DE3390265T1

DE3390265T1 - Elektrographischer Entwickler und Verfahren zur Anwendung desselben

Info

Publication number: DE3390265T1
Application number: DE19833390265
Authority: DE
Inventors: Thomas Arthur Rochester N.Y. Jadwin; Edward Timothy Miskinis
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1984-11-29
Also published as: GB2139371B; BE898184A; CH659530A5; GB2139371A; DK334784A; NL8320383A; JPH043868B2; AU2340284A; FR2535863A1; JPS59501840A; WO1984001837A1; DE3390265C2; DK334784D0; CA1211307A; GB8416750D0; FR2535863B1; SE8403579L; SE8403579D0; SE444735B; AU555150B2

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrographie und die Entwicklung von elektrostatischen Bildern. Ganz speziell betrifft die Erfindung neue elektrographische Entwickler und Bestandteile hiervon sowie ein Verfahren zur Anwendung derartiger Entwickler zur Entwicklung elektrostatischer Bilder.

In der Elektrographie wird ein elektrostatisches Ladungsbild auf einer dielektrischen Oberfläche erzeugt, in typischer Weise auf der Oberfläche eines photoleitfähigen Aufzeichnungselementes. Die Entwicklung des Bildes wird dabei üblicherweise dadurch erreicht, daß das Bild mit einem 2-Komponenten-Entwickler in Kontakt gebracht wird, der aus einer Mischung von pigmentierten harzförmigen Teilchen (als "Toner" bekannt) und magnetisch anziehbaren Teilchen (als "Träger" bekannt) besteht. Die Trägerteilchen dienen als Stellen, auf die nicht-magnetische Tonerteilchen aufschlagen können und dadurch eine trioelektrische Ladung aufnehmen, die derjenigen des elektrostatischen Bildes entgegengesetzt ist. Während des Kontaktes zwischen dem elektrostatischen Bild und der Entwicklermischung werden die Tonerteilchen von den Trägerteilchen, an denen sie zunächst aufgrund von triboelektrischen Kräften haften, durch die vergleichsweise starken elektrostatischen Kräfte des Ladungsbildes abgestreift. Auf diese Weise werden die Tonerteilchen auf dem elektrostatischen Bild unter Sichtbarmachung desselben abgeschieden.

Es ist bekannt, Entwickler des beschrieben Typs zur Entwicklung elektrostatischer Bilder mittels eines magnetischen Zuführgerätes zu verwenden, das aus einer zylindrischen Hülse aus nicht-magnetischem Material mit einem hierin befindlichen magnetischen Kern besteht. Der Kern weist in der Regel eine Vielzahl von parallelen magnetischen Streifen auf, welche rundun die Kernoberfläche angeordnet sind, zur alternativen Erzeugung von Nord-/Süd-Magnetfeldern Diese Felder erstrecken sich radial durch die Hülse und dienen dazu, den Entwickler auf die äußere Oberfläche der Hülse anzuziehen unter Ausbildung eines Bürstenflaumes. Die zylindrische Hülse und/oder der magnetische Kern werden bezüglich einander

rotiert, um zu bewirken, daß der Entwickler aus einer Vorratswanne in eine Position gebracht wird, in der er mit dem zu entwickelnden elektrostatischen Bild in Kontakt gebracht wird. Nach der Entwicklung werden die an Toner erschöpften Trägerteilchen wieder zurück in die Wanne gebracht, um wieder Tonerteilchen aufzunehmen.

Aus der US-PS 4 345 014 ist eine Magnetbürsten-Entwicklungsvorrichtung bekannt, bei der ein 2-Komponenten-Entwickler des beschriebenen Typs verwendet wird. Das magnetische Zuführgerät gehört dem Typ an, in dem der viele Pole aufweisende magnetische Kern rotiert, um die Bewegung des Entwicklers in eine Entwicklungs zone zu bewirken. Der magnetische Träger, der in der Patentschrift beschrieben wird, gehört dem üblichen Typ an und enthält ein vergleichsweise "weiches" magnetisches Material (z. B. Magnetit, reines Eisen, Ferrit oder eine Form von Fe₃O₄) mit einer magnetischen Koerzitivkraft Hc von etwa 100 Gauß oder weniger. Derartige weiche magnetische Materialien wurden bisher bevorzugt verwendet, da sie einen eigenen geringen remanenten Magnetismus Br (z. B. von weniger als etwa 5 EMU/g) aufweisen und ein hohes induziertes magnetisches Moment in dem durch den Bürstenkern erzeugten Feld. Bei einer geringen magnetischen Remanenz behalten weiche magnetische Trägerteilchen nur eine geringe Menge des magnetischen Momentes bei, das durch ein magnetisches Feld erzeugt wird, nachdem sie aus einem solchen Feld entfernt wurden, weshalb sie sich leicht mit Tonerteilchen vermischen und auffrischen lassen, nachdem sie für die Entwicklung verwendet wurden. Da sie ein vergleichsweise hohes magnetisches Moment aufweisen, wenn sie durch den Bürstenkern angezogen werden, lassen sich derartige Materialien leicht durch die rotierende Bürste transportieren und werden nicht während der Entwicklung von dem Aufzeichnungselement aufgenommen.

Obgleich die magnetischen Trägermaterialien, die in der erwähnten Patentschrift beschrieben werden,und andere ähnliche magnetische Träger für die Entwicklung von Bildern von Aufzeichnungselementen geeignet sind, die sich mit mäßiger Geschwindigkeit bewegen, beispielsweise von weniger als etwa 10 cm/Sek., hat sich doch ν

gezeigt, daß die Bild-Entwicklungsqualität rasch abnimmt, wenn die Geschwindigkeit,mit der das Aufzeichnungselement transportiert wird, ansteigt. Tatsächlich hat sich gezeigt, daß bei einer Aufzeichnungselement-Transportgeschwindigkeit von etwa 40 cm/Sek. eine Entwicklung mit derartigen Trägern tatsächlich nicht erfolgt, was darauf hindeutet, daß Träger nicht in der Lage sind, Tonerteilchen bei hohen Geschwindigkeiten dem Photorezeptor zuzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es infolgedessen, einen elektrographischei Entwickler anzugeben, der bei Verwendung eines magnetischen Zuführgerätes mit einem rotierenden Kern Entwicklungsgeschwindigkeiten ermöglicht, die für Kopiervorrichtungen eines hohen Kopiervolumens geeignet sind, ohne daß dabei ein Verlust an Bildqualität auftritt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem elektrographischen 2-Komponenter Trockenentwickler mit geladenen Tonerteilchen und entgegengesetzt geladenen Trägerteilchen, die (a) ein hartes magnetisches Material mit einer Koerzitivkraft von mindestens 300 Gauß bei magnetischer Sättigung enthalten und (b) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 20 EMU/g Träger in einem angelegten Feld von 1000 Gauß aufweisen.

Ein solcher Entwickler läßt sich erfindungsgemäß in Kombination mit einem einen rotierenden Kern aufweisenden magnetischen Zuführgerät verwenden, um elektrostatische Bilder zu entwickeln. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein elektrostatisches Bild mit mindestens einer Magnetbürste in Kontakt gebracht, die aufweist: (a) einen rotierenden magnetischen Kern einer vorgewählten magnetischen Feldstärke, (b) eine äußere nicht-magnetische Hülse und (c) einen elektrographischen 2-Komponenten-Trockenentwickler mit geladenen Tonerteilchen und entgegengesetzt geladenen magnetischen Trägerteilchen, die (a) ein magnetisches Material enthalten, das eine Koerzivitätskraft von mindestens 300 Gauß bei magnetischer Sättigung aufweist und (b) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 20 EMU/g Träger in einem angelegten magnetischen Feld von 1000 Gauß zeigen, wobei das magnetische Moment ausreicht,

um zu verhindern, daß der Träger auf das elektrostatische Bild übertragen wird.

In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei dargestellt sind in:

Fig. 1 ein Querschnitt durch ein magnetisches Zuführgerät mit einem rotierenden Magnetkern und einer äußeren Hülse zur Verwendung mit einem 2-Komponenten-Trockenentwickler nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, das das Hysterese-Verhalten von "harten" magnetischen Tragerteilchen veranschaulicht, die in einem erfindungsgemäßen Entwickler verwendet werden.

In der Praxis des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein einen rotierenden Kern aufweisendes magnetisches Zuführgerät für den Entwickler verwendet. Derartige Zuführgeräte sind bekannt, beispiels weise aus den US-PS 4 2 35 194, 4 239 845 sowie 3 552 355.

Gemäß Fig. 1 weist das einen rotierenden Kern aufweisende magnetisch* Zuführgerät 1 eine Kern-Hülsen-Anordnung auf, die besteht aus einem multipolarem magnetischen Kern 2, der rotierbar innerhalb seiner äußeren Hülse oder Hülle 3 angeordnet ist. Die Hülse 3 besteht aus einem nicht-magnetisierbaren Material, das als Trägeroberfläche für den im folgenden beschriebenen Entwickler dient. Ein Trimmgerät ist vorgesehen, um die Dicke der Entwicklerschicht (Flaumdicke) auf der Hülse 3 während der Rotation des Kernes 2 einzustellen. Ein Abhebegerät 5 entfernt sämtlichen Entwickler von der Hülse 3, nachdem der Entwickler den Entwicklungsbereich passiert hat.

Der multipolare Magnetkern 2 weist eine peripherale Anordnung von Magneten auf, die in einer polaren Nord-Süd-Nord-Süd-Konfiguration angeordnet sind, die radial nach außen gerichtet ist. Bei der Rotation des Kernes wandert das Feld eines jeden Poles peripheral rund um die äußere Oberfläche der Hülse. Der erfindungsgemäße ^w

2-Komponenten-Entwickler wirkt mit diesen sich bewegenden Feldern

zusammen unter Ausbildung eines turbulenten, schnellen Entwicklerflusses, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Trägers ergibt.

Das Verhalten der Trägerteilchen, die in dem erfindungsgemäßen Entwickler verwendet werden, ist von besonderer Art. Wenn magnetise] Trägertelichen verwendet werden, die (a) ein magnetisches Material enthalten, das eine Koerzitivkraft von mindestens 300 Gauß aufweist und (b) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 20 EMU/g haben, wenn sie sich in einem äußeren magnetischen Feld von 1000 Gauß befinden, bewirkt die Einwirkung einer Folge von magnetischen Feldern, die von dem einen rotierenden Kern aufweisenden Zuführgerät ausgehen, daß die Teilchen hochschnellen oder sich wenden, um sich in jedem neuen Feld magnetisch auszurichten. Jedes Hochschnellen als Folge von sowohl dem magnetischen Moment der Teilchen wie auch der Koerzitivkraft des magnetischen Materials wird überdies begleitet von einer raschen Umfangsstufe durch jedes Teilchen in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegung des rotierenden Kernes. Das beobachtete Ergebnis besteht darin,daß die Entwickler der Erfindung glatt fließen und mit einer hohen Geschwindigkeit rund um die Hülse, Während der Kern in entgegengesetzter Richtung rotiert, wodurch eine rasche Zufuhr von frischem Toner zum Photorezeptor erfolgt und eine Erleichterung des Kopierverfahrens, bei dem hohe Volumina umgesetzt werden.

Der magnetische Kern der Zuführeinrichtung oder des Applikators wird aus irgendeinem oder mehreren einer Vielzahl von bekannten permanent magnetisierten magnetischen Materialien hergestellt. Typische magnetische Materialien sind beispielsweise γ-Ferrioxid und "harte" Ferrite, wie sie aus der US-PS 4 042 518 bekannt sind.

Die Stärke des magnetischen Feldes des Kernes kann sehr verschieden sein. Als vorteilhaft hat sich jedoch eine Stärke von mindestens 450 Gauß, gemessen an der Oberfläche des Kernes mit einer Hall-Effekt-Sonde erwiesen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Stärke von etwa 800 bis 1600 Gauß erwiesen.

Ganz allgemein wird die Kerngröße von der Größe der verwendeten Magneten bestimmt und die Magnetgröße wird in Obereinstimmung mit der gewünschten magnetischen Feldstärke ausgewählt. Eine geeignete Anzahl von Magnetpolen für einen Kern eines Durchmessers von 50 cm liegt bei 8 bis 24 mit einer bevorzugten Anzahl von 12 bis 20. Jedoch hängt dieser Parameter von der Kerngröße und der Rotationsgeschwindigkeit ab. Vorzugsweise ist der Abstand von Hülse zu Photoleiter relativ nahe, d. h. der Abstand liegt beispielsweise im Bereich von etwa 0,03 cm bis etwa 0,09 cm, um ein ausreichendes Zusammenwirken von Bürste mit Photoleiter zu gewährleisten.

Die Rotationsgeschwindigkeit des Magnetkernes kann verschieden sein, liegt jedoch vorzugsweise zwischen 1000 und 3000 Umdrehungen pro Minute (rpm). Eine geeignete Geschwindigkeit hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, z. B. dem äußeren Durchmesser der Hülse des Zuführgerätes, der Größe der Trägerteilchen und der gewünschten Entwicklungsgeschwindigkeit, die widergespiegelt wird durch die lineare Geschwindigkeit, mit der die photoleitfähigen Elemente mit Ladungsbildern durch die Entwicklerstation geführt werden.

Die Hülse um den Kern besteht aus irgendeinem geeigneten nichtmagnetischen Material, das als eine Entwicklungselektrode des Verfahrens wirkt, beispielsweise einem nicht-magnetischen rostfreien Stahl.

Als sehr wünschenswert hat es sich erwiesen (vom Standpunkt der Erzielung bevorzugter Minimum-Entwicklungsgrade), jeden Teil eines photoleitfähigen Elementes, das durch die Entwicklungszone geführt wird, mindestens 50 Polübergängen innerhalb des aktiven Entwicklungsbe-reiches auszusetzen, wie es in der US-Patentanmeldung Ser. NO. 519 476 vom 1. August 1983 mit dem Titel "Electrographic Apparatus, Method and System Employing Image Development Adjustment beschrieben wird.

Während es erfindungsgemäß wesentlich ist, daß der Magnetkern während seines Gebrauchs rotiert, kann die Hülse ebenfalls rotieren oder auch nicht. Rotiert die Hülse, so kann sie entweder in gleichei Richtung rotieren oder in einer vom Kern verschiedenen Richtung.

Wie bereits dargelegt, wird durch die vorliegende Erfindung ein elektrographischer 2-Komponenten-Trockenentwickler bereitgestellt, der geladene Trägerteilchen mit besonderen magnetischen Eigenschaften aufweist und entgegengesetzt geladene Tonerteilchen. Werdei diese Teilchen in Kombination miteinander mit dem einen rotierenden Magnetkern aufweisenden Zuführgerät eingesetzt, so zeigt der definierte 2-Komponenten-Entwickler eine hohe Fließgeschwindigkeit und ermöglicht eine vollständige Entwicklung eines elektrostatische! Bildes mit hoher Kopiergeschwindigkeit, wie im folgenden näher definiert.

Die neuen Entwickler der vorliegenden Erfindung weisen zwei alternative, bevorzugte Typen von Trägerteilchen auf. Der erste Typ dieser Träger weist ein bindemittelfreies magnetisches teilchenförmiges Material auf, das die erforderliche Koerzitivkraft und das induzierte magnetische Moment aufweist.

Im Falle des zweiten Entwicklers ist jedes Trägerteilchen heterogen und weist ein Gemisch aus einem Bindemittel und einem magnetischen Material auf, das die erforderliche Koerzitivkraft und das induzierte magnetische Moment hat. Das magnetische Material ist dabei in Form von diskreten kleineren Teilchen im Bindemittel dispergiert d. h. jedes zusammengesetzte Trägerteilchen weist eine diskontinuierliche teilchenförmige magnetische Materialphase der erforderlichen Koerzitivkraft in einer kontinuierlichen Bindemittelphase auf.

Die einzelnen Teilchen des magnetischen Materials sind vorzugsweise von relativ gleichförmiger Größe und haben einen ausreichend kleiner Durchmesser als die herzustellenden zusammengesetzten Trägerteilche In typischer Weise liegt der mittlere Durchmesser des magnetischen Materials bei nicht mehr als etwa 20 % des mittleren Durchmessers

des Trägerteilchens. In vorteilhafter Weise kann ein viel kleineres Verhältnis von mittlerem Durchmesser von magnetischer Komponente zum Träger verwendet werden. Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit magnetischen Pulvern erzielt, deren mittlerer Durchmesser in der Größenordnung von 5 Mikrometern bis hinab zu 0,05 Mikrometern liegt. Es können jedoch auch feinteiligere Pulver verwendet werden, wenn der Grad der Unterteilung zu keinen unerwünschten Modifikationen in den magnetischen Eigenschaften führt,und die Menge und der Charakter des ausgewählten Bindemittels zu einer ausreichenden Festigkeit führt, gemeinsam mit anderen wünschenswerten mechanischen Eigenschaften im herzustellenden Trägerteilchen.

Die Konzentration des magnetischen Materials kann sehr verschieden sein. So können Anteile von feinteiligem magnetischen Material von etwa 20 Gew.-\ bis etwa 90 Gew.-I, bezogen auf den zusammengesetzten Träger angewandt werden.

Das induzierte Moment der zusammengesetzten Träger in einem erzeugten 1000-Gauß-Feld hängt von der Konzentration des magnetischen Materials in den Teilchen ab. Somit ist offensichtlich, daß das induzierte Moment des magnetischen Materials ausreichend größer sein soll als 20 EMU/g, um den Effekt auf das induzierte Moment zu kompensieren, der sich aus der Verdünnung des magnetischen Materials im Bindemittel ergibt. Beispielsweise hat sich gezeigt, daß bei einer Konzentration von 50 Gew.-I magnetischem Material in den zusammengesetzten Teilchen, das 1000 Gauß induzierte magnetische Moment des magnetischen Materials bei mindestens 40 EMU/ liegen soll, um das Minimum-Niveau von 20 EMU/g für die zusammengesetzten Teilchen zu erreichen.

Das Bindemittel, das gemeinsam mit dem feinteiligen magnetischen Material verwendet wird, wird danach ausgesucht, daß die erforderlichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften erzielt werden. Es soll (1) gut an dem magnetischen Material haften, (2) die Bildunj von festen Teilchen mit glatter Oberfläche erleichtern und (3) vorzugsweise triboelektrische Eigenschaften aufweisen, die von den Tonerteilchen ausreichend verschieden sind, mit denen das

Bindemittel verwendet wird, um die geeignete Polarität und Größenordnung der elektrostatischen Ladung zwischen den Toner- und Trägerteilchen zu gewährleisten, wenn die beiden miteinander vermischt werden.

Die Matrix kann organischer oder anorganischer Natur sein, beispiels weise eine Matrix aus Glas, Metall, Silicium, einem Harz oder dgl.. Vorzugsweise wird ein organisches Material verwendet, beispielsweise ein natürliches oder synthetisches Polymerharz oder eine Mischung von solchen Harzen mit geeigneten mechanischen Eigenschaften. Geeignete Monomere (die zur Herstellung solcher Harze verwendet werden können) sind beispielsweise Vinylmonomere, z. B. Alkylacrylat und Alkylmethacrylate, Styrol und substituierte Styrole, basische Monomere, z. B. Vinylpyridine und dgl.. Auch können

Copolymere, hergestellt mit diesen und anderen Vinylmonomeren verwendet werden, z. B. sauren Monomeren, beispielsweise Acrylsäure oder Methacrylsäure. Derartige Copolymere können in vorteilhafter Weise kleinere Mengen an polyfunktionellen Monomeren, wie beispielsweise Divinylbenzol, Glykolmethacrylat, Triallylcitrat und dgl. enthalten. Auch können Kjndens ationspo lyme re, wie beispielsweise Polyester, Polyamide oder Polycarbonate verwendet werden.

Die Herstellung von zusammengesetzten Trägerteilchen nach der Erfindung kann die Anwendung von Wärme einschließen, um thermoplastisches Material zu erweichen oder um wärmehärtbares Material zu härten; sie kann ferner eine Trocknungsstufe einschließen, um flüssiges Trägermittel zu entfernen; ferner die Anwendung von Druck oder von Wärme und Druck, während der Verformungs-, Gieß-, Extrudierverfahren und dgl., und beim Zerteilen oder Scheren, um die Trägerteilchen in die richtige Form zu bringen; ferner einen Mäiprozeß, z. B. in einer Kugelmühle, um die Teilchengröße des Trägermaterials auf eine geeignete verminderte Größe zu bringen und ferner Sieboperationen, um die Teilchen zu klassifizieren.

Gemäß einer Herstellungsmethode wird das pulverisierte magnetische Material in einem Ansatz oder einer Lösung des Bindemittelharzes dispergiert. Das Lösungsmittel kann dann verdampft werden, worauf die erhaltene feste Masse durch Vermählen und Sieben verkleinert wird, um Trägerteilchen einer geeigneten Größe zu erzeugen.

Gemäß eines weiteren Herstellungsverfahrens wird eine Emulsionsoder Suspensions-Polymerisation dazu angewandt, um gleichförmige Trägerteilchen ausgezeichneter Glätte und geeigneter Haltbarkeit herzustellen.

Die Koerzitivkraft des magnetischen Materials bezieht sich auf die kleinste externe magnetische Kraft, die erforderlich ist, um die Remanenz, Br, auf Null zu vermindern, während es stationär in einem externen Feld gehalten wird und nachdem das Material magnetisch gesättigt ist, d. h. das Material permanent magnetisiert ist. Eine Vielzahl von Vorrichtungen von Methoden für die Messung der Koerzitivkraft der erfindungsgemäß verwendeten Trägerteilchen kann eingesetzt werden. Im Falle der vorliegenden Erfindung wurde ein vibrierendes Proben-Magnetometer vom Typ Princeton Applied Research Model 155, erhältlich von der Firma Princeton Applied Research Co., Princeton, New Jersey, verwendet, um die Koerzitivkraft der pulverförmigen Teilchenproben zu messen. Das Pulver wurde mit einem nicht-magnetischen Polymerpulver (90 Gew-1, magnetisches Pulver : 10 Gew.-% Polymer) vermischt. Die Mischung wurde in ein Kapillarröhrchen eingebracht, auf über den Schmelzpunkt des Polymeren erhitzt und dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Das gefüllte Kapillarröhrchen wurde dann in eine Probehai terung des Magnetometers gebracht, worauf eine magnetische Hysterese-Schleife eines äußeren Feldes (in Gauß-Einheiten), in Abhängigkeit von dem induzierten Magnetismus (in EMU/.g) aufgezeichnet wurde. Während dieser Messung wurde die Probe einem äußeren Feld von 0 bis 8000 Gauß ausgesetzt.

Fig. 2 stellt eine Hysterese-Schleife L für ein typisches "hartes" magnetisches Pulver dar, wenn es magnetisch gesättigt ist. Ist ein pulverförmiges Material magnetisch gesättigt und immobilisiert in

einem angelegten magnetischen Feld H von progressiv ansteigender Stärke, so wird in dem Material ein Maximum oder gesättigtes magnetisches Moment, B , induziert. Wird das angelegte Feld H weiter

S ät

erhöht, so steigt das in dem Material induzierte Moment nicht weiter an. Wird andererseits das angelegte Feld progressiv bis O vermindert die angewandte Polarität umgekehrt und daraufhin von neuem erhöht, so wird schließlich das induzierte Moment B des Pulvers gleich O und infolgedessen auf der Schwelle der Umkehrung in der induzierten Polarität. Der Wert des angelegten Feldes H, der erforderlich ist, um die Abnahme der Remanenz Br auf O herbeizuführen, wird als die Koerzitivkraft Hc des Materials bezeichnet. Die Träger eines erfindungsgemäßen Entwicklers enthalten magnetisches Material, das eine Koerzitivkraft von mindestens 300 Gauß bei magnetischer Sättigung aufweist, vorzugsweise eine Koerzitivkraft von mindestens 500 Gauß und in besonders vorteilhafter Weise eine Koerzitivkraft von mindestens 1000 Gauß. Diesbezüglich ist zu erwähnen, obgleich magnetische Materialien mit Koerzitivkraft-Graden von 2800 und 4100 Gauß sich als geeignet erwiesen haben, es offensichtlich keinen theoretischen Grund gibt, weshalb nicht auch höhere Koerzitivkräfte geeignet sein sollen.

Abgesehen von der erforderlichen Mindest-Koerzitivkraft des magnetischen Material weisen, die Trägerteilchen eines erfindungsgemäßen Entwicklers ein induziertes magnetisches Moment B von mindestens 20 EMU/g, bezogen auf das Gewicht des Trägers, in einem angelegten Feld von 100 Gauß auf. Vorzugsweise liegt B bei einem 1000-Gauß-FeId für die erfindungsgemäßen Träger bei mindestens 25 EMU/g und in besonders vorteilhafter Weise bei etwa 30 bis etwa 50 EMU/g. Um dies.zu veranschulichen, wird auf Fig. 2 verwiesen, in der die magnetischen Parameter von zwei verschiedenen bindemittelfreien Trägern dargestellt sind, in denen das induzierte magnetische Moment des magnetischen Materials das gleiche ist wie das induzierte Moment für die Trägerteilchen. In Fig. 2 ist die Hysterese-Schleife bei Sättigung, L, für die beiden verschiedenen magnetischen Materialien zum Zwecke der Veranschaulichung gleich. Bevor eine Magnetisierung zur Sättigung erfolgt, sprechen diese Materialien verschieden auf magnetische Felder an, wie sich aus

ihren Permeabilitätskurven P. und P2 ergibt. Im Falle eines angewandten Feldes von 1000 Gauß weist das Material 1 ein magnetisches Moment von etwa 5 EMU/g auf, wohingegen das Material 2 ein Moment von etwa 15 EMU/g hat. Um das Moment eines jeden Materials bei einem angelegten 1000-Gauß-FeId auf das erforderliche Niveau von mindestens 20 EMU/g zu erhöhen, kann man das Material vormagnetisieren, und zwar "off-line" gegenüber einem Feld von mehr als 1000 Gauß, bis das Material eine Hysterese-Schleife angenommen hat derart, daß, wenn das Material in ein 1000-Gauß-FeId wieder eingegebracht wird, es das erforderliche induzierte Moment aufweist. Bei einer solchen "off-line^M-Behandlung, die hier als Vormagnetisierung bezeichnet wird, wird das Material vorzugsweise bis zur Sättigung vormagnetisiert, in welchem Fall jedes der in Fig. 2 dargestellten Materialien ein induziertes Moment D von etwa 40 EMU/g aufweist. Vorzugsweise liegt ein solches induziertes Moment bei mindestens 25 EMU/g und in besonders vorteilhafter Weise in einem Bereich von 30 EMU/g bis etwa 50 EMU/g. Trägerteilchen mit induzierten Feldern bei 1000 Gauß von 50 bis 100 EMU/g sind ebenfalls · geeignet.

Die Erfindung betrifft, wie bereits dargelegt, die Verwendung von Entwicklerträgern, bei denen die Koerzitivkraft und das induzierte Moment wichtig sind. Das Koerzitivkraft-Erfordernis bezieht sich auf die Fähigkeit des Entwicklers, auf einem Zuführgerät mit rotierendem Kern zu fließen, wohingegen das Erfordernis des induzierten Momentes sich auf die hohe Geschwindigkeit bezieht, bei welcher der Entwickler auf einem solchen Zuführgerät fließt. Es ist jedoch ebenfalls wichtig, daß eine ausreichende magnetische Anziehung zwischen dem Zuführgerät (Applikator) und den Trägerteilchen vorliegt, um letztere an der Hülse des Zuführgerätes während der Kernrotation zu halten und dadurch zu verhindern, daß die Träger auf das Bild übertragen werden. Eine solche Anziehung ergibt sich auch, wenn die Trägerteilchen ein induziertes Moment von mindestens 20 EMU/g in einem angelegten Feld von 1000 Gauß aufweisen.

Zu geeigneten "harten" magnetischen Materialien gehören beispiels-

20/-

weise Ferrite und γ-Ferrioxid. Vorzugsweise bestehen die Trägerteilchen aus Ferriten, bei denen es sich um Verbindungen von magnetischen Oxiden, die Eisen als Haupt-Metallkomponente enthalten, handelt. Beispielsweise sind Verbindungen von Ferrioxid, Fe-O,, gebildet mit basischen metallischen Oxiden der allgemeinen Formel MFeO^ oder MFe₂O,, worin M für ein mono- oder divalentes Metall steht und das Eisen in einem Oxidationszustand von +3 vorliegt, Ferrite.

Zu den Ferriten gehören ferner Verbindungen des Bariums und/oder Strontiums, z. B. BaFe^O-g, SrFe.-O-jq und die magnetischen Ferrite der Formel MO'oFe-O,, worin M für Barium, Strontium oder Blei steht, wie sie in der US-PS 3 716 630 beschrieben werden, auf die hier Bezug genommen wird. Strontium- oder Bariumferrite haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

Die Größe der "harten" magnetischen Trägerteilchen, die erfindungsgemäß verwendet werden, kann sehr verschieden sein. Im allgemeinen liegt die durchschnittliche Teilchengröße bei weniger als 100 Mikrometern. Eine bevorzugte mittlere Trägerteilchengröße liegt bei etwa 5 bis 65 Mikrometern. Es hat sich gezeigt, daß kleinere Teilchen innerhalb des angegebenen Bereiches mit geringer oder keiner Trägeraufnahme (d. h. Trägerübertragung) von dem zu entwickelnden Bild verwendet werden können.

Die erfindungsgemäß verwendeten Trägerteilchen werden in Kombination von Tonerteilchen unter Bildung eines trockenen 2-Komponenten Entwicklers verwendet. Bei ihrer Verwendung werden die Tonerteilchen elektrostatisch von dem elektrostatischen Ladungsmuster auf dem Element abgezogen, während die Trägerteilchen auf der Hülse des Zuführgerätes (Applikators) verbleiben.Erreicht wird dies teilweise durch Vermischen der Toner- und T rager teilchen derart, daß die Trägerteilchen eine Ladung einer Polarität annehmen und die Tonerteilchen eine Ladung von entgegengesetzter Polarität. Die Ladungspolarität auf den Trägerteilchen ist derart, daß sie nicht von dem elektrostatischen Ladungsmuster elektrisch angezogen werden. Die Trägerteilchen werden des weiteren daran gehindert,

sich auf dem elektrostatischen Ladungsmuster abzuscheiden, da die magnetische Anziehung zwischen dem rotierenden Kern und den Trägerteilchen die elektrostatische Anziehung übersteigt, die zwischen den Trägerteilchen und dem Ladungsbild auftreten kann. Eine Triboaufladung von Toner und "hartem" magnetischen Träger wird erreicht durch Auswahl von Materialien, die sich in den triboelektrischen Reihen in einer solchen Position befinden, daß sie zu der gewünschte Polarität und Größenordnung der Ladung führen, wenn die Toner- und Trägerteilchen miteinander vermischt werden. Beladen sich die Träger te ilchen nicht wie gewünscht mit den verwendeten Tonerteilchen, können überdies die Trägerteilchen mit einem Material beschichtet werden, das zur Beladung führt. Eine solche Beschichtung kann entweder auf die zusammengesetzten Teilchen oder auf die bindemittelfreien Teilchen aufgebracht werden. Wie bereits dargelegt liegt der Aufladungsgrad des Toners vorzugsweise bei mindestens 5 ycoul pro Gramm Tonergewicht. Die Polarität der Tonerladung kann überdies entweder positiv oder negativ sein.

Als Beschichtungsmaterialien für die "harten" magnetischen Trägerteilchen können verschiedene Harze verwendet werden. Beispiele für, geeignete Harze werden näher beschrieben in den US-PS 3 795 617, 3 795 618 und 4 076 85 7. Die Auswahl des Harzes hängt von seinem triboelektrischen Verhältnis zum verwendeten Toner ab. Für die Verwendung mit Tonern, die sich positiv aufladen sollen, sind beispiel; weise bevorzugt verwendete Harze für die Trägerteilchenbeschichtung Fluorkohlenstoffpolymere, oder Fluorkohlenwasserstoffpolymere, ζ. Β Poly(tetrafluorethylen), Poly(vinylidenfluorid) und Poly(vinylidenfluorid-co-tetrafluorethylen).

Die Trägerteilchen können mit einem Triboladungs-Harz nach einer Vielzahl von Methoden beschichtet werden, beispielsweise Lösungsmitte !beschichtung, Sprühbeschichtung, Plattieren, Trommelbeschichtung oder Schmelzbeschichtung. Bei einer Schmelzbeschichtung wird eine trockene Mischung von "harten" magnetischen Teilchen mit einer kleinen Menge eines pulverförmigen Harzes, z. B. 0,05 bis 5,0 Gew.-t Harz hergestellt, worauf die Mischung erhitzt wird, um das Harz zum Schmelzen zu bringen. Eine derart geringe Harz-

konzentration führt zu einer dünnen oder diskontinuierlichen Harzschicht auf den Trägerteilchen.

Der Entwickler wird durch Vermischen der Teilchen mit Tonerteilchen in einer geeigneten Konzentration hergestellt. Im Falle erfindungsgemäßer Entwickler lassen sich hohe Tonerkonzentrationen verwenden. Demzufolge enthält ein erfindungsgemäßer Entwickler vorzugsweise etwa 70 bis 99 Gew.-I Träger und etwa 30 bis 1 Gew.-% Toner, bezogen auf das Gesamtgewicht des Entwicklers. In besonders vorteilhafter Weise liegen die Konzentrationen bei etwa 75 bis 99 Gew.-% Träger und etwa 25 bis 1 Gew.-I Toner.

Die Tonerkomponente eines erfindungsgemäßen Entwicklers kann ein pulverförmiges Harz sein, das ggf. gefärbt oder farbig ist. Normaler weise wird es hergestellt durch Vermischen eines Harzes mit einem Färbemittel, d.h. einem Farbstoff oder Pigment und beliebigen andere] gewünschten Zusätzen. Wird ein entwickeltes Bild von geringer Opazität gewünscht, so braucht kein Färbemittel zugesetzt werden. Normalerweise wird jedoch ein Färbemittel zugesetzt, welches im Prinzip aus irgendeinem Material bestehen kann, das in dem Colour Index, Band I und Band II, 2. Ausgabe, beschrieben wird. Ruß hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Konzentration an Färbemittel kann sehr verschieden sein und z. B. bei 3 bis 20 Gew.-$ des Polymeren liegen. Auch können Kombinationen von Färbemitteln verwendet werden.

Die Mischung wird erhitzt und vermählen, um das Färbemittel und andere Zusätze im Harz zu dispergieren. Die Masse wird dann erkalten gelassen, zu Stücken zerstoßen und schließlich vermählen.Die dabei anfallenden Tonerteilchen weisen einen Durchmesser von 0,5 bis 25 Mikrometern mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 16 Mikrometern auf. Vorzugsweise liegt das mittlere Teilchengrößenverhältnis von Träger zu Toner im Bereich von etwa 15 : 1 bis etwa 1:1. Jedoch können auch mittlere Teilchengrößenverhältnisse von Träger zu Toner von so hoch wie 50 : 1 verwendet werden.

Die Tonerharze können aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden, einschließlich sowohl natürlichen als auch synthetischen Harzen und modifizierten natürlichen Harzen, wie sie beispielsweise näher in der US-PS 4 076 857 beschrieben werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung der quervernetzte Polymereil erwiesen, die aus der US-PS 3 938 992 und der US-PS 3 941 898 bekannt sind. Besonders geeignet sind des weiteren die quervernetzten und nicht-quervernetzten Copolymeren von Styrol und kurzkettigen Alkylstyrolen mit Acrylmonomeren, wie beispielsweise Alkyl acrylaten oder Acrylmethacrylaten. Geeignet sind des weiteren Kondensationspolymere, z. B. Polyester.

Die Form der Tonerteilchen kann irregulär sein, wie im Falle von zermahlenen Tonerteilchen oder kugelförmig. Kugelförmige Teilchen lassen sich durch Sprühtrocknung einer Lösung des Tonerharzes in einem Lösungsmittel herstellen. Alternativ lassen sich kugelförmig« Teilchen auch nach der Polymer-Kugel-Quelltechnik herstellen, wie sie aus der europäischen Patentschrift 3905 bekannt ist.

Der Toner kann des weiteren kleinere Anteile an Komponenten, wie Ladungssteuermittel und Antiblockiermittel enthalten. Besonders vorteilhafte Ladungssteuermittel sind beispielsweise aus der US-PS 3 893 935 und der GB-PS 1 501 065 bekannt. Geeignet sind des weiteren aus quaternären Ammoniumsalzen bestehende Ladungsmittel, wie sie beispielsweise aus der Literaturstelle Research Disclosure, Nr. 21030, Band 210, Oktober 1981 (veröffentlicht durch Industrial Opportunities Ltd., Homewell, Havant, Hampshire, P09 1EF, Großbritannien) bekannt sind.

Wie bereits dargelegt,weisen die erfindungsgemäß verwendeten Trag eine hohe Remanenz Br auf. Beispielsweise weisen die magnetischen Materialien, die durch die Sättigungshysterese-Schleife L in Fig. dargestellt sind, eine Remanenz (d. h. ein Null-Feld-Moment) von etwa 39 EMU/g auf. Infolgedessen verhalten sich Träger, hergestell aus solchen Materialien wie nasser Sand aufgrund der magnetischen Anziehung zwischen den Trägerteilchen. Infolgedessen bereitet die·

Auffrischung von erfindungsgemäßen Entwickler mit frischem Toner einige Umstände. Gemäß einer weiteren beovzrugten Aus führungs form der Erfindung läßt sich eine Entwicklerergänzung oder Entwicklerauffrischung steigern, wenn der Toner derart ausgewählt wird, daß seine Ladung, wie unten definiert, mindestens 5 Mikrocoulomb per Gramm Toner beträgt. Ladungsniveaus von etwa 10 bis 30 Mikrocoulomb pro Gramm Toner haben sich als vorteilhaft erwiesen, obgleich Ladungsniveaus bis zu etwa 150 Mikrocoulomb pro Gramm auch geeignet sind. Bei solchen Ladungsniveaus ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen Tonerteilchen und Trägerteilchen ausreichend, um die magnetischen Anziehungskräfte zwischen Trägerteilchen zu unterbrechen, wodurch die Ergänzung oder Auffrischung erleichtert wird. Wie derartige Ladungsniveaus erzielt werden, wird weiter unten beschrieben.

Die Ladung des Toners, der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Entwickler verwendet wird, läßt sich bestimmen durch Plattieren des Toners durch elektrische Vorspannung auf die elektrisch isolierende Schicht eines Testelementes. Dieses Element besteht aus in folgender Reihenfolgen einem Schichtträger, einer elektrisch leitfähigen (d. h. geerdeten) Schicht und der isolierenden Schicht. Der Grad der Plattierung wird überwacht, so daß eine mittlere optische Reflexionsdichte (OD) erzielt wird. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wurde der Toner bis zu einer optischen Dichte von etwa 0,3 plattiert. Das Testelement mit dem plattierten Toner wird über die geerdete Schicht mit einem Elektrometer verbunden. Der plattierte Toner wird dann rasch in einem Strom komprimierter Luft entfernt, wodurch im Elektrometer ein Stromfluß als Ladung in Mikrocoulomb aufgezeichnet wird. Die aufgezeichnete Ladung wird durch das Gewicht des plattierte Toners dividiert, wobei die Tonerladung erhalten wird. Dabei ist zu bemerken, daß der Träger etwa die gleich Ladung trägt, jedoch von entgegengesetzter Polarität wie der Toner.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein elektrostatisches Bild in Kontakt mit einer Magnetbürste gebracht, die einen rotierenden magnetischen Kern aufweist, eine äußere nichtmagnetische Hülse und den oben beschriebenen trockenen 2-Kompo-

nenten-Entwickler. Das elektrostatische Bild, das auf diese Weise entwickelt wird, läßt sich nach einer Anzahl von Methoden erzeugen, z. B. durch bildweisen Photoabfall eines Photorezeptors oder bildweises Aufbringen eines Ladungsmusteis auf die Oberfläche eines dielektrischen Aufzeichnungselementes. Werden Photorezeptoren verwendet, wie beispielsweise in elektrophotographischen Hochgeschwindi keits-Kopiergeräten, ist die Verwendung einer Halbton-Abblendung zur Modifizierung eines elektrostatischen Bildes besonders wünschen: wert, wobei die Kombination von Abblendung mit Entwicklung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zu Bildern hoher Qualität führt mit hohen D -Werten und einem ausgezeichneten Tonbereich.

ΙΪ13-Χ

Zu typischen Abblendmethoden gehören solche, bei denen Photorezeptoren mit integrierten Halbton-Schirmen verwendet werden, wie sie beispielsweise näher beschrieben werden in der US-Patentanmeldung Ser. No. 133 077 vom 24. März 1980.

Die Entwickler und die Magnetbürste, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, können Toner mit hohen Geschwindigkeiten einem Ladungsbild¹ zuführen und sind infolgedessen besonders geeignet für elektrophotographische Kopierverfahren, bei denen große Volumina umgesetzt* werden. Das Kopieren von großen Volumina (High-volume copying) kennzeichnet eine Fähigkeit zur Erzeugung von vollständig entwickel Bildern auf einem Photorezeptor, der die Magnetbürste passiert bei einer linearen Geschwindigkeit von 25 cm pro Sekunde und darüber. Dies bedeutet, daß für einen bestimmten Satz von Bürstenbedingungen die Entwickler der vorliegenden Erfindung Tonerbilder einer gegebenen optischen Dichte bei höheren Photorezeptor-Geschwindigkeiten erzeugen, im Vergleich zu Entwicklern, bei denen der Träger nicht den Erfordernissen des induzierten Mindestmomentes genügt oder die ein magnetisches Material einer Koerzitivkraft von weniger als 300 Gauß enthalten. Weiterhin wurden gut entwickelte Bilder mit den erfindungsgemäßen Entwicklern auf Photorezeptoren erhalten, die eine Geschwindigkeit von 75 cm pro Sekunde hatten.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen

In dem ersten Beispiel wurden Träger mit harten magnetischen Eigenschaften, wie hier definiert, auf ihre Fließ-Charakteristika auf einem einen rotierenden Kern aufweisenden magnetischen Zuführgerät, entsprechend dem Zuführgerät, das in Fig. 1 dargestellt ist, untersucht. Ein Toner wurde mit dem Träger während der Bestimmung der Fließ-Charakteristika nicht verwendet.

Das magnetische Zuführgerät (Applikator) wies eine nicht-magnetische Hülse aus rostfreiem Stahl eines äußeren Durchmessers von 5,1 cm auf. In der Hülse befand sich ein Kern mit zwölf alternierenden Polmagneten. Jeder der Magnete hatte eine Stärke von 1000 Gauß und eine axiale Länge von 7,62 cm. Die Versuche wurden durchgeführt, während die Magneten im entgegengesetzten Uhrzeigersinn mit 1000 und 2000 Umdrehungen pro Minute rotierten. Träger wurde auf der Hülse aus einem Zuführtrichter verteilt und bewegte sich im Uhrzeigersinn rund um die Hülse. Eine Trimmvorrichtung wurde derart eingestellt, daß eine Flaumdicke von 0,05 cm ermöglicht wurde. Träger wurde von der Bürste mittels einer fixierten Trimmvorrichtung 7,6 cm abwärts von dem Zuführtrichter entfernt und in einem Trichter aufgefangen. Zunächst wurden die Magneten zum Rotieren gebracht, während Träger zugeführt wurde. Nachdem die Hülse gleichförmig mit Träger bedeckt worden war, wurde der Motorantrieb des Magnetkernes abgestellt. Der Auffang- oder Sammeltrichter wurde gelehrt, gewogen und nächst der Hülse wieder eingesetzt. Der Magnetkern wurde von neuem 15 Sekunden lang in Rotation versetzt, worauf der Auffangtrichter mit dem Träger gemessen wurde, der von der Bürste entfernt worden war. Das Gewicht des Trichters wurde von dem Gesamtgewicht abgezogen und das Nettogewicht wurde in Gramm pro Minute bestimmt.

Vergleichsbeispiel 1

Bindemittelfreie Trägerteilchen mit den in der folgenden Tabelle angegebenen charakteristischen Daten wurden auf ihre Eignung getestet, an Begrenzungen auf einem einen rotierenden Kern aufweisenden magnetischen Zuführgerät vorbei zufließen und auf ihre Fließgeschwindigkeit auf dem Zuführgerät.

f. W M A M *

- iy-

	;er Typ	Tabelle 1	62
rag	Strontium ferrit	Teilchengröße Bereich (Mikron)	62
A	Strontium ferrit	53 -	62
B	Strontium ferrit	53 -	62
C	Strontium ferrit	53 -	62
D	Strontium ferrit	53 -	62
E	Strontium ferrit	53 -	62
F	Strontium ferrit	53 -	62
G	Strontium ferrit	53 -	62
H	Strontium ferrit	53 -
I		53 -

Koerzivität bei Induziertes Momen Sättigung bei 1000 Gauß (Gauß) {EMU/g)

300
500
1500
1500
2850
730
1360
800
4100

16,4 18,6 14,5 14,5 13,2 13,8 13,9 16,4 14,1

Jeder der Träger von Tabelle 1 floß ungebremst auf dem einen rotierenden Kern aufweisenden Zuführgerät. Im Gegensatz hierzu jedoch trat eine unerwünschte Akkumulation von bindemittelfreiem Träger mit einer Koerzivität unterhalb 1000 auf der Stromaufwärtsseite der die Flaumdicke regulierenden Vorrichtung auf.

Die Fließ- oder Strömungsmessungen für jeden der Träger erfolgten in der angegebenen Weise und die ermittelten Fließgeschwindigkeiten sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Die Geschwindigkeiten

wurden bei einer Kerngeschwindigkeit von 2000 Umdrehungen pro Minute bestimmt.

Tabelle 2

Träger Fließgeschwindigkeit

g/Minute

A 374,8

B 365,2

C 343,2

D 318,4

E 302

F 286,4

G 298,8

H 354

I 298,8

Aus den Ergebnissen der Fließgeschwindigkeits-Bestimmungen ergibt sich, daß die Träger A-I ungebremst oder ungehindert während der Rotation des Magnetkern-Zuführgerätes wanderten, daß jedoch ihre Fließgeschwindigkeiten geringer waren im Vergleich zu Trägern, die in Entwicklern der vorliegenden Erfindung verwendet wurden, wie es in dem folgenden Beispiel 2 gezeigt wird.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung von Trägern in Entwicklern der Erfindung, die permanent in einem externen Feld magnetisiert wurden, um ihr induziertes Moment bei 1000 Gauß auf über 20 EMU/g zu erhöhen.

Unmagnetisierte Proben von Trägerpulvern A, B, H und I wurden der folgenden, nebenbei durchgeführten Vorbehandlung unterworfen:

Zunächst wurden die losen Pulver in Glasampullen eines Durchmessers von 3,175 cm und einer Länge von 11,43 cm gebracht. Die gefüllten Ampullen wurden dann in einer magnetisierenden Spule vom Typ 96149, Hersteller RFL Industires of Boonton, New Jersey, USA, gebracht. Diese Magnetspule wies einen Feldbereich von 6000 bis 10 000 Gauß auf. Strom zur Aktivierung der Magnetspule wurde durch eine Vorrichtung vom Typ Model 595 Magnetreater/Charger, Hersteller ebenfalls RFL Industries zugeführt. Jede Probe wurde einem einzelnen Ladungsstoß ausgesetzt, der ausreichend war, um die Ferrite bis zur Sättigung zu magnetisieren.

In der folgenden Tabelle 3 sind die induzierten Momente der Ferrite bei Anwendung eines äußeren 1000-Gauß-FeIdes vor und nach magnetischer Sättigung angegeben und die entsprechenden Trägerfließgeschwindigkeiten bei 1000 und 2000 Umdrehungen des Kernes pro Minute. Die induzierten Momente wurden nach magnetischer Sättigung erhöht. . Diese erhöhten magnetischen Momente erhöhten die Anziehung zwischen den Ferrit-Trägerteilchen und der Magnetbürstenhülse. Als Folge hiervon wurden die Fließgeschwindigkeiten der Teilchen,wie dargeste] nach der magnetischen Sättigung beträchtlich erhöht.

- J₀--

	Träger	Tabelle,3	Fließgeschwindigkeit
		Induziertes Moment	1000 Upm 2000 Upm (g/Min.) (g/Min.)
	- unbehandel	bei 1OOO Gauß (EMU/g)	317 ⁺
A	- gesättigt	t 18,3	346
	- unbehandel	23,4	338 ⁺
B	- gesättigt	t 18,6	358
	- unbehandel	2 7,3	199,2 354
H	- gesättigt	t 16,4	340,8 62 8,8
	- unbehandel	31 ,79	180,0 298,8
I	- gesättigt	t 14,1	313,2 585
	30,06

Diese Werten weichen geringfügig von den entsprechenden Fließgeschwindigkeitswerten bei 2000 Umdrehungen pro Minute der Träger A und B im Vergleichsbeispiel 1 ab, da die Proben von A und B eine Verteilung von größeren Teilchen aufwiesen, was zu einer geringeren Fließgeschwindigkeit im Falle des Beispieles 2 führte.

Beispiel 3

Dieses Beispiel beschreibt einen Entwickler nach der vorliegenden Erfindung.

Bindemittelfreie Strontiumferrit-Trägerteilchen mit einem induzierten magnetischen Moment bei 1000 Gauß von 30,9 EMU/g und einer Koerzivität von 3900 Gauß wurden mit einem Teil pro Hundert eines Fluorkohlenstoffpolymeren vom Typ Kynar 301 (Pennwalt Chemical Company, King of Prussia, Pennsylvania) beschichtet, wodurch es

den Trägerteilchen ermöglicht wurde, Tonerteilchen positiv aufzuladen. Die Tonerladung, bestimmt wie hier beschrieben, lag bei 11,4 bis 11,6 Mikrocoulomb pro Gramm Toner.

Die Tonerteilchen bestanden aus einem pigmentierten Styrol-Acryl-Copolymer. Die Tonerteilchen hatten ein Teilchengröße von 5 bis 20 Mikrometern.

Der Entwickler wurde durch Vermischen von Träger und Toner hergestellt. Die Konzentration des Toners betrug 13 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler.

Beispiel 4

Dieses Beispiel veranschaulicht das Verfahren der Erfindung unter Verwendung des EntwicMers von Beispiel 4 mit einem einen rotierende Kern aufweisenden magnetischen Zuführgerät (Applikator),wie in Verbindung mit den Fließgeschwindigkeits-Bestimmungen beschrieben.*

Nach Schütteln wurden 1500 g des Entwicklers der Zuführgerätshülse zugeführt. Die Einstellpunkte der erzeugten Bürste lagen bei einem 0,05 cm Spalt zwischen der Ladungen aufweisenden Oberfläche und dem Entwickler und einer Flaumdicke von 0,06 cm. Der Kern des magnetischen Zuführgerätes rotierte mit 1250 Umdrehungen pro Minute in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der der Photorezeptor bewegt wurde. Die Hülse des Zuführgerätes rotierte mit 30 Umdrehungen pro Minute.

Das in dem Beispiel verwendete photoleitfähige Element bestand aus einem negativ aufgeladenen mehrfach verwendbaren photoleitfähigen Film. Elektrostatische Bilder wurden auf dem Film erzeugt durch gleichförmiges Aufladen des Elementes auf -500 Volt und Exponieren des aufgeladenen Elementes durch eine Original vorlage. Das erhaltene Ladungsbild war von -50 Volt bis -350 Volt aufgeladen und wurde entwickelt, indem es über die Magnetbürste mit einer Geschwindigkei von 28,9 cm/Sek. in der Richtung des Entwicklerflusses geführt wur.< Die Bürste wurde elektrisch auf -115 Volt vorgespannt.

Ψ If ' ·'.

Nach der Entwicklung wurde das Tonerbild elektrostatisch auf ein Papierempfangsblatt übertragen und hierauf durch Fusion mittels einer Walze bei 149 bis 177°C fixiert.

Es wurden hochqualitative Bilder vom Standpunkt der Vollständigkeit der Entwicklung und der Gleichförmigkeit erzielt. Die in dieser Weise herbeigeführte Entwicklung war des weiteren erfolgreich bei Photorezeptorgeschwindigkeiten bis zu etwa 75 cm/Sek..

"Elektrographie" und "elektrographisch" wie im vorstehenden verwendet, sind im breiten Sinne zu verstehen und schließen bilderzeugende Verfahren ein, bei denen die Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsmusters, das auf einer Oberfläche mit oder ohne Lichtbelichtung erzeugt wird, erfolgt, so daß diese Begriffe die Elektrophotographie und andere Verfahren einschließen.

Obgleich die Erfindung detailliert beschrieben wurde_yunter besonderem Hinweis auf bestimmte bevorzugte Aus führungs formen, sind Abweichungen und Modifizierungen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Erfindungsbereiches möglich.

Claims

Reg. Nr. 6 2 rt Dh. urcM.ναϊ. J.

EASTMAN KODAK COMPANY ι'λτι·:ντλν\\·αι;ι·

State Street ^mNlf'^M1IBSM

TH1KHK< Ί ISTH. H

Rochester, Staat New York Tiii.ii!--oNs«>ni>ia»:<2ii7

Vereinigte Staaten von Amerika tei.kx.·.->:>:*:)-.-,<,,..i«,.φ

KHKH: (OHi)) 'JO 7 S Wi

München. 6. Juli 1984 25/28

Elektrographischer Entwickler und Verfahren zur Anwendung desselben

Patentansprüche

Elektrographischer 2-Komponenten-Trockenentwickler mit geladener Tonerteilchen und entgegengesetzt geladenen Trägerteilchen, die

(a) ein magnetisches Material mit einer Koerzitivkraft von mindestens 300 Gauß bei magnetischer Sättigung enthalten und

(b) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 20 EMU/g Träger in einem angelegten Feld von 1000 Gauß aufweisen.
2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen mindestens 25 EMU/g beträgt.
3. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen etwa 30 bis etwa 50 EMU/g beträgt.
4. Entwickler nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material zur Erzielung magnetischer Sättigung vorbehandelt ist.
5. Entwickler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindestens 500 Gauß beträgt.

Il WK\ I IUlISIlI SCiI)1.1 ISI'l1l:lt\NK \< I. Ill ,1 M .1 : M I Nl I 11 .N . K II¹S I I I M I ·.' V Il I I III Il 11 ./ VIIlI ΤΟΠ I ll|
6. Entwickler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindestens 1000 Gauß beträgt.
7. Entwickler nach Anspruch T₁. 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Toners mindestens 5 Mikrocoulomb/g Toner beträgt.
8. Entwickler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daßdas harte magnetische Material aus einem Strontium- oder Bariumferrit besteht.
9. Elektrographischer 2-Komponenten-Trockenentwiekler mit geladenen Tonerteilchen und entgegengesetzt geladenen,bindemittelfreien Trägerteilchen, die (a) ein magnetisches Material mit einer Koerzitivkraft von mindestens 300 Gauß bei magnetischer Sättigung enthalten und (b) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 20 EMU/g Träger in enem angelegten Feld von 1000 Gauß aufweisen.
10. Entwickler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen mindestens 25 EMU/g Träger beträgt.
11. Entwickler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen etwa 30 bis etwa 50 EMU/g beträgt.
12. Entwickler nach Ansprüchen 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material zur Erzielung magnetischer Sättigung vorbehandelt ist.
13. Entwickler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindestens 500 Gauß beträgt.
14. Entwickler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindestens 1000 Gauß beträgt.
15. Entwickler nach Anspruch 9, 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Toners mindestens S Mikrocoulomb/g Toner beträgt.
16. Entwickler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das harte magnetische Material aus einem Strontium- oder Bariumferrit besteht.
17. Elektrographischer 2-Komponenten-Trockenentwickler mit geladenen Tonerteilchen und entgegengesetzt geladenen Trägerteilchen, die (a) ein Bindemittel und eine Vielzahl von in dem Bindemittel dispergierten, magnetischen Teilchen enthalten, die aus einem magnetischen Material bestehen, das eine Koerzitivkraft von mindestens 300 Gauß bei magnetischer Sättigung hat und (b) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 20 EMU/g Träger in einem angelegten Feld von 1000 Gauß.
18. Entwickler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen mindestens 25 EMU/g beträgt.
19. Entwickler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen etwa 30 bis etwa 50 EMU/g beträgt.
20. Entwickler nach Ansprüchen 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material zur Erzielung magnetische: Sättigung vorbehandelt ist.
21. Entwickler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindetsens 500 Gauß beträgt.
22. Entwickler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindestens 1000 Gauß beträgt.
23. Entwickler nach Anspruch 17, 18 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Toners mindestens 5 Mikrocoulomb/g Toner beträgt.
24. Entwickler nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das harte magnetische Material aus einem Strontium- oder Bariumferrit besteht.
25. Entwickler nach Ansprüchen 5, 13 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Größe der Trägerteilchen bei etwa 5 bis 65 Mikrometer liegt.
26. Entwickler nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße der Trägerteilchen zur durchschnittlichen Teilchengröße der Tonerteilchen bei etwa 1:1 bis etwa 15:1 liegt.
27. Entwickler nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Toners etwa 1 bis etwa 25 I, bezogen auf das Gewicht des Entwicklers, beträgt.
28. Entwickler nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen kugelförmig sind.
29. Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen Bildes, bei dem man das Bild mit mindestens einer Magnetbürste mit (a) einem rotierenden magnetischen Kern von vorgewählter magnetischer Feldstärke, (b) einer äußeren nicht-magnetischen Hülle und (c) einem elektrographischen, 2-Komponenten-Trockenentwickler in Kontakt bringt, der geladene Tonerteilchen und entgegengesetzt geladene Trägerteilchen enthält, die (i) ein magnetisches Material mit einer Koerzitivkraft von mindestens 300 Gauß bei magnetischer Sättigung enthalten und (ii) ein induziertes

magnetisches Moment von mindestens 20 EMU/g in einem extern angelegten Feld von 1000 Gauß haben, wobei das magnetische Moment ausreicht, um zu verhindern, daß der Träger auf das elektrostatische Bild übertragen wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern eine magnetische Feldstärke von mindestens 450 Gauß erzeugt.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des rotierenden Kernes bei etwa 800 bis etwa 1600 Gauß liegt.
32. Verfahren nach Ansprüchen 29, 30 oder 31, dadurch gekennzeichn( daß der Kern mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 bis etwa 3000 Umdrehungen pro Minute rotiert.
33. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen bindemittelfrei sind.
34. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen aus Verbundteilchen aus einem Bindemittel und einer Vielzahl von magnetischen Teilchen aus dem magnetischen Material, die in dem Bindemittel dispergiert sind, bestehen.
35. Verfahren nach Ansprüchen 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material ein Strontium- oder Bariumferrit ist.
36. Verfahren nach Ansprüchen 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindestens 500 Gauß beträgt.
37. Verfahren nach Ansprüchen 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Materials mindestens etwa 1000 Gauß beträgt.

- y- 31.
38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen bei mindestens 2S EMU/g liegt.
39. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das induzierte magnetische Moment der Trägerteilchen bei etwa 30 bis etwa 50 EMU/g liegt.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material zur Erzeugung magnetischer Sättigung vorbehandelt ist.
41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Toners bei mindestens 5 Mikrocoulomb/g Toner liegt.
42. Verfahren zur Entwicklung eines eletrostatischen Bildes, bei dem man das Bild mit mindestens einer Magnetbürste mit (a) einem rotierenden magnetischen Kern von vorgewählter magnetischer Feldstärke, (b) einer äußeren nicht-magnetischen Hülle und (c) einem elektrographischen, 2-Komponenten-Trockenentwickler in Kontakt bringt, der geladene Tonerteilchen und entgegengesetzt geladene bindemittelfreie Ferrit-Trägerteilchen enthält, die

(i) eine Koerzitivkraft von

mindestens 500 Gauß bei magnetischer Sättigung aufweisen, ausreichend um zu bewirken, daß der Entwickler in einer Richtung um die Hülle fließt, die der Richtung der Magnetkernrotation entgegengesetzt ist, und (ii) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 25 EMU/g in einem extern angelegten Feld von 1000 Gauß haben, wobei das magnetische Moment ausreicht, um zu verhindern, daß der Träger auf das elektrostatische Bild übertragen wird, wobei gilt, daß die Toner- und Trägerteilchen in dem Entwickler eine triboelektrische Anziehungskraft aufweisen, die größer ist als die magnetische Anziehungskraft zwischen den T rager teilchen im Entwickler.

33902G5

- y- μ,

3. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Größe der Trägerteilchen etwa 5 bis etwa Mikrometer beträgt und daß das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße der Trägerteilchen zur durchschnittlichen Teilchengröße der Tonerteilchen bei etwa 1:1 bis etwa 15:1 lie