DE3100391A1 - Ladungsbild-entwicklungsverfahren - Google Patents

Description

Ladungsbild-Entwicklungsverfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entwicklungsverfahren für elektrische Ladungsbilder, wie sie bei elektrophotographischen Verfahren, elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren oder dgl. erzeugt werden.

Bei elektrophotographischen Verfahren , elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren und dgl. sind verschiedenerlei Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder bekannt, wie beispielsweise das Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren, das Kaskaden-Entwicklungsverfahren, das Flüssig-Entwicklungsverfahren oder dgl., bei welchen ein hauptsächlich aus einem Toner und einem Trägermittel bestehender Zweikomponentenentwickler verwendet wird; diese Entwicklungsverfahren ergeben gleichmäßige Bilder guter Qualität. Bei den Entwicklungsverfahren, bei denen ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird, besteht jedoch eine Unzulänglichkeit darin, daß eine unerwünschte Änderung der Bildqualität auftritt, die auf eine Änderung des Gewichtsverhältnisses zwischen dem Toner und dem Trägermittel, eine Verschlechterung des

VI/rs

130047/0451

Deutsche Bank (Manchen) Kto. 51/61070

dresdner Bank (München) KtO 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

- 4 - DE 0946

Trägermittels, bei Trocken-Entwicklern auf ein Verstreuen der Tonerteilchen und bei Flüssig-Entwicklern auf dem Verlust an Trägerflüssigkeiten beruht. Zur Ausschaltung derartiger Unzulänglichkeiten werden die Entwicklungseinrichtungen mit verschiedenerlei Einrichtungen zum Vermeiden dieser Nachteile ausgestattet, wie beispielsweise mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Tonermenge oder einem Rührwerk für den Toner und das Trägermittel; dies ergibt jedoch einen unerwünscht hohen Kos t enau fwand.

Zur Vermeidung der vorstehend genannten Schwierigkeiten wurden kürzlich Entwicklungsverfahren nach dem Einkomponentensystem vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die japanische Patentveröffentlichung 491/1962 ein Induktions-Entwicklungsverfähren, bei dem leitende magnetische Tonerteilchen auf einen Zylinder aufgebracht werden, in dem ein Magnet enthalten ist, und eine aus den Tonerteilchen gebildete Magnetbürste mit einer Fläche in Berührung gebracht wird, die ein elektrostatisches Ladungsbild trägt. Da der Toner elektrisch leitend ist, wird durch eine der Ladungsbild-Trägerfläche gegenüberstehende Magnetbürste in jedem Tonerteilchen eine elektrische Ladung induziert, deren Polarität derjenigen der Ladungsbilder entgegengesetzt ist. Auf diese Weise wird durch elektrische Anziehungskraft die Entwicklung bewerkstelligt. Dieses Induktions-Entwicklungsverfahren hat die verschiedenen Probleme bei dem Zweikomponentenentwickler-System gelöst und es ermöglicht, kleine,

leichte und preisgünstige Entwicklungseinrichtung an zu schaffen.

Das Induktions-Entwicklungsverfahren ist jedoch normalerweise nur bei photoempfindlichem Papier mit einer

Beschichtung aus einem Photoleiter wie einem photoempfindlichen Zinkoxid-Papier anwendbar. Da der Toner leitend ist, ist es außerordentlich schwierig, ihn nach einem Induktions-Entwicdclungsverfahren auf elektrische Weise

130047/0451

- 5 - DE 0946

auf gewöhnliches Papier oder ein anderes Bildempfangsmaterial zu übertragen. Zur Verbesserung der Ubertragungs-Fähigkeit bei einem Induktions-Entwicklungsverfahren wurde zwar versucht, den elektrischen Widerstand des Toners zu steigern, jedoch wird in einem derartigen Fall der elektrische Widerstand des Toners durch die Umgebungsbedingungen wie die Feuchtigkeit oder dgl. beeinflußt, so daß die Qualität des entwickelten Bilds und der übertragenen Bilder nicht gleichmäßig ist.

Im Hinblick auf die vorstehend genannten Schwierigkeiten bei der Entwicklung mit einem Einkomponentenentwickler wurde in der am 30. August 1978 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 938 101 ein neues Entwicklungs-

]5 verfahren vorgeschlagen, gemäß dem allein Bildberei.che mit einem magnetischen Toner entwickelt werden, ohne daß der magnetische Toner mit der Ladungsbild-Trägerfläche in Berührung gebracht wird. Bei diesem neuen Entwicklungsverfahren wird ein isolierender magnetischer Toner aus einem Harz und einem magnetischen Pulver verwendet, wobei der Toner eine triboelektrische bzw. Reibungsladung festhält, die hauptsächlich mittels eines Trägerelements für den Entwickler erzeugt wird. Da hierbei ein isolierender magnetischer Toner verwendet wird,

25 der eine stabile bzw. gleichmäßige elektrische Ladung

festhält, können selbst dann gute Kopien erzielt werden, wenn er in einem Kopiergerät mit Bildübertragung verwendet wird.

30 Die am 18. Juli 1979 eingereichte US-Patentan

meldung Nr. 58 435 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Wiedergabe der Gradation bzw. Tönung, schmaler Buchstaben und kleiner Buchstaben dadurch, daß an ein Entwicklungsgefäß bei dem vorstehend beschriebenen Entwicklungssystem ein elektrisches Vorspannungs-Wechselfeld angelegt wird.

130047/0451

- 6 - DE 0946

^j Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Entwicklungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit dem von einer Schleierschwärzung freie Bilder guter Qualität und klare Kopien

c ohne Unscharfen um die Bildteile herum erzielbar sind.

Ferner soll mit der Erfindung ein Entwicklungsverfahren angegeben werden, bei dem die Nutzungsdauer des Entwicklers verlängert ist.

Erfindungsgemäß wird ein Entwicklungsverfahren

angegeben, bei dem elektrostatische Ladungsbilder an einem Ladungsbildträger einem Tonerträger gegenübergesetzt werden, der an seiner Oberfläche eine Tonerteilchenschicht trägt, wobei die Dicke d der Tonerteilchenschicht in mm bei einer triboelektrischen bzw. Reibungsladung q des Toners in C/g so eingeregelt wird, daß folgende Beziehung.eingehalten ist:

3 x 10"⁸ <|q-d|< 5 X 10"⁶

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht

einer für das Entwicklungsverfahren verwendeten Entwic'klungseinrichtung,

bei der ein isolierender magnetischer Entwickler verwendet wird.

130047/0451

- 7 - DE 0946

I Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die

den Zusammenhang zwischen einer Oberflächenspannung und der Dicke einer Tonerteilchenschicht veranschaulicht, 5 die an der Oberfläche eines Zylinders

ausgebildet ist, wobei die Oberflächenspannung durch Messung von triboelektrischer Ladung bestimmt ist, die an Teilchen von Tonern A, B bzw. C erzeugt wurde.

Fig. 3 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung der Gleichförmigkeit von Ladungen an Tonerteilchen bei dem Entwicklungsverfahren.

Fig. 4, 5 und 6 sind graphische Darstellungen, die die Zusammenhänge zwischen der Dicke jeweiliger Tonerteilchenschichten, die an der Oberfläche eines Zylinders ausgebildet sind, und der Bilddichte sowie

zwischen dieser Dicke und einer Schleierschwärzungs-Dichte veranschaulichen.

Falls bei einem herkömmlichen Zweikomponentenentwickler ein jeweiliges Tonerteilchen keine konstante triboelektrische bzw. Reibungsladung festhalten kann, können zum Entwickeln nur diejenigen Tonerteilchen beitragen, die die angemessene Ladung halten. In diesem Fall bewirken die Tonerteilchen, die eine ungeeignete Ladung halten, eine Schleierschwärzung und dgl., jedoch werden diese Tonerteilchen mit der ungeeigneten Ladung praktisch mittels eines Trägers abgeführt. Die abgeführten Teilchen erhalten dann wieder für die Entwicklung

die geeignete Ladung.
35

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Ausführung eines Entwicklungsverfahrens, bei dem der isolierende magnetische Toner verwendet wird. Ein Ladungsbildträger

130047/045*

^:J'::¹'^:.:- .[.Ό . 310Q391

- 8 - DE 0946

■j 1 dreht in Richtung des Pfeils gemäß Fig. 1 unter Gegenüberstellung zu einem Tonerträger 3, der innen mit einem Festmagneten 2 versehen ist. Auf die Oberfläche des Tonerträgers 3 werden Tonerteilchen 6 aus einem Vorratsc behälter bzw. Einfülltrichter 4 in der Weise aufgebracht, daß eine Rakel 5 in geeigneter Weise die Dicke der sich ergebenden Tonerschicht regelt. Da die isolierenden und magnetischen Tonerteilchen 6 eine ferromagnetische Substanz enthalten, werden sie während ihres Transports

^q zu einem Entwicklungsabschnitt an der Oberfläche des Tonerträgers 3 hin durch die Wirkung des inneren Festmagneten 2 oder die Wechselvorspannung aus einer Wechselvorspannungsquelle 7 umgerührt, so daß daher jedes Tonerteilchen in vollen Kontakt mit der Oberfläche des Tonerträgers gebracht wird, damit es ausreichende Reibungsladung erhält. Danach wird mit einem Magnetpol an dem Entwicklungsabschnitt eine Magnetbürste geformt, um ein elektrostatisches Ladungsbild durch dessen elektrostatische Anziehungskraft zu entwickeln. Wenn die Polaritat der angelegten Wechselvorspannung 7 die gleiche wie diejenige des Toners ist, wirkt das Wechselvorspannungs-FeId in der Weise, daß die Tonerteilchen weiter zu dem Ladungsbild hin geschoben werden. Wenn im Gegensatz dazu die Polarität der angelegten Wechselvorspannung 7 zu derjenigen der Tonerteilchen entgegengesetzt ist, wirkt das Wechselvorspannungs-Feld in der Weise, daß die Tonerteilchen von dem Ladungsbild weg zurückgezogen werden. Als Folge davon wird die Möglichkeit gesteigert, daß die Magnetbürste aus den Tonerteilchen mit dem elektrostatischen Ladungsbild in Berührung gebracht wird. Daher ist das sich ergebende Bild hinsichtlich der Gradation bzw. Tönungsstufung und der Reproduzierbarkeit feiner Linien hervorragend. Die bei dem EntwicklungsVorgang verwendete Tonerteilchen werden auf die Oberfläche des Tonerträgers 3 in Form einer dünnen Schicht aufgebracht, wobei die gesamte Tonerteilchenschicht zur Entwicklung beiträgt. Das heißt, falls die Ladung eines jeweiligen Tonerteilchens unregelmäßig und ungleichförmig ist, be-

130047/045Ϊ

- 9 - DE 0946

wirken Teilchen mit einer für die Entwicklung ungeeigneten Ladung am Rand eines Bilds eine Schleierschwärzung und Unscharfe. Der Grund hierfür ist in Anbetracht der vorgenannten Wirkung der Wechselvorspannung offensichtlich. Da ferner die mit dem magnetischen Toner gebildete Magnetbürste kurz ist und die Abführungs-Wirkung mittels des Trägermittels nicht wie bei einem Zweikomponentenentwickler ausführbar ist, ist es unmöglich, eine Schleierschwärzung bzw. einen Schleier zu verhindern.

Es ist somit notwendig, einen Toner herzustellen, bei welchem jedes Tonerteilchen eine gleichförmige und konstante Ladung trägt. Dies ist grundlegend verschieden davon, daß wie bei dem herkömmlichen Zweikomponentenentwickler eine durchschnittliche Reibungsladung aller Tonerteilchen von Bedeutung ist.

Bei einem Entwicklungsvorgang, wie er mit der

schematischen Schnittansicht in Fig. 1 veranschaulicht ist, wurde der Zusammenhang zwischen der Reibungsladung eines Tonerteilchens und der Bildqualität untersucht. Nachdem nämlich der eine Tonerteilchenschicht tragende Tonerträger 3 unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten

25 Vorrichtung in Richtung des Pfeils in Fig. 1 gedreht

wurde, wurde die Spannungsquelle 7 für die Wechselvorspannung geerdet und mittels eines Elektrometers 8 ein an der Oberfläche der Tonerteilchenschicht erzeugtes Potential gemessen, das auf triboelektrischer bzw. Reibungsladung beruhte. In diesem Fäll wurde die Magnetfeldstärke an dem Potentialmeßabschnitt gleich derjenigen an dem Entwicklungsabschnitt gemacht. Unter Verwendung von Tonern A, B und C mit unterschiedlichen triboelektrischen Ladungsfähigkeiten, wie sie bei einem (nachfolgend beschriebenen); Beispiel dargestellt sind, und unter Steuerung der Rakel 5 zur Einstellung der Dicke der Tonerteilchenschicht wurden bezüglich eines jeden der Toner die Dicke der Tonerteilchenschicht und

130047/0451

- 10 - DE 0946

die auf der Reibungsladung beruhende Oberflächenspannung gemessen. In der Fig. 2 ist bezüglich eines jeden der Toner A, B bzw. C die Dicke gegen die Oberflächenspannung aufgetragen.

Die Dicke der Tonerteilchenschicht ist die Länge einer Magnetbürste, die an dem Entwicklungsabschnitt aus den Tonerteilchen gebildet ist, wobei die Länge mittels eines Mikrometers gemessen wurde. Bei der Messung der Dicke der Tonerteilchenschicht wurde an dem Entwicklungsabschnitt kein elektrisches Feld angelegt, das auf einem elektrostatischen Ladungsbild und einer Wechselvorspannung beruht. Die Teilchen in der Magnetbürste wurden jedoch durch das auf dem inneren Festmagneten

15 zurückzuführende Magnetfeld ausgerichtet.

Die triboelektrische Ladbarkeit des Toners A, B bzw. C wurde jeweils nach dem bekannten "Abblaseverfahren" gemessen (wie es beispielsweise in der Veröffentlichung "Electrophotography", Japan, Vol. 16, No. 2, Seite 17, 1978 beschrieben ist). In diesem Fall wurden als Trägermittel zum Aufbringen von Reibungsladung an den Toner kleine Edelstahl-Kugeln (mit 75 bis 150 μΐη Durchmesser) verwendet, die aus dem gleichen Material

25 wie der Tonerträger 3 nach Fig. 1 bestanden.

Die nach diesem Verfahren gemessenen triboelektrif sehen bzw. Reibungsladungen waren folgende:

³⁰ Toner A: -1,5 χ 10~⁷"c/g

— 6 Toner B: -9,8 χ 10 C/g

Toner C: -3,5 χ 10~ C/g

130047/045*

- 11 - DE 0946

, Aufgrund der Fig. 2 und der Ergebnisse der Bestimmung der Reibungsladung wurde festge

stellt, daß im Falle eines Toners mit großer triboelektrischer Ladefähigkeit bei der Oberflächenspannung an dem Torerträger mit einer Steigerung der Dicke der Tonerteilciienschicht eine Neigung zur Sättigung besteht.

Von dieser Neigung wurde erwogen, daß sie im Falle einer dicken Tonerteilchenschicht auf eine Ansamm-

_in lung stark geladener Teilchen in einer unteren Schicht durch elektrostatische Kraft und Uberschichtung mit geringer geladenen Teilchen über der stark geladenen Teilchenschicht durch das Magnetfeld zurückzuführen ist. Es wurde festgestellt, daß die Neigung besonders

,C auf die stärkere elektrostatische Anziehungskraft an

stark geladenen Tonerteilchen zurückzuführen ist. Falls ferner eine Tonerteilchenschicht zu dick gemacht wird, wird die Reibungsladung der jeweiligen Tonerteilchen ungleichförmig.

Die Richtigkeit der vorstehenden Bewegungen wurde

aus der folgenden Näherungsberechnung geschlossen:

Die an der Teilchenschicht erzeugte Oberflächenspannung

wird unter der Annahme berechnet, daß ein jedes Toner-

25 teilchen gleiche Ladung hat. Gemäß der Darstellung in

dem Modell nach Fig. 3 ist unter der Annahme, daß an dem Tonerträger 3-1 eine Tonerschicht (Magnetbürste) 3-2 mit gleichförmiger Ladung ausgebildet ist, die Oberflächenspannung y gegeben durch

wobei £ die Dielektrizitätskonstante der Tonerschicht

ist und ρ die Raumladungsdichte derselben unter der An

nähme ist, daß ρ gleichförmig ist. Da ψ durch die

Dicken-Richtung χ in Fig. 3 bestimmt ist, wird die vorstehende Gleichung zu

130047/0451

- 12 - DE 0946

Daraus wird folgende Gleichung erzielt

~ Ji ^{χ2+ ClX}

Nimm man an, daß χ an der Oberfläche des Tonerträgers gleich Null ist und χ an der Oberfläche der Tonerteilchenschicht gleich d ist, so ist

Ip(O) = 0.

Daher gilt C₂ = 0 und

und daher

C₁ =-f-d

Dementsprechend ist die Oberflächenspannung der Tonerteilchenschicht die folgende:

ρ kann aus der Reibungsladung gemäß dem genannten
Abblaseverfahren und dem aufgebrachten Gewicht des
Toners je Raumeinheit, berechnet werden. Da die Dichte der Magnetbürste gering ist, kann die Dielektrizitätskonstante £ durch die Dielektrizitätskonstante von
Luft angenähert werden.

130047/0451

^:J'::^;'ü λθ .2100391

- 13 - DE 0946

•j Die Tonerteilchen an der Oberfläche der Toner

trägers werden mittels der Rakel so abgestreift, daß das Gewicht des je Flächeneinheit aufgebrachten Toners festgelegt ist. Die Spannung an der Oberfläche des Tonerc trägers bei einem jeweiligen Toner A, B bzw. C wird aufgrund des Gewichts des auf die Oberfläche des Tonerträgers aufgebrachten Toners, der Dicke der Tonerteilchenschicht und dem mittels des Abblaseverfahrens gemessenen Wert der Reibungsladung berechnet. Als Ergebnis folgt,

IQ daß bei einer Dicke einer auf den Tonerträger aufgebrachten Tonerschicht von weniger als 0,05 mm der in der Fig. 2 gezeigte Meßwert vergleichsweise dem Rechenwert nahekommt. Mit steigender Dicke der aufgebrachten Tonerschicht wird der Meßwert geringer als der Rechenwert, wobei sich eine Neigung zur Sättigung ergibt. Wenn nämlich die aufgebrachte Tonerschicht sehr dünn ist, ist die Schicht annähernd eine Einzelteilchen-Schicht bzw. eine Einfach-Teilchenschicht an der Oberfläche des Trägers. Daher ist anzunehmen, daß die Reibungsladung so gleichförmig ist, wie wenn die Tonerteilchen bei dem Abblaseverfahren mit einem Trägermittel gemischt wären. Wenn die Dicke der Tonerschicht ansteigt, erfolgt eine Sättigung der Oberflächenspannung, was auf eine geringere Ladung der Teilchen in der oberen Schicht und die Bildung einer Teilchenschicht mit ungleichförmiger Ladung zurückzuführen ist. Es wurde festgestellt, daß diese Neigung mit steigender triboelektrischer Ladbarkeit eines Toners ausgeprägt wird. Wie vorangehend ausgeführt wurde, gibt die Oberflächenspannung einer Tonerteilchenschicht an der Oberfläche des Tonerträge'rs die triboelektrische bzw. Reibungsladung des Toners wieder. Bei der Messung der Oberflächenspannung einer Tonerteilchenschicht wurden die Anzahl der Magnetpole, die Stärke des Magneten, die Frequenz und die Stärke der Wechselvorspannung und dgl. verändert; die Oberflächenspannung einer Tonerteilchenschicht ist jedoch hauptsächlich durch die Eigenschaften des Toner-Materials, die triboelektrische Reihe zwischen den Trägern für die Tonerteilchenschicht und

130047/0451

- 14 - DE 0946

rteil-

in einem gewissen Ausmaß von der Dicke der Tonerte chenschicht bestimmt ist.

Das beschriebene Entwicklungsverfahren ergibt c ein Entwicklungsverfahren mit dem vorstehend beschriebenen Entwicklungsvorgang und einem Entwickler mit einer bestimmten triboelektrischen Ladbarkeit. Die triboelektrische Ladung eines Toners kann sowohl durch die Eigenschaften des Materials des Tonerträger-Elements als IQ auch durch diejenigen des Toners gesteuert werden.

Aufgrund der vorstehenden Ergebnisse wurde unter Verwendung der Toner A, B und C mit den unterschiedlichen triboelektrischen Ladbarkeiten der Zusammenhang zwischen der triboelektrischen Ladung und der Bildqualität untersucht.

Unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wurde als Ladungsbildträger 1 ein photoempfindliches Material mit einer Isolierschicht aus Polyester auf einer photoleitfähigen Schicht aus CdS verwendet. Es wurde ein Ladungsbild mit einem Potential von +5 00 V im Dunkelbereich und -20 V im Hellbereich gebildet und eine Entwicklung in der Weise ausgeführt, daß der Abstand zwischen der Oberfläche des Ladungsbildträgers und derjenigen des mit den Tonerteilchen besetzten Tonerträgers so gesteuert wurde, daß er geringfügig größer als die Dicke der Tonerschicht war, wobei die beiden Träger zur Entwicklung in der Richtung der Pfeile in Fig. 1 gedreht wurden. Die hinsichtlich der Toner A, B bzw. C erzielten Ergebnisse sind in den Fig. 4, 5 bzw. 6 dargestellt. In den Fig. 4, 5 und 6 sind die Maximaldichte und eine Schleierdichte gegen die Tonerschichtdicke aufgetragen. Die Einregelung und Messung der Tonerschichtdicke wurden nach den vorstehend genannten Verfahren ausgeführt. In den Fig. 4, 5 und 6 ist Dmax die Maximaldichte eines Bilds, während Dfog die Schleierschwärzungs- bzw. Schleierdichte ist.

130047/0451

- 15 - DE 0946

] Nach Fig. 4 ist bei Verwendung des Toners A mit der geringen triboelektrischen Ladbarkeit die Bilddichte bei einer dünnen Tonerschicht gering, so daß daher eine Tonerschichtdicke notwendig ist, die zumindest 0,2 mm oder größer ist. Wenn die Tonerschichtdicke 0,5 mm oder größer ist, steigt die Schleierdichte an. Daher kann ein brauchbares Bild in dem Bereich 0,2 bis 0,5 mm erzielt werden. Bei der Verwendung des Toners B, dessen triboelektrische Ladbarkeit höher als diejenige des Toners A ist, ist ein brauchbares Bild bei einer Tonerschichtdicke im Bereich von 0,05 bis 0,25 mm erzielbar. Bei Verwendung des Toners C, der am leichtesten auf triboelektrische Weise bzw. durch Reibung ladbar ist, ist der brauchbare Bereich der Tonerschichtdicke sehr eng und liegt aufgrund der Maximaldichte und der Schleierdichte gemäß der Darstellung in Fig. 6 um 0,05 mm herum. Durch Vergleich der in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigten Ergebnisse mit dem vorangehend beschriebenem Zusammenhang zwischen der Oberflächenspannung einer Tonerteilchenschicht (Fig. 2) und deren triboelektrischer Ladung wurde festgestellt, daß die Tonerschichtdicke zur Erzielung eines brauchbaren Bilds dem Bereich entspricht, in welchem der jeweilige Toner eine gleichmäßigere Ladung festhalten kann. Ferner zeigen die Fig. 4, 5 und 6 folgendes:

Falls die Dicke des aufgebrachten Toners größer als die erforderliche Dicke ist, besteht die Neigung zum Auftreten eines Schleiers, während die Bilddichte aufgrund der Ablagerung von triboelektrisch geringer geladenen Tonerteilchen an der oberen Schicht der Tonerteilchenschicht abnimmt; wenn der Toner eine hohe triboelektrische Ladung hat, ist die zum Aufrechterhalten einer gleichförmigen Ladung fähige Tonerteilchenschicht dünn.

Aufgrund der vorstehend genannten Ergebnisse wurden Toner mit verschiedenerlei Materialien hergestellt, um deren triboelektrische Ladbarkeit nach dem Abblaseverfahren zu bewerten. Als nächstes wurde die Dicke einer aufgebrachten Tonerteilchenschicht bestimmt,

130047/0451

- 16 - DE 0946

£ I U y J

bei der ein gutes Bild erzielbar war; daraus wurde fest gestellt, daß ein gutes Bild in einem verhältnismäßig begrenzten Bereich hinsichtlich der triboelektrischen Ladbarkeit des Toners und der Dicke einer aus diesem aufgebrachten Schicht erzielbar ist. Es wurde nämlich festgestellt, daß ein gutes Bild dann erzielbar ist, wenn die Dicke d (mm) einer Tonerschicht zur Erfüllung der folgenden Ungleichung:

3 χ 10"⁸< q-d|< 5 χ 10"⁶

und vorzugsweise der Ungleichung

3 x 10"⁷< q*d < 3 χ 10~⁶

gesteuert wird, wobei q (C/g) die nach dem Abblaseverfahren bestimmte triboelektrische Ladung eines Toners darstellt. Nach dem beschriebenen Entwicklungsverfahren wird es somit möglich, durch Kenntnis einer einem Toner eigentümlichen triboelektrischen Ladbarkeit die Dicke einer aufgebrachten Tonerschicht zu bestimmen, die zur Erzielung eines guten Bilds notwendig ist. Wie aus den vorangehend genannten Einheiten hervorgeht, hängt die einem Toner eigene triboelektrische Ladbarkeit von dessen spezifischem Gewicht ab, jedoch besteht ein geringfügiger Unterschied hinsichtlich des spezifischen Gewichts bei verschiedenen praktisch verwendbaren Tonern, die im Hinblick auf das Fixieren' und dgl. hergestellt werden. Demgemäß wird die triboelektrische Ladbarkeit eines Toners nicht von dessen spezifischem Gewicht beeinflußt.

Vergleicht man die Fig. 4, 5 und 6, so ist die zur Erzeugung eines Bilds mit hoher Dichte notwendige Tonerschicht um so dünner, je höher die einem Toner eigene triboelektrische Ladbarkeit ist. Dieses Ergebnis

130047/0451

WÖ391

] beruht auf dem Unterschied in der Dichte einer an der Oberfläche des Tonerträgers gebildeten Magnetbürste. Das heißt, es wurde festgestellt, daß mit einer Abnahme der triboelektrischen Ladbarkeit die Dichte einer Magnetbürste geringer wird. Im Falle des Toners C mit der hohen triboelektrischen Ladbarkeit wird mit steigender Tonerschichtdicke die Dichte einer Magnetbürste geringer. Hinsichtlich der vorangehenden Betrachtungen zeigt das Ergebnis der Messung des Gewichts an aufgebrachtem Toner, daß sich durch die elektrostatische Kraft die Tonerteilchen mit der höheren triboelektrischen Ladung in der unteren Schicht der an der Oberfläche des Tonerträgers gebildeten Tonerteilchenschicht ablagern, während aufgrund des Magnetfelds die Tonerteilchen mit der geringeren triboelektrischen Ladung der unteren Schicht überlagert sind. Bei einem Toner mit geringer triboelektrischer Ladung kann eine gute Bilddichte in einem gewissen Ausmaß dadurch erzielt werden, daß die Dicke der aufgebrachten Tonerschicht gesteigert wird. Im Falle eines Toners, der eine geringere triboelektrische Ladung als der Toner A hat, steigt jedoch bei vergrößerter Dicke der aufgebrachten Tonerschicht mit der steigender Bilddichte die Schleierdichte an. Demgemäß ist es erforderlich, daß die triboelektrische Ladung eines Toners mindestens h0 i C/g beträgt. Hinsichtlich eines Toners wie des Toners C mit der hohen triboelektrischen Ladbarkeit ist der Bereich der Dicke einer aufgebrachten Tonerschicht eng, in welcher jedes Tonerteilchen eine gleichförmige Ladung trägt; daher beträgt in Anbetracht der mechanischen Genauigkeit der Dicke-Einstellung der Wert für die triboelektrische Ladbarkeit maximal )4 χ 10 I C/g.

Falls ferner die einem Toner eigene triboelektrische Ladbarkeit aus dem genannten Bereich vonjiO i bis l4 χ 10 I C/g abweicht, besteht hinsichtlich der Beständigkeit des Toners eine Neigung zur Verringerung. Beispielsweise war unter Verwendung -eines Toners mit einer triboelektrischen Ladung von weniger alsho I C/g bei kontinu-

130047/0451

ι ierlichem Kopieren die Bilddichte ungleichmäßig, wobei mit,, steigender Kopierblatt-Anzahl die Dichte abnahm oder Teil-Geisterbilder auftraten. Bei einem Toner mit einer triboelektrischen Ladung von mehr als U χ 10 I C/g c wurde die Tonerteilchenschicht an der Oberfläche des Tonerträgers ungleichmäßig, so daß ein Teil eines kopierten Bilds entfiel, da die durch die elektrostatische Kraft fest an die Oberfläche des Trägers gebundenen Tonerteilchen schließlich nicht zur Entwicklung beitragen

IQ konnten. Der Grund für diese Erscheinungen ist noch nicht völlig geklärt, es wurde jedoch erkannt, daß zur Bildung einer gleichmäßigen Tonerteilchenschicht ein Toner mit geeigneter triboelektrischer Ladbarkeit notwendig ist. Vorteilhaft wurde eine Entwicklung mit dem größten Spielraum unter Verwendung eines Toners mit einer triboelektri schen Ladung im Bereich von 15 χ 10 I bis l3 χ 10 I C/g ausgeführt.

Wie aus den vorstehenden Erläuterungen ersichtlieh ist, ist es nach dem Entwicklungsverfahren notwendig, daß die jeweiligen Tonerteilchen einer aufgebrachten Schicht eine gleichförmigere Ladung haben, wobei die Qualität eines Kopiebilds und die Dauerhaftigkeit eines Toners durch die triboelektrische Ladbarkeit des verwendeten Toners und die Dicke der aufgebrachten Tonerschicht bestimmt sind.

Die Dicke einer Tonerteilchenschicht kann in Abhängigkeit von der triboelektrischen Ladbarkeit des Toners durch die Stellung der Ra"kel oder die Verwendung einer magnetischen Rakel eingeregelt werden. Als Umstände, die die Qualität eines Kopiebilds bestimmen, wurden die Stärke des Festmagneten, die Höhe und die Frequenz der Wechselvorspannung und dgl. ermittelt, jedoch waren die Auswirkungen dieser Faktoren im wesentlichen geringer als diejenigen der triboelektrischen Ladbarkeit des Toners und der Dicke des aufgebrachten Toners, die durch die triboelektrische Ladbarkeit des

13 0047/0ABt

■j Toners bestimmt wurde. Daher werden durch diese Faktoren in der Praxis die Reproduzierbarkeit feiner Linien, die Gradation und dgl. nur geringfügig beeinflußt.

r Der bei dem Entwicklungsverfahren verwendete

Toner enthält hauptsächlich als Hauptkomponenten Harzteilchen und magnetische Teilchen sowie nötigenfalls Zusatzmittel wie ein Ladungssteuermittel und ein Färbungsmittel. Der spezifische Widerstand des Toners IQ kann in dem Bereich von 10 bis 10 Ohm.cm liegen.

Die Dispersionsfähigkeit bzw. das Ausmaß des Zusatzes des Magnetpulvers hat eine kritische Wirkung auf die triboelektrische Ladbarkeit und deren Gleich-

15 förmigkeit. Als Ergebnis von Untersuchungen wurde festgestellt, daß bezogen auf die Gesamtmenge des Toners 10 bis 70 Gew.-% und vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-% an Magnetpulver mit der Harz-Komponente gut geknetet und gemischt werden sollten. Als Magnetpulver können

Metalle und Legierungen derselben wie Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Chrom oder dgl. oder Magnetit, Hämatit oder verschiedenerlei Ferrite in Form feiner Teilchen mit einer Dimension von weniger als 10 ρ verwendet werden. Ferner ist es wirkungsvoll, ein Zusatzmittel wie ein Mittel zur Oberflächen-Beeinflussung, ein Silan-Verbindungsmittel oder dgl. für die Dispersion der Magnetpulver in dem Toner zu verwenden.

Als angewandte Harzkomponente sind irgendwelche 30 Arten von Bindemitteln wirkungsvoll, die üblicherweise bei Tonern verwendet werden. Typische Beispiele dafür sind: Homopolymere von Styrol und dessen Derivaten wie Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol, Polyvinyltoluol und dgl. Copolymere ..von Styrol wie Styrol-p-Chlorstyrol-Copolyner, 35 Styrol-Propylen-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol-Methylacrylat-Copolymer, Styrol-Äthylacrylat-Copolymer, Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol-Octylacrylat-Copolymer,

130047/0451

Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Äthylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl-«-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Vinylmethyläther-Copolymer, Styrol-Vinyläthyläther-Copolymer, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer, Styrol-Maleinsäure-Copolymer, Styrol-Maleinsäureester-Copolymer und dgl.; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethan, Polyamid, Epoxidharze, Polyvinylbutyral, Polyacrylatharz, Terpentinharz, modifiziertes Terpentinharz, Terpenharze, Phenolharz, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Petrolharze, chloriertes Paraffin, Paraffinwachs und dgl. Diese Harze können einzeln für sich oder in Verbindung verwendet werden.

Das Verfahren zur Herstellung von Tonern für das Entwicklungsverfahren kann irgendeines der herkömmlichen Verfahren sein. Beispielsweise kann ein Verfahren angewandt werden, bei dem die Zusatzstoffe wie ein Ladungssteuerungs-Zusatzmittel oder dgl. den Hauptkomponenten wie den Harzen und den Magnetpulvern hinzugefügt wird und die Stoffe verschmolzen und pulverisiert werden, um damit einen Toner herzustellen, oder ein Verfahren, bei dem alle Bestandteile in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden, fein verteilt werden und zur Erzeugung

^uu des Toners einer Zerstäubungstrocknung unterzogen werden. Zur Vermeidung einer Ungleichförmigkeit der an den Tonern zu erzeugenden Ladung in Abhängigkeit von der einzelnen Größe der Teilchen ist es ferner vorzuziehen, diese einer Eingruppierung zu unterziehen. In diesem

Fall wird durch Wahl der Größe der Tonerteilchen auf annähernd 4 bis 40 μπι die Fließfähigkeit der Tonerteilchen gesteigert und an dem Entwickler-Träger eine verbessert gleichförmige triboelektrische Ladung gebildet.

130047/0 4 51

WÖ391

] Ein weiteres Merkmal des Entwicklungsverfahrens

besteht darin/ daß folgende Schritte vorgenommen werden: Bildung einer Entwicklungszone, in der ein Ladungsträger und ein nichtmagnetisches leitendes Element, das an seiner Oberfläche eine Schicht aus magnetischen Tonerteilchen trägt, einander mit einem Abstand zwischen der Oberfläche des Ladungsbildträgers und der Oberfläche des nichtmagnetischen leitenden Elements gegenübergesetzt werden, wobei der Abstand größer als die Dicke der Tonerschicht ist, so daß ein Luftspalt entsteht, Erzeugen eines Magnetfelds in der Entwicklungszone, Bewegen des Ladungsbildträgers und des nichtmagnetischen leitenden Elements in der gleichen Richtung und Anlegen eines elektrischen Wechselfelds, das zur Erzeugung elektrischer Felder

15 über den Entwicklungs-Abstand ausreichend ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele für das Entwicklungsverfahren aufgeführt.

20 Beispiel 1

Es wurden fünf Arten von Tonern mit verschiedener triboelektrischer Ladbarkeit gemäß der Darstellung in der Tabelle 1 folgendermaßen hergestellt: 100 Gew.-Teile eines Styrol-Butylacrylat-Monobutylmaleat-Copolymers mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 180000, 50 Gew.-Teile von Magnetpulver (Fe.,0₄-Pulver mit einem Durchschnittsdurchmesser von 0,3 μπι) und 0 bis 4 Gew.-Teile eines Metallkomplex-Farbstoffs (mit der Handelsbezeichnung Zaponechtschwarz von BASF) wurden gemischt und in einer Kugelmühle gemahlen, wonach sie in einem Walzenmischer unter Verschmelzung geknetet wurden. Nach dem Abkühlen wurde das Resultat grob in einer Schlagmühle serkleinert und in einer Düsen-Zer-

35 kleinerungsmaschine pulverisiert. Das sich ergebende

Pulver wurde in einem Luft-Verschlemmungs-Gerät aufgeteilt, aus dem Teilchen mit 5 bis 30 μπι als Entwicklungs-

130047/0451

- 22 - DE 0946

mittel gewonnen wurden. Durch Mischung von 100 Gew.-Teilen dieses Entwicklungsmittels mit 0,05 bis 0,4 Gew.-Teilen von hydrophobem kolloidalem Siliciumdioxid wurden die fünf Arten von Tonern, nämlich A, B, C, D bzw. E gewonnen. Die Zusammensetzungen der Toner und die gemessene triboelektrische Ladung sind in der Tabelle 1 dargestellt.

10

15 20 25 30 35

130047/0451

	Toner	Zusammensetzunc	Magnet pulver	Tabelle	1	r (Gewichtsteile)	Kolloidales Siliciumdi oxid *1	Triboelektri- sche Ladung	-0,7 χ 10~7	Geeignete Tonerschicht	Bild bei geeigneter Tonerschichtdicke	Dfog	I
	A B	Harz	50 50		Steuer mittel	0,2 0,2	(C/g)	-4,1 χ 10~5	dicke (mm)	Cmax	0,01 0,01	N) OJ I
	C	100 100	50	0,5 2	-7 -1,5 χ 10 -9.8 χ 10~6		0,20fe,0,50 0,05 b.0,25	0,98 1,15	0,02
		100		2	0,4 -3,5 χ 10~5	0,05	0,95	„chswerte
	(vergleichs- beispiel J> 1 )		50				VergleJ	0,15
	EI--2;	100	• 50	0	0,05	keine	0,60	0,40
300-		100		4	0,4	keine	1,00
4^ -O >», O ■Ρ-
cn

*1 Zusätzliche Gewichtsteile in bezug auf 100 Gew.-% Toner

- 24 - DE 0946

Der auf diese Weise gewonnene Toner wurde bei einer in Fig. 1 gezeigten Entwicklungsvorrichtung verwendet, bei der das Material für den Tonerträger bzw. Tonerträger-Zylinder 3 die gleiche Art von rostfreiem Stahl war wie dasjenige eines Trägermittels für die Messung der Triboelektrizität und bei der die Magnetflußdichte des inneren Festmagneten 70 mT (700 Gs) betrug.

Durch Einstellung des Spaltabstands zwischen der Oberfläche des Tonerträgers bzw. Zylinders 3 und einer Aluminium-Rakel 5 wurde die Dicke der Tonerteilchenschicht an dem Tonerträger-Zylinder 3 auf 0,02 bis 1,0 mm eingeregelt.

Die Beschichtungsdicke der Tonerteilchen entspricht der Länge der Magnetbürste (Durchschnittswert der an fünf Stellen des Entwicklungsabschnitts gemessenen Längen) an dem Entwicklungsabschnitt gemäß der Darstellung in Fig. 1. Die Länge wurde gemessen, sobald eine Veränderung der Stellung der Rakel 5 vorgenommen wurde.

Die Entwicklung wurde dadurch herbeigeführt, daß der Ladungsbildträger bzw. eine ein Ladungsbild

haltende Trommel 1 und der Tonerträger-Zylinder 3 mit gleicher Geschwindigkeit in Pfeilrichtung gemäß der Zeichnung gedreht wurden. Der Abstand zwischen der Trommel 1 und dem Zylinder 3 wurde so eingestellt, daß er on

gleich der Dicke der aufgeschichteten Tonerschicht oder

geringfügig größer war.

Die geeignete Dicke der Tonerschicht für die

triboelektrische Ladbarkeit eines jeweiligen Toners

wurde aufgrund der Qualität von Bildern beurteilt, die durch elektrostatisches Übertragen der entwickelten BiI-

130047/0451

- 25 - DE 0946

] der auf gewöhnliches Papier erzielt wurden.

Auf der photoempfindlichen Trommel, an der eine mit einer isolierenden Polyester-Schicht abgedeckte c photoleitfähige CdS-Schicht gebildet war, wurde ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt, bei dem das Potential des Ladungsbilds im dunklen Teil +500 V und im hellen Teil -20 V betrug. An dem Entwicklungsabschnitt wurde an die Zylinder-Oberfläche eine elektrische Vor-IQ spannung mit 2 00 Hz angelegt, wodurch ein elektrisches Wechselfeld von -200 bis +400 V entstand.

In der Tabelle 1 ist die Dicke einer jeweiligen Tonerschicht gezeigt, die eine Schleierdichte von

]5 mindestens 0,02 und einen Dichte-Kontrast von 0,9 oder

darüber ergibt. Aus der Tabelle 1 kann für die Erzielung der klaren Kopie ein Produkt aus der Aufschichtungs-Dicke d (mm) und der triboelektrischen Ladung q (C/g) für einen jeweiligen Toner A, B und C mit der geeigneten

20 triboelektrischen Ladbarkeit gemäß folgendem berechnet werden:

|q«d| (A) = 3.0 χ 10"⁸ - 6.5 χ ίο"⁸

²⁵ |q-d| (B) = 4.9 X 10~⁷ - 2.5 χ ΙΟ"⁶

|q-d| (C) = 1.8 χ 10"⁶

30 Im Gegensatz dazu erzeugt ein Toner D mit einer

triboelektrischen Ladung von-1 χ 10 (C/g) oder weniger nur verschleierte Kopien mit einer Maximaldichte, die selbst bei einer Dicke der Tonerteilchenschicht von mehr als 0,7 mm nur 0,6 0 beträgt. Ein Toner E mit

35 mindestens-4 χ 10 (C/g) triboelektrisch'er Ladung ergibt eine aufgeschichtete Tonerteilchenschicht mit streifenartiger Ungleichmäßigkeit selbst bei einer Schichtdicke von 0,05 mm oder weniger und im weiteren

130047/0451

- 26 unklare und verschleierte Bilder.

DE 0946

Beispiel 2

Die drei Toner-Arten B, D und E gemäß Beispiel 1 wurden einer Beständigkeitsprüfung unterzogen. Die Bedingungen bei der Entwicklung waren die gleichen wie diejenigen bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß die in der Tabelle 2 gezeigten Tonerteilchenschicht-Dicken angewandt wurden. Die Maximaldichte und die Schleierdichte bei der jeweiligen Zeitdauer sind in der Tabelle 2 gezeigt. Wie aus der Tabelle 2 deutlich ersichtlich ist, ergab der Toner B mit der geeigneten triboelektrischen Ladbarkeit gleichmäßige Bilder, während der Toner D mit der geringen triboelektrischen Ladbarkeit beträchtliche Dichte-Schwankungen bis zu den ersten 1000 Kopien und danach eine Abnahme der Dichte ergab. Zusätzlich hierzu wurden mit dem Toner D teilweise Umkehr-Bilder nach einem Ablauf von 10000 Kopien erzeugt. Der Toner E mit einer größeren triboelektrischen Ladbarkeit zeigte eine verhältnismäßig gleichmäßige Maximaldichte, jedoch wurde nach einem Ablauf von 100 Kopien bei der Tonerschichtdicke eine Ungleichförmigkeit festgestellt, die einen teilweisen Bildausfall ergab.

Tabelle 2

Toner	Tonerschicht dicke (mm)	Anz 1
B D E	0,075 0,40 0,03	1,15/0,01 0,50/0,12 1,00/0,40

Daiax

Dfog

Anzahl der Kopienblätter

1000

1,17/0,01 0,78/0,18 1,18/0,32

5000

1,09/0,01 0,36/0,17 1,12/0,45

10000

1,15/0,01 0,31/0,20 1,20/0,33

13004770461

DE 0946

Beispiel 3

Mit den nach Beispiel 1 hergestellten Tonern A, B, C, D und E wurde die für einen jeweiligen Toner geeignete Dicke unter verschiedenen Bedingungen derart bestimmt, daß der Festmagnet auf eine Magnetflußdichte von 60, 80 bzw. 100 mT (600, 800 bzw. 1000 Gs) eingestellt war. Die Prüfungsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

Magnetfluß dichte des Festmagneten	Tonerschichtdicke für brauchbare Bilder (mm)	Toner B	Toner C	Toner D	Toner E
60 mT 80 mT 100 mT	Toner A	0,05-0,2 0,05-0,25 0,07-0,25	0,05 0,05 0,05-0,07	keine keine keine	keine keine keine
0,15-0,4 0,2-0,5 0,2-0,5

Aus der Tabelle 3 ist ersichtlich, daß selbst bei Änderung der Eigenschaften des Festmagneten die Dicke einer Tonerteilchenschicht zur Erzielung eines geeigneten Bilds nahezu konstant ist, während die Erzeugung klarer Bilder mit Tonern unmöglich ist, die eine ungeeignete triboelektrische Ladung haben.

Beispiel 4

Für die Entwickler nach Beispiel 1 wurde die Oberfläche eines Tonerträgers mit einer dünnen Schicht aus Poly-(4-vinyl-1-methylpyridin) beschichtet, wobei die triboelektrische Ladbarkeit für die jeweiligen Toner A, B, C, D und E die folgende war: Toner A: -1,1 χ 10 C/g, Toner B: -2,0 χ 10 C/g, Toner C:

130047/0451

- 28 - DE 0946

—5 —7

ι -4,2 χ 10 C/g und Toner D: -1,5 χ 10 C/g. Die Toner A, B und D ergaben Bilder mit hohem Kontrast und ohne Schleier, wenn die Dicke der Tonerschicht auf den Bereich von 0,05 bis 0,5 mm eingeregelt wurde, während der Toner c C eine unangemessen hohe triboelektrische Ladbarkeit aufwies und nur unklare und verschleierte Bilder selbst bei einer Schichtdicke von weniger als 0,05 mm ergab. Ferner war die Schicht aus dem Toner C uneben und ungleichmäßig.

Beispiel 5

Zur Ausschaltung von Schleierbildern, die sich bei den Tonern D und E mit den ungeeigneten triboelektrisehen Ladbarkeiten gemäß der Darstellung beim Beispiel 1 ergaben, wurden die positiven Teile der Wechselvorspannung von +400 V auf +600 V und +800 V eingestellt. Mit einer Verminderung der Schleierbildung wurde jedoch die Maximaldichte der Bilder abgesenkt, wobei die Reproduzierbarkeit von Vorlagen mit dünnen Linien gering war. Im Gegensatzdazu wurden mit den Tonern A, B und C klare Bilder erzeugt, obgleich der Bereich der Dicke der Tonerteilchenschicht enger wurde.

25 Beispiel 6

Es wurden Toner gemäß der Herstellung des Toners B in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Anteile der Magnetpulver 25, 75 bzw. 100 Gew.-Teile waren. Diese mit F, G bzw.· H bezeichneten Toner wurden nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 geprüft und es wurden die Prüfungsergebnisse hinsichtlich der triboelektrischen Ladung und der geeigneten Tonerteilchenschicht-Dicke gemäß der Darstellung in der Tabelle 4

35 mit denjenigen für den Toner B verglichen.

130047/0451

- 29 Tabelle

DE 0946

	Toner	Gewicht des	Triboelek	Geeignete Toner	Bildqualität
		Magnetpulvers	trische	teilchenschicht-	bei der ge
		(Gew.-Teile)	Ladung	Dicke	eigneten Schicht
5			(C/g)	(mm)	dicke
					Dmax Dfog
I B	50	-9,8 χ ^0~6	0,05-0,25	1,15 0,01
! ρ	25	-1,3 χ 10~5	0,05-0,20	1,25 0,01
10' G	75	-4,8 χ 10~7	0,15-0,40	0,90 0,01
				^BezugswertJ
	100	-0,9 χ 10~7	keine	0,60 0,03
H

Wie aus der Tabelle 4 deutlich ersichtlich ist, wird bei einer Steigerung des Anteils an Magnetpulver die Neigung zur Erzeugung von verschleierten Bildern selbst dann geringer, wenn die Tonerschichtdicke größer wird, während zugleich die triboelektrische Ladbarkeit abgesenkt wird. Insbesondere wurde im Falle des Toners H eine triboelektrische Ladung von nur -10 C/g erzeugt. Demzufolge wurde selbst bei Steigerung der Dicke der Tonerschicht auf mehr als 0,5 mm nur eine Bilddichte von 0,60 erreicht.

Beispiele 7 bis

Die Vorgänge nach Beispiel 1 wurden wieder-30 holt, um negativ ladbare magnetische Toner gemäß der Darstellung in der Tabelle 5 herzustellen. Diese Toner wurden auf die gleiche Weise wie der Toner nach Beispiel 1 bewertet; folglich ermöglichten es diese Toner, durch Einstellung des Abstands zwischen der 35 Rakel und der Zylinder- bzw. Tonerträger-Oberfläche auf 0,05 bis 0,5 mm klare Bilder zu erzeugen.

130047/0461

*■* cn

	.... __ _ .	Zusar (G.	Tabelle 5	Kolloidales Siliciumdi oxid *3	•	Triboelek- trische	Bildqualität Dtnax / Dfog	Geeignete Werte	U) O I	:
	Harz	\ Magnet pulver *1		0,2	Ladung (C/g)		Jq.d)
	Polyesterharz aus Bisphenol A und Phthalsäure 100	50			-9,0x10~6	1,10 / 0,01	9,0x10~7 bis 2,7x10~6	310 DE 0946
Beispiel 7	Styrol/Maleinsäure- anhydrid-Copolymer 100	50	nmensetzung des Toners aw.-Teile)	0,2	-3,5x10~6	1,20 / 0,02	7,0x10"' 1,4x10~5	O) CD
Beispiel 8 I	Styrol/Maleinsäure- anhydrid-Copolymer \00	50	Steuer mittel *2	0,2	-1,5x10~5	1,35 / 0,01	1,IxIO"6 2,7XiO"6
Beispiel 9	Styrolmodifiziertes Epoxidharz 100	50	2	0,3	-4,0x10~7	■ 0,95 / 0,02	4,5x10~8 2,8x10~7
Beispiel 10	Polystyrol 100	50	—	0,2	-2,0x1O"5	1,10 / 0,02	6,Ox1O"7
Beispiel 11	Styrol/Butyl- methacrylat-Copolymer 100	50		0,2	-8,0x10~6	0,95 / 0,01	3,2x10~/ 1,8x10"6
Beispiel 12	Styrol/Maleinsäure- anhydrid-Copolymer 100	50	B 2	0,2	-4,2x10~5	1,10 / 0,30	keine
Vergleichs beispiel 3	Styrolmodifiziertes Epoxid harz 100	50	... . B 2	-4,2x10"7	0,60 / 0,18	keine
Vergleichs beispiel 4	A 2
B 2
-

- 31 - DE 0946

] *1) Magnetpulver: Fe₃O₄ mit 0,3 um Durchschnitts-

durchmesser

*2) Steuermittel: A: Zaponechtschwarz B, 5 B: Chromchelatverbindung der

Salicylsäure

*3) Auf 100 Gew.-Teilen Toner beruhende Gewichtsteile.

Beispiele 13 bis

Die Vorgänge nach Beispiel 1 wurden wieder-15 holt, um positiv ladbare magnetische Toner gemäß der

Darstellung in der Tabelle 6 herzustellen. Diese Toner wurden auf die gleiche Weise wie der Toner nach Beispiel 1 mit der Ausnahme bewertet, daß photoempfindliches ZnO-Papier verwendet wurde, auf dem ein elektrostatisches 20 Ladungsbild mit einem Potential von -15 V in dem Hellbereich und -450 V in Dunkelbereich ausgebildet war. Das Ergebnis war, daß es diese Toner ermöglichen, durch Einstellung des Abstands zwischen der Rakel und der Zylinder- bzw. Tonerträger-Oberfläche auf 0,05 bis 25 0,5 mm klare Bilder zu erzeugen.

130047/0451

Tabelle 6

Zusammensetzung des Toners (Gew.-Teile)

Harz

Beispiel 13 Styrol/Butyl-

^: methacrylat/Vinyl-

pyridin-Copolymer ; 100 ! 50

Magnetpulver *D

Gilsonit

j Beispiel 14 | Polystyrol ;

■ '< 100 ^: 50

Beispiel 15 ; Styrol/Butyl-

methac rylat/Acry1-amin-Copolynier

100 50

Kolloidales Siliciumdioxid *2)

Triboelektrische
Ladung
(C/g)

Bildqualität Dmax / Df og

0,2

j Vergleichs- I Styrol/Butylbeispiel 5 j mathacrylat/Vinylpyridin-Copolymer

100

Vergleichsbeispiel 6

Styrol/Butylacry lat/Acry lamin-Copolymer

100

0,2

0,4

9,5x10

bis 2,OxIO"³ . 1,10 / 0,01 j 1,8x10"

Geeignete Werte Jq-dJ

-7 i

8,0x10 ⁶ ! 1,00 / 0,01

4,0x10 1,1x10"^e

7,0x10 ⁷ 0,95 / 0,01

4,0x10

-5

0,9x10

-7

1,25 / 0,60

0,50 / 0,04

6,3x10

2,9x10

-7

keine

keine

li

O O CO

CO

- 33 - DE 0946

*1) Magnetpulver: Fe₃O₄ mit 0,3 um Durchschnittsdurchmesser

*2) Auf 100 Gew.-Teilen beruhende Gewichtsteile von

mit einem Haftmittel mit Amin-Typ-Silan behandeltem kolloidalem Siliciumdioxid·

130047/0451

Leerseite

Claims (4)

Patentansprüche 20

1. Verfahren zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder, bei dem ein an seiner Oberfläche Ladungsbilder tragender Ladungsbildträger einem Tonerträger mit einer Tonerteilchenschicht an seiner Oberfläche gegenübergesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Reibungsladung ή des Toners in C/g die Dicke d der Tonerteilchenschicht in mm zur Erfüllung folgender Bedingung eingeregelt wird:

3x 10

"⁸

5 x 10

"⁶

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- _ net, daß der Absolutwert der Reibungsladung q des Toners in dem Bereich von 1x10 bis 4x10 C/g liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke d der Tonerteilchenschicht 0_f05 bis 0,5 mm beträgt.

35

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entwicklungszone gebildet wird, in der der Ladungsbildträger und ein nichtmagnetischer Leiter, der an seiner Oberfläche eine Schicht aus magnetischen Tonerteilchen trägt, einander mit einem Spalt zwischen der Oberfläche des

VI/rs

Deutsche Bank (Manchen) KIo $1/61070

130047/0451

- 2 - DE 0946

Ladungsbildträgers und der Oberfläche des nichtmagnetischen Leiters gegenübergesetzt sind, wobei der Spalt größer als die Dicke der Tonerteilchenschicht iet, so daß ein Luftspalt entsteht, daß in der Entwicklungszone ein Magnetfeld erzeugt wird, daß der Ladungsbildträger und der nichtmagnetische Leiter in der gleichen Richtung bewegt werden und daß ein zur Erzeugung von elektrischen Feldern über den Entwicklungs-Spalt ausreichendes elektrisches Wechselfeld angelegt wird. 10

130047/0451