger können mit oder ohne überzug verwendet werden. Viele der vorgenannte« und weitere typische Träger sind im US-Patent* 2,618,552 beschrieben. Man bevorzugt fertig überzogene Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 50-2000 Mikron, weil die Trägerteilchen dann eine ausreichende Dichte und Trägheit besitzen, so daO das Haften auf den elektrostatischen Abbildungen während der Cascade-Entwicklung vermieden wird. Das Haften von Trägerkügelchen auf elektrostatischen Trommeln ist unerwünscht wegen der Bildung von tiefen Kratzern auf der Oberfläche während der Bildübertragung und der Trommelreinigunn;. Auch führt es ?ur Schädigung des Druckes, wenn groPe Tr^;iger- | kügelchen auf den xerographischen Abbildungsoberflächen haften. Pur die magnetische Bürstenentwicklung sind Trägerteilchen ffiit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als etwa 800 Mikron ausreichend. Im. allgemeinen erhält man be- \

friedigende Resultate, wenn etwa 1 Teil "'toner" mit etwa '

1Ö-1000 Gew.-Teilen Träger bei der Cascode- und der m.irnetischen ^: Bürsten-Entwicklung benutzt ,werden.

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Bezüglich der breiten relativen Mengenverhältnisse des "toner"-Materials im Vergleich zu den Zusatz-Materialien ist folgendes zu sagen: Das reibungsvermindernde Material sollte^ mindestens in einer solchen Menge vorhanden sein, daß während der cyclischen Verwendung der Bildoberfläche mindestens 20 % derselben mit einem gleichmäßig verteilten haftenden Niederschlag des Materials versehen sind. Vorzugsweise sind etwa 100 # der Bildfläche mit dem uäbungsvermindernden Material überzogen. Es wurde gefunden, daß etwa 0,01-10 Gew.-$ des reibungsvermindernden Materials (bezogen auf das Gewicht des "toner"-Materials) ausreichen, um eine solche Bedeckung zu er-' zielen. Ein besonders bevorzugtes Mengenverhältnis -ist'etwa 0,1-2 Gew.-# des reibungsvermindern'den Materials (bezogen auf das Gewicht des "toners"). ·

Das Schleifmaterial muß in einer solchen relativen Menge vorhanden sein, daß die Dicke des reibungsvermindernden Films innerhalb des Submicron-Bereichs bleibt (d.h. weniger als 10.000 % ), so daß ein störender Film vermieden wird. Die Menge darf aber nicht so groß sein, daß der reibungsvermindernde Film entfernt oder seine Bildung verhindert wird. Ist die Menge so groß, daß kein Film gebildet wird, so wirkt das milde Schleifmittel direkt auf den Photoreceptor und beim langdauernden Gebrauch führt dies zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Photoreceptors sowie der Reinigungsmittel j die bei diesem System verwendet werden. Solange etwa 5 S des reibungsvermindernden Materials als untere, Grenze suf der Bildoberfläche vorhanden sind, treten die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung ein. Der Fachmann kann leicht die optimalen Mengenverhältnisse der beiden Additive bestimmen, indem er die Dicke des restlichen reibungsver- · mindernden Filmes beobachtet. Die Verwendung von radioaktiven Markierungen im reibungsvermindernden Material ist ein wirksames Mittel zur Optimierung der Mengenverhältnisse. Langdauernde Vergleichsversuche sind ebenfalls hilfreich. Im ellgemeinen erzielt man mit etwa 0,01-10 Gqh.-% des Schleifmateriiils (bezogen e-uf das Gewicht des "toucr"-Materials) die gewünschten Resulbr-te; besonders b„evorzu.p;t sind etwa 0,1-2 Gew.-fr. '■ ' .

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Die erfindungsgemäßen "toner"-Kompositionen können zur Entwicklung elektrostatischer Abbildungen auf oedergeeigneten ein latentes elektrostatisches Bild tragenden Oberfläche verwendet werden, z.B. bei üblichen photoleitenden Oberflächen. Bekannte photoleitende Materialien sind glasförmiges Selen, organische oder anorganische Photoleiter, die in eine nichtphotoleitende Matrix eingebettet sind, organische oder anorganische Photoleiter, die in eine photoleitende Matrix eingebettet sind etc. Derartige photoleitende Materialien sind z.B. in folgenden Patenten beschrieben:US-Patent 2,803,54-2 (Ullrich), US-Patent 2,970,906 (Bixby), US-Patent 3,121,0OS (Middleton), US-Patent3,121,007 (Middleton) und US-Patent 3,151,092 (Corrsin),

Im US-Patent 2,986,521 (Wielicki) ist ein Entwickler vom Umkehrtyp für das elektrostatische Drucken beschrieben: er besteht aus elektroskopischem Material, d.h. "toner", der mit einem fein-verteilten colloidalen Siliciumdioxid überzogen ist. Das "toner"-Material muß (1) ein positives triboelektrisches Verhältnis zum Siliciumdioxid haben und (2) ■ der Siliciumdioxid-überzogene "toner" muß von den negativbeladenen Teilen der Bildoberfläche abgestoßen werden. Der einzige effektiv angegebene Zweck des Siliciumdioxids besteht in der Verminderung der Klebrigkeit und der Verbesserung der frei fließenden Eigenschaften des Entwicklerpulvers .

In der britischen Patentschrift Nr. 1,172,839 ist angegeben, daß man durch Zusatz einer kleinen Menge einos hydrophoben Metallsalses einer Fettsäure zu einem elektrostatisehen Entwickler gewisse Probleme bewältigt, die mit der Verv/endunn; bekannter "toner"- und Träger-Materialien verbunden sind. Zu diesen Problemen zählt die Neigung des "toners", unerwünschte Niederschläge zu bilden, welche die Qualität der Kopien und die Langaeit-Reibunftoeffekte der Träger und einiger "toner" beeinträchtigen. Durch die Me tails η I:'.^ von Fettsäuren kann ra^n diese Probleae bewältigen; jedoch Wurde beobachtet, daß ein überinäiHser Aufbau der Met-VUs-il:;« ebenfalls zur Verminderung der Kopienqualibat führt.

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Im US-Patent 3,552,850 (Stephen F. Royka et al.) ist beschrieben, daß man ein trockenes Schmiermittel verwenden kann, wenn man einen Klingenreiniger in einem elektrostatographischen Abbildungssystem benutzt. In diesem Patent ist jedoch nicht angegeben, wie man den schädlichen Aufbau des trockenen Schmiermittels unter Kontrolle halten kann.

In den folgenden Beispielen ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Entwickler-Systeme und ihre Verwendung in Entwicklungs- und Reinigungsverfahren beschrieben. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Teile Und Prozent- zahlen auf das Gewicht." Die Beispiele zeigen verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

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S β i β pi el 1

Die trommel aus glas form ige« Selen einer e.ut omatischen Kopiermaschine wird unter Verwendung eines Corona-Generators auf etwa 800 Volt positiv beladen, dann einem Licht- und Schatten-Bild ausgesetzt, so daR ein latentes elektrostatisches Bild entsteht. Die Selen-Troönnel wird durch eine magnetische Bürsten-Entwicklungsstation gedreht. Ein lControll-Entwickler besteht aus zwei Teilen "toner", welche ein Polystyrol-Harz enthalten, und etwa 100 Teilen Trägerkügelchen aus Stahl. Die "toner"-Teilchen haben eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 12 Mikron, die Trägerkügelchen etwa 125 Mikron. Nachdem das latente elektrostatische Bild in der Entwicklerstation entwickelt wurde, wird äse erhaltene ''toner"-Bild in der Übertragungsstation auf ein Papierblatt übertragen. Die restliehen "toner"-Teilchen, die nach der Passage durch die Übertragungsstation auf der Selen-Trommel zurückbleiben, werden durch drei verschiedene Verfahren entfernt. In ,jedem Pail (auch in den folgenden Beispielen) wird eine saubere Selen-Trommel eingesetzt.

Das erste Verfahren verwendet eine zylindrische Bürste mit einem Durchmesser von etwa 10 cm, 15 Denier-Polypropylen iit einer Faserhöhe von etwa 0,95 cm und einer Paserdichte von etwa 54,000 Pasern pro 2,5 cm . Die Bürste befindet sich eo an der Trommel, daß die Paser-Interferenz etwa 0,25 cm beträgt., und wird mit etwa 175 Umdrehungen pro Minute rotiert. Di« Qualität der Kopien ist zuerst ausgezeichnet: nach 25.000 Kopien ist jedoch die Hintergrunddichte lehr hoch, die Auflösung beträchtlich vermindert, die Bildausfüllung im ganzen und die Strichkopie sowie die Eckenschärfe sind schlecht. Bei Besichtigung der Trommel sieht man leichte Abnützunttserscheinungin und einen beträchtlichen Aufbau von "toner" auf der Oberfläche.

Das zweite Verfahren verwendet ein Reinigungsgewebe gemäf. US^Patent 3,186.8JF (W.P. Graff, Jr. et al). Hierbei benutzt man ein nicht-gewcbenes Rayon-Gewebe, das unter Druck von etwa 18 Pfund pro ?,", cn¹" in Kontakt steht; die relative Gecchwindirtkeit zwischen Gewebe und Photoreceptor beträgt etwa 3,8 ca pro

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Sekunde, der Abstand vom Gewehekontakt zum Bogen beträgt etwa 0,32 cm. Wiederholt man den Kopierprozeß 5.000 mal, so zeigen die Kopien einen recht guten Linienkontrast und wenig Hintergrundsniederschlag. Jedoch besitzen große feste Teile ein ausgewaschenes Aussehen. Durch micrographische Untersuchung der Trommeloberfläche sieht man, daß sich ein beträchtlicher "toner"-Film aufgebaut hat.

Das dritte Verfahren arbeitet mit einem Seziermesser zur Entfernung von restlichem "toner". Ein rechteckiger 0,16 cm dicker Streifen aus Gummi-artigem Polyurethan-Material, dessen eines Ende abgeschrägt ist, so daß das Beinigungsende einen Winkel von etwa 60° bildet, wird parallel zur Trominelachse angebracht. Das ,abgeschrägte Ende der Klinge wird in Meißel-Haltung (nicht in Wischhaltung) bezüglich der sich bewegenden Trommel gehalten. Die resultierende Vertikalkraft, die man benötigt, um die gesamte Klinge gegen die Trommeloberfläche zu pressen, beträgt etwa 3 Pfund (auf der Spring-Skala). Die Kopien zeigen zunächst in jeder Hinsicht gute Eigenschaften; nach etwa 2.000 Kopien jedoch ist die Bildqualität deutlich schlechter, es zeigt sich eine hohe Hintergrundsdichte, eine, geringe Bildausfüllung und eine verminderte Auflösung." Bei Inspektion der Trommel sieht man einen beträchtlichen Aufbau von "toner" auf der Bildoberfläche*

Im Vorgehenden ist das Problem gezeigt, das bei Verwendung eines typischen "toper"-Materialß auftritt, welches seiner Natur nach dazu neigt, sich auf dem Photoreceptor aufzubauen. Der steigende Aufbau ist zweifellos die Hauptursache für die Verminderung der Kopienqualität.

B e i .s ρ i e 1 2

Man wiederholt das Entwickler-Verfahren goraäR Beispiel 1, jedoch wird der Entwickler in folgender Weise modifiziert: Etwa 0,1 Teil Zinkstearxb einer Teilchengröße von -etwa'0,75 bis 40 Mikron wird vorsichtig mit einen Teil "toner" vermischt.

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Das erhaltene Geraisch wird etwa 10 Minuten gründlich in einem Szegvari-Verreiber gemahlen. Noch Übertragung des entwickelten Bildes wie im Beispiel 1 verwendet man die Klinge und, dos Verfahren wie im Beispiel I₁ jedoch ist die RlingenkrrvCt 0,2 Pfund. Nach etw- 2.000 Zyklen zeichnen sich die Kopien durch hohe Dichte und hohe Hintergrundsniederschläge aus. Die Oberfläche der Selentrommel zeigt einen dicken Film, Der Filraniederschl°g besteht entweder aus Zinkstearat oder einer Kombination desselben mit "toner".

Durch Steigerung der Klingenkraft gegenüber der Fhotoreceptor-Trommel auf etwa 3 Pfund bleibt die Kopienqualität über 2000Zyklen gut.

Das obige Beispiel zeigt, daß durch Verwendung eines reibungsvermindernden Materials, d.h. Zinkstearat, in der Entwicklerkomposition, zusammen mit Reinigungsvorrichtungen, die eine ausreichende Kraft bei der Reinigung entfalten, der Aufbau von schädlichen Filmen wirksam kontrolliert werden kann. ■ "

In den folgenden Beispielen wird gezeigt, daß bei Verwendung eines Schleifmaterials zusammen mit dem filmbildenden Schmiermittel Kopien von außergewöhnlich hoher Qualität erhalten werden, wobei der Aufbau des Films noch wirksamer kontrolliert werden kann.

Beispiel 3

Man wiederholt dns Entwicklungsverfahren gemäß Beispiel 1, modifiziert den Entwickler aber in folgender Weise: Der "toner" gemäß Beispiel 1 wird mit 0,25 # Zinkstearat versetzt und 10 Minuten in einem Szegvari-Verreiber vermählen. Anschließend gibt man 1,0 Gew.-^ eines vorbehnndelten Submicron-Siliciundioxids zu und mahlt weitere 10 Minuten. Die vorbehandelten Siliciuradioxid-Teilchen erhält man durch Flammenhydrolyse-Zersetzung von reinem Siliciumtetrachlorid in der Gasphase in einer Oxyhydrogen-Flamme von etwa HOO⁰C und anschließende

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Reaktion mit Dimethyl-dichlorsilan in einem erhitzten Wirbelbett-Reaktor. Etwa 75 % der auf der Oberfläche, der frisch hergestellten Silieiumdioxid-Teilchen vorhandenen Silanol-Gruppen^ reagieren in dem Wirbelbett-Reaktor mit dem Silan. Die Silieiumdioxid-Teilchen hoben etwa 3 Silanol-Gruppen pro 100 5t der Oberfläche vor der Reaktion mit dem Silan. Die Analyse des Endprodukts ergibt 99,8 # SiOp, der Rest besteht aus Kohlenstoff ,Chlor, Schwermetallen, Fe₀O,, Al₀O_x, TiO₀ und Na₀O_x. Die Teilchengröße liegt zwischen etwa 10-30 Milli-

d. y '2

mikron, die Oberfläche beträgt etwa 90-150 ra /g.

Der relative Reibungskoeffizient der verschiedenen Materialien wird nach den oben beschriebenen Methoden bestimmt und hat die folgenden Werte: Selen 5,23, "toner" 3,92, Zinkstearat 0,67. Der "toner" hat eine Shore Durometer-Härte, die größer als 100 ist (auf der A- und B-Skala), Zinkstearat 66 (auf der Ä-Skala) und 52 (auf der B-Skala). Der vorbehundelte Siliciumdioxid hat eine Härte von etwa 5 auf der Moh¹ sehen Skala. Nach übertragung des entwickelten Bildes wie im Beispiel 1 wird die Klingenreinigungsmethode gemäß Beispiel Verwendet, wobei man eine Klingenkraft von etwa 3 Pfund einsetzt. Nach 2*000 Zyklen zeichnen sich die Kopien durch dieselbe außergewöhnlich hohe Bildqualität wie die ursprünglichen Kopien aus. Bei Inspektion der Selen-Trommel zeigt sich, daß der Film weniger als 300 % dick ist.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch besteht das doppelte Additiv aus 0,25# eines 10-20 Mikron Cadmiumstearats und 1,0 % eines 200 Millimikron Kaophil 2 (ein handelsübliches hydrophobes Aluminiumsilicat)* Der Reibungskoeffizient des Cadmiumstearats beträgt 0,25, die Shore Durometer-Härte 78 (auf der Α-Skala) und 66 (auf der B-Skala). Nach 2.000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, die in jeder Hinsicht von außergewöhnlicher Ous.lität sind. Der Film auf dem Photoreeptor ist nicht dicker als 500 R.

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Beispiel 5

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch besteht das doppelte Additiv aus 0,25 # eines 2-140 Mikron Glycerin-Monostearats und 1,0 % des vorbebandelten Siliciumdioxids gemäß Beispiel 3· Der Reibungskoeffiaient des GIycerin-Monostearats beträgt 1,57, die Shore-Durometerhärte auf der A-Skala 67, auf der B-Skala 31. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, die in jeder Hinsicht von hervorragender Qualität sind. Der Film auf dem Photoreceptor ist nicht dicker als 300 8.

Beispiel 6

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch besteht das doppelte Additiv aus 4,0 # Carbowax ι 4000, (einem handelsüblichen Polyäthylenglykol mit einem mittleren Molekulnrgewicht von etwa 4000 und einer Teilchengröße von 2-14 Mikron) und 6,0 Aerosil R 972 (dies ist ein handelsübliches Material, welches praktisch identisch ist mit dem vorbehandelten Siliciumdioxid gemäß Beispiel 3)· Der Reibungskoeffizient des Carbowax 4000 beträgt 1,63, die Shore-Durometerhärte auf der A-Skala 95· Der restliche Entwickler, welcher nach der Passage durch die Obertragungsstation auf der Selen-Trommel zurückbleibt, wird durch eine rotierende Zylinderbürste und ein Vakuumsystem entfernt. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien von ausgezeichneter Qualität, Der Film auf dem Photoreceptor ist nicht dicker als 700 8.

Beispiel 7

Man wiederholt das Verfahren geraä!:. Beispiel 5, jedoch besteht dos doppolte Additiv aus 0,25 % Cholesterin und 1,0 % Aerosil R 972. Pas Cholesterin hat eine Teilchengröße von 5-140 Mikron, einen Reibungskoeffizienten von 2,1 und eine Shore-Durometer-Härte auf der B-Skala von 72. Nach 2000 Zyklen erhält rann Kopien von pusf^zsichnster Qualität. Der Film auf den Photoroceptor ist nicht dicker als 300 R.

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~ 25 Beispiel ö

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch besteht das doppelte Additiv aus 0,25 $ KJL-15Ö (ein handelsübliches Polycaprolacton vom Molekulargewicht ca, 4000) und I₁O % Äerosil H 972. Bas PCL-150 hat eine Teilchengröße Von 2"-14O Mikron, einen Reibungskoeffizienten von 2,0 und eine Shore-Burometerhärte auf der Α-Skala von 95. Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, die in jeder Hinsicht von hervorragender Qualität sind. Der Film auf dem PhötGleiter ist nicht dicker als 300 X. -

Beispiel 9

Bas Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch besteht das doppelte Additiv aus 0,25 # Vydax (ein niedermolekulares, wachsartiges, schmierbares Telomer aus Tetrafluoräthylen, E. I. Bu Pont, Wilmington, Delaware) und 1,0 ⁰P Aerosil R 972· Vydax hat eine Teilchengröße von 2-100 Mikron, einen Reibungskoeffizienten, der geringer ist als der des "toner"-Materials, eine Shore-Burometerhärte von 72 auf der B-Skala und einen Schmelzpunkt von 300⁰C. HaCh 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, deren Qualität denen gemäß Beispiel 3-8 vergleichbar ist. Ber restliche Film ist nicht dicker als 300 -?.

Beispiel 10

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch besteht das doppelte Additiv aus 0,25 % Terephthalsäure und 1,0 % Aerosil R 972. Die Terephthalsäure hat einen Reibungskoeffizienten Von 0,40 und eine Shore-Burometerhärte von 9^r> auf der B-Skalo. Bieser Entwickler liefert nach 2000 Zyklen Kopien, deren Qualität ähnlich ist wie in den Beispielen 3-8. Der restliche Film ist nicht dickor als 400 _R.

- 26 Beispiel 11

22*9385

Dag Verfahren gemäß Beispiel 3 wird wiederholt_f jedoch ' besteht das doppelte Additiv aus 0,25 # Perehlorpentacyclodec.in und 1,0 # Titandioxid. Das Ferchlorperitäeyelodecan hat einen Reibungskoeffizienten von I₁O und eine Shore-Burolüjeterhärte von 87 auf der B-Skala. Das Titandioxid hat eine mittlere Teilchengröße von etwa 30 Millimikron· Dieser Entwickler liefert nach 2000 Zyklen Kopien, deren Qualität ähnlich ist wie in den Beispielen 3-8. Der restliche ^iIm ist nicht dicker als 300 8,

Beispiel 12

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt» jedoch besteht das doppelte Additiv aus 0,25 $ Stcerylalkohol und 1|Ö % Antimontrioxid. Der Btearylalkohol hat einen Reibungskoeffizienten, der geringer ist als der des "toners"; ouch die Öhore-Durometerhärte ist geringer als die des "toners"* Das Antimontrioxid-Pulver hat eine mittlere Teilchengröße von 100 Millimikron.- Dieser Entwickler liefert nach 2000 Zyklen Kopien, deren Qualität ähnlich ist wie in den Beispielen 3-8. Der restliche Film ist nicht dicker als 400 JL

Beispiel 13

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt, jedoch besteht das doppelte Additiv aus 0,25 # Zinkstearat und I₁O # unbehandeltem Submikron-Siliciumdioxid. Das Siliciumdioxid ist identisch mit dem des Beispiels 3» jedoch ist es nicht vorbehandelt, um es org?nophil zu machen» Der Prozeß wird bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 80 fi und bei einer durchschnittlichen Temperatur von etwa 24-⁰C durchgeführt* Die Hintergrunddichte, Auflösung BiIdfüllung in Sfcrichkopien und diti "Bckn rise harfe sind bei den ursprünglichen Kopien ^ut. !Inch etwa 900 Kopien ,jedoch h*it sich die Hinterrrunddichto mehr air, verdoppelt, die Auflösunr ist vormindert, die Bildfiillung in f5ti?icbkopLen ur.d

aO961$/fd?r

die Eckenschärfe sind schwach. Der Photoreceptor zeigt einen stumpfen, feuchten, tonartigen Film, der durch übliche Reinigungsverfahren nicht entfernt werden kann.

Führt man das gleiche Verfahren bei einer relativen Feuchtigkeit von 30 # bei etwa 24⁰G aus, so erhält man nach ca. 2000 Zyklen ausgezeichnete Kopien, und es wird kein tonartiger Film auf der Photoreceptor-Oberflache beobachtet*

Verwendet man das vorbehandelte Siliciumdioxid gemäß Beispiel 3 in der Komposition bei einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit von ca. 80 # und 24⁰C, so bleibt die Bildqualität ausgezeichnet und es wird auf dem Photoreceptor kein Niederschlag von colloidalem Siliciumdioxid beobachtet. Es wird angenommen, daß das voluminöse unbehandelte Siliciumdioxid mit seiner großen Oberfläche als Trockenmittel fungiert, wobei das durch das Additiv aufgenommene Wasser in jeder Hinsicht schädlich auf die Entwicklungs- und Reinigungsstufen des Verfahrens einwirkt. Unter verhältnismäßig trockenen Bedingungen wird dies nicht beobachtet.

Beispiel 14

Das Verfahren des Beispiels 2 wi~ .iiederholt, jedoch verwendet man eine Umkehrungsentwicklung. Man vermischt etwa 100 Teile 250 Mikron Stahlkügelchen, die mit einem Gemisch aus einem Copolymeren von Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat mit Luxol-Schnell-Blau (einem handelsüblichen Farbstoff) übersogen sind, mit einem Teil eines "toners¹¹, der aus 65 # Polystyrol, 35 % Poly-n-butylmethacrylat und 10 % Ruß besteht. Dieser Umkehrungsentwickler enthält auch (zusätzlich zu dem Zinkstearat gemäß Beispiel 2) 1,0 Gew.-# AIpO, (bezogen auf das Gewicht des "toners"). Das AIpO, hat eine mittlere Teilchengröße von 30 Millimikron, Man erzielt eine wirksame Entwicklung der entladenen Teile der Bildoberfläche. Nach 1000 Zyklen. sind;-die Kopien in jeder Beziehung ausgezeichnet. Der restliche-Entwickler auf der Bildoberfläche ist nicht dicker als J-OOO-S.

Beispiel 15

Das Entwicklungsverfahren gemäß Beispiel 3 wird wieder-' holt, jedoch verwendet man anstelle von Zinks te arat 0,£?5 # Kupferstearat. Der Reibungskoeffizient des Kupferstearats ist geringer als der des "toners", die Shore-Durometerhärte ist ebenfalls geringer als die des "toners". Nach 2000 Zyklen liefert dieser Entwickler Kopien, die in jeder Hinsicht von guter Qualität sind. Der Film auf dem Photoreceptor ist nicht dicker als JOO ft.

In den vorstehenden Beispielen sind zwar spezielle Materialien und Reaktionsbedingungen aufgezeigt, diese dienen aber nur zur Illustration der vorliegenden Erfindung. Man kann auch verschiedene andere "toner"-Komponenten, Additive, Farbstoffe, Träger und Entwicklungsverfahren wie die oben aufgezeigten einsetzen und erhält ähnliche Resultate wie in den Beispielen beschrieben· Auch kann man weitere Materialien zu "toner" oder Träger zusetzen, um die Bildeigenschaften, oder andere gewünschte Eigenschaften des Systems zu sensibilisieren, Synergistisch zu beeinflussen oder sonst zu verbessern.

Dem Fachmann werden beim Lesen der vorliegenden Beschreibung weitere Modifikationen einfallen, die unter den Schutzumfang dieser Erfindung fallen sollen.

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Claims

Patentansprüche

U..J Elektrostatographisches Entwicklerraaterial, dadurch ge- kennzeichnet, da^ es aus folgenden Teilchen besteht:

(1) ein fein-verteiltes elektroskopisches "toner"-Material;

(2) eine kleine Menge (bezogen auf das Gewicht des "toners") eines fein-verteilten festen reibungsvermindernden Materials, dessen Härte geringer als die des "toner"-Materials ist und dessen reibungsvermindernde Eigenschaften größer als die des "toner"-Materials sind, wobei das reibungsvermindernde Material eine größere Neigung zur Bildung eines dünnen haftenden Films auf einer Oberfläche hat als das "toner^!l-Material, wenn man eine Mischung dieser Materialien einer Scherkraft aussetzt; und (3) eine kleine Menge (bezogen auf das Gewicht des "toner"-Materials) eines fein-rverteilten nicht-schmierenden Schleifmaterials, dessen Härte größer ist als die des reibungsvermindernden und des "toner"-Materials.
2. Entwicklermaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 0,01- 10 Gew«.-# des reibungsvermindernden Materials und etwa 0,01-10 Gew.-% des Schleifmaterials (jeweils bezogen auf das Gewicht des "toner"-Materials) enthält.
3. Entwicklermaterial gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 0,1-2 Gew.-^ des reibungsvermindernden Materials und etwa 0,1-2 Gew.-# des Schleifmaterials (jeweils bezogen auf das Gewicht des "toner"-Materiala) enthält.
4·. Entwicklermaterial gemäß Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmaterial eine mittlere Teilchengröße von etwa 1-500 Millimikron hat.
'5· Entwicilermaterial gemäß Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmaterial eine mittlere Teilchengröße von 10-100 Millimikron hat.
6. Entwicklermaterial gemäß Ansprüchen 1-5» dadurch gekennzeichnet, dn" dos "toner"-Material eine mittlere Teilchengröße von weniger als etv/a 30 Mikron hat.

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7. Entwicklermaterial gemäß Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß es 10-1000 ^evi.-Teile Trägerteilchen pro Teil "toner"-Material enthält, wobei die Trägerteilchen wesentlich größer als das fein-verkeilte "toner"-Matericl sind*
8. Abbildungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) auf einer Bildoberflache ein latentes elektrostatisches Bild formt;

(b) das latente Bild entwickelt, indem nan es mit einer elektroststogrnphischen Entwicklungsnischung behandelt, wobei diese Entwicklungsmischung aus folgenden Teilchen besteht (1) ein fein-verteiles elektronkopisches "toner"-Material; (2) eine kleine Menge (bezogen auf d"3 Gewicht des "toners") eines fein-verteilten festen reibungsvenaindernden Materials, dessen Härte geringer als die des "toner"-Materials ist und dessen reibungsvermindernde Eigenschaften größer als die des "toner"-Materials sind, wobei das reibungsvermindernde Material eine größere Neigung zur Bildung eines dünnen haftenden Films auf einer Oberfläche hat als das "toner"-Material, wenn man eine Mischung dieser Materialien einer Scherkraft aussetzt; und ($) eine kleine Menge (bezogen auf das Gewicht des "toner"-Materiols) eines fein-verfceilten nicht-schmierenden Schleifmaterials, dessen Härte größer ist als die des reibungsvermindernden und des "toner"-Materials;

(c) mindestens einen Teil des restlichen entwickelten Bildes von der Bildoberfläche entfernt, wobei eine Kr''ft angewandt wird, welche den "toner", das reibungsverraindernde und das Schleif-Material der Entwicklungsmischung von mindestens einem Teil der Bildoberfläche abwischen kann; und

(d) diese Folge von Reaktionsschritten mindestens einmal wiederholt.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kraft und die Schleifeigenschaften des Schleifmaterials zusammen ausreichend sind, um den Aufbau des reibungsvermindernden Materials auf der Bildoberfläche im Submikron-Bereich zu halten, ohne diesen Aufbau völlig zu entfernen·

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10. Verfahren gemäß Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Trägerteilchen enthalten, welche wesentlich größer sind' als des fein-verteilte "toner"-Material.
11. Verfahren gemä? Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft mit einer Reinigungsklinge aufgebracht wird.
12. Verfahren gemäß Ansprüchen 8 und 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft mit einem Reinigungsgewebe aufgebracht wird.

15· Verfahren gemäß Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft mit einer Reinigungsbürste aufgebracht wird.

ORIGINAL !NSPECTED

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