DE2810252A1

DE2810252A1 - Aus eisenpulver bestehender entwicklertraeger, verfahren zu seiner herstellung und verwendung desselben bei einem entwickler bzw. bei einem verfahren zur erzeugung sichtbarer bilder

Info

Publication number: DE2810252A1
Application number: DE19782810252
Authority: DE
Inventors: Takeo Nishimura; Nobuo Takahashi; Makoto Tomono; Shotaro Watanabe; Goichi Yamakawa
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1977-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1978-09-14
Also published as: JPS5540863B2; FR2383469A1; US4287283A; DE2810252C2; CA1104861A; FR2383469B1; AU500586B1; JPS53110836A; GB1578300A

Description

Die Erfindung betrifft einen Eisenpulver-Entwicklerträger für Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder, ein Verfahren zu seiner Herstellung, einen diesen Entwicklerträger enthaltenden Entwickler sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes, insbesondere einen Entwickler zum Entwickeln des auf einem lichtempfindlichen photoleitfähigen Zwischenbildträger erzeugten latenten elektrostatischen Bildes sowie ein Verfahren zur Ausbildung des sichtbaren Bildes.

Auf elektrophotographischem Gebiet wird ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit einer photoleitfähigen Schicht gleichmäßig im Dunkeln aufgeladen und dann gegen eine Vorlage bildgerecht mit aktinischer Strahlung belichtet. Hierbei fließt die Oberflächenladung der photoleitfähigen Schicht entsprechend der relativen Energie der bildgerecht auftreffenden Strahlung ab, wobei auf der photoleitfähigen Schicht Bezirke unterschiedlicher Oberflächenladung entstehen. Diese Bezirke unterschiedlicher Oberflächenladung entsprechen dem Strahlungsmuster und werden als latentes elektrostatisches Bild bezeichnet. Zur Erzeugung des sichtbaren Bildes aus dem laten-

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ten elektrostatischen Bild wird die Oberfläche des lichtempfindlichen photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials mit dem darauf befindlichen latenten elektrostatischen Bild mit einem geeigneten Entwickler in Berührung gebracht. Zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder bedient man sich in der Regel zweier verschiedener Entwicklersysteme, nämlich eines Flüssigentwicklers, z.B. eines Suspensionsentwicklers, bei dem in einer isolierenden organischen Trägerflüssigkeit die verschiedensten Arten von Pigmenten und Farbstoffen dispergiert sind, oder eines sogen. Trockenentwicklers zur Pelzbzw. Bürsten-, Druck- oder Pulvernebelentwicklung, bei denen ein feinpulveriger Entwickler aus einem Toner in Form eines Färbemittels, wie Ruß, in einem Natur- oder Kunstharz dispergiert ist, oder zur Magnetbürsten- oder Kaskadenentwicklung, bei deren Durchführung ein Entwickler aus einem Toner und einem Entwicklerträger, z.B. einem Eisenpulver oder Glasperlen und dergleichen, verwendet wird.

Wird ein latentes elektrostatisches Bild auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial mit einem der genannten Entwickler entwickelt, lagert sich der in dem jeweiligen Entwickler enthaltende Toner entsprechend dem jeweiligen Ladungs- oder Entladungsmuster auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials ab, wobei ein Tonerbild entsteht. Dieses Tonerbild wird dann entweder auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial durch Wärme, Druck oder Lösungsmitteldampf permanent fixiert oder auf ein zweites Element, das sogen. Bildempfangsmaterial aus beispielsweise Papier, übertragen und dort in entsprechender Weise permanent fixiert. Bei letzterem Übertragungsverfahren wird das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial wiederholt zur Bildung des latenten elektrostatischen Bildes verwendet. Im Rahmen von Übertragungsverfahren bedient man sich (zur Erzeugung des latenten elektrostatischen Bildes) entweder eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials mit einer photoleitfähi-

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gen Schicht, bei dem auf einen Schichtträger Selen oder eine Selenlegierung aufgedampft ist, oder eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials mit einer lichtempfindlichen Schicht, in der lichtempfindliche Zinkoxidteilchen in einem Bindemittel dispergiert sind.

Das mit Hilfe solcher Aufzeichnungsmaterialien erhaltene latente elektrostatische Bild wird unter Zuhilfenahme von Trockenentwicklern hauptsächlich nach dem Magnetbürstenoder Kaskadenverfahren entwickelt.

Bei dem Magnetbürstenverfahren bedient man sich zum Entwickeln einer nicht-magnetischen, drehbaren Trommel, in deren Innerem ein Magnet fixiert ist. Die drehbare Trommel ist derart angeordnet, daß sie während des Drehvorgangs mit dem Entwickler in Berührung gelangt. Diese Berührung erfolgt entweder durch Eintauchen eines Teils der Trommeloberfläche in ein Entwicklerreservoir oder in sonstiger Weise. Hierbei wird ein Pulverentwickler aus dem Entwicklerträger und dem Toner magnetisch an die Oberfläche der Trommel angezogen. Wenn der Entwickler an einen Wirksamkeitsbereich der Magnetkraft des an der Trommel befindlichen Magneten gelangt, richten sich die Entwicklerteilchen derart aus, daß sie die Form von Borsten einer Bürste annehmen. Die Borsten neigen dazu, sich in Richtung des Magnetflusses auszurichten. Polglich stehen sie rund um den Magnetpol des Magneten aufrecht, während sie an der Außenseite des Wirksamkeitsbereichs des Magnetpols nahezu horizontal liegen. Während eines Umlaufs der sich kontinuierlich drehenden Trommel wird der Entwickler von der Trommel aus dem Entwicklerreservoir vor dem Entwicklungsvorgang angezogen. Ein Teil des oder der gesamte Entwickler (s) kehrt nach dem Entwicklungsvorgang zu dem Entwicklerreservoir zurück, so daß während des Betriebs an der Berührungsstelle zwischen der Bürste und der Oberfläche eines ein latentes elektrostatisches Bild tragenden lichtempfindli-

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chen Aufzeichnungsmaterials ständig frischer Entwickler zugeführt wird. Bei einem typischen Kopierzyklus durchläuft die Trommel nacheinander folgende Stufen. Der Entwickler wird angezogen, die Borsten einer Bürste bilden sich aus, die Bürste gelangt mit dem latenten elektrostatischen Bild in Berührung, dann bricht die Bürste zusammen, schließlich wird der Entwickler freigegeben.

Bei dem Kaskadenverfahren wird der aus dem Entwicklerträger und dem Toner bestehende Pulverentwickler über die Oberfläche des das latente elektrostatische Bild tragenden lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials rieseln gelassen, wobei er mit dem latenten elektrostatischen Bild zur Entwicklung desselben in Berührung gelangt.

Bei beiden Verfahren, nämlich dem Magnetbürstenverfahren und dem Kaskadenverfahren, werden aus zwei Komponenten bestehende Entwickler, nämlich aus Entwicklerträger und Toner bestehende Entwickler, zum Einsatz gebracht. Diese Entwickler bestehen aus Gemischen des Toners, der in Form feiner Teilchen vorliegt, und des Entwicklerträgers relativ grober Teilchengröße. Die Teilchengröße des Entwicklerträgers für Entwickler zur Magnetbürstenentwicklung beträgt 50 bis 200 μπι, für Entwickler zur Durchführung des Kaskadenverfahrens 200 bis 700 [im.

Geeignete Entwicklerträger (für das Magnetbürstenverfahren) sind magnetische Substanzen, wie Eisen, Nickel oder Kobalt oder oberflächlich mit Kunstharzschichten überzogene Substanzen (und für das Kaskadenverfahren) Siliciumdioxid, Sand, Glasperlen, Stahlkügelchen oder oberflächlich mit Harzfilmen beschichtete Substanzen.

In der Regel verwendete Toner besitzen einen Durchmesser von 1 bis 50 μηι. Die Toner bestehen in der Regel aus Natur- oder

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Kunstharz» Pigmenten wie Ruß oder Farbstoffen, z.B. Nigrosinfarbstoffen» und - erforderlichenfalls - Ladungssteuerstoffen, Trennmittel zur Verhinderung von G-eisterbildern infolge Haftenbleiben von loner an Heizwalzen während des Fixierens und dergleichen.

Die Rolle des Entwicklerträgers in dem Entwickler besteht darin» für eine richtige Reibungsladungspolarität zu sorgen und dem Toner eine geeignete Ladung zu verleihen» damit der Toner vorzugsweise und selektiv an dem latenten elektrostatischen Bild haften bleibt und damit die Bildbezirke in möglichst hoher Dichte entwickelt werden. Darüber hinaus sorgt der Entwicklerträger dafür, daß der Toner wiederum von den Nicht-Bildbezirken aber d.h. dem Bildhintergrund angezogen und entfernt werden und nur auf diese Weise erhält man eine scharf gestochene und fleckenfreie Bildkopie. Wenn die ladung des Toners während des Entwicklungsvorgangs niedrig ist, erhält man zwar eine Bildkopie hoher Bilddichte» der Bildhintergrund erhält jedoch ebenfalls eine hohe Bilddichte. Dies bedeutet, daß der Bildhintergrund bzw. die Kicht-Bildbezirke mit Toner verschmutzt werden und die Auflösung gering ist.

Ist die Ladung des Toners während des Entwicklungsvorgangs hoch, sind die Hintergrundentwicklung gering und die Auflösung besser, die Bildbezirke erhalten jedoch keine ausreichende Dichte. Da die Ladung des Toners für die Bildqualität von entscheidender Bedeutung ist, muß diese Ladung im Hinblick auf eine optimale Entwicklung auf den gewünschten Wert steuerbar sein.

Es gibt bereits Verfahren zur möglichst gleich- und regelmäßigen Steuerung der Tonerladung. Diese Steuerung erfolgt beispielsweise durch Einstellen der Menge des im Toner enthaltenen Pigments oder Farbstoffs. Weitere Versuche waren

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mit der Steuerung der Reibungsaufladungsfähigkeit durch Verbesserung der in dem Toner enthaltenen Harzkomponente befaßt. Ein weiterer Versuch war auf die Herstellungsbedingungen bei der Tonerherstellung gerichtet. Hierbei sollte die Dispersion der verschiedenen Bestandteile im Toner verbessert und stabilisiert werden. Es hat auch nicht an Versuchen gefehlt, die Eigenschaften des Entwicklerträgers zu verbessern. Dies deshalb, weil man keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielte, wenn man die Reibungsaufladungsfähigkeit des Toners lediglich von der Tonerseite her zu steuern versucht. So wurde beispielsweise die Oberfläche der Entwicklerträgerteilchen derart mit einem Harz beschichtet, daß dieses zwar an der Oberfläche der Entwicklerträgerteilchen, Jedoch weitestgehend nicht an den Tonerteilchen haftet. Auf diese Weise erreicht man neben einer geeigneten Reibungsaufladungsfähigkeit für den Toner eine gleichmäßige Abnutzungsbeständigkeit. Als Harze wurden zu diesem Zweck bisher Äthylcellulose, Polyamide, Polymethylmethacrylat, PoIyäthylentrifluorid, Polyäthylentetrafluorid oder Nitrocellulose verwendet.

Andererseits wurden auch zur Herstellung qualitativ hochwertiger Bildkopien die Entwicklungsverfahren per se verbessert. So wird beispielsweise bei einem bekannten Entwicklungsverfahren während des Entwicklungsvorgangs an eine Entwicklungselektrode eine Vorspannung angelegt. Durch Anlegen dieser Vorspannung läßt sich durch den Entwicklerträger geeigneten elektrischen Widerstands die Elektrizität des auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial gebildeten latenten elektrostatischen Bildes wirksam steuern. Hierbei erhält man dann sowohl ein qualitativ hochwertiges Bild als auch durch Hochgeschwindigkeitsübertragung eine akzeptable Bildkopie. Die Vorspannung läßt sich sowohl beim Magnetbürstenverfahren als auch beim Kaskadenverfahren an die Entwicklungselektrode anlegen. Der Hauptnachteil eines Ent-

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wicklungssystems, das mit Vorspannung arbeitet, besteht darin, daß der Entwickler rasch beeinträchtigt bzw. zerstört wird. So hält beispielsweise ein Entwickler bei Anlegen der Vorspannung nur etwa 1/10 der Zeit eines ohne Vorspannung verwendeten Entwicklers. Der Grund dafür liegt darin, daß die Vorspannung mit einer Änderung des Widerstands und mit einem Abfall der Entwicklungsfähigkeit des Entwicklerträgers bei wiederholtem Gebrauch variiert. Polglich kann der Toner kaum mehr zur Entwicklung des lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials herangezogen werden, weswegen auch die Bildkopiedichte sinkt. Mit anderen Worten gesagt, führt eine Änderung der Vorspannung selbst, die von einer Beeinträchtigung des Entwicklerträgers herrührt, zu einer merklichen Beeinträchtigung des gesamten Entwicklers.

Die Beeinträchtigung des Entwicklers rührt in der Regel sowohl vom Toner als auch vom Entwicklerträger her. Die Beeinträchtigung des Entwicklers von der Tonerseite her beruht beispielsweise darauf, daß sich der Toner infolge der schlechten Dispersion der Bestandteile, z.B. des Pigments und Farbstoffs im Toner, auf der Oberfläche des Entwicklerträgers ablagert, oder daß die im Toner enthaltene Harzkomponente derart feinpulverisiert wird, daß sie die Oberfläche des Entwicklerträgers verunreinigt. Beide Erscheinungen beeinträchtigen die Reibungsaufladungsfähigkeit. Wenn der Toner immer stärker beeinträchtigt wird, kommt es als Folge des scheinbaren elektrischen Widerstands des Entwicklerträgers zu einer Verminderung des wirksamen Werts der Vorspannung und zu einer Hintergrundentwicklung. Die geschilderte Beeinträchtigung des Entwicklers von der Tonerseite her läßt sich durch geeignete Wahl der Bestandteile oder der Herstellungsbedingungen des Toners verbessern.

Bei Entwicklungssystemen, bei denen an die Entwicklungselektrode eine Vorspannung angelegt wird, muß der Entwickler-

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- ίο -

träger einen elektrischen Widerstand geeigneter Größe aufweisen, damit ein elektrostatischer Nebenschluß des latenten elektrostatischen Bildes verhindert wird. Demzufolge wird als Entwicklerträger vornehmlich Eisenpulver verwendet. Nachteilig am Eisenpulver-Entwicklerträger ist jedoch, daß ihre Reibungsaufladungsfähigkeit für den Toner instabil ist und daß bei Verwendung von Eisenpulver—Entwicklerträger eine Tendenz zur Hintergrundentwicklung feststellbar ist. Eisenpulver-Entwicklerträger neigen dazu, mit zunehmender Herstellung von Bildkopien ihren elektrischen Widerstand zu erhöhen. Dies führt dazu, daß die Vorspannung sinkt und eine Hintergrundentwicklung stattfindet. Um diesem Nachteil von Eisenpulver-Entwicklerträgern zu begegnen, wurde bereits versucht, die Oberfläche des Eisenpulvers unter Ausbildung eines Oxidfilms zu oxidieren. Im Vergleich zu einem Eisenpulver-Entwicklerträger ohne oxidierte Oberfläche besitzt ein in der geschilderten Weise behandelter Eisenpulver-Entwicklerträger einen stabileren elektrischen Widerstand. Ein einen Entwicklerträger mit oxidierter Oberfläche enthaltender Entwickler ist langer haltbar und langer wirksam und führt zu einer geringeren Hintergrundentwicklung.

Zur Herstellung eines Eisenpulver-Entwicklerträgers des gewünschten elektrischen Widerstands durch Oxidieren seiner Oberfläche muß man sich eines komplizierten und sehr schwierig steuerbaren Verfahrens bedienen. So sind beispielsweise gemäß der US-PS 3 767 477 fünf Stufen durchzuführen, wobei sehr strenge Anforderungen an die Verfahrensbedingungen, z.B. die oxidierende Atmosphäre, die Temperatur und dergleichen, zu stellen sind. Folglich gestaltet sich das bekannte Verfahren sehr schwierig. Die Steuerung dieses Verfahrens zur Gewährleistung der gewünschten Entwicklungsfähigkeit bereitet ebenfalls erhebliche Schwierigkeiten. Darüber hinaus lassen die Eigenschaften des in der geschilderten Weise hergestellten Eisenpulver-Entwicklerträgers noch

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immer zu wünschen übrig. Obwohl der Entwickler mit einem Eisenpulver-Entwicklerträger mit oxidierter Oberfläche bei wiederholtem Gebrauch im Rahmen einer kontinuierlichen und mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten Übertragungsentwicklung besser ist als ein Entwickler mit einem Eisenpulver ohne oxidierte Oberfläche, ist er noch mit dem Nachteil behaftet, daß die Änderung des elektrischen Widerstands des Eisenpulver-Entwicklerträgers (immer noch) groß und die Reibungsaufladungsfähigkeit mit dem Toner instabil ist, so daß einerseits die Entwicklungsdichte sinkt und andererseits eine Hintergrundentwicklung stattfindet. Wenn nämlich ein auf einem lichtempfindlichen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial gebildetes latentes elektrostatisches Bild im Rahmen eines kontinuierlichen und mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten Übertragungsverfahrens unter Anlegen einer Vorspannung an die Entwicklungselektroden entwickelt wird, wird die Beeinträchtigung des Entwicklerträgers durch die Beeinträchtigung des Toners sowie die Änderung der Speicherfähigkeit, d.h. die Beeinträchtigung des lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials durch den wiederholten Kopiervorgang, derart verstärkt, daß die Entwicklungsfähigkeit rasch abnimmt, die Bildkopie keine ausreichende Dichte mehr erhält und eine Hintergrundentwicklung stattfindet. lOlglich reichen also die Lebensdauer und Haltbarkeit des Entwicklers nicht aus, um auf kontinuierlichem Wege mit hoher Geschwindigkeit eine große Anzahl von Kopien herstellen zu können.

Bei Kopiergeräten zur Herstellung von Bildkopien durch Hochgeschwindigkeitsübertragung erfolgt in der Regel eine mechanische Trennung des Bildempfangsmaterials, z.B. Papiers von dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe einer Trennklaue, nachdem das Tonerbild auf elektrostatischem Wege auf das Bildempfangsmaterial übertragen ist. Bei einem Trennvorgang der geschilderten Art kommt es in der Regel zu

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einer Empfindlichkeitsverminderung eines Teils des lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials infolge Druckeinwirkung der Trennklaue. Infolge der verminderten Empfindlichkeit kommt es dann zu einer Hintergrundentwicklung dieses Teils. Diese Hintergrundentwicklung wird noch verstärkt, wenn die Entwicklungsfähigkeit des Entwicklers in zunehmendem Maße verlorengeht. Die bekannten Verfahren, bei denen ein latentes elektrostatisches Bild durch Applizieren eines einen Eisenpulver-Entwicklerträger enthaltenden Entwicklers entwickelt wird, insbesondere die bekannten Hochgeschwindigkeitsübertragungsverfahren, die unter Anlegen einer Vorspannung an die Entwicklungselektrode arbeiten, lassen bisher noch erheblich zu wünschen übrig und sind für einen praktischen Gebrauch noch nicht geeignet.

Auch zur Verbesserung der Entwicklungsfähigkeit des Entwicklers wurden bereits die verschiedensten Versuche unternommen. So ist beispielsweise aus der JA-Patentanmeldung 15 537/73 ein verbesserter Metallpulver-Entwicklerträger bekannt geworden. Dieser Entwicklerträger wird derart hergestellt, daß ein feines Metallpulver, z.B. Eisen oder Nickel, mit einer Lösung einer anorganischen Substanz, z.B. von Natriumsilikat und dergleichen, oder eines Polystyrols, Acrylsäurealkylesters, Vinylchlorids oder Polyvinylalkohols in einem Lösungsmittel gemischt, das erhaltene Gemisch pelletisiert und bei einer Temperatur von etwa 125⁰C getrocknet und schließlich noch stärker gesintert wird. Wenn als Bindemittel eine anorganische Substanz verwendet wird, beträgt der Sintertemperaturbereich 1250° bis 1300⁰C. Hierbei erhält man den Entwicklerträger in Form von Perlen. In der genannten Literaturstelle heißt es, daß der in der geschilderten Weise hergestellte Entwicklerträger eine verbesserte Reibungsaufladungsfähigkeit und Haltbarkeit aufweist und bei Verwendung zusammen mit einem Toner zu Bildkopien verbesserter Qualität führt.

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Der aus der JA-Patentanmeldung 15 537/73 bekannte Entwicklerträger besitzt jedoch noch zahlreiche schwache Punkte. So bereitet es, da er mit einem isolierenden Bindemittel beschichtet ist, Schwierigkeiten, die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu gewährleisten. Darüber hinaus wird ein mit dem Bindemittel unzureichend beschichteter Teil (des Entwicklerträgers) zwangsläufig erodiert, wenn das Eisenpulver das Material des Entwicklerträgers darstellt. Polglich werden die Eigenschaften und Fähigkeiten des Entwicklerträgers beeinträchtigt. Unter diesen Umständen besteht ein erheblicher Bedarf nach Entwicklerträgern guter und gleichbleibender Entwicklungsfähigkeit und -eigenschaften.

Gegenstand der Erfindung ist ein Entwicklerträger in Form eines oxidierten Eisenpulvers einer scheinbaren Dichte von 1,5 bis 2,5, welcher durch Sintern eines auf eine Teilchengröße von nicht mehr als 50 μΐη vermahlenen Roheisenpulvers ohne Mitverwendung eines Bindemittels bei einer Temperatur von 900° bis 1200⁰C zu einem Sinterkörper, Vermählen des Sinterkörpers und Klassifizieren des Mahlguts zu einem Eisenpulverzwischenprodukt einer Teilchengröße von 50 bis 200 μία, Oxidieren des erhaltenen Eisenpulverzwischenprodukts bei einer Temperatur von 280° bis 39O⁰C und Einstellen des erhaltenen Eisenpulvers auf eine scheinbare Dichte von 1,5 bis 2,5 hergestellt wurde.

Gegebenenfalls kann das Eisenpulverzwischenprodukt vor der Oxidationsbehandlung mit Wasser, einem organischen Lösungsmittel, einem oberflächenaktiven Mittel und dergleichen gewaschen werden.

Ein Entwicklerträger gemäß der Erfindung besitzt in Verbindung mit dem Toner stabile Reibungsaufladungseigenschaften und vermag die Eigenschaften des ihn enthaltenden Entwicklers

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-H-

und dessen Haltbarkeit erheblich, zu verbessern. Ein diesen Entwicklerträger und einen Toner enthaltender Entwickler führt zu qualitativ ausgezeichneten Bildkopien hoher Dichte und geringer Hintergrunddichte. Mit einem solchen Entwickler lassen sich auch im Rahmen von Hochgeschwindigkeitsübertragungsverfahren, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Entwicklungselektroden, zahlreiche Bildkopien gleichmäßiger Qualität herstellen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Entwicklerträgers, ein diesen Entwicklerträger sowie einen Toner enthaltender Entwickler und die Verwendung dieses Entwicklers zur Herstellung sichtbarer Bildkopien durch Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder.

Einen Entwicklerträger gemäß der Erfindung erhält man, wie bereits angedeutet, durch Sintern eines auf eine Teilchengröße von nicht mehr als 50 μη vermahlenen Roheisens zu einem Sinterkörper, Vermählen des erhaltenen Sinterkörpers zu einem Pulver einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 bis 200 μΐη und, gegebenenfalls nach zwischengeschalteter Wäsche, Oxidieren des Eisenpulvers.

Ein in der geschilderten Weise hergestellter Entwicklerträger besitzt in Kombination mit dem Toner hervorragende Reibungsaufladungseigenschaften und eine ausreichende Haltbarkeit für wiederholten Gebrauch. Er führt in Kombination mit dem Toner zu qualitativ hervorragenden sichtbaren Bildkopien hoher Dichte und geringer Hintergrundentwicklung.

Wenn ein Entwickler mit einem Entwicklerträger gemäß der Erfindung zum Einsatz gelangt und beim Entwicklungsvorgang an eine Entwicklungselektrode eine geeignete Vorspannung angelegt wird, lassen sich bei wiederholt durchgeführten elektrophotographischen Übertragungsverfahren durch Entwickeln des jeweiligen latenten elektrostatischen Bildes auf kontinuier-

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lichem Wege hervorragende sichtbare Bildkopien geringer Hintergrundentwicklung herstellen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei den wiederholten Kopiervorgängen der Entwickler infolge des speziellen Aufbaus der Entwicklerträgerteilchen durch den gebrauchten Toner nicht beeinträchtigt wird. Bei Verwendung eines den erfindungsgemäßen Entwicklerträger enthaltenden Entwicklers ist ferner die Beeinträchtigung der Eeibungsaufladungsfähigkeit des Entwicklers nur gering, und zwar auch nach Herstellung einer großen Zahl von Bildkopien. Schließlich läßt sich in einem solchen Falle auch die Vorspannung in wirksamer Weise anlegen und aufrechterhalten.

Obwohl der Grund für den erfindungsgemäß erzielbaren Erfolg noch nicht geklärt ist, ist er vermutlich darin zu sehen, daß sich die innere Struktur des Entwicklerträgers aus dem erfindungsgemäß oxidierten Eisenpulver von der Sti-uktur üblicher bekannter und nur oberflächlich oxidierter Entwicklerträger erheblich unterscheidet. Ein Entwicklerträger gemäß der Erfindung besteht aus feinen gesinterten Teilchen, deren Oberfläche uneben und porös ist. Auf diese Weise erhöht sich die Oberfläche der einen oxidierten Eisenfilm aufweisenden Teilchen des Entwicklerträgers. Dadurch sind die Teilchen des Entwicklerträgers hinsichtlich ihrer Oberfläche den bekannten Entwicklerteilchen in den elektrischen Eigenschaften überlegen. Dies führt wiederum dazu, daß bei Verwendung solcher Entwicklerträger in Entwicklern, deren Eigenschaften, z.B. Feuchtigkeitsbeständigkeit, Halbarkeit, gute Reibungsaufladungsfähigkeit und die erreichbare Bildqualität verbessert sind.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Entwicklerträgers wird zunächst durch Vermählen eines Eisenkörpers ein feines Roheisenpulver eines Teilchendurchmessers bzw. einer Teilchengröße von nicht mehr als 50 pm hergestellt. Wenn die Teilchengröße des Roheisenpulvers über 50 μπι wiegt, erhält

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man bei den nachgeschalteten Verfahrensstufen keinen Entv/icklerträger der gewünschten Teilchenstruktur und Entwicklungseigenschaften.

Das erhaltene Eisenpulver wird ohne Mitverwendung irgendeines Bindemittels, z.B. von Natriumsilikat, Polystyrol, eines Polyacrylsäureester oder von Polyvinylalkohol, auf eine Temperatur von 900° Ms 1200⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur gesintert. Nach dem Abkühlen wird der gebildete Sinterkörper vermählen. Das erhaltene Mahlgut wird zur Auswahl von Teilchen eines Durchmessers von 50 bis 200 \w. klassifiziert. Danach wird das erhaltene Eisenpulver zur Oxidation auf eine Temperatur von 280 bis 290⁰C erhitzt, wobei sich auf der Oberfläche des Eisenpulvers ein Oxidfilm bildet. Der gebildete Oxidfilm verleiht dem Eisenpulver einen geeigneten elektrischen Widerstand. Darüber hinaus besitzt das erfindungsgemäß modifizierte Eisenpulver in Kombination mit dem Toner eine überragende Reibungsaufladungsfähigkeit, eine hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit, eine hervorragende Haltbarkeit gegen Einwirkung mechanischer und elektrischer Kräfte und führt zusammen mit dem Toner als Entwickler zu qualitativ hochwertigen Bildkopien.

Damit ein Entwicklerträger gemäß der Erfindung den gestellten Anforderungen genügt, muß die scheinbare Dichte der Trägerteilchen, bestimmt nach der japanischen Industrie-Standardvorschrift "Apparent density measuring method of metal powder" Z2504-1966 von 1,5 bis 2,5 aufweisen.

Bei diesem Meßverfahren bedient man sich einer Vorrichtung aus einem Pulverfülltrichter einer Mündung des gewünschten Durchmessers und eines zylindrischen Bechers einer Tiefe von 40 mm und eines Volumens von 25 - 0,05 cnr zur Aufnahme eines aus dem Pulverfülltrichter fallenden Metallpulvers. Durch den Pulverfülltrichter wird in den Becher eine aus-

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reichende Menge trockenen Metallpulvers eingefüllt, worauf das Gewicht (in Gramm) des den Becher füllenden Metallpulvers (durch Wägung) bestimmt wird. Das Gewicht wird dann mit

0,04 multipliziert, wobei man die scheinbare Dichte in g/cm'' erhält. Die nach den Verfahrensbedingungen, z.B. der Größe des Roheisenpulvers, der Behandlungstemperatur des Roheisenpulvers, der Art und Weise des Vermählens des durch Sintern erhaltenen Sinterkörpers, des Klassifizierungsgrades nach dem Vermählen und dergleichen, kann diese scheinbare Dichte sehr verschieden sein.

Das gesinterte Eisenpulver kann mittels einer Mahlwalze, einer Kugelmühle und/oder eines Hammerwerks vermählen bzw. zerkleinert werden. Zweckmäßigerweise wird erfindungsgemäß das gesinterte Eisenpulver mittels einer Mahlwalze oder einer Kugelmühle vermählen.

Wenn die scheinbare Dichte 2,5 übersteigt, sinkt die Oberfläche der Teilchen des Entwicklerträgers, so daß die ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Entwicklerträger bildende Rauheit bzw. Porosität der Teilchenoberfläche verlorengeht. Dies bedeutet also, daß in einem solchen Falle die Oberfläche des oxidierten Eisenfilms sinkt, so daß man keine besonders guten Entwicklungseigenschaften und Haltbarkeitseigenschaften mehr erreicht. Wenn die scheinbare Dichte 1,5 unterschreitet, erreicht man zwar die erforderliche Rauhheit bzw. Porosität der Teilchenoberfläche des Entwicklerträgers, gleichzeitig verringert sich jedoch der Teilchendurchmesser so stark, daß die Teilchen des Entwicklerträgers die lichtempfindliche Schichtoberfläche zerstören. Aus Gründen einer optimalen Qualität des Entwicklerträgers sollte folglich die scheinbare Dichte desselben 1,5 bis 2,5 betragen.

Zur Herstellung eines Entwicklers unter Verwendung des Eisenpulver-Entwicklerträgers gemäß der Erfindung werden 2 bis

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15 Teile Toner aus einem Harz, z.B. einem Styrol-, Methacrylsäuremethylester-, Polyester- oder Epoxyharz, einem Pigment, wie Ruß, oder Phthalocyanin-Blau, einem ladungssteuerstoff, wie Nigrosin oder Zaponschwarz X und erforderlichenfalls einem Fließ- oder Gleitmittel, z.B. Siliciumdioxid, einer Metallseife oder Wachs, zu 100 Teilen Eisenpulver-Entwicklerträger zugesetzt. Obwohl ein Entwickler gemäß der Erfindung hinsichtlich seiner Zusammensetzung den bekannten Zweikomponenten-Entwicklern entspricht, unterscheiden sich die Eigenschaften des erfindungsgemäß verwendeten Entwicklerträgers erheblich von den Eigenschaften der bekannten Entwicklerträger. Der Spielraum für das für die Gewährleistung einer bestimmten Bildqualität erforderliche Mischungsverhältnis zwischen Entwicklerträger und Toner ist im vorliegenden Fall breit. Wenn beispielsweise bei den bekannten Entwicklern auf 100 Teile Entwicklerträger 7 bis 10 Teile Toner verwendet werden, kann der erhaltene Entwickler in der Regel nicht verwendet werden, da die Hintergrundentwicklung zu stark ist. Im Gegensatz dazu erhält man erfindungsgemäß bei gleichen Mischungsverhältnissen qualitativ hochwertige Bildkopien hoher Dichte und,wenn überhaupt, begrenzter Hintergrundentwicklung. Wenn ein Entwickler mit einem Entwicklerträger gemäß der Erfindung zum Einsatz gelangt, kommt es bei dem sichtbaren Bild praktisch zu keiner Hintergrundentwicklung. Die Bildqualität des sichtbaren Bildes erleidet selbst nach Herstellung einer großen Anzahl von Bildkopien kaum eine Einbuße. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine Beeinträchtigung des Entwicklers infolge Haftenbleiben des Toners an dem Entwicklerträger (Verbrauch der Toner) z.B. eine Änderung der Reibungsaufladungsfähigkeit und eine Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Vorspannung, nicht stattfinden.

Ein Entwickler gemäß der Erfindung läßt sich nicht nur auf ein latentes elektrostatisches Bild, das auf einem licht-

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empfindlichen photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial mit Selen, Titanoxid, Cadmiumsulfid oder Zinkoxid als Photoleiter erzeugt wurde, sondern auch auf ein latentes elektrostatisches Bild auf einem nicht-lichtempfindlichen elektrographischen Aufzeichnungsmaterial gebildet wurde, applizieren.

Im Rahmen eines Verfahrens, "bei dem ein erfindungsgemäßer Entwickler zum Einsatz gelangt, wird ein elektrisch leitendes, lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial durch eine Corotron- oder Scorotron-Ladungsstation mit einer Elektrode, z.B. einem Wolframdraht, durch Coronaentladung aufgeladen und durch Belichten mit einem latenten elektrostatischen Bild versehen. Dieses wird dann entwickelt, indem in üblicher bekannter Weise, z.B. durch Kaskaden- oder Magnetbürstenentwicklung und dergleichen, ein Tonerbild erzeugt wird. Während der Entwicklung bedient man sich zweckmäßigerweise einer Entwicklungselektrode geeigneter Vorspannung. Gegebenenfalls wird dann das erhaltene Tonerbild unter Verwendung einer Übertragungsladungsstation vor dem Fixieren des Tonerbildes mittels einer Fixiervorrichtung, z.B. eines Strahlungsheizgeräts, einer beheizten Walze oder einer Druckwalze, auf ein Übertragungspapier bzw. aus Papier bestehendes Bildempfangsmaterial übertragen. In der geschilderten Weise erhält man eine qualitativ hochwertige Bildkopie hoher Dichte und geringer Hintergrundentwicklung. Insbesondere lassen sich über lange Zeit hinweg durch wiederholte Übertragung qualitativ ausgezeichnete Übertragungsbilder herstellen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich der Entwickler infolge der überragenden Eigenschaften des Entwicklerträgers nicht besonders stark abnutzt.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher veranschaulichen.

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Beispiel

Es werden zwei verschiedene Arten Roheisenpulver eines Teilchendurchmessers bzw. einer Teilchengröße von nicht über 50 pm bzw. von nicht über 100 μια hergestellt und bei verschiedenen Temperaturen gesintert bzw. oxidiert. Die Temperaturen der ersten Sinterung, die Teilchendurchmesser nach dem Sintern und die Temperatur der Oxidationsbehandlung sowie die scheinbaren Dichtewerte von 14 Arten erhaltener Eisenpulver finden sich in der folgenden tabellarischen Zusammenstellung.

Entsprechend der folgenden Rezeptur und unter Verwendung der verschiedenen Eisenpulver-Entwicklerträgersorten werden verschiedene Entwickler hergestellt. Diese werden dann in einem handelsüblichen Kopiergerät zu Kopierzwecken verwendet. In der tabellarischen Zusammenstellung finden sich die Ergebnisse hinsichtlich Kopienzahl» Bildqualität und Hintergrundentwicklung.

Rezeptur der Entwickler:

Entwicklerträger 100 Teile

Toner aus einem Styrolharz, Ruß und Nigrosin

im Verhältnis 100:6:4 6 Teile.

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Probe Nr.

erfindungs-
gemäß

co Ver-

f¹^ gleichs-

-* proben

Teilchen- Tempedur chmess er ratur des Aus- der
gangsmaterials ersten in Mikron Sinterung ⁰C

Teilchendurchmesser
nach dem
Sintern in
Mikron

Temperatur bei der Oxidationsbehandlung in ⁰C

2
3
4
5
6
7

nicht größer als 50

ti

nicht größer als

10 nicht größer als 50

11 "

12 "

13 "

14 "

50 bis 200 300 bis

» "

" "

scheinbare

3,10

1,35

2,17

Ergebnisse des Testkopier ens

Anz ahl Hin t e r grund Kopien entwicklung

2,18 20000

2,22 "

1,80 »

2,30 »

2,13

5000 6000 10000

8000

nein

It It

ti

It Il

ti	It	It	2,62	6000	tt
Il	nicht weni·*-	ti	2,95	schlechte	Bildquali
	ger als 200			tat
Il	Il	Il	2,80	3000	da
It	50 bis 200	250 bis 280	2,01	7000	It
Il	Il	Il	2,70	4000	Il
tt	ti	Il	1,80	4000	It

Aus der tabellarischen Zusammenstellung geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Eisenpulver-Entwicklerträger, die unter erfindungsgemäß einzuhaltenden Sinterungsbedingungen hergestellt wurden und deren scheinbare Dichte in den erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereich fällt, selbst nach Herstellung von 20 000 Bildkopien immer noch qualitativ hochwertige Bilder geringerer bis fehlender Hintergrundentwicklung liefern. Im Gegensatz dazu liefern die Vergleichsproben, die unter anderen Sinterungsbedingungen hergestellt worden sind oder deren scheinbare Dichte nicht den erfindungsgemäßen Anforderungen genügt» nur weit weniger Bildkopien, die darüberhinaus auch noch von schlechter Qualität sind, bzw. eine mehr oder minder starke Hintergrundentwicklung zeigen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.J Aus Eisenpulver "bestehender Entwicklerträger einer scheinbaren Dichte von 1,5 bis 2*5 zum Entwickeln eines latenten, elektrostatischen Bildes, hergestellt durch Sintern eines auf eine Teilchengröße von nicht mehr als 50 \xm vermahlenen Roheisenpulvers ohne Mitverwendung eines Bindemittels bei einer Temperatur von 900° bis 120O⁰C zu einem Sinterkörper, Vermählen des Sinterkörpers und Klassifizieren des Mahlguts zu einem Eisenpulverzwischenprodukt einer Teilchengröße von 50 bis 200 pm, Oxidieren des erhaltenen Eisenpulverzwischenprodukts bei einer Temperatur von 280° bis 390⁰C und Einstellen des erhaltenen Eisenpulvers auf eine scheinbare Dichte von 1,5 "bis 2,5.

2. Verfahren zur Herstellung eines aus Eisenpulver bestehenden Entwicklerträgers zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß man ein auf eine Teilchengröße von nicht mehr als 50 \w. vermahlenes Roheisenpulver ohne Mitverwendung eines Bindemittels bei einer Temperatur von 900 bis 1200⁰C zu einem Sinterkörper

809837/0921

sintert, den erhaltenen Sinterkörper im Rahmen eines MahlVorgangs zerkleinert, das zerkleinerte Produkt zu einem Eisenpulverzwischenprodukt einer Teilchengröße von 50 bis 200 um klassifiziert, danach das erhaltene ■Eisenpulverzwischenprodukt bei einer Temperatur von 280° bis 39O⁰C oxidiert und schließlich das erhaltene Eisenpulver auf eine scheinbare Dichte von 1,5 bis 2,5 einstellt.

Z-. Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer Bilder, bestehend aus einem Entwicklerträger gemäß Anspruch 1 und einem Toner.

4. Verfahren zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes durch Ausbilden eines latenten elektrostatischen Bildes auf einem lichtempfindlichen photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial, Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes mit einem aus einem Eisenpulver-Entwicklerträger und einem Toner bestehenden Entwickler zu einem sichtbaren Bild und Wärmefixieren des erhaltenen sichtbaren Bildes entweder direkt auf dem Aufzeichnungsmaterial oder nach Übertragung desselben auf ein Bildempfangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Entwickler verwendet, der als Eisenpulver-Entwicklerträger einen solchen gemäß Anspruch 1 enthält.

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