DE3413833C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen isolierenden Entwickler gemäß dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1 oder 7 und ein Entwicklungsverfahren
gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 12, bei dem der
isolierende Entwickler verwendet wird.
Bekannt Entwicklungsverfahren, z. B. in der Elektrofotografie
und bei der elektrostatischen Aufzeichnung, können allgemein in
Trockenentwicklungsverfahren und Naßentwicklungsverfahren eingeteilt
werden. Trockenentwicklungsverfahren werden ferner in Verfahren,
bei denen ein Zweikomponentenentwickler eingesetzt wird,
und in Verfahren, bei denen ein Einkomponentenentwickler eingesetzt
wird, eingeteilt. Zweikomponentenentwickler können verschiedene
Trägerteilchen für die Beförderung von Tonerteilchen
enthalten und werden für verschiedene Entwicklungsverfahren eingesetzt,
z. B. für das Magnetbürstenverfahren, bei dem als Trägerteilchen
Eisenpulver dient, für das Kaskadenverfahren, bei
dem als Trägerteilchen Perlen bzw. Glasperlen dienen, oder für
das Pelzbürstenverfahren, bei dem Pelz verwendet wird.
Andererseits gehören zu den Entwicklungsverfahren
bei denen ein Einkomponentenentwickler eingesetzt wird, das Pulverwolkenverfahren,
bei dem Tonerteilchen in einem zerstäubten bzw. atomisierten
Zustand eingesetzt werden, das Kontaktentwicklungsverfahren
(auch als Tonerentwicklung bezeichnet),
bei dem die Entwicklung durchgeführt wird, indem
die Tonerteilchen direkt mit der Oberfläche des elektrostatischen
Ladungsbildes in Berührung gebracht werden,
das Sprung-Entwicklungsverfahren, bei dem Tonerteilchen
nicht direkt mit der Oberfläche des elektrostatischen
Ladungsbildes in Berührung gebracht werden, sondern
aufgeladen und aufgrund des durch das elektrostatische
Ladungsbild erzeugten elektrischen Feldes in Richtung
auf die Oberfläche des Ladungsbildes springen gelassen
werden, und das "Magnedry"-Verfahren, bei dem
elektrisch leitende Tonerteilchen mit dem elektrostatischen
Ladungsbild in Berührung gebracht wird.
Zweikomponentenentwickler
sind gemischte Entwickler aus
Trägerteilchen und Tonerteilchen. Im
Verlauf des Entwicklungsvorganges werden Tonerteilchen
im allgemeinen in Mengen verbraucht, die
viel größer sind als die Mengen, in denen die
Trägerteilchen verbraucht werden. Als Ergebnis verändert
sich das Mischungsverhältnis der beiden Teilchenarten,
wodurch Änderungen in der Dichte der sichtbaren Bilder (Tonerbilder)
hervorgerufen werden. Ferner wird die Bildqualität
dadurch vermindert, daß die Trägerteilchen,
die auch nach langzeitiger Verwendung kaum verbraucht
werden, verschlechtert bzw. beschädigt werden. Dies
sind Nachteile, die dem Entwicklungsverfahren unter Verwendung des
Zweikomponentenentwicklers innewohnen.
Andererseits werden die Tonerteilchen bei dem "Magnedry"-Verfahren,
bei dem magnetische Tonerteilchen verwendet wird, und
bei dem Kontakt-Entwicklungsverfahren, bei dem
nichtmagnetische Tonerteilchen verwendet wird, die zu den
Entwicklungsverfahren mit Einkomponentenentwickler gehören,
mit der gesamten zu entwickelnden Oberfläche in Berührung
gebracht, d. h. unabhängig davon, ob es sich um den
Oberflächenteil des Bildbereichs oder um den Oberflächenteil
des Nicht-Bildbereichs handelt. Aus diesem Grund
haften die Tonerteilchen auch an der Oberfläche des Nicht-Bildbereichs
leicht an, wodurch eine Verschmutzung hervorgerufen
wird, die als Hintergrundschleier bezeichnet
wird. (Dieses Problem einer Verschmutzung in Form
von Schleierbildung wurde in ähnlicher Weise auch
bei den Entwicklungsverfahren mit Zweikomponentenentwickler
beobachtet.) Auch bei dem Pulverwolkenverfahren kann
nicht verhindert werden, daß Tonerteilchen im pulverförmigen
Zustand an der Oberfläche des Nicht-Bildbereichs
anhaften, und folglich ist auch das Pulverwolkenverfahren
mit dem Nachteil verbunden, daß der Hintergrundschleier
nicht entfernt werden kann.
Ein Entwicklungsverfahren, das aus der JA-A 43027/1979
und der JA-A 18656/1980 bekannt ist, bei dem ein Ladungsbild-Träger,
der auf seiner Oberfläche ein
elektrostatisches Ladungsbild trägt, und ein Entwickler-Träger,
der auf seiner Oberfläche einen isolierenden
Entwickler trägt, so angeordnet werden, daß
sich dazwischen in einem Entwicklungsabschnitt ein
bestimmter Zwischenraum befindet, bei dem ein Entwickler
in einer Dicke, die geringer als dieser Zwischenraum
ist, auf dem Entwickler-Träger getragen
wird und bei dem der Entwickler auf dem Ladungsbild-Träger
übertragen wird, hat in dieser Hinsicht
den Vorteil, daß kaum Schleier auftreten, wie sie
vorstehend beschrieben wurden. Da bei diesem Verfahren
keine Trägerteilchen verwendet werden, wird
auch keine Änderung im Mischungsverhältnis hervorgerufen,
wie sie vorstehend erwähnt wurde, und ferner können
keine Trägerteilchen verschlechtert bzw. beschädigt
werden, und infolgedessen kann festgestellt werden,
daß mit diesem Entwicklungsverfahren für elektrostatische
Ladungsbilder Bilder erzeugt werden können, die eine
hohe Wiedergabetreue haben und von stabiler Qualität
sind.
Wenn bei dem bekannten Sprung-Entwicklungsverfahren
das Kopieren fortlaufend wiederholt wird, kann die
Gleichmäßigkeit der auf einem Entwickler-Träger
getragenen Entwicklerschicht manchmal beeinträchtigt
werden, wodurch verschiedene Schwierigkeiten hervorgerufen
werden können. Beispielsweise können in der
Umfangsrichtung des Entwickler-Trägers
Beschichtungsfehler in Form von Streifen hervorgerufen
werden, oder die Dicke der Entwicklerschicht
kann im Vergleich mit der anfänglichen Dicke teilweise
in hohem Maße geringer werden, was dazu führt, daß
Unregelmäßigkeiten wie z. B. Flecken oder Beschichtungsfehler
wie z. B. Wellenlinien erzeugt werden. Die
Beschichtungsfehler in Umfangsrichtung werden
bei der Entwicklung auf dem Bild in Form von
weißen Streifen beobachtet, während die Verminderung
der Dicke der Entwicklerschicht auf dem Bild in Form
von Unregelmäßigkeiten der Dichte wie z. B. Flecken
oder Wellenlinien beobachtet wird. Diese Erscheinung
tritt beim normalen wiederholten Kopieren kaum auf,
sie tritt jedoch manchmal in unerwünschter Weise bei
der kontinuierlichen Verwendung auf, und zwar insbesondere
beim langen Kopieren unter den Umgebungsbedingungen
einer sehr niedrigen Temperatur und einer niedrigen
Feuchtigkeit.
Ferner kann sich die Dicke der Entwicklerschicht manchmal
unter den Bedingungen einer höheren Temperatur
und einer höheren Feuchtigkeit in ungünstiger Weise
verändern und in den meisten Fällen abnehmen, und
infolgedessen wird häufig eine Verminderung der Bilddichte
verursacht. Als Ergebnis von Untersuchungen,
die hinsichtlich dieses Problems durchgeführt wurden,
ist festgestellt worden, daß eine Ursache dafür in
einer ungenügenden Stabilität und Zuverlässigkeit
des Ladungssteuerstoffs
liegt und daß durch solche Ursachen die Eigenschaften
des Anhaftens des pulverförmigen Entwicklers an dem Entwicklungszylinder
und der Übertragung des pulverförmigen
Entwicklers von dem Entwicklungszylinder verändert werden
können.
Im einzelnen werden solche Erscheinungen dadurch hervorgerufen,
daß in der auf dem Entwickler-Träger
getragenen Entwicklerschicht Bereiche erzeugt werden,
die aufgrund einer Änderung der Umgebungsbedingungen
ungleichmäßige triboelektrische Ladungen aufweisen.
Insbesondere wird durch Reibung zwischen der Oberfläche
des Entwickler-Trägers und dem Entwickler unter
den Umgebungsbedingungen einer sehr niedrigen Temperatur
und Feuchtigkeit ein Bestandteil des Entwicklers mit
sehr hohen triboelektrischen Ladungen gebildet. Aufgrund
der Bildkraft, die durch die Ladungen hervorgerufen
wird, besteht die Neigung, daß sich ein solcher Bestandteil
mit sehr hohen triboelektrischen Ladungen in der
Nähe des Entwickler-Trägers ansammelt und die
Gleichmäßigkeit oder Leichtigkeit der Entwicklung
mit dem oberen Schichtbereich des Entwicklers beeinträchtigt,
wodurch Unregelmäßigkeiten wie z. B. weiße Streifen,
fleckartige Unregelmäßigkeiten und Wellenlinienmuster,
wie sie vorstehend erwähnt wurden, hervorgerufen
werden. Die Verminderung der Dicke der Entwicklerschicht
bei höheren Temperaturen und Feuchtigkeit
kann auch durch eine ungleichmäßige triboelektrische
Aufladung zwischen dem Entwickler und dem Entwickler-Träger,
nämlich aufgrund der Instabilität der
Menge der triboelektrischen Ladungen des Entwicklers
in der Nähe der Oberfläche des Entwickler-Trägers
hervorgerufen werden.
Mittel zur Einstellung einer positiven Ladung, die
in Tonerteilchen für Trochenentwicklungsverfahren
eingesetzt werden, sind im allgemeinen beispielsweise
quaternäre Ammoniumverbindungen und organische
Farbstoffe, insbesondere basische Farbstoffe, und
Salze davon. Mittel zur Einstellung einer positiven
Ladung, die üblicherweise verwendet werden, sind Benzyldimethylhexadecylammoniumchlorid,
Decyltrimethylammoniumchlorid,
Nigrosinbase, Nigrosinhydrochlorid, Safranin γ,
Kristallviolett und andere. Besonders Nigrosinbase
und Nigrosin sind häufig als Mittel zur Einstellung
einer positiven Ladung verwendet worden. Diese Mittel
werden im allgemeinen zu einem thermoplastischen Harz (Bindemittelharz)
gegeben und in dem Harz dispergiert, während es unter
Erwärmen geschmolzen wird, und die erhaltene Harzmischung
wird unter Bildung von Feinteilchen feinpulverisiert,
auf geeignete Größen eingestellt, falls dies
erwünscht ist, und dann für die Verwendung bereitgestellt.
Diese als Ladungssteuerstoffe bzw. als Mittel zur Einstellung
der Ladung dienenden Farbstoffe haben jedoch komplizierte
Strukturen und zeigen keine konstanten Eigenschaften,
und infolgedessen ist ihre Stabilität schlecht.
Ferner kann durch Spaltung, mechanische Zusammenstöße
und Reibung während des unter Erwärmen durchführten
Knetens oder durch eine Veränderung der Temperatur-
und Feuchtigkeitsbedingungen eine Zersetzung
oder Denaturierung auftreten, wodurch eine Verschlechterung
der Ladungssteuerungseigenschaften hervorgerufen
wird.
Wenn unter Verwendung von Tonerteilchen, die diese Farbstoffe
als Ladungssteuerstoff enthalten, eine
Entwicklung in einer Kopiervorrichtung durchgeführt
wird, können diese Farbstoffe folglich zersetzt oder
denaturiert werden, während die Anzahl der Kopien
ansteigt, so daß während der kontinuierlichen Verwendung
eine Verschlechterung der Tonerteilchen hervorgerufen wird.
Ferner sind die meisten Substanzen, von denen bekannt
ist, daß sie positiv aufgeladen werden können, im
allgemeinen dunkelfarbig und haben den Nachteil, daß
sie nicht in einen Entwickler mit leuchtender Farbe
eingemischt werden können.
Es stellt einen weiteren wichtigen Nachteil dar, daß
es sehr schwierig ist, diese Farbstoffe als
Ladungssteuerstoffe gleichmäßig in einem thermoplastischen
Harz zu dispergieren, was dazu führt, daß
die durch Pulverisieren erhaltenen Tonerteilchen unterschiedliche
Mengen triboelektrischer Ladungen aufweisen.
Es ist bekannt, daß aus diesem Grund verschiedene
Verfahren durchgeführt worden sind, um diese Farbstoffe
gleichmäßiger in einem Bindemittelharz zu diespergieren. Aus einem
basischen
Nigrosinfarbstoff wird beispielsweise ein Salz mit
einer höheren Fettsäure gebildet, um die Verträglichkeit
mit einem thermoplastischen Harz zu verbessern.
In diesem Fall wird jedoch unumgesetzte Fettsäure
oder ein Zersetzungsprodukt des Salzes an den Toneroberflächen
freigelegt, wodurch Trägerteilchen oder Entwickler-Träger
verunreinigt werden und auch eine Verminderung
der Fließfähigkeit der Tonerteilchen, eine Schleierbildung
und eine Verminderung der Bilddichte hervorgerufen
werden. Alternativ wird zur Verbesserung der
Dispergierbarkeit dieser Farbstoffe in einem Harz
auch ein Verfahren angewandt, bei dem Farbstoffpulver
und Harzpulver vor dem unter Schmelzen erfolgenden
Kneten mechanisch pulverisiert und vermischt werden.
Dieses Verfahren reicht nicht aus, um die ursprüngliche,
schlechte Dispergierbarkeit zu überwinden, und eine
Gleichmäßigkeit der Aufladung, die für die praktische
Anwendung zufriedenstellend ist, ist noch nicht erzielt
worden.
Ferner sind die meisten Farbstoffe, die für die Einstellung
einer positiven Ladung verwendet werden,
hydrophil, und diese Harze werden folglich aufgrund
ihrer schlechten Dispergierbarkeit in einem Harz auf
den Toneroberflächen freigelegt, wenn nach dem unter
Schmelzen erfolgenden Kneten pulverisiert wird. Wenn
die Tonerteilchen unter den Bedingungen einer hohen Feuchtigkeit
eingesetzt werden, bringt dies infolgedessen den Nachteil
mit sich, daß wegen dieser hydrophilen Natur
des Ladungssteuerstoffs kein Bild mit
guter Qualität erhalten werden kann.
Wenn in Tonerteilchen ein bekannter Farbstoff als Mittel
zur Einstellung einer positiven Ladung eingesetzt
wird, treten folglich Änderungen in der Menge der
Ladungen auf, die auf den Oberflächen der Tonerteilchen
durch Reibung zwischen Tonerteilchen, zwischen Tonerteilchen
und Trägerteilchen oder zwischen Tonerteilchen und Entwickler-Träger
wie z. B. einem Entwicklungszylinder erzeugt
werden, wodurch verschiedene Schwierigkeiten, beispielsweise
eine Schleierbildung, ein Verstreuen von Tonerteilchen
oder eine Verunreinigung von Trägerteilchen
verursacht werden. Diese Schwierigkeiten werden auffällig,
wenn eine großen Anzahl von Kopierzyklen kontinuierlich
durchgeführt wird, wodurch Ergebnisse erhalten
werden, die für eine Kopiervorrichtung im wesentlichen
ungeeignet sind.
Ferner sind die meisten Tonerteilchen für eine Verwendung
unter den Bedingungen einer hohen Feuchtigkeit ungeeignet,
weil der Wirkungsgrad der Übertragung des
Tonerbildes deutlich vermindert wird. Selbst unter
normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
können die meisten Tonerteilchen denaturiert werden und unbrauchbar
werden, wenn die Tonerteilchen lange gelagert werden,
was auf die Instabilität des verwendeten Mittel zur
Einstellung einer positiven Ladung zurückzuführen
ist.
Aus der DE-AS 26 06 749 sind Tonerteilchen für elektrofotografische
Entwickler bekannt, die ein Bindemittelharz, ein Färbemittel
sowie als Ladungssteuerstoff ein Triazinderivat enthalten.
Nach Beispiel 1 der DE-AS 26 06 749 wird ein elektrostatisches
Ladungsbild mit negativer Ladung, das auf einer fotoleitfähigen
Zinkoxidschicht erzeugt worden ist, mit einem positiv
aufladbaren Entwickler entwickelt. Nach Beispiel 2 der DE-AS
26 06 749 werden negativ aufladbare Tonerteilchen verwendet, um
ein Ladungsbild mit positiver Ladung zu entwickeln, das auf einer
fotoleitfähigen Cadmiumsulfidschicht mit einer isolierenden
Schicht erzeugt worden ist. Da die Tonerteilchen in beiden Fällen
ein Triazinderivat enthalten, kann der Schluß gezogen werden,
daß das bekannte Triazinderivat nicht die Funktion hat,
die positive Aufladbarkeit der Tonerteilchen zu erhöhen.
Aus der DE-OS 31 42 974 ist ein elektrofotografischer Entwickler
bekannt, der feinverteilte Kieselsäure enthält, die durch
ein nasses Verfahren hergestellt worden ist und einen pH von 6
bis 11 hat, wenn sie in einer Menge von 4 Masse% in destilliertem
Wasser suspendiert wird.
Die DE-OS 33 30 380, eine ältere Anmeldung, betrifft einen elektrostatografischen
Entwickler, der ein Mittel zum Einstellen einer
positiven Ladung enthält, das aus Siliciumdioxid-Feinteilchen
besteht, die mit einem als Haftvermittler wirkenden Silan
oder Titanat behandelt worden sind. Als Silane sind Verbindungen
mit der Formel RmSiYn angegeben, worin R eine Alkoxygruppe
oder ein Chloratom ist, m und n ganze Zahlen sind, die die Beziehung
m + n = 4 erfüllen, und Y eine organische Gruppe ist,
die mindestens einen aus der Amino-, Vinyl-, Glycidoxy-, Mercapto-,
Methacryl- und Ureidogruppe ausgewählten Rest enthält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen isolierenden
Entwickler bereitzustellen, der bei der triboelektrischen Aufladung
eine ausgezeichnete positive Aufladbarkeit zeigt und gegenüber
Veränderungen der Umgebungsbedingungen wie einem Wechsel
zwischen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit und niedriger
Temperatur und niedriger Feuchtigkeit äußerst stabil ist,
so daß Tonerbilder mit hoher Qualität erzeugt werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen isolierenden Entwickler mit den
im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 oder von Patentanspruch
7 angegebenen Merkmalen gelöst.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem in
Patentanspruch 12 angegebenen Entwicklungsverfahren, bei dem
der erfindungsgemäße isolierende Entwickler verwendet wird.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahrens für
eine Entwicklungsvorrichtung mit einem Entwicklungszylinder ist
besonders wirksam.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils eine Vorrichtung für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahrens
unter Verwendung eines nichtmagnetischen
isolierenden Entwicklers, und
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung für die Durchführung
des erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahrens
unter Verwendung eines magnetischen isolierenden Entwicklers.
Die in den Tonerteilchen des erfindungsgemäßen isolierenden Entwicklers gemäß
Patentanspruch 7 enthaltene
A-B-Kupplungsverbindung (A-B-Konjugat) ist thermisch und über eine
lange Zeit stabil und hat eine geringe Hygroskopizität.
Ferner ist die A-B-Kupplungsverbindung, weil sie eine
Art einer Struktur mit getrennten Funktionen darstellt,
die einen Farberzeugungsanteil und einen Ladungssteuerungsanteil,
die miteinander kombiniert sind, aufweist,
ein Ladungssteuerstoff mit guter Qualität,
mit dem die Ladungsmenge in ausreichendem Maße
gesteuert werden kann, während sie eine Farbe
mit einem leuchtenden Farbton zeigt.
Als Derivate von Phthalocyanin, die den A-Anteil der A-B-Kupplungsverbindung bilden,
können die bekannten Phthalocyaninderivate verwendet
werden, beispielsweise Halogenide, die z. B. durch Einführung
von Chloratomen hergestellt werden, oder Arylderivate,
die z. B. durch Einführung von Phenylgruppen
hergestellt werden. Andererseits ist es z. B. auch möglich,
Mercaptogruppen, Thiocyanogruppen, Cyanogruppen, Aminogruppen,
Kohlenwasserstoffgruppen, halogenierte Kohlenwasserstoffgruppen,
Nitrogruppen oder Sulfongruppen
entweder einzeln oder in Kombination einzuführen.
Diese Gruppen können an jeder der 16 substituierbaren
Stellen der Phthalcyaninstruktur eingeführt werden.
Auch eine Form wie ein sogenannter Sulfid-Farbstoff,
bei dem zwei Phthalocyaninmoleküle mit einer Disulfidgruppe verbunden
sind, kann eingesetzt werden. Der A-Anteil kann auch
die Form eines Metallkomplexes haben, und dieser Metallkomplex
kann außer allgemein bekannten Kupferkomplexen
Komplexe mit verschiedenen Arten von Metallen umfassen,
jedoch werden stabile Komplexe mit Nickel, Zink, Cobalt,
Aluminium, Platin, Eisen und Vanadium bevorzugt.
Als stickstoffhaltiger heterocyclischer Ring, der den
B-Anteil der A-B-Kupplungsverbindung bildet, ist eine Vielzahl von Verbindungen
bekannt, und auch andere Atome außer Stickstoff wie
z. B. Sauerstoff, Phosphor, Silicium und Schwefel können
enthalten sein. Beispiele für solche heterocyclischen
Ringe sind:
Als Derivate eines stickstoffhaltigen heterocyclischen
Ringes können bekannte Derivate eingesetzt werden,
beispielsweise Halogenide, die z. B. durch Einführung von
Chloratomen hergestellt werden, oder Arylderivate,
die z. B. durch Einführung von Phenylgruppen eingeführt
werden. Andererseits ist es z. B. auch möglich, Mercaptogruppen,
Thiocyanogruppen, Cyanogruppen, Aminogruppen, Kohlenwasserstoffgruppen,
halogenierte Kohlenwasserstoffgruppen,
Nitrogruppen, Sulfongruppen, Glycidoxygruppen
oder Methacrylgruppen entweder einzeln oder in Kombination
einzuführen. Diese Gruppen können an allen substituierbaren
Stellen der stickstoffhaltigen heterocyclischen
Ringstruktur eingeführt werden.
Die vorstehend erwähnte A-B-Kupplungsverbindung ist im
allgemeinen wirksam, jedoch sollte der A-Anteil im
Hinblick auf die thermische Stabilität geeigneterweise
Kupferphthalocyanin oder ein Derivat davon sein. Ferner
sollte der B-Anteil im Hinblick auf die Fähigkeit zur
Ladungssteuerung vorzugsweise ein ungesättigter stickstoffhaltiger
heterocyclischer Ring oder ein Derivat
davon sein.
Die A-B-Kupplungsverbindung kann erhalten werden, indem
A und B an ihren substituierbaren Stellen direkt oder
mit einer oder mehreren dazwischen eingefügten Zwischengruppen,
wie sie nachstehend gezeigt werden, verbunden
werden. Im Hinblick auf die Stabilität der A-B-Kupplungsverbindung
gegen Wärme, Licht und Feuchtigkeit
enthalten die Zwischengruppen geeigneterweise nicht
mehr als 50 Atome.
Als ungesättigter, stichstoffhaltiger heterocyclischer
Ring für die Bildung der Gruppe Y des als Haftvermittler wirkenden
stickstoffhaltigen Silans der in
Patentanspruch 1 definierten
Formel RmSiYn ist eine Vielzahl
von Ringen bekannt, und typische Beispiele dafür sind
nachstehend angegeben:
Sie können zur Bildung ihrer Derivate in alle bekannten
Derivate umgewandelt werden, die Gruppen wie z. B.
Vinylgruppen, Mercaptogruppen, Methacrylgruppen, Glycidoxygruppen
oder Ureidogruppen aufweisen, jedoch
unter der Voraussetzung, daß diese Gruppen die Ladungssteuerungseigenschaften
von Kohlenwasserstoffgruppen,
Halogengruppen und Aminogruppen nicht beeinträchtigen,
und diese Gruppen können in alle substituierbaren Stellen
der vorstehend erwähnten Ringe eingeführt werden.
Bei den Siliciumdioxid-Feinteilchen, die mit dem vorstehend
erwähnten, als Haftvermittler wirkenden stickstoffhaltigen Silan
zu behandeln sind, kann es sich vorzugsweise um sogenanntes
"Fumed Silica" oder "Trockenverfahren-Siliciumdioxid"
handeln, das durch Dampfphasenoxidation eines Siliciumhalogenids
erhalten wird. Das Verfahren der Dampfphasenoxidation
ist an sich bekannt. "Fumed Silica"
kann beispielsweise durch ein Verfahren hergestellt
werden, bei dem die pyrolytische Oxidation von gasförmigem
Siliciumtetrachlorid in einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme
angewandt wird, und das grundlegende Reaktionsschema
kann folgendermaßen wiedergegeben werden:
SiCl₄ + 2H₂ + O₂ → SiO₂ + 4HCl
Bei dem vorstehend erwähnten Herstellungsschritt können
auch zusammengesetzte Feinteilchen aus Siliciumdioxid
und anderen Metalloxiden erhalten werden, indem zusammen
mit Siliciumhalogenidverbindungen andere Metallhalogenidverbindungen
wie z. B. Aluminiumchlorid oder Titanchlorid
eingesetzt werden. Der Begriff "Siliciumdioxid-Feinteilchen"
schließt im Rahmen der Erfindung auch solche zusammengesetzten
Feinteilchen ein. Es wird bevorzugt, Siliciumdioxid-Feinteilchen
zu verwenden, bei denen die mittlere
Größe der Primärteilchen geeigneterweise in dem Bereich
von 0,001 bis 2 µm und vorzugsweise in dem Bereich von
0,002 bis 0,2 µm liegt.
Zu handelsüblichen Siliciumdioxid-Feinteilchen, die durch
Dampfphasenoxidation eines Siliciumhalogenids gebildet
werden und im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden
können, gehören die Produkte, die unter den nachstehend
angegebenen Warenzeichen verkauft werden:
Beispiele der Zugabe von Siliciumdioxid-Feinteilchen,
die durch Dampfphasenoxidation eines Siliciumhalogenids
erhalten worden ist, zu einem Entwickler für die Elektrofotografie
sind bekannt. Selbst ein Entwickler, der
einen Farbstoff mit der Eigenschaft der Einstellung
einer positiven Ladung enthält, wird jedoch dadurch
so verändert, daß er eine negative Ladungspolarität
hat und infolgedessen für die Sichtbarmachung negativer
elektrostatischer Ladungsbilder ungeeignet ist. Die
Erfinder haben die vorstehend erwähnte Erscheinung
untersucht und dabei festgestellt, daß die bekannten
Siliciumdioxid-Feinteilchen, die durch Dampfphasenoxidation
eines Siliciumhalogenids erhalten worden sind, die Ladungen
eines positiv aufladbaren Entwicklers vermindern
oder seine Polarität umkehren. Ferner ist als Ergebnis
von ins Einzelne gehenden Untersuchungen, die durchgeführt
wurden, um einen Entwickler zu erhalten, der
eine positive Aufladbarkeit mit stabilen und hohen
triboelektrischen Ladungen zeigt und auch eine gleichmäßige
positive Aufladbarkeit hat, festgestellt worden,
daß es wirksam ist, in einen Entwickler Siliciumdioxid-Feinteilchen
einzumischen, die durch Dampfphasenoxidation
eines Siliciumhalogenids erhalten und mit dem als Haftvermittler
wirkenden stickstoffhaltigen Silan der vorstehend beschriebenen
Formel RmSiYn behandelt worden sind.
Die Menge des als Haftvermittler wirkenden stickstoffhaltigen Silans,
mit dem die Siliciumdioxid-Feinteilchen behandelt
werden, sollte vorzugsweise 0,1 bis 30 Masse% und insbesondere
0,5 bis 20 Masse% betragen. Ferner haben die mit dem als Haftvermittler wirkenden
stickstoffhaltigen Silan behandelten
Siliciumdioxid-Feinteilchen
eine ausgezeichnete Wirkung in bezug auf das Modifizieren
des hydrophoben Verhaltens. Um ein weiteres
Modifizieren des hydrophoben Verhaltens zu bewirken,
können die Siliciumdioxid-Feinteilchen jedoch nach
der Behandlung mit dem als Haftvermittler wirkenden
stickstoffhaltigen Silan oder gleichzeitig mit dieser
Behandlung mit einer organischen Siliciumverbindung
behandelt werden. Zu Beispielen für
solche organischen Siliciumverbindungen gehören Hexamethyldisilazan,
Trimethylsilan, Trimethylchlorsilan,
Trimethylethoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan,
Allyldimethylchlorsilan, Allylphenyldichlorsilan,
Benzyldimethylchlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan,
α-Chlorethyltrichlorsilan, β-Chlorethyltrichlorsilan,
Chlormethyldimethylchlorsilan, Triorganosilylmercaptane
wie z. B. Trimethylsilylmercaptan,
Triorganosilylacrylate wie z. B. Vinyldimethylacetoxysilan
und des weiteren Dimethylethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan,
Diphenyldiethoxysilan, Hexamethyldisiloxan,
1,3-Divinyltetramethyldisiloxan, 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan
und Dimethylpolysiloxan mit 2
bis 12 Siloxaneinheiten pro Molekül, bei dem an das
in den endständigen Einheiten enthaltene Si jeweils
eine Hydroxylgruppe gebunden ist. Diese organischen
Siliciumverbindungen können allein oder in Form einer
Mischung von zwei oder mehr Verbindungen eingesetzt
werden. Das bevorzugte Masseverhältnis des als Haftvermittler
wirkenden stickstoffhaltigen Silans zu der organischen
Siliciumverbindung für das Modifizieren des hydrophoben Verhaltens liegt
innerhalb des Bereichs von 15 : 85 bis 85 : 15, und der
Wert der triboelektrischen Ladungsmenge des isolierenden Entwicklers,
der die Siliciumdioxid-Feinteilchen enthält, kann auf
einen gewünschten Wert eingestellt werden, indem das
Verhältnis innerhalb des angegebenen Bereichs variiert
wird, und das Verhältnis kann in der gewünschten Weise
gewählt werden. Dieses Verhältnis hängt auch von der
Art des als Haftvermittler wirkenden stickstoffhaltigen Silans und von
der Art der organischen Siliciumverbindung für das Modifizieren
des hydrophoben Verhaltens ab, die verwendet werden.
Die Gesamtmenge des als Haftvermittler wirkenden stickstoffhaltigen Silans
und der organischen Siliciumverbindung für das Modifizieren des
hydrophoben Verhaltens kann vorzugsweise 0,1 bis 30 Masse%
und insbesondere 0,5 bis 20 Masse% betragen,
wobei diese Masseanteile auf die Masse der Siliciumdioxid-Feinteilchen bezogen sind.
Falls die A-B-Kupplungsverbindung in das Innere der
Tonerteilchen eingemischt wird, kann die Menge dieses
Ladungssteuerstoffs geeigneterweise
0,5 bis 50 Masseteile pro 100 Masseteile des Bindemittelharzes
betragen, während die A-B-Kupplungsverbindung im Fall der Zugabe von außen
geeigneterweise in einer Menge von 0,01 bis 40 Masseteilen
pro 100 Masseteile des Bindemittelharzes eingesetzt wird.
Die Menge des auf Siliciumdioxid-Feinteilchen aufzubringenden,
als Haftvermittler wirkenden, stickstoffhaltigen
Silans RmSiYn kann vom Standpunkt des Verhältnisses
der Gesamtmenge des als Haftvermittler wirkenden
stickstoffhaltigen Silans, der Siliciumdioxid-Feinteilchen
und gegebenenfalls der organischen Siliciumverbindung
zum Modifizieren des hydrophoben Verhaltens
zu der Menge des Entwicklers 0,01 bis 20 Masse% betragen,
um seine Wirkung zu zeigen, und die Menge beträgt
vorzugsweise 0,1 bis 3 Masse%, um eine positive Aufladbarkeit
mit hervorragender Stabilität zu zeigen. Bei einer
besonders bevorzugten Art der Zugabe werden auf die
Oberflächen der Tonerteilchen 0,01 bis 3 Masse% behandelte
Siliciumdioxid-Feinteilchen aufgebracht.
Das Bindemittelharz für die Tonerteilchen des erfindungsgemäßen
Entwicklers kann aus Homopolymeren von Styrol und
Derivaten davon wie z. B. Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol
und Polyvinyltoluol, Styrolcopolymeren wie z. B. Styrol/Propylen-Copolymer,
Styrol/Vinyltoluol-Copolymer, Styrol/Vinylnaphthalin-Copolymer,
Styrol/Methylacrylat-Copolymer,
Styrol/Ethylacrylat-Copolymer, Styrol/Butylacrylat-Copolymer,
Styrol/Octylacrylat-Copolymer, Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer,
Styrol/Ethylmethacrylat-Copolymer,
Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol/α-Chlormethylmethacrylat-Copolymer,
Styrol/Acrylnitril-Copolymer,
Styrol/Vinylmethylether-Copolymer, Styrol/Vinylethylether-Copolymer,
Styrol/Vinylethylketon-Copolymer,
Styrol/Butadien-Copolymer, Styrol/Isopren-Copolymer,
Styrol/Acrylnitril/Inden-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer
und Styrol/Maleinsäureester-Copolymer, Polymethylmethacrylat,
Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid,
Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyestern,
Polyurethanen, Polyamiden, Epoxyharzen, Polyvinylbutyral,
Polyacrylsäureharz, Terpentinharz, modifizierten
Terpentinharzen, Terpenharz, Phenolharzen,
aliphatischen oder alicyclischen Kohlenwasserstoffharzen,
aromatischem Petroleumharz, chloriertem Paraffin oder
Paraffinwachs bestehen. Diese Bindemittelharze
können entweder einzeln oder in Form einer Mischung
eingesetzt werden.
Es ist auch möglich, in Kombination mit den behandelten
Siliciumdioxid-Feinteilchen
bekannte Mittel zum Einstellen
einer positiven Ladung, beispielsweise
verschiedene Farbstoffe wie z. B. Benzyldimethylhexadecylammoniumchlorid,
Decyltrimethylammoniumchlorid,
Nigrosinbase, Nigrosinhydrochlorid, Safran γ oder
Kristallviolett, zu verwenden.
In den Tonerteilchen des erfindungsgemäßen Entwicklers kann als Farbmittel
irgendein Pigment oder Farbstoff, der geeignet ist,
eingesetzt werden. Es können beispielsweise bekannte
Farbstoffe und Pigmente wie z. B. Ruß, Eisenschwarz,
Phthalocyaninblau, Ultramarinblau, Chinacridon oder
Benzidingelb verwendet werden. Auch Mittel zur Verbesserung
der Fließfähigkeit wie z. B. Siliciumdioxid oder
Aluminiumoxid können zugegeben werden.
Um den erfindungsgemäßen Entwickler in Form eines magnetischen
Entwicklers einzusetzen, kann in die Tonerteilchen auch ein
Magnetpulver eingemischt werden. Als
Magnetpulver kann ein Material verwendet werden, das magnetisiert
wird, wenn es in ein Magnetfeld gebracht wird.
Beispiele für Magnetpulver sind Pulver aus einem
stark magnetischen Material wie z. B. Eisen, Cobalt
oder Nickel oder Legierungen davon oder Verbindungen
wie z. B. Magnetit, Hämatit oder Ferrit. Das
Magnetpulver kann in einer auf die Masse der Tonerteilchen bezogenen
Menge von 15 bis 70 Masse% enthalten sein. Die Tonerteilchen
mit der vorstehend beschriebenen Beschaffenheit können
in einem Mikrokapseltoner in Wandmaterial, in Kernmaterial
oder in beiden Materialien enthalten sein.
Ferner können die Tonerteilchen mit Trägerteilchen
wie z. B. Eisenpulver, Glasperlen, Nickelpulver
oder Ferritpulver vermischt werden, falls dies
erwünscht ist, um als Entwickler für elektrostatische
Ladungsbilder eingesetzt zu werden. Der erfindungsgemäße
Entwickler kann für verschiedene Entwicklungsverfahren
verwendet werden. Der erfindungsgemäße isolierende Entwickler ist
beispielsweise für das Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren,
das Kaskadenentwicklungsverfahren, das aus der
US-C 39 09 258 bekannte Verfahren, bei dem leitfähige
magnetische Tonerteilchen eingesetzt werden, das aus der
JA-A 31 136/1978 bekannte Verfahren, bei dem magnetische
Tonerteilchen mit hohem spezifischem Widerstand eingesetzt
werden, die aus den JA-AA 42 121/1979, 18 656/1980 und
43 027/1979 bekannten Verfahren, das Pelzbürsten-Entwicklungsverfahren,
das Pulverwolkenverfahren, das
Druckentwicklungsverfahren und andere Verfahren geeignet.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen isolierenden
Entwicklers für das erfindungsgemäße Entwicklungsverfahren,
bei dem ein Entwickler-Träger wie z. B.
ein Entwicklungszylinder verwendet wird, ist jedoch
besonders geeignet, weil in diesem Fall von den stabilen
triboelektrischen Ladungseigenschaften des Entwicklers
voller Gebrauch gemacht werden kann. Das erfindungsgemäße
Entwicklungsverfahren wird in Ausführungsformen, wie
sie in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigt werden, praktisch
angewandt, wenn der Entwickler nichtmagnetisch ist,
während es in einer Ausführungsform, wie sie in Fig. 6
gezeigt wird, angewandt wird, wenn der Entwickler
magnetisch ist.
Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Ladungsbild-Träger
1 für elektrostatische Ladungsbilder, einen Entwickler-Träger
2, einen Entwickler-Zuführungstrichter 3, eine Beschichtungseinrichtung
4 und einen erfindungsgemäßen,
isolierenden, nichtmagnetischen Entwickler 5.
Auf dem Ladungsbild-Träger 1 wird beispielsweise
durch das bekannte Carlson-Verfahren oder das bekannte
NP-Verfahren ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt
und mit dem Entwickler 5 entwickelt, der mit der Beschichtungseinrichtung
4, die den innerhalb des Zuführungstrichters
3 befindlichen, isolierenden, nichtmagnetischen
Entwickler 5 als Schicht mit einer regulierten Schichtdicke
auf den Entwickler-Träger 2 aufbringt, aufgebracht
worden ist. Der Entwickler-Träger 2 ist ein Entwicklungszylinder
aus nichtrostendem Stahl, jedoch können
als Material für diesen Entwicklungszylinder auch Aluminium
oder andere Metalle verwendet werden. Es ist auch
möglich, einen Metallzylinder zu verwenden, der mit
einem Harz beschichtet ist, um eine triboelektrische
Aufladung des auf dem Zylinder befindlichen Entwicklers
auf eine in höherem Maße erwünschte Polarität zu bewirken.
Ferner kann der Entwicklungszylinder aus einem
elektrisch leitendem, nichtmetallischen Material hergestellt
sein. An den beiden Enden des Entwickler-Trägers
2 sind in die Welle Abstandswalzen eingefügt, die
in der Figur jedoch nicht gezeigt sind. Dadurch, daß
die Abstandswalzen gegen die beiden Enden des Ladungsbild-Trägers
1 gedrückt werden, um die Entwicklungsvorrichtung
festzumachen, wird der Zwischenraum
zwischen dem Ladungsbild-Träger 1 un dem Entwickler-Träger
2 eingestellt und bei einem Wert gehalten,
der größer ist als die Dicke der Entwicklerschicht. Dieser
Zwischenraum kann beispielsweise 100 µm bis 500 µm
und vorzugsweise 150 µm bis 300 µm betragen. Wenn dieser
Zwischenraum zu groß ist, wird die elektrostatische
Kraft, die von dem elektrostatischen Ladungsbild, das
sich auf dem Ladungsbild-Träger befindet, hervorgerufen
wird und auf den nichtmagnetischen Entwickler, der
sich in Form einer Schicht auf dem Entwickler-Träger
befindet, einwirkt, geschwächt, wodurch die Bildqualität
vermindert wird. In diesem Fall wird insbesondere das
Sichtbarmachen feiner Linien durch die Entwicklung
schwierig gemacht. Wenn dieser Zwischenraum zu klein
ist, wird andererseits die Gefahr groß, daß sich der
in Form einer Schicht auf dem Entwickler-Träger
2 befindliche Entwickler durch Zusammendrücken zwischen
dem Entwickler-Träger 2 und dem Ladungsbild-Träger
1 ansammelt. Eine Stromquelle 6 für eine Entwicklungs-Vorspannung
ist so angeordnet, daß zwischen dem
elektrisch leitenden Entwickler-Träger 2 und der
an der Rückseite des Ladungsbild-Trägers 1 befindlichen
Elektrode eine Spannung angelegt wird. Bei dieser
Entwicklungs-Vorspannung handelt es sich um eine Entwicklungs-Vorspannung,
wie sie aus der US-C 42 92 387 bekannt
ist.
Fig. 2 zeigt ein anderes Beispiel der Entwicklungsvorrichtung
mit einem Ladungsbild-Träger 11 für
elektrostatische Ladungsbilder, einem Entwickler-Träger
12, einem Zuführungstrichter 13, einem erfindungsgemäßen,
isolierenden, nichtmagnetischen Entwickler
14, einem Entwicklerlagerungsabschnitt 15 und einem Entwicklerzuführungselement
16. Um den in dem Lagerungsabschnitt
15 befindlichen Entwickler 14 in Schwingungen zu versetzen,
sind unter dem Zuführungstrichter 13 ein Vibratorelement
17 und eine Vibrationserzeugungseinrichtung 18 vorgesehen.
Ferner ist eine Reinigungsklinge 19 vorgesehen.
In dieser Entwicklungsvorrichtung wird das Vibratorelement
mittels der Vibrationserzeugungseinrichtung
18 mit einer geeigneten Amplitude und Frequenz vibrieren
gelassen, wodurch auf dem mit einer konstanten
Geschwindigkeit umlaufenden Entwickler-Träger eine
gleichmäßige Entwicklerschicht gebildet wird, während der
Entwickler-Träger 12 und der Ladungsbild-Träger
11 einander so gegenübergestellt sind, daß der dazwischen
befindliche Zwischenraum größer ist als die Dicke
der Entwicklerschicht, und die Entwicklung wird durchgeführt,
indem der nichtmagnetische Entwickler in Richtung
auf das elektrostatische Ladungsbild springen gelassen
wird. Für das Ausmaß der Vibration des Vibratorelements
17 gibt es keine besondere Einschränkung, jedoch darf
es den Entwickler-Träger 12 nicht direkt berühren,
und es wird bevorzugt, die Frequenz und die Amplitude
so einzustellen, daß die Dicke der Entwicklerschicht einen
gleichmäßigen Wert von etwa 5 bis 100 µm erhalten kann.
Es ist auch möglich, zwischen dem Entwickler-Träger
12 und dem Ladungsbild-Träger 11 eine Wechselstrom-
und/oder Gleichstrom-Vorspannung anzulegen.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer Entwicklungvorrichtung
mit einem Ladungsbild-Träger 21
für elektrostatische Ladungsbilder, einem Entwickler-Träger
22, einem Entwickler-Zuführungsabschnitt 23, einem
erfindungsgemäßen, isolierenden, nichtmagnetischen
Entwickler 24, einer Beschichtungswalze 25, einer an der
Oberfläche der Beschichtungswalze befestigten Faserbürste
26, einem Entwickler-Reinigungselement 27, einer
Stromquelle 28 für eine Entwicklungs-Vorspannung und
einer Stromquelle 29 für eine Beschichtungs-Vorspannung.
Die Beschichtungswalze 25 berührt den Entwickler-Träger
22 und dreht sich im Berührungsbereich in der gleichen
Richtung wie der Entwickler-Träger 22. Die Beschichtungswalze
25 dreht sich und befördert den Entwickler 24
mit ihrer Bürste 26 und bringt den Entwickler gleichmäßig
auf den Entwickler-Träger 22 auf, wobei der Entwickler
dann in Richtung auf das auf dem Ladungs-Träger
21 befindliche, elektrostatische Ladungsbild springen
gelassen wird, um die Entwicklung zu bewirken.
Der Zwischenraum zwischen dem Entwickler-Träger 22
und der Beschichtungswalze 25 wird so eingestellt,
daß auf dem Entwickler-Träger 22 eine gleichmäßige
Entwicklerschicht mit einer Dicke von etwa 5 bis 100 µm
gebildet wird. Für die Erzielung einer gleichmäßigen
Beschichtung mit dem Entwickler kann von der Vorspannungs-Stromquelle
29 aus eine Vorspannung angelegt werden.
Der Zwischenraum zwischen dem Ladungsbild-Träger
21 und dem Entwickler-Träger 22 wird so eingestellt,
daß er größer ist als die Dicke der Entwicklerschicht, und
während der Entwicklung kann von der Vorspannungs-Stromquelle
28 her eine Entwicklungs-Vorspannung angelegt
werden.
Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel der Entwicklungsvorrichtung
mit einem Ladungsbild-Träger 31 für
elektrostatische Ladungsbilder, einem Entwickler-Träger
32, dem Hauptkörper 33 der Entwicklungsvorrichtung,
einem isolierenden, nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler
34 und einer Magnetwalze 35. Die Magnetwalze
35 besteht aus einem nichtmagnetischen Zylinder 36
und einem innerhalb des Zylinders vorgesehenen Magneten
37 für die Bildung einer "Magnetbürste" 38 auf dem
Zylinder. Bei dieser Entwicklungsvorrichtung werden
magnetische Trägerteilchen durch eine magnetische
Kraft unter Bildung einer "Bürste" auf dem nichtmagnetischen
Zylinder 36 gehalten, und der Entwickler 34 wird
mittels der Trägerteilchenbürste aufsteigen gelassen und
durch Berührung auf den Entwickler-Träger 32 aufgebracht,
wodurch auf dem Entwickler-Träger eine gleichmäßige
Entwicklerschicht gebildet wird. Während dieses Vorgangs
werden die Trägerteilchen nicht auf den
Entwickler-Träger übertragen, weil sie auf der Magnetwalze
35 gehalten werden. Dann wird der Entwickler von dem
Entwickler-Träger 32 in Richtung auf den Ladungsbild-Träger
31 fliegen gelassen. Der Zwischenraum
zwischen der Magnetwalze 35 und dem Entwickler-Träger
32 wird so eingestellt, daß die Schichtdicke der Entwicklerschicht
etwa 5 bis 100 µm beträgt. Der Zwischenraum
zwischen dem Entwickler-Träger und dem Ladungsbild-Träger
wird so eingestellt, daß er größer ist
als die Dicke der Entwicklerschicht, und von der Stromquelle
39 für eine Entwicklungs-Vorspannung her kann eine
Vorspannung angelegt werden, falls dies notwendig ist.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel einer Entwicklungsvorrichtung
mit einem Ladungsbild-Träger 41
für elektrostatische Ladungsbilder, einem Entwickler-Träger
42 in Form eines Zylinders bzw. Hohlzylinders,
einem innerhalb des Entwickler-Trägers 42 angeordneten,
feststehenden Magneten 43, einem Zuführungstrichter
44, einem erfindungsgemäßen, nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler
45, einer Klinge 46 für die Einstellung
der Dicke der Entwicklerschicht und einer Stromquelle 47
für eine Entwicklungs-Vorspannung. Bei dieser Entwicklungsvorrichtung
wird auf dem Entwickler-Träger 42
eine aus einer Mischung von Trägerteilchen und Tonerteilchen bestehende
Magnetbürste 48 gebildet, und durch die Umdrehung
des Entwickler-Trägers 42 wird die Magnetbürste
48 in Umlauf gesetzt und nimmt den innerhalb des Zuführungstrichters
befindlichen Entwickler auf, und dieser Entwickler
wird dann unter Bildung einer gleichmäßigen, dünnen
Schicht auf den Entwickler-Träger 42 aufgetragen.
Danach wird der auf dem Entwickler-Träger 42 befindliche,
nichtmagnetische Einkomponentenentwickler auf das elektrostatische
Ladungsbild, das sich auf dem Ladungsbild-Träger
41 befindet, springen gelassen, um auf
dem Ladungsbild-Träger eine Entwicklung zu bewirken,
wobei der Entwickler-Träger 42 und der Ladungsbild-Träger
41 einander so gegenüberstehen,
daß der dazwischen befindliche Zwischenraum größer
ist als die Dicke der Entwicklerschicht.
Die Dicke der Entwicklerschicht wird durch die Abmessung
der Magnetbürste 48, nämlich durch die Menge der Trägerteilchen,
und durch die Klinge 46 eingestellt.
Der Zwischenraum zwischen dem Ladungsbild-Träger
41 und dem Entwickler-Träger 42 wird so eingestellt,
daß er größer ist als die Dicke der Entwicklerschicht. In
diesem Fall kann von der Vorspannungs-Stromquelle 47
aus eine Entwicklungs-Vorspannung angelegt werden.
Das erfindungsgemäße Entwicklungsverfahren, bei dem
ein magnetischer Entwickler verwendet wird, kann beispielsweise
unter Anwendung einer Vorrichtung durchgeführt
werden, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Fig. 6
zeigt einen Ladungsbild-Träger 51 für elektrostatische
Ladungsbilder, das in Pfeilrichtung umläuft. Ein
nichtmagnetischer Zylinder 52, der als Entwickler-Träger
wirkt, läuft derart um, daß er in dem
Entwicklungsabschnitt in der gleichen Richtung wie
die Oberfläche des Ladungsbild-Trägers 51 fortschreitet.
Innerhalb des nichtmagnetischen Zylinders
52 ist ein nicht umlaufender, mehrpoliger Permanentmagnet
53 angeordnet. Ein isolierender, magnetischer
Einkomponentenentwickler 55, der von einem Entwicklerbehälter
54 her zugeführt wird, wird auf die Oberfläche
des nichtmagnetischen Zylinders 52 aufgebracht, und
die Tonerteilchen werden durch Reibung der Zylinderoberfläche
mit der Tonerteilchen so aufgeladen, daß ihre
Polarität zu der Polarität der Ladungen des elektrostatischen
Ladungsbildes entgegengesetzt ist. Ferner
wird dadurch, daß eine aus Eisen hergestellte Rakel
57 in unmittelbarer Nähe der Zylinderoberfläche (mit
einem Zwischenraum von 50 µm bis 500 µm) so angeordnet
ist, daß sie einem Pol (in der Zeichnung einem S-Pol)
des mehrpoligen Permanentmagneten 53 gegenübersteht,
die Dicke der Entwicklerschicht gleichmäßig auf einen geringen
Wert (30 µm bis 300 µm) eingestellt. Durch Einstellen
der Umlaufgeschwindigkeit des Zylinders 52 wird die
Geschwindigkeit der Oberflächenschicht der Entwicklerschicht
und vorzugsweise die Innengeschwindigkeit der
Entwicklerschicht so eingestellt, daß sie der Oberflächengeschwindigkeit
des Ladungsbild-Trägers
im wesentlichen oder annähernd gleich ist. Als Rakel
57 kann anstelle einer Eisenrakel ein Permanentmagnet
verwendet werden, um einen Gegenpol zu bilden. Im Entwicklungsabschnitt
kann zwischen dem Entwickler-Träger
und der Oberfläche des Ladungsbild-Trägers
auch eine Wechselstrom-Vorspannung aus einer Stromquelle
56 angelegt werden. Diese Wechselstrom-Vorspannung
kann eine Frequenz von 200 bis 4000 Hz und einen Spitzen-Spitzenwert
von 500 bis 3000 V haben.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde bei dem Entwicklungsschritt
ein nichtmagnetischer Zylinder 52, der
einen mehrpoligen Permanentmagneten 53 enthält, angewandt,
um einen magnetischen Einkomponentenentwickler
in stabiler Weise zu halten. Ferner wurde in unmittelbarer
Nähe der Oberfläche des Zylinders 52 eine aus
einer dünnen magnetischen Platte oder einem Permanentmagneten
hergestellte Rakel 57 angeordnet, um eine
dünne und gleichmäßige Entwicklerschicht zu bilden.
Wenn auf diese Weise eine Rakel aus einem magnetischen
Material verwendet wird, wird zwischen der Rakel und
einem Pol des innerhalb des Entwickler-Trägers
eingeschlossenen Permanentmagneten ein Gegenpol gebildet,
wodurch die Tonerteilchenkette zwischen der Rakel und
dem Entwickler-Träger zwangsweise aufgerichtet
wird. Auf diese Weise kann die Dicke der Entwicklerschicht
an den anderen Stellen auf dem Entwickler-Träger,
beispielsweise an der Entwicklungsstelle,
die der Oberfläche des elektrostatischen Ladungsbildes
gegenübersteht, in vorteilhafter Weise eingestellt werden.
Ferner kann die Entwicklerschicht dadurch, daß dem
Entwickler eine solche erzwungene Bewegung erteilt
wird, gleichmäßiger gemacht werden, wodurch die Bildung
einer dünnen und gleichmäßigen Entwicklerschicht erzielt
werden kann. Außerdem wird dadurch, daß der Zwischenraum
zwischen der Rakel und dem Zylinder auf einen etwas
größeren Wert eingestellt werden kann, die Wirkung
erzielt, daß eine Beschädigung oder ein Agglomerieren
von Tonerteilchen verhindert wird. Während der Übertragung
des Entwicklers im Entwicklungsabschnitt wird der Entwickler
durch die anziehende Wirkung des elektrostatischen
Ladungsbildes oder durch die Wirkung der Wechselstrom-Vorspannung
auf die Seite des elektrostatischen Ladungsbildes
übertragen.
Die erste Eigenschaft des Entwicklungsverfahrens, bei
dem der auf diese Weise aufgebaute, positiv aufladbare
Entwickler eingesetzt wird, besteht darin, daß die
Menge der triboelektrischen Ladungen zwischen den Tonerteilchen
oder zwischen dem Entwickler und dem Entwickler-Träger
wie z. B. einem Entwicklungszylinder stabil
ist und auf eine Ladungsmenge eingestellt werden kann,
die für das anzuwendende Entwicklungssystem geeignet
ist. Infolgedessen werden Nachteile, die mit den bekannten
Entwicklungsverfahren nicht in ausreichendem Maße
überwunden werden konnten, nämlich eine Schleierbildung
oder eine um die Ränder des Ladungsbildes herum erfolgende
Zerstreuung des Entwicklers bzw. der Tonerteilchen vermieden, und es kann eine
hohe Bilddichte mit einer verbesserten Reproduzierbarkeit
von Halbtönen erzielt werden.
Wenn der isolierende Entwickler über eine lange Zeit kontinuierlich
verwendet wird, können ferner die Eigenschaften, die
der Entwickler in der Anfangsstufe zeigt, beibehalten
werden, und Bilder mit hoher Qualität können für eine
lange Zeit erzeugt werden.
Ferner hat der erfindungsgemäße isolierende Entwickler einige Eigenschaften,
die für die praktische Anwendung wichtig
sind. Eine dieser Eigenschaften besteht darin, daß
die Menge der triboelektrischen Ladung auf dem Entwickler
während der Anwendung unter den Umgebungsbedingungen
einer höheren Temperatur und Feuchtigkeit stabil ist
und sich von der Menge der triboelektrischen Ladung
unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
nicht wesentlich unterscheidet, was dazu führt, daß
eine dem Ladungsbild getreue Entwicklung ohne Schleierbildung
oder ohne Verminderung der Bilddichte und außerdem
mit einem ausgezeichneten Wirkungsgrad der Übertragung
durchgeführt werden.
Auch bei der Anwendung des erfindungsgemäßen isolierenden Entwicklers
unter den Bedingungen einer niedrigeren Temperatur
und Feuchtigkeit wird die Verteilung der triboelektrischen
Ladungen nicht wesentlich verändert, wobei kein
Entwicklerbestandteil mit einer außerordentlich großen
Ladungsmenge gebildet wird, und infolgedessen tritt
überraschenderweise weder eine Verminderung der Bilddichte
noch eine Schleierbildung auf, und während der Übertragung
kommt es im wesentlichen zu keiner Vergröberung
oder Zerstreuung des Entwicklers bzw. der Tonerteilchen.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele
näher erläutert. In den Beispielen sind alle Angaben
von Teilen auf die Masse bezogen.
Styrol-n-Butylmethacrylat-Copolymer | |
100 Teile | |
Kupferphthalocyanin | 10 Teile |
Nigrosin | 2 Teil |
Die vorstehenden Materialien wurden in einem Mischer
vermischt und dann mit auf 150°C erhitzten Zwillingswalzen
geknetet. Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen,
mittels einer Schneidemühle grob zerkleinert, mit einer
Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert
und anschließend unter Verwendung eines Windsichters
klassiert, wobei feine Tonerteilchen mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 µm erhalten wurden.
In der nächsten Stufe wurden Siliciumdioxid-Feinteilchen
(Aerosil 200, hergestellt von Nippon Aerosil K.K.)
in einen abgeschlossenen, auf 70°C erhitzten Henschel-Mischer
eingebracht und bei einer hohen Geschwindigkeit
gerührt, während mit Alkohol verdünntes N-(Trimethoxysilylpropyl)-imidazol
der nachstehend angegebenen Formel
in einer Menge von 3% dieses als Haftvermittler wirkenden stickstoffhaltigen
Silans (nachstehend als Silanhaftmittel bezeichnet), bezogen
auf Siliciumdioxid, zu dem Siliciumdioxid zugetropft
wurde.
Die erhaltenen Feinteilchen wurden bei 120°C getrocknet.
Zu 5 Teilen einer Mischung der feinen Tonerteilchen und
0,8% der behandelten Siliciumdioxid-Feinteilchen wurden
100 Teile Eisenpulver als Trägerteilchen mit einer Teilchengröße
von 50 bis 80 µm hinzugesetzt und mit Hilfe eines
Henschel-Mischers vermischt, wodurch ein Entwickler
hergestellt wurde.
Anschließend wurden gemäß einem bekannten elektrofotografischen
Verfahren negative elektrostatische Ladungsbilder
auf einem lichtempfindlichen OPC-Aufzeichnungsmaterial,
wie es im Beispiel 1B erläutert
ist, erzeugt und einer Pulverentwicklung gemäß dem
Magnetbürstenverfahren unter Verwendung des
Entwicklers unterzogen, wobei Tonerbilder erzeugt wurden,
die wiederum auf Normalpapier übertragen und durch
Hitze fixiert wurden. Die erhaltenen, übertragenen Bilder
waren gut, hatten eine hohe Auflösung und aureichend
hohe Dichten bis zu 1,30 ohne Schleierbildung, und ohne daß
Tonerteilchen um die Bilder herum zerstreut wurden. Die übertragenen
Bilder wurden unter Verwendung des Entwicklers
kontinuierlich erzeugt und hinsichtlich ihrer
Qualität unter fortlaufenden Kopierbedingungen getestet,
wobei sich zeigte, daß das übertragene Bild nach Kopieren
von 20 000 Blättern vollkommen vergleichbar war mit den
Bildern aus der Anfangsstufe.
Wenn die Umgebungsbedingungen auf 35°C und 85% relative
Feuchtigkeit verändert wurden, betrug die Bilddichte 1.26;
dieser Wert war gegenüber dem unter normaler Temperatur
und normalen Feuchtigkeitsbedingungen erhaltenen Wert
praktisch unverändert und klare Bilder konnten ohne
Schleierbildung und Zerstreuen von Tonerteilchen erhalten werden,
was im wesentlichen die gleiche Leistungsfähigkeit bis
zu 30 000 Kopierblättern anzeigt. Wenn danach die übertragenen
Bilder bei einer niedrigen Temperatur von 10°C
und einer niedrigen Feuchtigkeit von 10% erzeugt wurden,
betrugen die Bilddichten bis zu 1.48, und die durchgehend
schwarzen Bereiche konnten sehr glatt entwickelt
und übertragen werden, wobei ausgezeichnete Bilder ohne
Zerstreuen oder Abfallen von Tonerteilchen erhalten wurden. Wenn
der fortlaufende Kopiervorgang unter diesen Umgebungsbedingungen
sowohl kontinuierlich als auch intermittierend
durchgeführt wurde, lag die Dichteschwankung bei bis zu
30 000 Kopierblättern innerhalb eines Bereiches von
±0.2, was anzeigt, daß der Entwickler bei der praktischen
Anwendung befriedigend war.
Ein Entwickler wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel
1A hergestellt, außer daß das Aerosil 200 nicht
mit dem Silanhaftmittel behandelt worden war; die Entwicklung
und die Übertragung wurden in ähnlicher Weise
durchgeführt. Als Ergebnis konnten nur umgekehrte Bilder
erhalten werden, woraus hervorgeht, daß der Entwickler negative
Aufladungseigenschaften zeigt.
Das Beispiel 1A wurde wiederholt, außer daß (Trimethoxysilyl)-guanamin:
als Silanhaftmittel angewandt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse
waren genauso gut wie in Beispiel 1A.
Beispiel 1A wurde wiederholt, außer daß Phthalocyanatodichlorsilan:
als Silanhaftmittel angewandt wurde. Die erhaltenen
Ergebnisse waren gleichermaßen gut wie in Beispiel 1A.
Die in Beispiel 1A erzeugten, behandelten Siliciumdioxid-Feinteilchen
wurden wiederum in einem Henschel-Mischer
angeordnet, und Dimethyldichlorsilan wurde auf das Siliciumdioxid
unter Rühren in einer Menge von 2 Masse%
aufgesprüht. Die Mischung wurde einem Hochgeschwindigkeitsrührvorgang
bei Raumtemperatur 2 h lang unterzogen,
bei 80°C weitere 24 h lang gerührt
und danach wurde der Mischer unter Öffnen Atmosphärendruck
ausgesetzt. Die Mischung wurde weiterhin unter
Rühren bei niedriger Geschwindigkeit 5 h lang bei
60°C getrocknet.
Die erzeugten, behandelten Siliciumdioxid-Feinteilchen
wurden mit den feinen Tonerteilchen in ähnlicher Weise
wie in Beispiel 1 vermischt. Die erhaltenen Ergebnisse
waren gut. Selbst unter Umgebungsbedingungen von 35°C
und 85% relativer Feuchte wurde die Reflexionsbilddichte
überhaupt nicht herabgesetzt.
Styrol-2-Ethylhexylacrylat-Copolymer | |
100 Teile | |
Phthalocyanin-Blau | 5 Teile |
Nigrosin | 2 Teile |
Unter Verwendung der vorstehenden Materialien wurden feine
Tonerteilchen mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 µm in der gleichen Weise wie in Beispiel
1A erzeugt und weiter mit dem gleichen behandelten
Siliciumdioxidteilchen in einem Henschel-Mischer
vermischt, wobei ein Entwickler erhalten wurde.
Andererseits wurde eine Mischung aus 100 Masseteilen
Zinkoxid, 20 Masseteilen eines Styrol-Butadien-Copolymeren,
40 Masseteilen n-Butylmethacrylat, 120 Masseteilen
Toluol und 4 Masseteilen einer 1%igen methanolischen
Lösung von Bengalrosa dispergiert und in einer
Kugelmühle 6 h lang vermischt. Die resultierende
Mischung wurde mit einem Drahtstab auf eine Aluminiumfolie
mit einer Dicke von 0,05 mm bis zu einer Schichtdicke
von 40 µm nach dem Trocknen aufgebracht, und unter
anschließender Verdampfung des Lösungsmittels wurde ein
lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial vom Zinkoxid-Bindemittel-Typ
hergestellt, das dann zu einer
Trommel gestaltet wurde. Nachdem das Aufzeichnungsmaterial
einer Koronaentladung bei -6 kV unter gleichförmiger
Aufladung der gesamten Oberfläche unterzogen
worden war, wurde anschließend bildmäßig belichtet,
um ein elektrostatisches Ladungsbild zu erzeugen.
Der Entwickler wurde in einer Entwicklungsvorrichtung,
wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet, und das elektrostatische
Ladungsbild auf dem vorstehend beschriebenen,
als Ladungsbild-Träger dienenden, lichtempfindlichen
Aufzeichnungsmaterial wurde entwickelt.
Der hier verwendete Entwickler-Träger wurde auch einem
rostfreien Stahlzylinder mit einem Außendurchmesser von
50 mm hergestellt, wobei der Zwischenraum zwischen der
Oberfläche des Ladungsbild-Trägers und der Zylinderoberfläche
0,25 mm betrug, und eine Wechselspannung
von 50 Hz bei 1000 V und eine Gleichstrom-Vorspannung
von -150 V wurden an den Zylinder angelegt.
Anschließend wurde das Tonerbild übertragen, während
die Rückseite von als Bildempfangsmaterial dienenden Papier mit einem Koronagleichstrom
von -7 kV bestrahlt wurde, um ein kopiertes
Bild zu erzielen. Die Fixierung erfolgte mit Hilfe einer
handelsüblichen Kopiervorrichtung für Normalpapier
(Warenbezeichnung: NP-5000, hergestellt von Canon K.K.).
Das erzeugte, übertragene Bild hatte eine ausreichend
hohe Dichte ohne irgendwelche Schleierbildung und ohne
daß Tonerteilchen um die Bilder herum zerstreut wurde; es wurde
ein gutes Bild mit hoher Auflösung erhalten. Die übertragenen
Bilder wurden kontinuierlich unter Verwendung
des obigen Entwicklers hergestellt und dann hinsichtlich
ihrer Qualität unter fortlaufenden Kopierbedingungen
getestet, mit dem Ergebnis, daß nach dem Kopieren von
10 000 Blättern das übertragene Bild vollständig vergleichbar
mit den Bildern der Anfangsstufe war.
Wenn die Umgebungsbedingungen auf 35°C und 85% relative
Feuchtigkeit geändert wurden, blieb die Bilddichte
im wesentlichen unverändert gegenüber derjenigen bei Normaltemperatur
und normaler Feuchtigkeit, und es konnten
klare blaue Bilder ohne wesentliche Änderung bis zu
10 000 Kopierblättern erhalten werden. Wenn danach die
übertragenen Bilder bei einer niedrigen Temperatur von
10°C und einer niedrigen Feuchtigkeit von 10% erzeugt
wurden, waren die Bilddichten hoch, und die durchgehend
schwarzen Bereiche konnten sehr glatt entwickelt und
übertragen werden, wobei ausgezeichnete Bilder ohne
Zerstreuen oder Abfallen von Tonerteilchen erhalten wurden.
Wenn der fortlaufende Kopiervorgang unter diesen Umgebungsbedingungen
sowohl kontinuierlich als auch intermittierend
durchgeführt wurde, lag die Dichteschwankung
is zu 10 000 Kopierblättern innerhalb eines Bereiches
von ±0,2, was anzeigt, daß der Entwickler bei der praktischen
Anwendung befriedigend war.
Unter Verwendung der gleichen Materialien und der
gleichen Behandlung wie in Beispiel 1B wurden feine
Tonerteilchen hergestellt.
Die Siliciumdioxid-Feinteilchen, die in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1B hergestellt wurden, außer daß
die Siliciumdioxid-Feinteilchen (Aerosil 200) nicht mit
dem Silanhaftmittel behandelt worden waren, wurden mit
den feinen Tonerteilchen
vermischt, wobei ein Entwickler erhalten wurde.
Dieser Entwickler wurde in einer Entwicklungsvorrichtung,
wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet, und die
Entwicklung und Übertragung wurden in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1B durchgeführt. Als Ergebnis
konnten nur umgekehrte Bilder erhalten werden, was anzeigt,
daß der Entwickler nur negative Ladungseigenschaften
aufweist.
Unter Verwendung eines Entwicklers, der in gleicher Weise
wie in Beispiel 1 hergestellt wurde, außer daß als
Silanhaftmittel N-(Trimethoxysilylethyl)carbazol der
nachstehenden Formel verwendet wurde:
wurden die Entwicklung und die Übertragung in einer
Entwicklungsvorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist,
gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 1B
durchgeführt.
Es wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie
in Beispiel 1B erhalten.
Unter Verwendung eines Entwicklers, der in gleicher Weise
wie in Beispiel 1 hergestellt wurde, außer daß als
Silanhaftmittel (Trimethoxysilyl)guanamin mit folgender
Formel verwendet wurde:
wurden Entwicklung und Übertragung gemäß der gleichen
Verfahrensweise wie in Beispiel 1B durchgeführt.
Es wurde im wesentlichen die gleichen guten Ergebnisse
wie in Beispiel 1B erhalten.
Unter Verwendung des gleichen Entwickler wie in Beispiel 1B
wurde ein elektrostatisches Ladungsbild auf einem
Ladungsbild-Träger 11 mit Hilfe der
in Fig. 2 gezeigten Entwicklungsvorrichtung entwickelt.
Während des Vorgangs wurde der Vibrator 17 bei einer
Frequenz von etwa 50 Hz mit einer Amplitude von 0,2 mm
vibrieren gelassen, und der Entwickler-Träger 12 wurde
bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 120 mm/s rotieren
gelassen. Als Ergebnis wurde eine gleichförmig beschichtete
Entwicklerschicht mit einer Dicke von etwa 50 µm auf dem
Entwickler-Träger gebildet. Die Entwicklung wurde durchgeführt,
indem der Entwickler-Träger 12 gegenüber dem
Ladungsbild-Träger mit einem Zwischenraum
von etwa 300 µm angeordnet wurde, und
indem eine Wechselstrom-Vorspannung von 100 bis einigen
kHz mit einem negativen Spitzenwert von -660 bis -1200 V
und einem positiven Spitzenwert von +400 bis +800 V an
den Entwickler-Träger angelegt wurde.
Es wurden im wesentlichen die gleichen guten Ergebnisse
wie in Beispiel 1B erhalten.
Unter Verwendung des gleichen Entwicklers wie im Vergleichsbeispiel
1 wurden die Entwicklung und die Übertragung
mit Hilfe einer Entwicklungsvorrichtung, wie sie in
Fig. 2 gezeigt ist, in ähnlicher Weise wie in Beispiel
4B durchgeführt.
In diesem Falle wurden die gleichen Nachteile, wie sie
im Vergleichsbeispiel 1B erläutert sind, deutlich beobachtet.
Unter Verwendung des gleichen Entwicklers wie in Beispiel 2B
wurde ein elektrostatisches Ladungsbild auf dem
Ladungsbild-Träger 21 mit Hilfe einer Entwicklungsvorrichtung,
wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, entwickelt.
Während der Durchführung wurde der Zwischenraum zwischen
dem Entwickler-Träger 22 und der Beschichtungswalze 25
bei etwa 2 mm gehalten, und die Länge der Faserbürste 26
betrug etwa 3 mm. Wird der Zwischenraum zwischen
dem Entwickler-Träger, nämlich dem Entwicklungszylinder 22,
und dem Ladungsbild-Träger 21 bei 300 µm gehalten,
wurde eine Entwicklerschicht von etwa 80 µm auf dem
Entwicklungszylinder 22 gebildet. Die Entwicklung wurde
unter Anwendung eines Wechselstroms mit einer Wellenfrequenz
von 200 Hz und Spannungsspitzenwerten von
±450 V mit einer zusätzlichen Gleichstromkomponenten
von 250 V durchgeführt, so daß Spitzenspannungswerte
von +700 V und -200 V erhalten wurden. Es wurden in
gleicher Weise wie in Beispiel 1B gute Ergebnisse erhalten.
Unter Verwendung des gleichen Entwicklers wie in Beispiel 3B
wurde ein elektrostatisches Ladungsbild auf dem Ladungsbild-Träger
31 mit Hilfe der in Fig. 4
gezeigten Entwicklungsvorrichtung entwickelt. Während
der Durchführung wurde der Zwischenraum zwischen dem
Entwickler-Träger 32 und der Magnetwalze 35 bei etwa
2 mm gehalten, und die maximale Stärke der Magnetbürste
38 betrug etwa 3 mm. Wird der Zwischenraum zwischen dem
Entwickler-Träger, nämlich dem Entwicklungszylinder 32
und dem Ladungsbild-Träger 31, bei 300 µm gehalten,
wurde eine Entwicklerschicht von etwa 80 µm auf dem Entwicklungszylinder
32 gebildet. Die Entwicklung wurde unter
Anlegen einer Wechselspannung mit einer Wellenfrequenz
von 200 Hz und Spannungsspitzenwerten von ±450 V mit
einer zusätzlichen Gleichstromkomponenten von 250 V
durchgeführt, so daß Spannungsspitzenwerte von +700 V
und -200 V erhalten wurden. Es wurden in gleicher Weise
wie in Beispiel 1B gute Ergebnisse erhalten.
20 Gramm des Entwicklers von Beispiel 1B wurden gründlich
mit 20 Gramm Eisenpulver aus Trägerteilchen vermischt, und die resultierende
Mischung wurde in einer Entwicklungsvorrichtung,
wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, aufgeladen. Der
Abstand zwischen der Klinge 46 für die Steuerung der Dicke der Entwicklerschicht
und dem Entwickler-Träger 42 wurde auf etwa
250 µm eingestellt. Wird der Zwischenraum zwischen dem Entwickler-Träger,
nämlich dem Entwicklungszylinder 42, und
dem Ladungsbild-Träger 41 bei 300 µm
gehalten, wurde eine Entwicklerschicht mit einer Dicke von etwa 80 µm auf
dem Entwicklungszylinder 42 gebildet. Die Entwicklung wurde
unter Anwendung eines Wechselstroms mit einer Wellenfrequenz
von 200 Hz und Spannungsspitzenwerten von ±450 V
mit einer zusätzlichen Gleichstromkomponenten von 250 V
durchgeführt, so daß Spannungsspitzenwerte von +700 V
und -200 V erhalten wurden. Es wurden in gleicher Weise
wie in Beispiel 1B gute Ergebnisse erhalten.
Sulfonylchloridgruppen wurden in Kupferphthalocyanin
mit Chlorsulfonsäure eingeführt, und danach wurde die
erhaltene Verbindung mit Aminophenylguanamin reagieren
gelassen, um eine Verbindung (1), wie nachstehend gezeigt
ist, herzustellen.
Unter Verwendung der vorstehenden Verbindung (1) wurde ein
Entwickler mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von
10 µm hergestellt, indem der folgende Ansatz mit Heißwalzen
vermischt und geknetet und anschließend einer
Strahlpulverisierung und Klassierung unterzogen wurde.
Styrol-2-Ethylhexylacrylat-Copolymer | |
100 Teile | |
Verbindung (1) | 5 Teile |
Der Entwickler wurde in einer Entwicklungsvorrichtung
wie in Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet, und ein negatives,
elektrostatisches Ladungsbild das in gleicher Weise
wie in Beispiel 1B auf einem Ladungsbild-Träger
erhalten wurde, wurde in gleicher Weise wie
in Beispiel 1B entwickelt.
Das erhaltene übertragene Bild hatte eine ausreichend
hohe Dichte ohne irgendwelche Schleierbildung und ohne
daß der Entwickler um die Bilder herum zerstreut wurde; es
war ein Bild mit hoher Auflösung. Die übertragenen Bilder
wurden kontinuierlich unter Verwendung des
Entwicklers erzeugt und hinsichtlich ihrer Qualität unter
fortlaufenden Kopierbedingungen getestet, mit dem
Ergebnis, daß das übertragene Bild nach einem Kopiervorgang
mit 10 000 Blättern vollständig vergleichbar
mit den Bildern der Anfangsstufe war.
Wenn die Umgebungsbedingungen auf 35°C und 85% relativer
Feuchtigkeit geändert wurden, blieb die Bilddichte
im wesentlichen gegenüber derjenigen unter Normaltemperatur und
normalen Feuchtigkeitsbedingungen unverändert, und es
konnten klare Bilder ohne Schleierbildung
und Zerstreuung erhalten werden. Die Qualität unter
fortlaufenden Kopierbedingungen war bis zu 10 000 Kopierblättern
im wesentlichen unverändert. Wenn die übertragenen
Bilder danach bei einer niedrigen Temperatur von
10°C und einer niedrigen Feuchtigkeit von 10% erzeugt
wurden, waren die Bilddichten hoch, und die durchgehend
schwarzen Bereiche konnten sehr glatt entwickelt und
übertragen werden, wobei ausgezeichnete Bilder ohne Zerstreuen
oder Abfallen des Entwicklers erhalten wurden. Wenn
der fortlaufende Kopiervorgang unter diesen Umgebungsbedingungen
sowohl kontinuierlich als auch intermittierend
durchgeführt wurde, lag die Dichteabweichung bis zu
10 000 Kopierblättern innerhalb eines Bereiches von
±0.2, was anzeigt, daß der Entwickler bei der praktischen
Anwendung befriedigend ist.
Anstelle der Verbindung (1) in Beispiel 1C wurde die
nachstehend gezeigte Verbindung (2) hergestellt, und
ein Entwickler wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1C
unter Verwendung dieser Verbindung (2) erzeugt.
Der Entwickler wurde in eine Entwicklungsvorrichtung,
wie in Fig. 1 gezeigt, angeordnet, und die Entwicklung
und die Übertragung wurden wie in Beispiel 1C beschrieben
durchgeführt.
Es konnten im wesentlichen die gleichen guten Ergebnisse
wie in Beispiel 1 erzielt werden.
Unter Verwendung des Entwicklers von Beispiel 1C wurde ein
elektrostatisches Ladungsbild auf dem
Ladungsbild-Träger mit Hilfe der in Fig. 2 gezeigten
Vorrichtung in ähnlicher Weise wie in Beispiel
4B entwickelt.
Es konnten im wesentlichen die gleichen guten Ergebnisse
wie in Beispiel 1C erhalten werde.
Unter Verwendung des Entwicklers von Beispiel 1C wurde ein
elektrostatisches, Ladungsbild auf dem
Ladungsbild-Träger mit Hilfe der in Fig. 3 gezeigten
Vorrichtung in ähnlicher Weise wie in Beispiel
5B entwickelt.
Es konnten im wesentlichen die gleichen guten Ergebnisse
wie in Beispiel 1C erzielt werden.
Unter Verwendung des Entwicklers von Beispiel 1C wurde ein
elektrostatisches, Ladungsbild auf dem
Ladungsbild-Träger mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten
Vorrichtung in ähnlicher Weise wie in Beispiel 6B
entwickelt.
Es konnten im wesentlichen die gleichen guten Ergebnisse
wie in Beispiel 1C erhalten werden.
Unter Verbindung des Entwicklers von Beispiel 1C wurde ein
elektrostatisches, Ladungsbild auf dem
Ladungsbild-Träger mit Hilfe der in Fig. 5 gezeigten
Vorrichtung in ähnlicher Weise wie in Beispiel 7B
entwickelt.
Es konnten im wesentlichen die gleichen guten Ergebnisse
wie in Beispiel 1C erhalten werden.
Ein zylindrisches lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial vom
Zinkoxid-Bindemittel-Typ, das in gleicher Weise wie
in Beispiel 1B hergestellt wurde, wurde einer Koronaladung
bei -6 kV zur gleichförmigen Aufladung der
gesamten Oberfläche unterzogen, worauf
zur Bildung eines elektrostatischen Ladungsbildes bildmäßig
belichtet wurde.
Der Entwickler-Träger wurde aus einem rostfreien Stahlzylinder
mit einem Außendurchmesser von 50 mm mit dem
in Fig. 6 gezeigten Aufbau hergestellt. Die magnetische
Dichte der Zylinderoberfläche betrug 7 mT und der
Abstand zwischen der Rakel und dem Zylinder betrug 0,2 mm.
Diese Entwicklungsvorrichtung mit einem umlaufenden Zylinder und feststehenden
Magneten (Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders ist die
gleiche wie die des Aufzeichnungsmaterials, mit entgegengesetztem Drehsinn)
wurde bei einem Zwischenraum zwischen der Oberfläche des
Aufzeichnungsmaterials und der Zylinderoberfläche von
0,25 mm und unter Anwendung einer Wechselstromspannung
von 400 Hz, 1000 V und einer Gleichstromvorspannung von
-150 V betrieben.
Als nächstes wurden folgende Materialien
Styrol-n-Butylmethacrylat | |
100 Teile | |
Magnetit | 60 Teile |
Nigrosin | 2 Teile |
gründlich in einem Mischer vermischt und anschließend
auf Zwillingswalzen, die auf 150°C erhitzt waren, geknetet.
Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen,
mit Hilfe einer Schneidemühle grob zerkleinert und mit
Hilfe einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert
und unter Verwendung eines Windsichters klassiert,
wobei feine Tonerteilchen mit einer Teilchengröße von
5 bis 20 µm erhalten wurde.
Die behandelten Siliciumdioxid-Feinteilchen, die
in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden,
wurden in einer Menge von 0,8 Masse% zu den feinen
Tonerteilchen hinzugesetzt und in einem Henschel-Mischer
vermischt, wobei ein Entwickler erhalten wurde.
Die Entwicklung wurde mit diesem Entwickler unter Verwendung
der Entwicklungsvorrichtung, wie vorstehend beschrieben,
durchgeführt.
Anschließend wurde das Tonerbild übertragen, während
die Rückseite von als Bildempfangsmaterial dienenden Papier einer Koronagleichspannung
von -7 kV ausgesetzt wurde, um ein
kopiertes Bild zu erhalten. Das Fixieren erfolgte mit
Hilfe einer handelsüblichen Kopiervorrichtung für Normalpapier
(Warenbezeichnung: NP-5000, hergestellt von
Canon K.K.).
Das erhaltene, übertragene Bild hatte eine ausreichend
hohe Dichte von 1.38 ohne irgendwelche Schleierbildung,
und ohne daß auch Tonerteilchen um die Bilder frei zerstreut
wurde; es gab ein gutes Bild mit hoher Auflösung.
Die übertragenen Bilder wurden kontinuierlich unter
Verwendung des Entwicklers erzeugt und hinsichtlich
ihrer Qualität unter fortlaufenden Kopierbedingungen
getestet, mit dem Ergebnis, daß das übertragene Bild
nach einem Kopiervorgang von 20 000 Blättern vollständig
vergleichbar mit den Bildern der Anfangsstufe war.
Wenn die Umgebungsbedingungen auf 35°C und 85% relative
Feuchtigkeit verändert wurden, blieb die Bilddichte
im Vergleich zu derjenigen bei Normaltemperatur und normaler
Feuchtigkeit im wesentlichen unverändert bei 1,30,
und es konnten klare Bilder ohne wesentliche Änderung
in der Leistungsfähigkeit bei fortlaufendem Kopieren
bis zu 30 000 Kopierblättern erhalten werden. Wenn danach
die übertragenen Bilder bei einer niedrigen Temperatur
von 10°C und einer niedrigen Feuchtigkeit von
10% erzeugt wurden, lagen die Bilddichten bei bis zu
1,50, und die durchgehend schwarzen Bereiche konnten
sehr glatt entwickelt und übertragen werden, wobei ausgezeichnete
Bilder ohne Zerstreuen oder Abfallen von
Tonerteilchen erhalten wurden. Wenn der fortlaufende Kopiervorgang
unter diesen Umgebungsbedingungen sowohl kontinuierlich
als auch intermittierend durchgeführt wurde,
lag die Dichteschwankung bis zu 10 000 Kopierblättern
innerhalb eines Bereichen von ±0.2, was anzeigt, daß
der Entwickler bei der praktischen Anwendung befriedigend
war.
Ein Entwickler wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel
1D hergestellt, außer daß die Siliciumdioxid-Feinteilchen
(Aerosil 200) nicht mit dem Silanhaftmittel
behandelt worden waren, wobei die Entwicklung
und Übertragung in gleicher Weise durchgeführt wurden.
Als Ergebnis konnten nur umgekehrte Bilder erhalten
werden, woraus hervorgeht, daß der Entwickler nur negative
Aufladungseigenschaft zeigt.
Das Beispiel 1D wurde wiederholt, außer daß als Silanhaftmittel
N-(Trimethoxysilylethyl)-carbazol der folgenden
Formel:
verwendet wurde. Es wurden im wesentlichen die gleichen
Ergebnisse wie in Beispiel 1D erhalten.
Das Beispiel 1D wurde wiederholt, außer daß als Silanhaftmittel
(Trimethoxysilyl)guanamin mit folgender Formel:
verwendet wurde. Es wurden im wesentlichen die gleichen
guten Ergebnisse wie in Beispiel 1D erhalten.
Unter Verwendung der in Beispiel 1C erhaltenen Verbindung
(1) wurde ein Entwickler mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 10 µm gemäß dem folgenden Ansatz
hergestellt:
Styrol-n-Butylmethacrylat | |
100 Teile | |
Magnetit | 60 Teile |
Verbindung (1) | 5 Teile |
Die Entwicklung wurde mit diesem Entwickler unter Anwendung
der gleichen Entwicklungsvorrichtung wie in
Beispiel 1D durchgeführt. Anschließend wurde das Tonerbild
übertragen, während die Rückseite von als Bildempfangsmaterial
dienenden Papier einem Koronagleichstrom von -7 kV ausgesetzt
wurde, um ein kopiertes Bild zu erhalten. Das
Fixieren wurde mit Hilfe einer handelsüblichen Kopiervorrichtung
für Normalpapier (Warenbezeichnung: NP-5000,
hergestellt von Canon K.K.) durchgeführt.
Das erhaltene, übertragene Bild hatte eine ausreichend
hohe Dichte von 1.45 ohne irgendwelche Schleierbildung,
wobei um die Bilder auch keine Tonerteilchen zerstreut wurde;
es wurde ein gutes Bild mit hoher Auflösung erhalten.
Die übertragenen Bilder wurden kontinuierlich unter
Verwendung des obigen Entwicklers erzeugt und hinsichtlich
ihrer Qualität unter fortlaufenden Kopierbedingungen
getestet, mit dem Ergebnis, daß das übertragene
Bild nach einem Kopiervorgang von 20 000 Blättern
vollständig vergleichbar mit den Bildern der Anfangsstufe
war.
Wenn die Umgebungsbedingungen auf 35°C und 85% relative
Feuchtigkeit verändert wurden, blieb die Bilddichte im
wesentlichen unverändert gegenüber derjenigen bei Normaltemperatur
und normaler Feuchtigkeit, nämlich bei 1.38, und
es konnten klare Bilder ohne wesentliche Änderung in
der Qualität bei fortlaufendem Kopieren bis
zu 30 000 Kopierblättern erzeugt werden. Wenn danach
die übertragenen Bilder bei einer niedrigen Temperatur
von 10°C und bei einer niedrigen Feuchtigkeit von 10%
erzeugt wurden, betrugen die Bilddichten bis zu 1.62,
und die durchgehend schwarzen Bereiche konnten sehr
glatt entwickelt und übertragen werden, wobei ausgezeichnete
Bilder ohne Zerstreuen oder Abfallen von Tonerteilchen
erhalten wurden. Wenn das fortlaufende Kopieren unter
diesen Umgebungsbedingungen sowohl kontinuierlich als
auch intermittierend durchgeführt wurde, lag die Dichteschwankung
bis zu 10 000 Kopierblättern innerhalb eines
Bereiches von +0.2, was anzeigt, daß der Entwickler
für die praktische Anwendung befriedigend war.
Wenn das Beispiel 1E wiederholt wurde, außer daß die
nachstehend gezeigte Verbindung (2) anstelle der Verbindung
(1) verwendet wurde, wurden gute Ergebnisse erhalten.
Claims (15)
1. Isolierender Entwickler, der Tonerteilchen und Siliciumdioxid-Feinteilchen
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumdioxid-Feinteilchen
mit einem als Haftvermittler wirkenden
stickstoffhaltigen Silan der nachstehenden Formel behandelt
sind:
RmSiYnworin R eine Alkoxygruppe oder ein Chloratom ist, m eine ganze
Zahl von 1 bis 3 ist, Y eine ungesättigte, stickstoffhaltige
heterocyclische Gruppe oder ein Derivat davon und n eine ganze
Zahl von 1 bis 3 ist.
2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
ungesättigte, stickstoffhaltige heterocyclische Gruppe aus der
folgenden Gruppe ausgewählt ist:
3. Entwickler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Siliciumdioxid-Feinteilchen durch Dampfphasenoxidation
eines Siliciumhalogenids erhalten worden sind.
4. Entwickler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen 0,01 bis 3 Masse% Siliciumdioxid-Feinteilchen
aufweisen, die mit dem als Haftvermittler
wirkenden stickstoffhaltigen Silan behandelt sind.
5. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entwickler Trägerteilchen enthält.
6. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tonerteilchen Magnetpulver enthalten.
7. Isolierender Entwickler, der Tonerteilchen enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen eine A-B-Kupplungsverbindung
enthalten, worin A Phthalocyanin oder ein Derivat davon
und B ein stickstoffhaltiger heterocyclischer Ring oder ein Derivat
davon ist.
8. Entwickler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
stickstoffhaltige heterocyclische Ring aus der folgenden Gruppe
ausgewählt ist:
9. Entwickler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tonerteilchen 0,5 bis 50 Masseteile der A-B-Kupplungsverbindung
pro 100 Masseteile eines Bindemittelharzes enthalten.
10. Entwickler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entwickler Trägerteilchen enthält.
11. Entwickler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tonerteilchen Magnetpulver enthalten.
12. Entwicklungsverfahren, bei dem ein Ladungsbild-Träger, der
auf seiner Oberfläche ein elektrostatisches Ladungsbild trägt,
und ein Entwickler-Träger, der auf seiner Oberfläche einen isolierenden,
Tonerteilchen enthaltenden Entwickler trägt, so angeordnet
werden, daß sich zwischen dem Ladungsbild-Träger und
dem Entwickler-Träger ein Zwischenraum befindet, bei dem ein
isolierender Entwickler in einer Dicke, die geringer als der
Zwischenraum ist, auf den Entwickler-Träger als Schicht aufgebracht
wird und bei dem der aufgebrachte Entwickler in den Zwischenraum
gebracht und auf den Ladungsbild-Träger übertragen
wird, um das elektrostatische Ladungsbild zu entwickeln, dadurch
gekennzeichnet, daß ein isolierender Entwickler nach einem
der Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird.
13. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Entwickler bei einem äußeren Magnetfeld von
3980 A/cm eine Sättigungsmagnetisierung von 10 elektromagnetischen
Einheiten/g oder darunter hat und im wesentlichen nichtmagnetisch
ist.
14. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Wechselstrom-Vorspannung zwischen dem
Entwickler-Träger und dem Ladungsbild-Träger angelegt wird.
15. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wechselstrom-Vorspannung eine Frequenz von 200 bis
4000 Hz und einen Spitze-zu-Spitze-Wert von 500 bis 3000 V hat.
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1986
- 1986-11-12 US US06/929,495 patent/US4680245A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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