DE2306003A1 - Umhuellte traegerpartikel zur verwendung in einem verbesserten elektrophotographischen verfahren - Google Patents

Description

Docket LE 972 002

INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION

Armonk, N.Y. 10 504, USA

Umhüllte Trägerpartikel zur Verwendung in einem verbesser

ten elektrophotographischen Verfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft einen triboelektrisch negativen elektrophotographischen Träger zur Verwendung in einem elektrostatischen Entwicklergemisch für ein elektrophotographisches Verfah

In der Elektrophotographie wird ein Photoleiter aufgeladen und dann bildweise belichtet. In den Bereichen des Photoleiters, die dem Licht ausgesetzt sind, verschwindet die Ladung oder wird herabgesetzt, während in den dunklen Bereichen die elektrostatische Ladung verbleibt.

Die Ladungsdifferenz zwischen den belichteten und nichtbelichteten Bereichen erzeugt elektrische Felder zwischen diesen. Das resultierende latente elektrostatische Bild auf dem Photoleiter wird dann durch Ablagerung von kleinen gefärbten Partikeln, die allgemein als Tonerpartikel oder Toner bezeichnet werden, über die gesamte Fläche des Photoleiters entwickelt, wobei die Tonerpartikel eine derartige Ladung haben, dass sie durch die elektrischen Felder zu den Bildbereichen des Photoleiters hingezogen werden, um

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das elektrostatische Bild zu entwickeln,

■Es ist eine Anzahl von Verfahren zur Entwicklung des latenten elektrostatischen Bilds durch Aufbringen der Tonerpartikel bekannt Eines dieser bekannten Verfahren ist die Kaskadenentwicklung, die in der US-Patentschrift 2 6l8 552 beschrieben 1st.-

Ein anderes bekanntes Verfahren ist das Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren. Dieses Verfahren ist in der US-Patentschrift 2 874 063 beschrieben.*

Sowohl bei dem Kaskaden- als auch dem' Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren wird ein Zweikomponentenentwickler verwendet. Das Entwicklermaterial enthält ein Gemisch von kleinen Tonerpartikeln und verhältnismässig grossen Trägerpartikeln. Die Tonerpartikel werden durch elektrostatische Kräfte auf den Oberflächen der relativ grossen Trägerpartikel gehalten. Die elektrostatischen Kräfte werden durch den Kontakt zwischen den Toner- und den Trägerpartikeln mittels triboeletrischer Ladung des Toners und des Trägers auf entgegengesetzte Polaritäten erzeugt. Wird das Entwicklermaterial in Kontakt mit dem latenten elektrostatischen Bild des Photoleiters gebracht, dann werden die Tonerteilchen zu dem latenten Bild hin angezogen.

Die Toner- und Trägerpartikel des Entwicklermaterials werden in spezieller Weise hergestellt und bearbeitet, so dass der Toner die richtige Ladungspolarität und -grösse erhält, um sicherzustellen, dass die Tonerpartikel bevorzugt von den gewünschten Bildbereichen des Photoleiters angezogen werden. Für ein gegebenes Entwickler-Hardware-System ist die Grösse der triboelektrischen Ladung aus folgendem Grund wichtig: Ist die Ladung zu niedrig, dann hat die Kopie zwar eine hohe Druckdichte, jedoch auch einen schwärzlichen Hintergrund und geringe Auflösung. Ist die Ladung zu hoch, dann sind der Hintergrund und die Auflösung zwar gut, doch ist die Druckdichte gering. Es gibt einen optimalen Bereich ' für die Tonerladung, um beste Gesamtergebnisse zu erhalten.

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Bei den bisherigen Trcxjkenentviicklermaterlalien, die in automatischen Kopiergeräten verwendet werden, tritt das Problem der Filmbildung auf den Trägerpartikeln auf. Infolge des häufigen Umlaufs der Trägerpartikel stossen die Trägerpartikel sehr oft zusammen, und die Trägerpartikel stossen auch mit Teilen des Geräts zusammen. Die dadurch bedingte mechanische Reibung verursacht, dass ein gewisser Anteil des Tonermaterials einen physikalisch auf den Oberflächen der Beschichtungen der Trägerpartikel haftenden Film bildet.

Wenn dies eintritt, kommt es zu einer graduellen Akkumulation eines dauernd haftenden Films von Tonermaterial an den Oberflächen der Trägerteilchen. In einem solchen Film scheint der Toner seine ursprüngliche teilchenförmige Form zu verlieren und Platten zu bilden, die an der Oberfläche der Trägerkörner fest haften. Dieser Film aus Toner beeinträchtigt die normale triboelektrische Ladung der Tonerpartikel in dem Entwicklergemisch, da die normale triboelektrische Ladung zwischen dem Toner und dem Träger zum Teil durch die Beziehung von Toner zu Toner ersetzt wird. Infolgedessen ist der für die Entwicklung des latenten elektrostatischen Bilds zur Verfügung stehende Toner im Durchschnitt weniger hoch geladen. Tritt dies in ausreichendem Masse auf, dann können sich die nicht richtig geladenen Tonerpartikel auf den Nicht-Bild-Bereichen des Bilds ablagern, wodurch die Qualität der Kopien verschlechtert wird, da in den nicht zu entwickelnden Bereiche zuviel Hintergrundtoner abgelagert ist.

Wenn die Tonerfilmbildung in stärkerem Masse auftritt, dann muss das gesamte Entwicklungsmaterial ersetzt werden, wodurch die Betriebskosten des Kopiergerätes erhöht werden. Weiterhin ist damit ein Zeitaufwand verbunden. Dieses Problem tritt insbesondere bei Schnellkopiergeräten auf, in denen Tausende von Kopien in einer relativ kurzen Zeitspanne hergestellt werden, oder in Kopiergeräten, in welchen der Entwickler kontinuierlich durchgerührt wird.

Das Versagen aufgrund der Tonerfilmbildung wurde als überwiegender Ausfallgrund der Trägerkörner beobachtet, da dieses verhältnismässig früh in der Lebensdauer des Entwicklergemischs auftritt

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und für anderweitig gute Trägerüberzuge die anderen Ausfallgründe nicht zu diesem frühen Zeitpunkt in der Trägerlebensdauer auftreten. Absplittern und Abreibungsverschleiss bewirken im allgemeinen nicht, dass der Träger versagt, da diese Mechanismen langsamer sind, Erst nach zumindest teilweisem überwinden eines Versagens aufgrund von TonerfUmbildung werden die anderen·Gründe für ein Versagen erhebliche Probleme, die beachtet werden müssen. Erst dann erlangen Materialeigenschaften, die möglicherweise diese Ausfallgründe beeinflussen, ein Hauptinteresse, und man hat versucht, die Eigenschaften herauszufinden, die zu der Lösung dieser Ausfallprobleme beitragen.

Ausserdem tritt ein Abrieb des Überzugs der Trägerpartikel aufgrund des Kontakts zwischen den Trägerteilchen selbst und zwischen den Trägerteilchen und Teilen des Gerätes auf. Dieser Abrieb des Überzugs kann auch, den Wirkungsgrad der triboelektrischen Ladung zwischen dem Träger und dem Toner dadurch, dass der Toner dem Kernmaterial des Trägers tatsächlich ausgesetzt wird, vermindern, wenn der Abriebverschleiss zu weit fortschreitet.

Wenn die Beschichtung nicht ausreichend abriebfest ist, ist ein früher Ersatz des gesamten Entwicklermaterials erforderlich. Dieser Ersatz des gesamten Entwicklermaterials ist wiederum kostspielig und zeitraubend, insbesondere in Schnellkopiergeräten.

Selbst wenn die Beschichtung der Trägerpartikel abriebfest ist, muss die Beschichtung auf dem Kern der Trägerpartikel gut haften, um einen Verlust der Beschichtung durch Brechen an der Kern-Beschichtungs-Grenzflache zu vermeiden. Andernfalls kann 'die Beschichtung aufgrund des Reibens oder des Kontakts zwischen den verschiedenen Trägerpartikeln und zwischen den Trägerpartikeln und Teilen des Gerätes abblättern, abspringen oder reissen. Hierdurch wird ebenfalls ein früher Ersatz des Entwicklermaterials erforderlich.

Zusätzlich zu den vorgenannten erwünschten Eigenschaften müssen die Trägerpartikel die Eigenschaft besitzen, eine triboelektrische Ladung der gewünschten Grosse und Polarität zu haben, wenn sie mit

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einem besonderen elektroskopischen Toner verwendet werden. Dies i-st dadurch bedingt, dass die Grosse der triboelektrischen Ladung des Toners durch die Grosse und Polarität der Trägerladung bestimmt wird, wenn der Toner und der Träger gemischt werden.

Die Grosse der Tonerladung ist wichtig für das elektrophotographische System, um Kopien ausgezeichneter Qualität zu erzeugen. Wenn die Grosse der Tonerladung zu niedrig ist, haben die Bilder eine schlechte Randbegrenzung und einen niedrigen Kontrast, da die Nicht-Bild- oder Hintergrundbereiche einen nicht akzeptablen Tonerablagerungsgrad besitzen, wie bereits ausgeführt wurde. Wenn die Grosse der Tonerladung zu hoch ist, ist die Bildfüllung schlecht, da der Toner am Träger haften bleibt. Dementsprechend muss die Grosse der Tonerladung innerhalb des Bereichs liegen, der über demjenigen liegt, der eine schlechte Linienbegrenzung ergibt, und unterhalb desjenigen, bei welchem eine schlechte Bildfüllung auftritt.

Wenn die Beschichtung der Trägerpartikel das Charakteristikum aufweist, dem Toner beim Mischen mit diesem eine triboelektrische Ladung zu erteilen, und zwar derart, dass die Tonerladung nicht in den Bereich fällt, in welchem Kopien hoher Qualität erhalten werden können, so kann die Beschichtung nicht für einen Träger für den Toner verwendet werden, selbst wenn sie die Erfordernisse bezüglich Abrieb, der Eigenschaft des Nichtklebens und der Adhäsion erfüMt. Demzufolge muss eine Trägerbeschichtung, um zufriedenstellend zu sein, nicht nur die Erfordernisse bezüglich des Abriebs, der Eigenschaft des Nichtklebens und der Adhäsion erfüllen, sondern auch in der Lage sein, den Toner triboelektrisch auf einen Grad innerhalb des gewünschten Bereichs aufzuladen, der ermöglicht, Kopien hoher Qualität zu erzeugen.

Die Arten des Versagens des Trägers sind bis jetzt ziemlich unvollständig geklärt. Als Beispiel hierfür sei angeführt, dass der Ausdruck "tired iron" verwendet wurde, um das Versagen eines Stahloder Eisenfeilspäneträgers, Toner triboelektrisch aufzuladen, nachdem er als Träger für eine gewisse Zeit verwendet wurde, zu be-

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schreiben. Die Hauptarten des Versagens , die in einem Entwicklergemisch auftreten, sind Tonerfilmbildung, Absplittern und Abriebverschleiss. Bisher war die Tonerfilmbildung der überwiegende Grund für ein' frühes Versagen des Trägers. Die Trägerkörner nehmen einen dünnen Film von geschmolzenem Tonermäterial an und versagen daher triboelektrisch lange bevor die Überzüge der Körner von den Kernen abgesplittert sind. Wenn eine Trägerbeschichtung gefunden wird, die das Versagen aufgrund einer Tonerillmbildung inhibiert, · wird das Versagen· aufgrund des Absplitterns in den Vordergrund gerückt. Wenn die Beschichtung auch gegen Absplittern fest ist , dann ist der nächste Versagungsgründ der Abrieb- oder Adhäsionsverschleiss des triboelektrischen Trägerüberzugs.

Die bisher bekannten Erfordernisse eines Trägerbeschichtungsmaterials, abgesehen von einer triboelektrischen Beziehung, werden somit von diesen Versagensarten bestimmt. Geringe Oberflächenenergie ist ein sehr wesentlicher Punkt bei dem Versuch, die Hauptversagensart von Trägermaterialien, die Tonerfilmbildung, zu überwinden.

Die Adhäsionseigenschaften eines besonderen Harzes sind ausschlaggebend, wenn die Tonerfilmbildung kein Problem ist und der Ausfallgrund das Absplittern der Trägerbeschichtung von dem Träger- .. korn ist. Wenn ein Material gefunden ist, das eine geeignete Beständigkeit gegen den Ausfallgrund der Tonerfilmbildung und des Absplitterns aufweist, werden die Abrieb- oder"Adhäsionsverschleisseigenschaften des Materials ein Hauptpunkt bei dem Versuch, die Lebensdauer des Trägermaterials zu verlängern. Wie aus den obigen Ausführungen ersehen werden kann, hat sich das Wissen bezüglich des Trägerausfalls erst entwickelt, als bereits Trägermaterialien ausgewählt und bis zum Ausfallpunkt gebracht waren. Die Krite-rien der Materialien, die als Trägerbeschichtungen verwendet werden können, um Tonerpartikel triboelektrisch aufzuladen, wurden durch den Versuch entwickelt.

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Anderweitig brauchbare Träger hoher Qualität weisen sehr schlechte Gebrauchsdauer auf, wenn sie bei ungeeigneten Entwicklungsbedingungen verwendet werden. Beispiele für solche ungeeigneten Bedingungen sind die bei der Elektrokaskadenentwicklungsvorrichtung und Magnetbürstenentwicklungsvorrichtung.

Ein Beispiel des Grades der Verschlechterung der Trägerlebensdauer in einem Entwicklungselektroden-Entwicklersystem ist ein automatisches elektrostatisches Kopiergerät, das im Handel mit oder ohne Entwicklungselektrode erhältlich ist. Wenn ein solches Kopiergerät mit einem Kaskadenentwickler ohne Entwicklungselektrode gebaut ist, macht die veröffentlichte Lebensdauer der Trägercharge 300 000 Kopien zwischen einer Trägererneuerung aus. Wenn eine Entwicklungselektrode in dem gleichen Gerät vorgesehen ist, muss die gleiche Trägercharge nach nur 100 000 Kopien ersetzt werden. Dieser Abfall von etwa' 66 % der Gebrauchsdauer des Trägers ist ein Beweis für die Nachteiligkeit von Entwicklungselektroden bei Kaskadenentwicklungsgeräten. Bei diesen Vorrichtungen werden Trägerchargen von 11,34 kg (25 pounds) verwendet, wobei nur 4000 Kopien je 0,45 kg (je pound) Träger bei Verwendung einer Entwicklungselektrode erzeugt werden.

Die Entwicklung von latenten elektrostatischen Bildern durch die Magnetbürstenentwicklung hat sich als ein erhebliches Problem seit der Beschreibung der ursprünglichen Technik in der zuvor genannten US-Patentschrift 2 847 06,3 erwiesen. Es wurde vor allem festgestellt, dass die Magnetbürstenentwicklungstechnik zu weit besseren Kopiequalitäten führt und auch in gewissem Ausmass die Beschränkung bezüglich der Geschwindigkeit des Kopierverfahrens, die bei den Kaskaden- oder Pulverwolken-Entwicklungstechniken vorhanden sind, beseitigt. Es sind auch erheblich technologische und wirtschaftliche Schwierigkeiten, die bisher eine weitere Verbreitung eines wirtschaftlich annehmbaren Magnetbürsten-Entwicklungssystems für ein Papierkopiergerät auf dem Markt verhindert haben.Der Hauptgrund für die technologischen und wirtschaftlichen Schwierigkeiten war bisher derjenige, dass das kräftige Durchrühren des Entwicklergemischs von Trägerkörnern und Tonerpartikeln zu loka-

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lern Erhitzen und Tonerfilmbildung auf den Trägerpartikeln geführt hat, und zwar viel rascher und in viel nachteiligerer Weise als bei der Kaskadenentwicklung. Ein zusätzlicher Grund für das Versagen des Trägers kann möglicherweise durch das grosse Gewicht und die grosse Dichte des magnetischen Kernmaterials, wie Eisenschrot und Stahlschrot, erklärt werden. Das erheblich grössere Gewicht und die erheblich höhere Dichte, dieser Materialien führen zu einem stärkeren Zusammenprallen der Trägerkörner untereinander, gegen den Photoleiter und den Entwickleraufbau und -mechanismus und die für das Führen der Stahlträgerkörner in die Entwicklungszone erforderlichen. Einrichtung. Dieses Aufprallen scheint zu gewissen lokalen Erwärmungen zu führen, die dann die Filmbildung_der Tonerteilchen , die von den Trägerkörnern getragen werden, begünstigt und weiterhin zu einem, schnelleren Versagen der Trägerkörner führt.

Bei einem Magnetbürstenentwickler werden die magnetischen Trägerkörner durch das magnetische Kraftfeld in -eine Magnetbürste aus Fäden von Trägerkörnern und Tonerteilchen übergeführt, die sich nach aussen erstrecken. Diese Bürste reibt mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit diese Fäden kräftig gegen die photoleitfähige Schicht, die das latente elektrostatische Bild trägt. Es findet notwendigerweise ein kräftiges Reiben, Bewegen und Aufschlagen der Trägerkörner und Tonerteilchen statt. Zusätzlich muss das .Entwicklergemisch durchgerührt, gemischt oder vermengt werden, um ein gleichförmiges Entwicklergemisch während des Betriebs des Gerätes sicherzustellen. Dieses Mischproblem wurde gewöhnlich mittels kontinuierlicher"mechanischer Mischer, wie beispielsweise Schneckenmischer oder Paddelrührer, die das Entwicklungsgemisch zur Gewährleistung der Gleichförmigkeit kontinuierlich rühren, gelöst. Alle diese MassnahmeTi tragen .zu dem möglichen Versagen des Trägers durch Tonerfilmbildung bei.'Aufgrund des kräftigen Durchrührens muss das Beschichtungsmaterial auf dem Stahlschrot (oder Magnetkern) zusätzlich.an dem Kern mit grosser Festigkeit haften, damit kein Beschichtungsmaterial von dem Kernmaterial abblättert, abspringt oder absplittert. ,

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Bis vor kurzem hat es in den USA kein elektrostatisches Kopiergerät für Papierblätter auf dem Markt gegeben, das eine Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung aufweist. Vor kurzem wurde ein neues Kopiergerät auf den Markt gebracht, das eine Magnetbürsteneinrichtung aufweist. Eine Charge von Trägerkörnern für dieses Entwicklungsgerät muss jeweils nach etwa 10 000 Kopien ersetzt werden, was eine Lebensdauer in der Grössenordnung von 1000 bis 3000 Kopien je 0,45 kg (1 pound) Träger ergibt. Die verhältnismässig kurze Trägerlebensdauer hat bisher ein solches Entwicklergemisch und eine solche Entwicklereinrichtung unwirtschaftlich gemacht.

Als Vergleichsbasis sei angeführt, dass die Lebensdauer von Trägerkörnern, die in einem handelsüblichen elektrostatischen Kopiergerät für Papierblätter unter Verwendung einer Kaskadenentwicklung verwendet werden, bis zu 750 000 Kopien je 3>l8 kg (7 pounds) Trägercharge ausmacht. Im Vergleich zu der Lebensdauer des Trägers bei einem Kaskadenentwicklungsgerät haben die Trägerkörner für die Magnetbürstenentwicklung eine kurze Lebensdauer und erhöhen so die Betriebskosten eines solchen Geräts um einen grossen Paktor. Dies erhöht die letztlichen Kosten je Kopie für den Verbraucher, wodurch das Verfahren bisher wirtschaftliche Nachteile aufweist.

Die Entwicklung von Materialien zur Verwendung als triboelektrische Beschichtungen auf Trägerkernen verlief weitgehend empirisch. Die Kenntnisse über die funktionellen Eigenschaften von Trägern und über die für Trägerbeschichtungen erforderlichen Eigenschaften haben es in gewissem Ausmass möglich gemacht, Materialien auszuwählen und deren Brauchbarkeit als Trägerbeschichtungen .zu bestimmen. Es ist möglich, zu sagen, dass die Materialien gewisse physikalische und mechanische Eigenschaften haben müssen und dass sie annehmbare. Eigenschaften bei den Betriebstemperaturen des Geräts und den relativen Feuchtigkeiten beibehalten müssen. Dies führt jedoch zu einer verhältnismässig grossen Klasse von möglicherweise brauchbaren Materialien. Nach Prüfung dieser grossen Klasse von infrage kommenden Materialien bezüglich der triboelektrischen Eigenschaften muss wegen der empirischen Natur der Trägerart das infrage kommende Material funktionell bewertet werden.

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Der einzige Weg, um dann zu bestimmen, ob die Materialien tatsächlich brauchbar sind und in welchem Ausmass sie.brauchbare Trägerbeschichtungen ergeben, besteht darin, tatsächlich Trägerkörner mit diesen Materialien als Beschichtungen herzustellen und sie dann zu prüfen. Selbst wenn ein Material vom Standpunkt der triboelektrischen Eigenschaften sehr wahrscheinlich .brauchbar ist und und geeignete physikalisch/mechanische Eigenschaften hat, die für einen guten Träger erforderlich sind, kann es sein, dass .ein Material nicht auf ein Trägerkorn als Schicht aufgebracht werden kann oder.dass einige andere Herstellungserfordernisse nicht erfüllt ■ werden können und daher das Material als Trägerbeschichtung unzufriedenstellend ,ist. Ein Fachmann kann eine Klasse ausgewählter Materialien nehmen, von denen er annimmt, dass sie alle allgemein die gleiche Brauchbarkeit haben, und hat doch keinen zuverlässigen Weg, vorauszusagen, welche dieser Materialien unerwarteterweise bezüglich der Qualität oder der Lebensdauer brauchbar sind.

Bisher wurden infrage kommende Materialien in die breite Klasse, der oben erörterten allgemein wünschenswerten Materialien eingeteilt, doch bestand keine Möglichkeit, die Brauchbarkeit oder, die. . Vorteile eines besonderen Materials gegenüber den" vielen Materialien in der Klasse zuverlässig vorauszusagen. Die Analyse Von infrage kommenden Trägermaterialien kann zunächst logisch und einfach scheinen.. Es bestehen jedoch grosse Schwierigkeiten bei der Ermittlung der Mechanismen des Ausfalls von besonderen Trägerbeschichtungen aus einer Analyse der Symptome, die sich bei den erhaltenen Kopien zeigen. Ausserdem ist nicht vollständig bekannt, wie ein* gegebener Mechanismus des Versagens durch besondere Eigenschaften von ausgewählten Materialien beeinflusst werden kann, was dazu führt, dass allgemein in jedem Pail durch Versuch.eine empirische Auswahl.der Beschichtungsmaterialien vorgenommen werden muss. . . ^/ .

Ausserdem-,können sich Materialien, die als geeignete infrage kommende Materialien während der anfänglichen Auswahl angesehen werden, als vollständig unbrauchbare Trägermaterialien infolge eines Mephanismus des Versagens erweisen, der bisher nicht erkannt wur-

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de, oder sie können für die bekannten Herstellungstechniken unbrauchbar sein.

In der deutschen Offenlegungsschrift 2 124 409 ist die relativ kurze Lebensdauer von Magnetbürsten-Trägerkörnern beschrieben, wobei Beispiele für eine starke Verschlechterung der Kopiequalität aufgrund eines Versagens der Trägerkörner nach nur 900 Kopien in einem Beispiel und eine ausserordentlich schlechte Kopiequalität nach 2400 Kopien in einem anderen Beispiel beobachtet wurden. Es sind keine Ausführungen bezüglich der Menge der Trägerkörner gemacht, so dass wirkliche Vergleiche nicht möglich sind. Es ist jedoch ersichtlich, dass die Trägerlebensdauer 3n diesen Beispielen sehr kurz ist.

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, dass ein wichtiger begrenzender Paktor, wenn nicht der begrenzende Hauptfaktor bei der letztlichen Verwendung einer Magnetbürsten-Entwicklervorrichtung bei einem automatischen elektrostatischen Kopiergerät für Papierblätter die Lebensdauer des Trägers in dem Entwicklergemisch ist und dass die Entwicklung einer guten Trägerbeschichtung in weitem Masse auf Versuchen beruht.

Aus den obigen und den bisher veröffentlichten Versuchen ist auch ersichtlich, dass seit langem ein Bedürfnis nach einem Träger besteht, der das übermässige und kräftige Durchrühren, den Aufprall, das Schleifen, Reiben und Bürsten bei ungünstigen Entwicklungsbedingungen, insbesondere in einer Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung, aushält, und dass ein solches brauchbares Trägermaterial mit einer langen und wirtschaftlich annehmbaren Lebensdauer bisher noch nicht bekannt geworden ist. Die vielen Patentschriften, die die Verwendung verschiedener Beschichtungsmaterialien und Trägerkörner für eine Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung betreffen, zeigen die langen und intensiven Bemühungen, um eine Lösung für ein Problem, das bis vor kurzem nicht geklärt war, zu finden. Es besteht seit langem ein Bedürfnis in der Industrie hierfür, und es wurden noch keine brauchbaren Lösungen hierfür gefunden, wie das fast vollständige Fehlen von handelsüblichen Magnetbürsten-Entwick-

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. - 12 - . ' . * lungseinrichtungen in Kopiergeräten für einfaches Papier zeigt.

Vorschläge zur Verbesserung von urrfhüilten Trägerpartikeln sind in den deutschen Patentanmeldungen P 22 03 622.2 und P 22 03 718.9 und der Patentanmeldung der gleichen Anmelderin vom gleichen Tage, mit dem Titel "Verfahren zur Herstellung von Trägermaterialien zur Verwendung in. elektrophot'ographischen Verfahren" und dem internen Kennzeichen LE 972 001 .enthalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Lebensdauer von elektrophotographischen Trägern in elektrophotographischqn Verfahren mit ungünstigen Entwicklungsbedirigungen zu erhöhen.

Ein weiteres Ziel der ,Erfindung ist die Herabsetzung der Neigung zu einem Trägerausfall in einem Entwicklergemisch eines.elektrophotographischen Gerätes.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der bisher bekannten elektrophotographischen' Verfahren durch die Verwendung eines verbesserten Trägermaterials in dem Entwicklergemisch zur Erhöhung der Lebensdauer des Entwicklergemischs.

Ein noch anderes Ziel der Erfindung ist die Herabsetzung des Trägerversagens, das durch Tonerfilmbildung auf⁴den Trägermaterialien bedingt ist.

.Weiterhin ist ein Ziel der Erfindung, das Versagen von elektrophotographischen Trägerkörnern durch Absplittern herabzusetzen.

Das Hauptziel der Erfindung'ist die Schaffung eines verbesserten TrägerkügeMiens zur Verwendung in einem elektrophotographischen Gerät.

Die obigen Ziele werden erreicht und' die oben beschriebenen bisherigen Nachteile werden überwunden, indem erfindungsgemäss in einem elektrophotographischen Verfahren, wie es zuvor beschrieben wurde, eine Anzahl von Trägerkörnern verwendet wird, die als Aussenschichten oder Überzüge einen fluorhaltigen Kunststoff aufweisen, der im wesentlichen vollständig fluorgesättigt ist. Die Trägerkörner sind mit einem dünnen überzug eines Fluorkunststoffs., wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder einem fluorierten

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Äthylen-Propylen-Copolymerisat, derart beschichtet, dass eine verhältnismässig dünne im wesentlichen gleichförmige Beschichtung des Fluorkunststoffs, festhaftend an dem Kernmaterial, erhalten wird, wenn das Sintern und Zusammenwachsen (Koaleszieren) der Teilchen der Beschichtung durch eine Härtungsstufe beendet wird. Eine weitere Verbesserung des Trägermaterials kann durch Aufbringen eines Grundiermaterials zwischen dem Kernmaterial und der äusseren Beschichtung aus Fluorkunststoff erhalten werden. Diese dünne im wesentlichen gleichförmige Schicht aus Grundiermaterial erhöht die Adhäsion zwischen der Aussenbeschichtung aus Pluorkunststoff und dem Kernmaterial.

Erfindungsgemäss werden somit Trägerpartikel zur Verfügung gestellt, die einen Kern und zumindest eine Aussenschicht aus PoIytetrafluoräthylen oder fluoriertem Äthylen-Propylen-Copolymerem enthalten. Die Verwendung dieser Fluorpolymeren als Trägerbeschichtungen ergeben eine ausserordentlich lange Trägerlebensdauer und schalten die Probleme, die bisher die Kommerzialisierung von Magnetbürsten-Entwicklungssystemen für elektrostatische Kopiergeräte für einfaches Papier erschwert haben, aus.

Das Trägerbeschichtungsmaterial liefert nach Beschichtung auf einem Magnetkern ein hochgradig elektronegatives magnetisches Trägerkorn. Die verbesserten Trägerpartikel haben eine sehr niedrige Oberflächenenergie, einen geringen Reibungskoeffizienten und gute Adhäsion zwischen Beschichtung und Kern. Die niedrige Oberflächenenergie trägt dazu bei, das Problem, das sich bisher aus einem Versagen des Trägermaterials durch Tonerfilmbildung ergab, zu überwinden.

Im folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden, die die Ausfallraten von Trägerpartikeln mit verschiedenen Aussenbeschichtungen aufgrund einer Tonerfilmbildung auf den Trägerpartikeln zeigt.

Die oben genannten Ziele und Vorteile können durch Verwendung einer Anzahl von Trägerpartikeln, vermischt mit Tonerpartikeln, in

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dem Entwicklergehäuse eines elektrophotographischen Gerätes erreicht werden, wobei die Trägerpartikel eine Aussenbeschichtung. aus einem Fluorpolymeren mit geringer Oberflächenenergie und insbesondere einem Pluorcarbon mit niedriger Oberflächenehergie, das im wesentlichen völlig mit Fluor gesättigt ist,, haben. Mit der Angabe völlig gesättigter Fluorcarbon oder fluorhaltiger Kunststoff, oder fluorhaltiges Polymeres ist gemeint, dass die Sättigung eine Sättigung mit Fluoratomen iff der Polymerkette ist, und mit der Angabe völlig gesättigt oder im wesentlichen völlig gesättigt,: ist gemeint, dass im wesentlichen alle verfügbaren Wasserstoff--, atome, an der Polymerkette durch Fluoratome ersetzt sind, so dass die für Fluor verfügbaren Stellen voll durch Fluoratome.^gesä.ttigt : sind und Wasserstoffatome in der Polymerkette im allgemeinen nicht vorhanden sind. Die bekannten Fluorpolymeren, die dieser Definition entsprechen, sind Polytetrafluoräthylen und fluoriertes Äthylen- Propylen-Copolymeres .

Bei der Durchführung der Erfindung wird teilchenförmiges Kernmaterial mit Polytetrafluoräthylen oder fluoriertem Äthylen-Propylen-Copolymerem beschichtet, um ein hochgradig elektronegatives elektrophotographisches Trägermaterial zu schaffen. Spezielle Beispiele für Polytetrafluoräthylenbeschichtungen und ■Vergleichsbeispiele für andere Trägerbeschichtungen sind im nachfolgenden eingehender .beschrieben, durch die gezeigt wird, dass die Lebensdauer des Trägers ganz erheblich länger bei Verwendung von Fluorkunststoffmaterialien niedriger: Oberflächenenergie ist*. .

Eine Erörterung der bei ungünstigen Bedingungen auftretenden Probleme erfolgt unter spezieller Bezugnahme auf das kräftige Durchrühren, das bei einem Magnetbürsten-Entwicklungsgerät vorgenommen wird. Eine andere ungünstige Bedingung ist die einer Kaskadenentwicklungseinrichtung, die eine Entwicklungselektrode aufweist, wobei eine Vorspannung an die Elektrode angelegt wird, um die überführung der Tonerpartikel von den Trägerkörnern auf das zu e'ntwik- ___■-. '

kelnde elektrostatische latente Bild zu verbessern. ■ Die folgenden fünf Beispiele zeigen klar, dass, obgleich der Stand

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der Technik in vielen Fällen zeigt, dass ein gutes Trägerbeschichtungsmaterial für eine Art von Entwicklung im allgemeinen auch gut für andere Arten von Entwicklung ist, ungünstige Entwicklungsbedingungen die erwartete Lebensdauer und/oder Brauchbarkeit einer besonderen Trägerbeschichtung stark herabsetzen.

Beispiel 1 ist ein Beispiel einer Trägerbeschichtung, die eine ausgezeichnete Kopiequalität und eine ausgezeichnete Trägerlebensdauer bei einem üblichen Kaskadenentwicklungsgerät ergibt, bei welchem 3,18 kg (7 pounds) Träger eine Lebensdauer von etwa 750 000 Kopien ergeben, was etwa 107 000 Kopien je 0,45 kg (je pound) entspricht. Beispiel 2 zeigt einen Vergleich einer im wesentlichen gleichen Trägerbeschichtung bei Aufbringen auf ein magnetisches Kernmaterial zur Verwendung in einem Magnetbürsten-Entwickler, wobei eine signifikante Verschlechterung der Kopiequalität bei etwa 15 000 Kopien und ein Versagen bei etwa 27 000 Kopien unter Verwendung von 6,35 kg (Ik pounds) Entwicklergemisch, von dem 99 % die beschichteten Trägerpartikel waren, auftrat. Dies ergibt eine signifikante Verschlechterung bei etwas mehr als 1000 Kopien je 0,45 kg (je pound) und ein Trägerversagen bei etwas weniger als 2000 Kopien je 0,45 kg (je pound) Träger.

Beispiel 3 ist ein Beispiel für Stahlkörner, die einen Polytetrafluoräthylenüberzug aufweisen und unter den gleichen Bedingungen wie diejenigen von Beispiel 2 verwendet werden. Es wurden 35 000 Kopien vor einer feststellbaren Verschlechterung der Kopiequalität gemacht, und 100 000 Kopien mit einer noch annehmbaren Kopiequalität wurden erhalten, obgleich die Trägerkörner in ihrer physikalischen Integrität beeinträchtigt wurden. Auf entsprechender Basis ergibt dieser Versuch 7000 Kopien mehr je 0,45 kg (je pound) Entwicklergemisch unter Verwendung von mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Stahlkörnern. Beispiel 4 beschreibt einen Träger, der durch Grundierung von Stahlkörnern mit einem Teflon-Grundiermittel für Stahl und dann einer Beschichtung der Körner mit Polytetrafluoräthylen hergestellt war. Die Versuche der Beispiele 2 und 3 wurden wiederholt. Es wurde wieder eine Charge dieses Trägers von 6»35 kg (14 pounds) für 100 000 Kopien ohne merkliche Verschlech-

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terung der Kopiequalität und mit'nur einer verhältnismässig geringen physikalischen Beschädigung der Körner verwendet. Der Versuch wurde zu diesem Zeitpunkt abgebrochen und ergab so bei mehr als 7000 Kopien je 0,45 kg (je pound) Trägerkörnern kein Trägerversagen. '.-.■"

In Beispiel 5 wird im wesentlichen das gleiche Trägermaterial wie in Beispiel 4 in einer im wesentlichen ähnlichen Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung wie in den Beispielen 2, 3 und 4 verwendet, wobei eine Entwicklercharge mit einem Gewicht von etwa 9,98 kg (22 pounds) eingesetzt wird. Der Versuch lief bis zu .250 000 Kopien, wobei die Kopien an der 250 000-Grenze gute Halbtöne, gute Bedeckung ausgedehnter Bereiche, einen schwachen Hintergrund und gute Auflösung aufwiesen und wenig Absplittern, Abblättern oder Zerreissen des Überzugs der Trägerpartikel auftrat. Der Träger hatte nicht versagt, und der Versuch wurde forgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Trägercharge ohne zu versagen über 11 000 Kopien je 0,45 kg (je pound) erzeugt, und die erwartete letztliche Lebensdauer liegt weit über 250 000 Kopien.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Herstellung und Verwendung der elektrophotographischen Träger.

Zur Erzielung der obigen Ergebnisse wurden die folgenden Beschichtungsverfahren und Prüfungen durchgeführt.

Beipsiel 1

Eine Beschichtungszusammensetzung mit einem Gehalt von etwa 11 Gew.-%' eines Polyvinylchlorid/Polyvinylacetat-Copolymeren (unter dem Handelsnamen Exon 497 von der Firestone Plastics Company, Pottstown, Pennsylvania, USA, erhältliches Harz) und etwa 1 Gew-$ Orasolrot "B" Farbstoff (von der Ciba Chemical and Dye Company, Fairlawn, New Jersey, USA, erhältlich)- wird durch Auflösen dieser Materialien in Methyläthylketon (MEK) durch Rühren bei Zimmertemperatur hergestellt.. Diese, Beschichtungszusammensetzung wird dann auf Ottawa-Sand mit einer „mittleren Teilchengrösse von etwa 650 Mikron in einer Menge von etwa 40 ml je 0,45 kg (je pound) Sand

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aufgebracht. Die Beschichtung wird in einer konisch geformten Beschichtungskammer vorgenommen, die mechanische Rühreinrichtungen aufweist, um eine Umwälzung zu ergeben, und die Lufteintrittsöffnungen aufweist, um Luft zur Unterstützung der Lösungsmittelverdampfung zuzuführen. Die Beschichtungslösung wird stufenweise zugegeben, um ein Agglomerieren auf ein Minimum herabzusetzen und ein gutes Beschichten zu gewährleisten. Nachdem 40 ml Lösung je 0,45 kg (je pound) zugesetzt sind, wird das Material herausgenommen und in einen Ofen eingebracht, in dem es etwa 18 Stunden bei etwa 88°C (19O⁰F) gehärtet wird. Nach dem Härten wird das Material abgekühlt und durch ein US-Standardsieb mit 18 mesh zur Entfernung von Agglomeraten gesiebt. Ein Entwicklergemisch wird dann-aus 3,18 kg (7 pounds) dieses Trägers durch physikalisches Mischen mit etwa 1,7 Gew.-% Toner (IBM Part Nr. 1162013) hergestellt. Der Toner besteht aus Styrol/n-Butylmethacrylat-Copolymerem, modifiziertem Maleinatharz, Polyvinylstearat und Russ. Das Entwicklergemisch wird dann in ein IBM-Kopiergerät eingebracht, das eine übliche Kaskaden-Entwicklereinrichtung hat. Das Entwicklergemisch wird zur Herstellung von 750 000 Kopien verwendet. Die Kopien besitzen gute Qualität während des gesamten Versuchs. Nach 750 000 Kopien wird der Träger mikroskopisch geprüft. Es fehlt sehr wenig Überzug, und es ist TonerfUmbildung oder Tonerbeaufschlagung feststellbar, jedoch in ganz minimalem Grade.

Beispiel 2

Eine wie in Beispiel 1 hergestellte Beschichtungszusammensetzung wird auf Stahlkügelchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 300 Mikron und einer zur Erzielung von Adhäsion sauberen Oberfläche gesprüht. Dieses Material wird auf die Kügelchen in einer Fluidatbett-Beschichtungsvorrichtung bei einer Temperatur von etwa 27°C (80°F) und in einer Menge von etwa 50 ml je 0,45 kg (je pound) und mit einer Rate von etwa 30 ml je Minute gesprüht. Die überzogenen Kügelchen werden dann etwa 5 Minuten in dem Fluidatbett-Beschichtungsturm bei einer Temperatur von etwa 21⁰C (7O⁰F) getrocknet. 309834/1036

Die beschichteten Kügelchen werden dann in einen Ofen eingebracht, und die Temperatur der Kügelchen wird auf etwa 88°C (19O⁰P) für etwa 6 Stunden gebracht. Die Temperatur wird dann auf etwa "99⁰C," (21O°P) -für etwa .1 Stunde gebracht. Dann werden die Kügelchen aus dem Ofen genommen und auf Zimmertemperatur durch Kühlen"mit Umgebungsluft gekühlt. Das Material wird dann durch ein US-Standardsieb mit 30 mesh gesiebt, um Agglomerate zu entfernen.

6 »35 kg (Ik pounds) Entwicklergemisch, das die obigen beschichteten Kügelchen und einen üblichen Styrol/Methaorylat-Harz/Russ-Toner enthält, wird mit einer Tonerkonzentration von etwa 1 Gew.-% hergestellt. Das Entwicklergemisch wird dann in eine Becherwerk-Magnetbürsten-Entwicklereinrichtung eingebracht und in einen elektrophotographischen Automaten eingesetzt, bei dem die normalen elektrophotographischeh Arbeitsstufen: Aufladen, Bilderzeugung, Entwicklung, Überführung und Reinigung, durchgeführt werden.

Mit" einer Arbeitsgeschwindigkeit von etwa 12,7 cm/sec (5 inches per see) wurden etwa 27 000 Kopien hergestellt. Nach etwa 15 000 ■ Kopien zeigte die Kopie eine signifikante Verschlechterung durch Auflösungsverlust und· Hintergrundsvertiefung infolge' von Tonerfilmbildung, hatte jedoch noch nicht eine unannehmbare Qualität erreicht. Bei 27 000 Kopien war die Kopie völlig unbrauchbar, und der Kopierversuch wurde abgebrochen.

Bei 27.000 Kopien zeigte die mikroskopische Prüfung des Trägers eine ausgeprägte Tonerfilmbildung. Die Kurve I der Zeichnung zeigt die ungefähre Rate der Tonerfilmakkumulation.

B eispiel 3 - '

Eine Beschichtungszusammensetzung, die im wesentlichen Folytetrafluoräthylen und-Wasser enthält und von der Firma E.I. Dupont de Nemours and Company unter dem Handelsnamen 852-201 Clear Teflon Enamel im Handel erhältlich ist _swiiü'mit destillierten Wasser durch Rühren bei Zimmertemperatur in einem Volumenverhältnis von etwa 1:1 verdünnt und auf Stahlkügelchen mit einem durchschnittlichen Durch-

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messer von etwa 300 Mikron, die eine zur Erzielung von Adhäsion saubere Oberfläche haben, gesprüht. Etwa 30 ml des verdünnten Materials werden je 0,45 kg (je pound) Stahlkügelchen bei einer Temperatur von etwa 49 bis 54°C (120 bis 130⁰P) in einer Fluidatbett-Beschichtungsvorrichtung aufgebracht. Das so hergestellte Verbundmaterial wird dann in einem Ofen bei etwa 371°C (700⁰P) während etwa 15 bis 20 Minuten gehärtet, um die aufgebrachten Harzteilchen zu sintern und zu koaleszieren. Das Material wird dann auf Zimmertemperatur abgekühlt und durch ein US-Standard Sieb mit 35 mesh zur Entfernung von Agglomeraten gesiebt. Ein Entwicklergemisch wird dann aus etwa 6,35 kg (14 pounds) dieses Trägers durch physikalisches Mischen mit etwa 1 Gew.-% eines üblichen Styrol/Methacrylat-Harz/Russ-Toners'hergestellt.

Dieses Gemisch wird dann in den gleichen elektrophotographischen Kopierautomaten wie in Beispiel 2 eingebracht, und 100 000 Kopien werden angefertigt. Nach etwa 35 000 Kopien wurde festgestellt, dass einige kleine Flecken auf den Untergrundbereichen der Kopie vorhanden sind, die jedoch einem Tonerhintergrund nicht ähneln. Bei der mikroskopischen Prüfung wurde festgestellt, dass die kleinen Flecken Teflonflecken von der Trägerbeschichtung sind. Nach Prüfung des Trägers wurde festgestellt, dass im wesentlichen keine Tonerfilmbildung auf der Trägerbeschichtung stattgefunden hatte, jedoch ein beträchtliches Absplittern der Beschichtung eingetreten war. Abgesehen von den gelegentlichen kleinen Flecken ist die Kopie bei 35 000 Kopien gut, und der Versuch wurde daher nochmals aufgenommen und bis zu 100 000 Kopien fortgesetzt. Bei 100 000 Kopien ist die Kopie noch gut mit Ausnahme der kleinen Hintergrundsflecken, deren Anzahl sich etwas erhöht hatte. Der Träger zeigt bei 100 000 Kopien ein starkes Absplittern, d.h. merkliche Mengen der Beschichtung fehlen unter Freilegung grösserer Teile des Stahls. Auf der zurückbleibenden Beschichtung findet sich im wesentlichen kein Tonerfilm, doch hat eine Tonerfilmbildung auf dem freiliegenden Stahl stattgefunden. Die etwaige Rate der Tonerfilmakkumulation auf dem Kern ist durch die Kurve II in der Zeichnung dargestellt.

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Beispiel 4

Eine Beschichtungszusammensetzung aus Grundiermaterial für Stahl (85O-2OI Teflon Primer, im Handel von Dupont erhältlich wird zu etwa 2 Volumina : 1 Volumen mit destilliertem Wasser unter Rühren bei Zimmertemperatur verdünnt und auf Stählkügelchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 300 Mikron, die eine zur Erzielung von Adhäsion saubere Oberfläche haben, gesprüht. Die Beschichtungszusammensetzung von Grundiermaterial (85O-2OI Teflon Primer) für Stahl ist eine Lösung, die etwa 35 Gew.-% Polytetrafluoräthylen, etwa 12 Gew.-^ Chromsäure und Phosphorsäure und etwa 53 Gew.-% Wasser enthält. Das Material wird auf die Kügelchen in einer Fluidatbett-Beschichtungsvorrichtung bei einer Temperatur von etwa 77°C (17O⁰F) aufgebracht. Etwa "35-ml des verdünnten Materials werden je 0,45 kg (je pound) Kügelchen aufgegeben. Die Säuren reagieren mit dem Kernmaterial derart, dass die Adhäsion verbessert wird. Die grundierten Kügelchen werden dann aus der Vorrichtung entfernt und in einen Ofen gebracht, und-die Temperatur der Kügelchen wird auf etwa 277°C (53O°F) gebracht und etwa 11 Minuten bei diesem Wert gehalten. Dann werden die Kügelchen aus dem Ofen herausgenommen und durch Kühlung mit Umgebungsluft aμf Zimmertemperatur abgekühlt und dann zurück in die Fluidatbett-Vorrichtung gebracht. .

Eine Überzugszusammensetzung von Beschichtungsmaterial (Dupont 852-2OI Clear Teflon Enamel), verdünnt mit Wasser unter Rühren bei Zimmertemperatur in einem Volumenverhältnis von etwa 2:1, wird dann auf die Kügelchen in der Fluidatbett-Vorrichturig' bei einer Be-Schichtungstemperatur von etwa 77 C (I70 F) gesprüht. Die Beschichtungszusammensetzung (852-201 Clear Teflon Enamel)" enthält etwa 48 Gew.-% Polytetrafluoräthylen, etwa 3 Gew.-5? eines oberflächenaktiven Mittels (Gemisch von Alkylarylpolyätheralkohol mit organischem SuIfonat) und etwa 49 Gew.-% Wasser und Toluol in einem Verhältnis von 95:5· Etwa 45 ml des verdünnten Materials werden je " 0,45 kg (je pound) Kügelchen angewendet. . :

Die Kügelchen werden dann aus dem Turm entfernt und in einen Ofen gebracht, und die Temperatur der Kügelchen wird auf etwa 4l6°C

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( 78O⁰F) gebracht und 11 Minuten bei diesem Wert gehalten, um die abgeschiedenen Fluorkunststoffteilchen zu sintern und zu koaleszieren. Das Material wird dann durch Kühlen mit Umgebungsluft auf Zimmertemperatur abgekühlt und durch ein US-Standard Sieb mit 35 mesh zur Entfernung von Agglomeraten gesiebt.

Ein Entwicklergemisch wird dann aus etwa 6,35 kg (I^ pounds) dieses Trägers durch physikalisches Mischen mit etwa 1 Gew.-% des gleichen üblichen Styrol/Methacrylat-Harz-Toners, wie er in Beispiel 3 verwendet wurde, hergestellt. Dieses Entwicklergemisch wird dann in die gleiche Entwicklereinrichtung und den Kopierautomaten, wie sie in Beispiel 2 und 3 verwendet wurden, eingebracht, und es werden 100 000 Kopien gemacht. Die Kopie ist sehr gut für sämtliche 100 000 Kopien. Der Träger weist im wesentlichen keinen Tonerfilm auf, wie aus den in der Zeichnung durch Quadrate dargestellten Punkten ersichtlich ist. Es sind keine feststellbaren Teflonflekken auf der Kopie vorhanden. Die mikroskopische Prüfung des Trägers zeigt eine begrenzte Menge von Absplittern, jedoch viel weniger als in Beispiel 3· Die Trägerlebensdauer betrug in diesem Versuch beträchtlich über 100 000 Kopien.

Beispiel 5

Etwa 9,98 kg (22 pounds) Träger, der im wesentlichen der gleiche wie der in Beispiel ^beschriebene war und im wesentlichen in der gleichen Weise hergestellt war, wird in eine spätere abgeänderte Ausführungsform des Magnetbürsten-Entwicklers, der in den obigen Beispielen 2, 3 und H beschrieben ist, eingebracht. Der Träger liegt hierbei in einem Entwicklergemisch vor, das einen handelsüblichen Toner (IBM Part Nr. II62051, beschrieben in der deutschen Patentanmeldung P 22 03 622.2) enthält. Der Magnetbürsten-Entwickler, der das Entwicklergemisch enthält, wird in ein Kopiergerät eingebracht.

Bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von etwa 23 cm (9 inches) je see werden 250 000 Kopien mit guter Auflösung, schwachem Hintergrund, guten Halbtönen und guter Bedeckung ausgedehnter Bereiche herge-

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stellt. Die mikroskopische Prüfung bei 250 000 Kopien zeigt verhältnismässig wenig Absplittern, Abblättern oder Reissen, im wesentlichen keine Tomerf Umbildung und> nur etwa 10 % Beschichtungsverlust. Der Träger ist daher nach 250· 000. Kopien ganz betriebsfähig und hat eine bis jetzt nicht bestimmte tatsächliche Lebensdauer von weit mehr als 250 000 Kopien.

Aus den obigen Beispielen ist ersichtlich, dass Pblytetraf^oräthy-1en je in ganz bevorzugtes Trägerbeschichtungsmaterial ist.

Zusätzlich wurde experimentell festgestellt, dass Träger, die im wesentlichen wie in den Beispielen 3 und 4 hergestellt sindj besonders günstige Wirkungen bei Verwendung unter anderen ungünstigen Entwicklungsbedingungen, wie beispielsweise bei einer Entwicklungselektrode, bei der der Kern nicht magnetisch, jedoch elektrisch leitend sein muss, zeigen. .

Weiterhin wurde gefunden, dass fluoriertes Äthylen-Propylen-Copolymeres, das vollständig mit Fluoratomen an den Äthylen- und Propylenketten gesättigt ist, die.erforderlichen und erwünschten Charakteristiken der niedrigen Oberflächenenergie von Polytetrafluoräthylen besitzt und eine sehr vorteilhafte elektronegative Trägerbeschichtung zur Verwendung in elektrostatischen Entwicklern ist und insbesondere unter ungünstigen Bedingungen in elektrostatischen Entwicklergeräten.

Die bevorzugten Dicken der Beschichtung aus den beschriebenen Fluorkunststoffen in den obigen Beispielen betragen von etwa 1 Mikron bis 3 Mikron für die Grundierschicht und von etwa 2 Mikron bis 5 Mikron für die Polytetrafluoräthylenaussenschicht. Die Grundierschicht kann dünn sein, bis herab zu etwa 0,1 Mikron, und noch eine ausreichende Grundierwirkung haben, um gute Adhäsion zu fördern. Sie kann auch etwa 5 Mikron dick sein.

Die Dicke der Aussenschicht, gleichgültig ob sie auf mit Grundierung versehene oder nicht mit Grundierung versehene Trägerpartikel aufgebracht ist, kann gering sein, bis herab zu etwa 0,1 Mikron, und noch eine ausreichende Abmessung haben, um dem Toner die ge-

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wünschte Grosse und Polarität der triboelektrischen Ladung zu erteilen und eine erhebliche Lebensdauer zu haben. Die Aussenschicht kann auch dick sein bis zu etwa 10 Mikron und noch die physikalische Integrität besitzen und widerstandsfähig gegen physikalische Verschlechterung unter ungünstigen Bedingungen sein.

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Claims (14)

1. -■■ - 24 -Patentansprüche

   Triboelektrisch negativer elektrophotographischer Träger zur Verwendung in einem elektrostatischen Entwicklergemisch zur Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bilds auf einer photoleitfähigen Schicht mit einer Vielzahl von Trägerpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerpartikel ein· teilchenförmiges Kernmaterial und eine äussere Harzschicht aufweisen, wobei die Harzschicht vorwiegend aus gesinterten und koaleszierten Teilchen besteht, die eine im wesentlichen kontinuierliche Phase aus im wesentlichen vollständig mit Fluor, gesättigtem Fluorkunststoff bilden.
2. 2. Elektrophotographischer Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 15 Mikron aufweist. ,
3. 3· Elektrophotographischer Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschicht,aus Polytetrafluoräthylen besteht. · .■_>.--■*"""■"■- . ■
4. 4. Elektrpphotographischer Träger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Kern elektrisch leitend ist. ■
5. 5. Elektrophotographischer Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz fluoriertes Ithylen-Pro'pylen-Copolymeres ist. ...-"-'
6. 6. Elektrophotographischer Träger nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass der Kern elektrisch leitend ist. ,.
7. 7· Elektrophotographischer Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschicht auf eine innere Schicht aufgebracht ist, die im wesentlichen den Kern gleichförmig umgibt und aus einem Grundiermaterial besteht. _r.

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8. 8. Elek.trophot-Qgraphisch.er Träger nach Anspruch. 7* dadurch ge kennzeichnet , dass die innere Schicht Polytetrafluorethylen enthält. "■ ■' ■
9. 9« Elektraphotographischer Träger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnete dass der Kern ein. ferromagnetisch.es Material ist und die innere Schicht ausserdem den Rückstand und Reaktionsprodukte von. Chromsäure und Phosphorsäure nach Aufbringen auf den Kern enthält.
10. 10. Tribaelektrisch negativer elektrophotagraphischer Träger zur Verwendung in einer Magnetbursten-Entwicklervorrichtung als Komponente eines elektrostatischen Entwicklergemischs, dadurch gekennzeichnet» dass er einen ferromagnetischen Kern und eine Beschichtung mit niedriger Qberflächenenergie aus auf den Kern als Schicht aufgebrachtem im wesentlichen vollständig fluorgesättigtem Pluorkunststoff aufweist.
11. 11. Elektraphotagraphischer Träger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet* dass der Pluorkunststoff Falytetrafluaräthylen ist«
12. 12« Elektrophotographischer Träger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluorkunststaff fluoriertes Äthylen-Propylen-Capolymeres ist.
13. 13· Magnetbürstentrager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung von dem Kern durch eine dünne Zwischenschicht aus Grundiermaterial zur besseren Adhäsion des Fluorkunststoffmaterials an dem Kern getrennt"ist,wobei die Zwischenschicht eine Dicke von 0,1 Mikron bis 5 Mikron aufweist und wobei der Pluorkunststoff eine Dicke von 0,1 Mikron bis 10 Mikron hat.
14. 14. Träger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pluorkunststoffbeschichtung im wesentlichen in der Dicke gleichförmig ist und die Beschichtung eine im wesentlichen kontinuierliche Phase von gesinterten koaleszierten Teilchen dieses Pluorkunststoff s ist«

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    : - . ■■■.. 230S003

    TTrlfcaeleMr-rlseh negativer "Eraser- %w? Yerwenctang In eisern Enteines elektrophot©graphischen Verfahrens mit. Magnet-

    gekennzeiebinet dma?efo eineEi Kern- mit, einer

    · worn. 50» bis 600 Ukron aus einem ferrouiagnefclsenen Material j, erste Besetilciifeiang aus ©rundllerraafeerlal,' die einen FlULor-

    w&ü Säuren zur Reaktion rndfc dem. Kern z,iiir.¥erbess;erung der- HaffeflMgkelfc enthälfe _x waä. eine aweite Beschlchtusng aas einem

    16« .Trägjer· nacli Ansprach 15, daditrc:|i gekennzeichnet,, dass die BeseMcfeteng Im. wesentlichen auis Posl^tetraf Itnoiräthylen fee-

    If. ElektropfhO'tographlsciher Träger np.ch Anspruch 15, dadarcft kennztelciEnet,, dass die. erste Beschichtung eine Rlekervam^ 0,1 5 Mlkran. aiafweist waä die zweite Besehlchtttng; eine Diic;ke von 0^ bis IG Eikron. hat mnd die Sesamtdleke der feelden Beschichtütngen Q_X2 fels W) Hkron betragt. -"- ' ,,. - ^:-

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