DE3546904C2 - Verfahren zur elektrofotografischen Erzeugung von Bildern unter Verwendung von Trockenentwickler - Google Patents
Verfahren zur elektrofotografischen Erzeugung von Bildern unter Verwendung von TrockenentwicklerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur
elektrofotografischen Bilderzeugung unter Benutzung eines besonderen Entwicklers und
eines Fotoleiters, dessen Härte einen
bestimmten Mindest-Härtewert hat.
Bei den elektrophotographischen Verfahren werden
zuerst latente elektrostatische Bilder hergestellt, wobei man die
Eigenschaft eines Fotoleiters, wie z. B. Cadmiumsulfid, Polyvinyl
carbazol, Selen, Zinkoxid und dergl. ausnutzt. Es wird z. B. eine
elektrische Ladung gleichmäßig auf eine Fotoleiterschicht aufge
bracht; dann folgt die bildweise Belichtung unter Bildung latenter
elektrostatischer Bilder, die mit Tonerpulvern einer der Polarität
der latenten elektrostatischen Bilder entgegengesetzten Polarität
entwickelt und gewünschtenfalls auf ein Bildaufnahmebogen übertra
gen und fixiert werden. Bei einem Gerät mit Übertragungsstufe ist
es üblich, daß der auf den Bildaufnahmebogen nicht übertragene
und auf dem fotoleitfähigen Körper verbliebene Toner entfernt
und der fotoleitfähigen Körper wiederholt benutzt wird.
Zur Entfernung des auf dem Fotoleiter
verbliebenen Toners benutzt man gewöhnlich ein Klingen-Reinigungs
verfahren, ein Fellbürsten-Reinigungsverfahren, ein Magnetbürsten-
Reinigungsverfahren und dergl. Bei diesen Verfahren erfolgt eine
Berührung des Reinigungsteils mit dem fotoleitfähigen Körper.
Das Reinigungsteil wird hierbei mit geeignetem Druck an den Fotoleiter
gedrückt, so daß dieser einer Kratzung unter
liegt und der Toner zu einer festen Haftung an dem lichtempfind
lichen Körper kommt, während das Reinigungsteil wiederholt benutzt
wird.
Beispielsweise schlägt die Japanische OS 47345/1973 vor,
daß zur Vermeidung einer Tonerfixierung auf dem Fotoleiter-
Körper dem Toner ein die Reibung herabsetzendes Material und ein
abreibendes Material zugesetzt werden. Dies ist tatsächlich eine
wirksame Maßnahme, um der Tonerfixierung auf dem Fotoleiter-
Körper entgegenzuwirken, jedoch verbleibt noch das folgende Problem.
Wenn das die Reibung herabsetzende Material in einer
zur Verhinderung der Tonerfixierung genügenden Menge zugesetzt
wird, können Materialien mit geringem elektrischem Widerstand, wie
z. B. Papierpulver, Ozon-Additionsprodukt und dergl., die auf der
Oberfläche des Fotoleiters bei dessen wiederholter
Benutzung gebildet werden oder zur Anhaftung kommen, nicht leicht
entfernt werden, und insbesondere werden die auf dem
Fotoleiter gebildeten latenten Bilder unter den Bedingungen
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durch diese Materialien
mit geringem elektrischem Widerstand in starkem Maße beeinträchtigt.
Ferner sind die Mengen des die Reibung herabsetzenden Materials und
des abreibenden Materials so empfindlich, daß nur mit Schwierigkeit
ein Toner mit beständigen Eigenschaften erhalten werden kann.
Ferner hat ein Fotoleiter-Element aus einem
organischen Fotoleiter zwar ausgezeichnete Eigenschaften, aber es
besteht der Nachteil, daß die Oberflächenhärte so gering ist, daß
die Oberfläche zerstört wird, so daß es nicht erwünscht ist, die
Oberfläche eines solchen Elements kräftig zu reinigen.
Im Ergebnis ist bei einem organischem
Fotoleiter die Entfernung von Materialien mit geringem elektrischem
Widerstand schwierig, wie z. B. von verunreinigenden Materialien, die
auf der Oberfläche des Körpers durch Corona-Ent
ladung oder dergl. gebildet werden, sowie von Papierpulvern und an
deren Materialien mit geringem elektrischem Widerstand, die an der
Oberfläche des Fotoleiters haften. Wenn die oben er
wähnten Materialien bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
auf dem Fotoleiter verbleiben, absorbieren sie Feuch
tigkeit mit dem nachteiligen Resultat eines äußerst niedrigen elek
trischen Widerstandes und der Bildung ungleichmäßiger latenter Bil
der.
Es wurden Methoden und Geräte zur Fixierung von Toner
bildern auf einem Aufzeichnungsmaterial, wie z. B. Papier, entwickelt. Die
gegenwärtig bedeutendste Methode ist die Druckerwärmung unter Be
nutzung einer Heizwalze, wobei man die Tonerbildoberfläche des Auf
zeichnungsmaterials mit der Oberfläche der Heizwalze, deren Oberfläche
aus einem Material mit Abweisungsvermögen gegenüber dem Toner be
steht, in Berührung bringt und die Tonerbildoberfläche bei der Be
rührung mit der Heizwalze unter Druck setzt. Da bei der Druckerwär
mungsmethode die Oberfläche der Heizwalze und die Tonerbilder auf dem Auf
zeichnungsmaterial, auf dem die Tonerbilder fixiert werden sollen,
unter Druckeinwirkung in gegenseitigen Kontakt gebracht werden,
ist die Wärmewirksamkeit für das Aufschmelzen der Tonerbilder auf
den Aufnahmebogen sehr gut, so daß sich eine schnelle Fixierung
ergibt und diese Methode für elektrophotographische Hochleistungs
kopiermaschinen sehr leistungsfähig ist.
Bei der vorgenannten Methode berührt die Oberfläche
der Heizwalze die Tonerbilder im geschmolzenen Zustand unter Druck,
so daß ein Teil der Tonerbilder an der Oberfläche der Heizwalze
haftet und auf sie übertragen wird. Anschließend werden die an
der Walzenoberfläche haftenden Tonerbilder erneut auf einen Aufnahme
bogen übertragen (sogenannte Offset-Erscheinung), wodurch der Auf
nahmebogen verschmutzt.
Im Hinblick auf den vorgenannten Sachverhalt schlagen
die Japanischen OSen 65231/1974, 27546/1975 und 153944/1980 Toner
vor, in denen zur Verhinderung der
Offset-Erscheinung an den Heizfixierwalzen Polyalkylen enthalten ist. Es wurde jedoch bei
der Untersuchung verschiedener Toner, die zur Verhinderung der
Offset-Erscheinung bei der Heizwalzenfixierung Polyalkylen enthal
ten, gefunden, daß die oben erwähnten Probleme bei der Reinigung
noch nicht zufriedenstellend gelöst sind.
Die Patentanmeldung DE-A-35 08 379, ein Dokument nach §3, Absatz
2 PatG, beschreibt ein Verfahren zur Entwicklung eines latenten
Bildes, wobei ein Entwickler verwendet wird, der Tonerteilchen
mit Bindemittelharz enthält. Das Bindemittelharz kann ein
Polyethylenwachs sein, das einen in n-Hexan löslichen
Bestandteil von mehr als 60 Gew.-% und ein Z-bezogenes mittleres
Molekulargewicht von weniger als 10.000 besitzt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zur elektrofotografischen Bild
erzeugung anzugeben, bei dem die nach der Tonerbildübertra
gung an dem Fotoleiter
verbleibenden Tonerteilchen in ausreichendem Maße entfernt werden
können
und bei dem in den reproduzierten Bildern weder punkt- noch streifenartige
Flecken auftreten.
Die Aufgabe wird mit dem im Anspruch 1 angegebenen
Verfahren gelöst.
Fig. 1 ist ein schematischer Teilschnitt eines Ent
wicklungsgeräts, das bei der vor liegenden Erfindung eingesetzt
werden kann; und
Fig. 2 und Fig. 3 sind schematische Teilschnitte
der Reinigungsgeräte, die bei der vorliegenden Erfindung benutzt
werden können.
Nachfolgend werden die Gründe angegeben, weshalb die
vorliegende Erfindung die oben erwähnten verschiedenen Probleme
löst.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Polyalkylen verleiht
den Tonerteilchen einen angemessenen kinetischen Reibungskoeffi
zienten und ein Abreibungsvermögen, das dazu dient, Materialien
mit geringem elektrischem Widerstand und Papierpulver von dem
Fotoleiter geeigneter Oberflächenhärte zu entfernen,
ohne seine Oberfläche zu beschädigen.
Durch geeignete Kombination der Oberflächenhärte des
fotoleitfähigen Körpers mit dem kinetischen Reibungskoeffizien
ten des Toners der Erfindung erreicht man durch eine Wechselwirkung
des fotoleitfähigen Körpers mit dem Toner ein bestimmtes Adhä
sions-Unvermögen, und der nach der Übertragung auf der Oberfläche
des fotoleitfähigen Körpers verbleibende Toner wird ohne Beschä
digung dieser Oberfläche ausreichend entfernt und eine feste Haf
tung und Anschmelzung des Toners an dem fotoleitfähigen Körper
wird vermieden. Außerdem kann die Filmbildung des Toners und der
Additive auf dem Fotoleiter wirksam verhindert werden.
Der Toner mit dem Abriebvermögen gemäß der Erfindung
verhindert bei Kontakt mit der Entwicklungshülse deren Verschmut
zung und liefert daher eine beständige Bilddichte, wenn eine Anzahl
von Kopien kontinuierlich erzeugt wird.
Der in dem Entwickler der Erfindung enthaltene Toner
hat einen nach der folgenden Methode gemessenen kinetischen Rei
bungskoeffizienten von 0,20 bis 0,50, vorzugsweise 0,20 bis 0,45.
Der Toner mit einem solchen spezifischen kinetischen Reibungs
koeffizienten zeigt in genügendem Maße das den Tonerteilchen selbst
verliehene Abriebvermögen, ohne daß der fotoleitfähige Körper
beschädigt wird. Daher können Materialien mit geringem elektrischem
Widerstand und auf dem fotoleitfähigen Körper anhaftender Toner
leicht durch die Reinigungsklinge entfernt werden, so daß
Beeinträchtigungen der Kopienqualität infolge dieser Materialien, Rest-
Toner und mangelhafter Reinigung vermieden werden können. Wenn
der kinetische Reibungskoeffizient zu groß ist, kann die Oberfläche
des fotoleitfähigen Körpers verletzt werden, und die Haftung
dieser Stoffe an dem Körper nimmt so zu, daß
eine ausreichende Reinigung nicht erreicht wird. Wenn dagegen der
kinetische Reibungskoeffizient zu klein ist, ist die Abriebwirkung
nicht ausreichend.
Wenn der kinetische Reibungskoeffizient in dem oben
erwähnten Bereich liegt, ist die Berührung zwischen dem Toner und
der Hülse des Entwicklungsapparats angemessen, die Hülse wird
nicht mit dem Toner verschmutzt, und die erzielte Bilddichte ist
bei wiederholter vielfacher Benutzung des Toners, insbesondere
auch bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, beständig.
Der kinetische Reibungskoeffizient wird wie unten ange
geben gemessen. Beispielsweise wird ein flacher Film aus Styrol-
Methylmethacrylat-Harz einer Härte von 20 g entsprechend der Ober
flächenschicht eines organischen, fotoleitfähigen
Körpers an dem Probenhalter einer Meßeinrichtung für Ober
flächeneigenschaften, HEIDON 14 TYPE (Handelsname, hergestellt von
Shinto Kagaku) befestigt. Eine unter einem Winkel von 45° gehalte
ne Polyurethan-Klinge (2 mm dick × 10 mm breit × 50 mm lang) wird
von oben her mit 100 g belastet, und der Probenhalter wird mit
einer Geschwindigkeit von 50 mm/min bewegt, um den flachen Film
gleichmäßig mit 0,50 g eines auf den Film gebrachten Toners zu be
schichten.
Dann wird auf die resultierende Tonerschicht mit einer
Quarzscheibe von 15 mm Durchmesser eine vertikale Last von 100 g
aufgebracht, und der Probenhalter wird mit einer Geschwindigkeit
von 50 mm/min bewegt. Es wird die kinetische Reibungskraft bestimmt,
um den kinetischen Reibungskoeffizienten zu berechnen.
Das in dem Entwickler der Erfindung enthaltene Poly
alkylen muß ein Verhältnis des gewichtsbezogenen mittleren Mole
kulargewichts zu dem anzahlbezogenen mittleren Molekulargewicht,
ein aus der Gelpermeationschromatographie berechnetes, auf Z bezo
genes mittleres Molekulargewicht und einen Gehalt des beim Siede
punkt in n-Hexan löslichen Bestandteils in den angegebenen Zahlen
bereichen haben.
Die Molekulargewichtsverteilung des Polyalkylens kann
ausgedrückt werden durch den Wert von gewichtsbezogenes mittleres
Molekulargewicht/anzahlbezogenes mittleres Molekulargewicht
(Mw/Mn).
Das gewichtsbezogene mittlere Molekulargewicht (Mw)
und das anzahlbezogene mittlere Molekulargewicht (Mn) kann nach
verschiedenen Meßmethoden bestimmt werden. Die in der vorliegen
den Erfindung benutzte Meßmethode wird unten beschrieben. Das auf
die Anzahl bezogene mittlere Molekulargewicht Mn ist eine Größe,
die man durch Addition der Produkte aus Mi (Molekulargewicht) und
(Anzahlfraktion des Molekulargewichts Mi) für i von 0 bis
∞ erhält, wobei Ni die Anzahl der Moleküle mit einem Molekular
gewicht Mi ist, und kann definiert werden durch die Formel
Die ist ein Mittelwert, was die Anzahl der Moleküle
anbetrifft.
Dagegen ist das auf das Gewicht bezogene mittlere Mole
kulargewicht Mw, bei dem der Beitrag hochmolekularer Materialien
von großer Bedeutung ist, wie folgt definiert:
Wenn die Stoffe Hochpolymere mit hohem Molekulargewicht,
wie z. B. hundert, mehrere Tausend oder Millionen sind, spielt es
keine Rolle, daß M (Molekulargewicht des Polymers) diskontinuier
liche Werte, bezogen auf das Molekulargewicht des Monomers (Mo)
annimmt. Selbst wenn M als ein kontinuierlich variabler Wert be
trachtet wird, ergibt sich nur ein geringer Fehler in der mathe
matischen Behandlung. Zudem wird die mathematische Behandlung oft
einfacher. Demgemäß wird die Größe der Anzahl der Moleküle, deren
Molekulargewicht zwischen M und M + dM liegt, durch n(M)dM bezeichnet.
n(M) ist eine auf das Molekulargewicht bezogene Zahlenverteilungs
funktion, die der Formel
genügt, und das auf die Anzahl bezogene mittlere Molekulargewicht
Mn ist gegeben durch die Formel:
In ähnlicher Weise wird das auf das Gewicht bezogene
mittlere Molekulargewicht Mw bezeichnet durch die Formel:
Eine auf das differentielle Gewicht bezogene Moleku
largewichtsverteilung w(M) (= Mn(M)) erhält man durch ein Chromato
gramm der Gelpermeationschromatographie (GPC).
Demgemäß ist es möglich, das oben genannte anzahlbezo
gene mittlere Molekulargewicht und gewichtsbezogene mittlere Mole
kulargewicht gleichzeitig aus dem Chromatogramm der GPC zu berech
nen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Gelperme
ationschromatographie o-Dichlorbenzol (0,1% Ionol zugesetzt)
als Lösungsmittel benutzt, und es werden 400 µl einer Lösung
der Probe mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bei 135°C mit
einer Meßströmungsgeschwindigkeit von 1,0 ml/min eingeführt.
Die Molekulargewichtsbestimmung der Probe wird unter Benutzung
einer Eichkurve durchgeführt, die mit einer Polystyrol-Standdard-
Probe eines monodispersen Systems erhalten wurde. Die zu benutzende
Kolonne ist nicht vorgeschrieben; es kann aber A-80M (Handelsname,
hergestellt von Shodex) eingesetzt werden.
Die Werte des gewichtsbezogenen mittleren Molekular
gewichts und des anzahlbezogenen mittleren Molekulargewichts
in der vorliegenden Erfindung sind alle auf Polystyrol umgerechnet.
Es wurde gefunden, daß Polyalkylen mit einem Verhältnis
von gewichtsbezogenem mittlerem Molekulargewicht zu anzahlbezogenem
mittlerem Molekulargewicht (Mw/Mn) von
5,0 bis 8,0 erwünscht ist. Durch die Kontrolle dieses Verhältnisses
(Mw/Mn) kann die Offset-Erscheinung verhindert werden, und es
können ferner verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der Rei
nigung gelöst werden. Das gewichtsbezogene mittlere Molekulargewicht
ist vorzugsweise 3.000 bis 80.000.
Das Z-bezogene mittlere Molekulargewicht Mz, bei
dem der Beitrag von hochmolekularen Materialien zu dem mittleren
Molekulargewicht von großer Bedeutung ist, ist wie folgt definiert:
worin Mi und Ni die gleiche Definition wie oben angegeben haben.
Wenn das Z-gemittelte Molekulargewicht durch eine
kontinuierliche Menge ausgedrückt wird, stellt es sich wie folgt
dar:
Die auf das differentielle Gewicht bezogene Molekular
gewichtsverteilung w(M) (= Mn(M)) erhält man aus dem Chromatogramm
der Gelpermeationschromatographie.
Das oben erwähnte anzahlgemittelte Molekulargewicht,
gewichtgemittelte Molekulargewicht und Z-gemittelte Molekularge
wicht können gleichzeitig aus dem Chromatogramm der GPC berechnet
werden. Das Z-gemittelte Molekulargewicht beträgt gewöhnlich
10.000 bis 200.000, vorzugsweise 30.000 bis 90.000. Durch Kontrolle
des Z-gemittelten Molekulargewichts können die Offset-Erscheinung
verhindert, das Fixiervermögen verbessert und ferner verschiedene
Probleme bei der Reinigung beseitigt werden.
Das in dem Toner der Erfindung enthaltene Polyalkylen
hat vorzugsweise wenigstens zwei Maxima in dem GPC-Chromatogramm.
Das Hauptmaximum liegt in dem Molekulargewichtsbereich von 2.000
bis 80.000, vorzugsweise 5.000 bis 60.000. Wenigstens ein anderes
Maximum liegt vorzugsweise in einem Bereich geringeren Molekular
gewichts als das Hauptmaximum, insbesondere in einem Molekular
gewichtsbereich zwischen 1/30 und 1/5, speziell zwischen 1/20
und 1/10 des Molekulargewichts des Hauptmaximums.
Ferner enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Poly
alkylen 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 45 Gew.-% eines
in n-Hexan am Siedepunkt löslichen Anteils, d. h. einer Materie,
die durch n-Hexan am Siedepunkt extrahiert wird.
Die durch siedendes n-Hexan aus dem erfindungsgemäß
benutzten Polyalkylen extrahierte Materie ist der Gehalt an in
n-Hexan am Siedepunkt löslichen, polymeren Komponenten des Poly
alkylens. Dieser Gehalt kann wie unten angegeben gemessen werden.
Eine bestimmte Menge des Polymeren (W1 g) wird abge
wogen und durch ein Extraktionsgerät, wie z. B. ein Soxhlet-
Extraktionsapparat, extrahiert, um die in siedendem n-Hexan lös
lichen Stoffe aus dem Polymer zu entfernen. Das zurückbleibende
Polymer wird getrocknet und gewogen (W2 g). Die Menge der so
extrahierten Stoffe wird nach der folgenden Formel berechnet:
Das oben erwähnte Polyalkylen umfaßt Homopolymere,
wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Polyhexen und dergl.,
Copolymere, wie Äthylen-Propylen-Copolymer, Äthylen-Buten-Copoly
mer und dergl., Terpolymere des Hexens mit zwei anderen Monomeren,
wie Äthylen, Propylen, Buten und dergl., sowie Polyolefine, wie
z. B. thermisch modifizierte Produkte der oben erwähnten Polymeren.
Polypropylen und dessen thermisch modifizierte Produkte werden
bevorzugt. Die auf 100 Gew.-Teile der Harzkomponente zuzusetzende
Menge des Polyalkylens beträgt 1 bis 20 Gew.-Teile, vorzugsweise
1 bis 10 Gew.-Teile, da diese Polyalkylenzugabe die Unebenheit
und Härte der Toneroberfläche zweckmäßig verändert und dem Toner
eine passende Abriebeigenschaft verleiht. Im Ergebnis verhindert
der erfindungsgemäße Toner die oben erwähnte Ungleichmäßigkeit
der Bilder und die Flecken in den Bildern auf Grund
der Haftung eines Materials an dem fotoleitfähigen Körper,
ohne daß dieser dabei geschädigt wird.
Der Entwickler der vorliegenden Erfindung enthält
unmagnetische, anorganische feinteilige Pulver mit einer spezi
fischen BET-Oberfläche gemäß der Stickstoff-Adsorptionsmethode
von 0,5 bis 500 m2/g, insbesondere 50 bis 400 m2/g. Die Menge
des unmagnetischen anorganischen feinteiligen Pulvers beträgt
0,01 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-Teile auf
100 Gew.-Teile Toner.
Die Zugabe des feinen Pulvers verringert die oben
erwähnte Ungleichmäßigkeit der Bilder. Die Verringerung
der Unregelmäßigkeit scheint auf der großen spezifischen Oberfläche
der feinen Pulver zu beruhen, welche die an dem fotoleitfähigen
Körper hängenden Materialien mit geringem elektrischem Widerstand
durch Adsorption oder Haftbindung an ihrer Oberfläche entfernen.
Als unmagnetische, anorganische, feine Pulver sind
Pulver oder Teilchen aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Bariumtitanat,
Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Strontiumtitanat, Zinkoxid,
Kieselsand, Ton, Glimmer, Wollastonit, Diatomeenerde, Silizium
carbid, verschiedenen anorganischen Oxid-Pigmenten, Chromoxid,
Ceroxid, rotem Eisenoxid, Antimontrioxid, Magnesiumoxid, Zirkon
oxid, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, feinen
Siliziumdioxid-Pulvern und dergl. zu erwähnen. Unter ihnen werden
Metallsalze der Titansäure, Siliziumcarbid, Ceroxid und feine
Siliziumdioxid-Pulver besonders bevorzugt.
Die hier erwähnten feinen Siliziumdioxid-Pulver sind
feine Pulver mit Si-O-Si-Bindungen. Sie können durch ein Trocken
verfahren oder ein Naßverfahren hergestellt werden. Es gibt eine
Reihe von bekannten Naßverfahren zur Herstellung von feinen Sili
ziumdioxid-Pulvern.
Beispielsweise wird Natriumsilikat durch eine Säure
gemäß dem folgenden Reaktionsschema zersetzt:
Na2O . xSiO2 + HCl + H2O → SiO2 . nH2O + NaCl;
Natriumsilikat wird durch Ammoniumsalze oder Alkalisalze zersetzt;
Erdalkalimetallsilikate werden aus Natriumsilikat gebildet und dann durch eine Säure unter Bildung von Siliziumdioxid zersetzt;
eine Natriumsilikat-Lösung wird mit Hilfe eines Ionenaustauscher- Harzes zu Siliziumdioxid umgesetzt;
es werden natürliche Silikate oder natürliches Siliziumdioxid benutzt.
Erdalkalimetallsilikate werden aus Natriumsilikat gebildet und dann durch eine Säure unter Bildung von Siliziumdioxid zersetzt;
eine Natriumsilikat-Lösung wird mit Hilfe eines Ionenaustauscher- Harzes zu Siliziumdioxid umgesetzt;
es werden natürliche Silikate oder natürliches Siliziumdioxid benutzt.
Die hier erwähnten feinteiligen Siliziumdioxid-Pulver
umfassen Kieselsäureanhydrid (Siliziumdioxid), Aluminiumsilikat,
Natriumsilikat, Kaliumsilikat, Magnesiumsilikat, Zinksilikat
und andere Silikate. Die Teilchengröße ist vorzugsweise eine
mittlere primäre Teilchengröße von 0,01 bis 2 µm. Feine Silizium
dioxid-Pulver mit 85 Gew.-% SiO2 oder mehr werden bevorzugt.
Nach dem Trockenverfahren hergestellte, feine Silizium
dioxid-Pulver werden als "Trockenverfahren-Siliziumdioxid" oder
"Rauch-Siliziumdioxid" bezeichnet, die nach bekannten Verfahren
hergestellt werden können. So wird z. B. Siliziumtetrachlorid-
Gas einer thermischen Zersetzung und Oxidationsreaktion in einer
Sauerstoff/Wasserstoff-Flamme unterzogen, wobei die grundlegende
Reaktionsgleichung wie folgt lautet:
SiCl4 + 2H2 + O2 → SiO2 + 4HCl
Bei diesem Herstellungsverfahren kann man beispiels
weise bei Einsatz eines Siliziumhalogenids zusammen mit einem
anderen Metallhalogenid, wie Aluminiumchlorid, Titanchlorid und
dergl., feine Verbundpulver erhalten, die aus Siliziumdioxid
und dem anderen Metalloxid bestehen. Diese feinen zusammengesetzten
Pulver können bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Die Teilchengröße ist vorzugsweise eine mittlere
hauptsächliche Teilchengröße von 0,001 bis 2 µ, insbesondere
0,002 bis 0,2 µ, der feinen Siliziumdioxid-Pulver.
Als feine Siliziumdioxid-Pulver sind im Handel ver
schiedene Siliziumdioxide erhältlich. Unter ihnen werden Silizium
dioxide mit hydrophoben Gruppen an der Oberfläche bevorzugt,
z. B. R-972 (Handelsname, hergestellt von Aerosil Co.) und Tullanox
500 (Handelsname, hergestellt von Tulco Co.).
Ferner werden vorzugsweise feine Siliziumdioxid-
Pulver benutzt, die mit Silan-Kuppler, Titan-Kuppler, Silikonöl,
Silikonöl mit substituierten oder unsubstituierten Aminogruppen
in der Seitenkette oder dergl. behandelt sind.
Insbesondere, wenn der Toner ein positiv aufladbarer
Toner ist, werden positiv aufladbare feine Siliziumdioxid-Pulver
bevorzugt. Wenn der Toner ein negativ aufladbarer Toner ist,
werden negativ aufladbare feine Siliziumdioxid-Pulver bevorzugt.
Der Absolutwert der triboelektrischen Ladung der
positiv oder negativ aufladbaren feinen Siliziumdioxid-Pulver
beträgt vorzugsweise |10| µc/g oder mehr, insbesondere |30| µc/g
oder mehr. Nachfolgend wird positiv aufladbares Siliziumdioxid
als Beispiel erläutert.
Die positiv aufladbaren feinen Siliziumdioxid-Pulver
können hier wie folgt definiert werden. 2 g feines Siliziumdioxid-
Pulver, das über Nacht bei 25°C und 50 bis 60% relativer Feuchte
gestanden hatte, und 98 g Träger-Eisenpulver mit einer Haupt-
Teilchengröße von 0,048 bis 0,074 mm (200 bis 300 Mesh), das
nicht mit einem Harz ummantelt war (z. B. EFV 200/300; Handelsname,
hergestellt von Nippon Teppun), werden unter der oben genannten
Bedingung in einem Aluminiumtopf von 200 cm3 Inhalt genügend
gemischt (etwa 50 mal mit der Hand auf und ab geschüttelt),
und die triboelektrische Ladung des feinen Siliziumdioxid-Pulvers
wird nach einer gewöhnlichen Abblasemethode unter Benutzung
einer Aluminiumzelle mit einem Sieb von 0,037 mm Maschenweite
(400 Mesh) gemessen. Die feinen Siliziumdioxid-Pulver, die bei
der Messung nach dieser Methode positive triboelektrische Ladungen
tragen, werden als positiv aufladbare feine Siliziumdioxid-Pulver
definiert.
Die positiv aufladbaren feinen Siliziumdioxid-Pulver
werden bei der Herstellung vorzugsweise mit einem Kupplungsmittel
behandelt, das Amin oder Silikonöl enthält.
Derartige Behandlungsmittel umfassen Aminosilan-
Kuppler, wie sie nachfolgend angegeben sind:
Als Behandlungsmittel wird ferner im allgemeinen
modifiziertes Silikonöl mit Aminogruppen in der Seitenkette gemäß
der folgenden Formel benutzt
worin R1 Wasserstoff, Alkyl, Aryl oder Alkoxy, R2 Alkylen oder
Phenylen und R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl
oder Aryl bedeuten. Das Alkyl, Aryl, Alkylen und Phenylen kann
eine Amino-Gruppe haben sowie auch Substituenten, wie Halogen
und dergl., sofern diese die Aufladbarkeit nicht beeinträchtigen.
Beispiele des Silikonöls sind:
Aminäquivalent bedeutet bei der vorliegenden Erfindung
ein Äquivalent auf eine Amino-Gruppe (g/Äquiv), d. h. das Molekular
gewicht geteilt durch die Anzahl der Amino-Gruppen je Molekül.
Die bei der vorliegenden Erfindung brauchbaren posi
tiv oder negativ aufladbaren, feinteiligen Siliziumdioxid-Teil
chen sind jene mit einem Hydrophobizitätswert von 30 bis 80,
wobei dieser Wert durch die Methanoltitrationsprüfung bestimmt
wird. Zur Hydrophobierungsbehandlung können bekannte Hydrophobie
rungsverfahren dienen, etwa die Behandlung der feinteiligen Sili
ziumdioxid-Teilchen mit einer organischen Siliziumverbindung,
die mit den Teilchen reagieren kann oder von diesen physikalisch
adsorbiert wird. Vorzugsweise werden die feinteiligen Silizium
dioxid-Teilchen mit der organischen Siliziumverbindung gleich
zeitig mit oder nach der Behandlung mit den zuvor erwähnten Behand
lungsmitteln, wie z. B. Silan-Kuppler und dergl., behandelt.
Diese organischen Siliziumverbindungen sind u. a.
Hexamethyldisilazan, Trimethylsilan, Trimethylchlorsilan, Tri
methyläthoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan,
Allyldimethylchlorsilan, Allylphenyldichlorsilan, Benzyldimethyl
chlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan, α-Chloräthyltrichlorsilan,
β-Chloräthyltrichlorsilan, Chlormethyldimethylchlorsilan, Triorgano
silylmercaptan, Trimethylsilylmercaptan, Triorganosilylacrylat,
Vinyldimethylacetoxysilan, Dimethyläthoxysilan, Dimethyldimethoxy
silan, Diphenyldiäthoxysilan, Hexamethyldisiloxan, 1,3-Divinyl
tetramethyldisiloxan, 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan, Dimethyl
polysiloxan mit 2 bis 12 Siloxan-Einheiten je Molekül und einer
an ein Si-Atom gebundenen Hydroxid-Gruppe auf eine am Kettenende
befindliche Einheit, und dergl.. Diese Verbindungen werden alleine
oder als Gemisch von zwei oder mehr Verbindungen eingesetzt.
Der Methanoltitrationstest ist eine versuchsmäßige
Prüfung, durch die der Grad der Hydrophobizität der feinteiligen
Siliziumdioxid-Teilchen mit hydrophobierter Oberfläche bestimmt
wird.
Der hier beschriebene "Methanoltitrationstest" zur
Bestimmung der Hydrophobizität der feinteiligen Siliziumdioxid-
Teilchen nach der Behandlung kann wie folgt durchgeführt werden:
Die zu prüfenden feinteiligen Siliziumdioxid-Teilchen (0,2 g)
werden in einem Erlenmeyer-Kolben (250 ml) zu 50 ml Wasser hinzu
gegeben. Dann wird aus einer Bürette Methanol tropfenweise zuge
geben, bis die gesamte Menge des Siliziumdioxids feucht wird.
Während dieser Stufe wird die Lösung in dem Kolben mit einem
Magnetrührer ununterbrochen gerührt. Der Endpunkt wird festge
stellt, wenn die Gesamtmenge der feinen Siliziumdioxid-Teilchen
in der Flüssigkeit suspendiert ist. Die Hydrophobizität wird
ausgedrückt als Prozentsatz des Methanols in dem Gemisch aus
Wasser und Methanol am Endpunkt.
Die feinteiligen Siliziumdioxid-Teilchen zeigen bevor
zugte Wirkung bei einer Einsatzmenge von 0,01 bis 20%, bezogen
auf das Gewicht des Entwicklungsmittels. Insbesondere zeigen
sie die Fähigkeit zur positiven oder negativen Beladung mit hoher
Beständigkeit bei einer Einsatzmenge von 0,1 bis 3%. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zugabe des feinteiligen
Siliziumdioxids in dem Maße, daß 0,01 bis 3 Gew.-% behandelte
feinteilige Siliziumdioxid-Teilchen, bezogen auf das Gewicht
der Entwicklerzusammensetzung, an der Oberfläche der Tonerteilchen
haften.
Als Bindemittelharz des bei der vorliegenden Erfindung
eingesetzten Toners können alleine oder im Gemisch miteinander
die folgenden Polymeren dienen: Homopolymere des Styrols oder
der Substitutionsprodukte des Styrols, wie Polystyrol, Poly-
p-chlorstyrol, Polyvinyltoluol und dergl.; Copolymere des Styrol
typs, wie Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Propylen-Copolymer,
Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymer,
Styrol-Methylacrylat-Copolymer, Styrol-Äthylacrylat-Copolymer,
Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol-Octylacrylat-Copolymer,
Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Äthylmethacrylat-
Copolymer, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl-
α-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer,
Styrol-Vinylmethyläther-Copolymer, Styrol-Vinyläthyläther-Copolymer,
Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer,
Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer,
Styrol-Maleinsäure-Copolymer, Styrol-Maleinsäureester-Copolymer;
Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid,
Polyvinylacetat, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethane,
Polyamide, Epoxyharze, Polyvinylbutyral, Polyacrylsäureharze,
Naturharz, modifiziertes Naturharz, Terpenharze, Phenolharze,
aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatische
Petroleumharze, chloriertes Paraffin, Paraffinwachs, Carnaubawachs
und dergl..
Der bei dieser Erfindung benutzte Toner kann nötigen
falls einige Farbstoffe, wie Ruß, Kupfer-Phthalocyanin, Eisen
schwarz und dergl., in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-Teile,
vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-Teile, auf 100 Gew.-Teile Bindemittel
harz enthalten. Im allgemeinen ist es nicht nötig, einem schwarzen
Toner, der eine magnetische Substanz enthält, einen Farbstoff
zuzusetzen. Bei der vorliegenden Erfindung kann auch ein in der
Technik bekanntes Mittel zur Regulierung der positiven oder nega
tiven Ladung eingesetzt werden.
Ferner kann der erfindungsgemäß benutzte Toner, falls
nötig, Schmiermittel, Mittel, die elektrische Leitfähigkeit verlei
hen, Fixierhilfsmittel usw. enthalten, wie Polytetrafluoräthylen-
Pulver, Polyvinylidenfluorid, Metallsalze höherer Fettsäuren,
Ruß, leitfähiges Zinnoxid und dergl..
Der Toner der vorliegenden Erfindung soll einen spezi
fischen Widerstand in der Masse von mehr als 1010 Ωcm, insbeson
dere mehr als 1012 Ωcm haben. Der genannte spezifische Massen
widerstand ist als der Wert definiert, der sich aus dem Strom
eine Minute nach Anlegung eines elektrischen Feldes von 100 V/cm
an den mit einem Druck von 100 Kg/cm2 kompaktierten Toner ergibt.
Ferner kann der Toner der vorliegenden Erfindung
gewünschtenfalls als Entwickler eines elektrostatischen latenten
Bildes dienen, der in Mischung mit einem Trägerpulver eingesetzt
wird, wie Eisenpulver, Glasperlen, Nickelpulver, Ferritpulver
oder dergl..
Ferner kann der Toner der vorliegenden Erfindung,
falls nötig, magnetische Pulver enthalten. Als magnetisches Pulver,
das eine beim Einbringen in ein magnetisches Feld magnetisierbare
Substanz ist, kann das Pulver eines ferromagnetischen Metalls
dienen, wie Eisen, Kobalt, Nickel und dergl., eine Verbindung,
wie Magnetit, γ-Fe2O3, Ferrit und dergl. oder deren Legierung.
Insbesondere soll das magnetische Pulver eine spezifische BET-
Oberfläche von 2 bis 20 m2/g, speziell 2,5 bis 12 m2/g, und
außerdem einen Mohs'schen Härtegrad von 5 bis 7 haben. Der Gehalt
des magnetischen Pulvers beträgt vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Toners.
Zur Herstellung des Toners kann ein Verfahren angewandt
werden, bei dem man die Bestandteile mit einer Heißwalze, einem
Kneter, einem Extruder oder dergl. intensiv mischt und dann mecha
nisch pulverisiert und klassifiziert. Bei einem anderen Verfahren
dispergiert man die Materialien in der Lösung des Bindemittelharzes,
worauf eine Sprühtrocknung erfolgt. Bei der Tonerherstellung
nach der Polymerisationsmethode mischt man die gegebenen Materialien
mit einem Monomer, welches das Bindemittelharz bilden soll, zu
einer emulgierten Suspensionsflüssigkeit, worauf die Polymerisation
erfolgt.
Die nach der folgenden Methode gemessene Oberflächen
härte des fotoleitfähigen Körpers soll größer als 8 g, vorzugs
weise 10 bis 100 g sein. Bei zu geringer Härte kann der Fotoleiter-
Körper leicht Mängel bzw. Kratzer bekommen, was bei hoher
Feuchtigkeit zu einer Störung des Bildes in dem mangel
haften Bereich oder zu der unerwünschten Übertragung von nicht
durch Reinigung entfernten Toner führt. Bei zu großer Härte dage
gen kann die auf der Oberfläche des Fotoleiters
gebildete Substanz von geringer Leitfähigkeit nicht entfernt
werden, was bei hoher Feuchtigkeit zu einer Störung des
Bildes führt.
Die oben erwähnte Härte kann wie folgt gemessen werden.
Als Beispiel wird die Messung der Härte eines fotoleitfähigen
OPC-Körpers beschrieben. Ein
OPC-Körper (OPC = organisch fotoleitfähig) wird auf dem Proben
träger eines Geräts zur Messung der Oberflächeneigenschaft (Modell
HEIDON 14, hergestellt von Shinto Kagaku) befestigt, und es wird
eine senkrechte Last von x g durch eine Diamant-Nadel (konisch
mit einem Kegelwinkel von 90°; die Nadelspitze ist halbkugelförmig
mit einem Durchmesser von 0,01 mm) auf den lichtempfindlichen
OPC-Körper ausgeübt, wobei der Probenhalter mit einer Geschwindig
keit von 50 mm/min bewegt wird, um auf der Oberfläche des
OPC-Körpers einen Kratzer zu erzeugen. Die Breite
des Kratzers wird beispielsweise mit dem an den Mikrohärtemesser
MVK-F (hergestellt von Akashi Seisaku-sho) angeschlossenen Mikro
skop gemessen.
Die obige Arbeitsweise wird mit geänderten Lasten
von beispielsweise 10 g, 15 g, 20 g, 25 g, 30 g, 35 g und 40 g
wiederholt. Die einen Kratzer von 50 µm Breite erzeugende Last
wird als Härte des fotoleitfähigen OPC-Körpers aus der linearen
Regressionsbeziehung zwischen der Kratzerbreite und der Last
berechnet. Wenn der OPC-Körper ein Zylinder
ist, muß er so auf den Probenhalter gesetzt werden, daß der Kratzer
in der Axialrichtung verläuft.
Der Entwickler der Erfindung ist bei verschiedenen
Arten von Entwicklungsverfahren anwendbar. Diese sind beispiels
weise die Magnetbürstenentwicklung, Kaskadenentwicklung, das
in der US-PS 3,909,258 beschriebene Verfahren unter Benutzung
eines leitfähigen magnetischen Toners, das in der Japanischen
OS 31136/1978 beschriebene Verfahren unter Benutzung eines mag
netischen Toners mit hohem Widerstand, die in den Japanischen
OSen 42141/1979, 18656/1980, 43027/1979 beschriebenen Verfahren
oder dergl., die Fellbürstenentwicklung, die Pulverwolkenmethode,
die Eindruckentwicklung, usw..
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Toners kann als
Reinigungsverfahren das Messer-Reinigungsverfahren, Fellbürsten-
Reinigungsverfahren, Magnetbürsten-Reinigungsverfahren und dergl.
dienen. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch mit Rücksicht
auf die ausgezeichnete Kombination von Toner und fotoleitfähigem
Körper das Klingen-Reinigungsverfahren bevorzugt. Ferner
kann eine Stufe der Ladungsentfernung, falls nötig, direkt vor
der Reinigungsstufe angeordnet sein.
Der Entwickler der Erfindung wird vorzugsweise für
ein Bildformierungsverfahren benutzt, bei dem
der organische, fotoleitfähige
Körper einer spezifischen Oberflächenhärte mit einem magnetischen
Toner mit einem spezifischen kinetischen Reibungskoeffizienten
in Berührung gebracht wird, und bei dem
der verbleibende Toner von dem fotoleitfähigen Körper durch
eine Reinigungsklinge und durch die Abreibbarkeit des Toners
entfernt wird.
Die vorliegende Erfindung überwindet die oben beschrie
benen Mängel aus den folgenden Gründen. Die Tonerteilchen der
Erfindung haben eine mäßige Neigung zum Schleifen und entfernen
daher in der Entwicklungsstufe, die die Berührung und Reibung
umfaßt, und in der Reinigungsstufe unter Benutzung einer Klinge
oder dergl. die Materialien mit geringem elektrischem Widerstand,
Papierstaub und dergl., ohne daß sie auf Grund ihrer Abriebeigenschaft
auf dem organischen, fotoleitfähigen Körper
mit der geeigneten Oberflächenhärte Mängel, wie z. B. Kratzer,
erzeugen.
Ein Beispiel des bei der vorliegenden Erfindung verwend
baren Entwicklungsgeräts ist in Fig. 1 gezeigt.
In Fig. 1 wird der magnetische
Toner 2 durch Rotation der Hülse 3 und/oder des multipolaren
Magneten 4 in Richtung des Pfeils 10 getragen und durch das Messer 5
zurückgehalten, so daß eine magnetische Tonerschicht 6 gebildet
wird. Das Gerät ist so eingestellt, daß die auf der Hülse 3 ge
bildete magnetische Tonerschicht 6 in der Entwicklungszone den
fotoleitfähigen Körper 1 berührt und reibt. Zwischen die Hülse 3
und den Körper 1 kann eine Vorspannung angelegt
sein. Als Übertragungsmethode der vorliegenden Erfindung kann
eine bekannte Technik dienen, wie z. B. das elektrostatische Über
tragungsverfahren, das Vorspannungswalzenverfahren, das Druck
übertragungsverfahren oder das magnetische Übertragungsverfahren.
Als Reinigungsmethode der Erfindung kann das Klingen-
Reinigungsverfahren, Fellbürsten-Reinigungsverfahren oder Magnetbürsten-
Reinigungsverfahren dienen. Die Klingen-Reinigungstechnik
wird bevorzugt, um die ausgezeichnete Kombination von Toner und
fotoleitfähigem Körper der vorliegenden Erfindung auszunutzen.
Ferner kann eine Stufe der Ladungsentfernung usw. direkt vor der
Reinigung angeordnet werden.
Typische Reinigungsgeräte sind in den Fig. 2 und
3 dargestellt.
In der Zeichnung bedeutet die Bezugszahl 1 einen
fotoleitfähigen Körper, der in der durch Pfeil angegebenen
Richtung rotieren kann. Beim Betrieb des Geräts wird auf dem
Körper 1 nach einer bekannten Methode ein
elektrostatisches latentes Bild formiert, das dann durch Behand
lung mit einem magnetischen Toner sichtbar gemacht wird, wobei
das entwickelte Bild anschließend auf ein Aufzeichnungsmaterial über
tragen wird. Zur Entfernung des nach der Übertragung auf dem
fotoleitfähigen Körper 1 verbliebenen magnetischen Toners 2
ist ein Reinigungsgerät 7 vorgesehen.
Das in Fig. 2 dargestellte Reinigungsgerät besitzt
ein Reinigungsteil 8, das mit der Oberfläche des fotoleitfähigen
Körpers in Berührung kommt, um die magnetischen Tonerteil
chen 2 von dem Körper 1 abzukratzen, sowie
einen Sammler 9, der die durch das Reinigungsteil 8 von dem
fotoleitfähigen Körper abgekratzten magnetischen Tonerteilchen
sammelt. Der Sammler 9 ist im allgemeinen dicht an der Oberfläche
des Körpers angeordnet und verhindert, daß
der durch das Reinigungsteil 8 abgekratzte magnetische Toner
aus dem Reinigungsgerät herausstreut.
Das Reinigungsteil 8 ist vorzugsweise eine elastische
Gummiklinge mit einer Härte nach JIS-A von 60° bis 80°, z. B.
aus Urethan-Gummi, und berührt den fotoleitfähigen Körper 1
unter variiertem Winkel, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
Der Kontaktdruck beträgt vorzugsweise als Liniendruck 5 bis 20 g/cm
bei einer Ausführung gemäß Fig. 2 und 30 bis 40 g/cm bei einer
Ausführung gemäß Fig. 3.
Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird
unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher beschrieben.
Diese Beispiele sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken.
Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile beziehen sich
auf das Gewicht.
Die folgenden Materialien wurden unter Benutzung
eines Walzenstuhls bei 160°C gemischt und schmelzgewalzt.
- 1. 100 Gew.-Teile Styrol-Butylmethacrylat-Dimethyl aminoäthylmethacrylat-Copolymer (Gewichtsverhält nis 7 : 2,5 : 0,5);
- 2. 40 Gew.-Teile Magnetit mit einer spezifischen BET-Oberfläche von 5 m2/g und einer Härte auf der Mohs-Skala von 5,5; und
- 3. 3 Gew.-Teile Polypropylen mit einem Verhältnis von gewichtsgemitteltem Molekulargewicht zu anzahlgemit teltem Molekulargewicht von 5,8, einem gewicht gemittelten Molekulargewicht von 15.000, einem dem GPC-Hauptmaximum entsprechenden Molekulargewicht von 14.000 und einem dem anderen GPC-Maximum auf der nieder molekularen Seite entsprechenden Molekulargewicht von 950, einem Z-gemittelten Molekulargewicht von 60.000 und einem in siedendem n-Hexan löslichen An teil von 20 Gew.-%.
Nach der Kühlung wurde das Material in einer Hammermühle
zerstoßen und dann mit einer Strahlmühle gemahlen. Es wurde dann
unter Benutzung eines Windsichters klassiert, wobei man als
schwarzen magnetischen Toner schwarze feine Teilchen mit einer
volumenmäßigen mittleren Teilchengröße von 13 µm erhielt. Der kine
tische Reibungskoeffizient dieses Toners betrug 0,28. Ein Entwick
ler wurde hergestellt durch trockenes Mischen von 0,6 Gew.-Teilen
feiner Siliziumdioxid-Teilchen einer BET-Oberfläche von 140 m2/g
mit 100 Gew.-Teilen des so erhaltenen Toners. Um eine lichtempfind
liche Trommel zu erhalten, wurde auf einem leitfähigen Zylinder
ein schichtartiger, fotoleitfähiger OPC-Körper mit einer Ladungs
transportschicht aus Methylmethacrylat-Styrol-Copolymer (Gew.-
Verhältnis 9 : 1) gebildet, dessen durch DSC gemessene Tg 80°C
beträgt. Die Härte dieses Fotoleiter-Körpers betrug 21 g.
Die Fotoleiter-Trommel wurde zur gleichmäßigen
Aufladung bei einer Oberflächen-Bahngeschwindigkeit von 66 mm/s
einer Corona-Entladung von -6 KV unterworfen. Zur Bildung eines
latenten Bildes wurde dann ein Originalbild projiziert. Das latente
Bild wurde in der Weise entwickelt, daß man bei einem Entwicklungs
gerät des in Fig. 1 gezeigten Typs mit Hülsen- und Magnetdrehung
mit einem Hülsendurchmesser von 50 mm, einer magnetischen Fluß
dichte an der Hülsenoberfläche von 700 G, 12 Magnetpolen und
einem Abstand zwischen Messer und Hülse von 0,5 mm zwischen der
Oberfläche des Fotoleiter-Zylinders und der Hülsenober
fläche einen Abstand von 0,2 mm einstellte, an die Hülsenoberfläche
eine Vorspannung von -100 V anlegte und eine auf der Hülse gebil
dete Entwicklerschicht mit der Fotoleiter-Trommel in
Kontakt brachte. Dann wurde das Tonerbild durch Coronabestrahlung
mit -7 KV von der Rückseite des Aufnahmepapiers übertragen und
dann durch eine Heizwalze fixiert.
Der auf der Trommel verbleibende Toner oder Entwickler
wurde unter Benutzung der in Fig. 2 gezeigten Reinigungseinrich
tung entfernt. Hierzu wurde die Klinge aus Polyurethangummi einer
Härte von 65° (JIS-A) mit der Trommel unter
einem Liniendruck von 15 g/cm in Berührung gebracht.
Der Lauftest wurde unter gewöhnlichen Bedingungen
zehntausend mal (entsprechend zehntausend Bögen Übertragungspapier)
durchgeführt. Im Ergebnis trat eine mangelhafte Reinigung nicht
ein. Das resultierende Bild war gut, in der Bilddichte beständig
und frei von Bild-Ungleichmäßigkeiten. Nach dem Lauftest wurden
die fotoleitfähigen Körper herausgenommen und betrachtet.
Es wurde keine Beschädigung oder Filmbildung gefunden, und der
nach der Übertragung verbliebene Toner war durch
die Reinigung in ausreichendem Maße beseitigt.
Die gleichen Tests wurden ferner unter den Bedingungen
von 90% relativer Feuchte bei 30°C und 10% relativer Feuchte
bei 15°C durchgeführt. Die Ergebnisse waren ebenso gut wie oben
beschrieben.
12 Gew.-Teile Silikonöl mit Amin in der Seitenkette
(die Viskosität beträgt bei 25°C 70 cps, und das Äquivalentgewicht
des Amins ist 830) wurden unter Rührung auf 100 Gew.-Teile feine
Siliziumdioxid-Teilchen (spezifische Oberfläche 130 m2/g) aufge
sprüht, die durch ein Trockenverfahren synthetisch hergestellt
worden waren. Das resultierende Material wurde 12 Minuten bei
einer Temperatur von 250°C gehalten. Die triboelektrische Ladung
des behandelten Siliziumdioxids betrug +130 µc/g. Der Härtegrad
des Siliziumdioxids auf der Mohs-Skala betrug 6,0.
0,4 Gew.-Teile des feinen Siliziumdioxid-Pulvers,
das mit dem obigen Silikonöl mit Amin in der Seitenkette behan
delt worden war, wurden zu 100 Gew.-Teilen der in Beispiel 1 erhal
tenen schwarzen feinen Teilchen hinzugegeben, um einen Toner
zu bilden. Der kinetische Reibungskoeffizient betrug 0,30.
Es wurde ein Kopiertest in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 durchgeführt. Im Ergebnis erhielt man ein klares
Bild. Ferner wurde ein zehntausendfacher Lauftest durchgeführt
(entsprechend zehntausend Bögen Übertragungspapier). Eine mangel
hafte Reinigung trat nicht ein. Das resultierende Bild war gut,
in der Bilddichte beständig und frei von Bildungleichmäßigkeiten.
Die gleichen Versuche wurden unter den Bedingungen von 90% rela
tiver Feuchte bei 30°C und 10% relativer Feuchte bei 15°C
durchgeführt. Die Ergebnisse waren die gleichen wie oben. Die
lichtempfindlichen Körper waren nach dem Test fast so gut wie
neu, zeigten keinen Schaden und waren in einem sauberen Zustand.
Es wurde nach der gleichen Arbeitsweise wie in Bei
spiel 2 ein Toner hergestellt, wobei jedoch Styrol-Butylmethacry
lat-Copolymer anstelle von Styrol-Butylmethacrylat-Dimethylamino
äthylmethacrylat-Copolymer eingesetzt wurde, 3 Gew.-Teile Nigrosin
zugesetzt wurden und ferner anstelle des Magnetit 70 Gew.-Teile
eines Magnetit-Pulvers mit einer spezifischen BET-Oberfläche
von 7,8 m2/g und einer Härte auf der Mohs-Skala von 6,5 zugesetzt
wurden. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,35.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 2 wurde ein Kopiertest
durchgeführt. Man erhielt im Ergebnis ein klares Bild. Ferner
wurde der zehntausendfache Lauftest durchgeführt (entsprechend
zehntausend Bögen Übertragungspapier). Das formierte Bild war
beständig in der Dichte und frei von Bildflecken, die von das
Bild beschmutzenden Materialien und mangelhafter Reinigung her
rührten.
Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise wie Beispiel 1
durchgeführt, wobei jedoch Styrol-Acrylnitril-Copolymer mit einer
Tg von 80°C oder höher anstelle des Methylmethacrylat-Styrols
in dem fotoleitfähigen Körper des Beispiels 1 benutzt wurde.
Das Ergebnis war gut, die Härte des lichtempfindlichen Körpers
betrug 15 g.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
verwendeten Polypropylens thermisch modifiziertes Äthylen-Propylen-
Copolymer mit einem gewichtsbezogenen mittleren Molekulargewicht
von 48.000 und einem Gehalt des in siedendem n-Hexan löslichen
Anteils von 40 Gew.-% eingesetzt wurde. Das Ergebnis war gut.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,20.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 2 durchgeführt, wobei jedoch 7 Gew.-Teile des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens zugesetzt wurden. Das Ergebnis war gut.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,45.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 3 durchgeführt, wobei jedoch ein lichtempfindlicher Körper
unter Benutzung von Polymethylmethacrylat anstelle des in Bei
spiel 1 benutzten Methylmethacrylat-Styrol-Copolymers eingesetzt
wurde. Das Ergebnis war unter unterschiedlichen Bedingungen gut.
Die Härte des lichtempfindlichen Körpers betrug 38 g.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens ein Polypropylen mit einem gewichtsbezoge
nen mittleren Molekulargewicht von 7200 und einem Gehalt des
in siedendem n-Hexan löslichen Anteil von 38 Gew.-% eingesetzt
wurde. Das Ergebnis war gut. Der kinetische Reibungskoeffizient
des Toners betrug 0,21.
Es wurde ein Toner in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 ohne Zugabe des in Beispiel 1 benutzten Polypropylens
hergestellt. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug
0,12. Der Lauftest wurde bei hoher Temperatur und hoher Feuchtig
keit durchgeführt. Im Ergebnis ergab sich eine bemerkenswerte
Ungleichmäßigkeit des Bildes, die durch schlechte Reinigung ver
ursacht wurde.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch Polyäthylen mit einem
gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 2800 und einem Gehalt
des in siedendem n-Hexan löslichen Anteils von 62 Gew.-% einge
setzt wurde.
Der Lauftest wurde unter den Bedingungen hoher Tempe
ratur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Im Ergebnis trat eine
bemerkenswerte Ungleichmäßigkeit des Bildes auf, die durch schlechte
Reinigung verursacht wurde. Der kinetische Reibungskoeffizient
des Toners betrug 0,15.
Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise wie Beispiel 2
durchgeführt, wobei jedoch 8 Gew.-Teile Polypropylen mit einem
gewichtsbezogenen mittleren Molekulargewicht von 45.000 und einem
Gehalt des in siedendem n-Hexan löslichen Anteils von 3,0 Gew.-%
eingesetzt wurden.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug
0,67.
Bei dem Lauftest unter den Bedingungen hoher Tempera
tur und hoher Feuchtigkeit entstand auf dem lichtempfindlichen
Körper beträchtlicher Schaden. Daher trat eine Ungleichmäßigkeit
des Bildes auf.
Die Zusammensetzung des Toners von Beispiel 1 wurde
geändert. Ein schwarzer Toner wurde hergestellt unter Verwendung
von Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer anstelle von Styrol-Butyl
methacrylat-Dimethylaminoäthylmethacrylat-Copolymer unter Zugabe
von 3 Gew.-Teilen Nigrosin, 5 Gew.-Teilen Ruß anstelle von Magne
tit und 2 Gew.-Teilen Polypropylen mit einem gewichtsgemittelten
Molekulargewicht von 29.000, einem Verhältnis von gewichtsgemittel
tem Molekulargewicht zu anzahlgemitteltem Molekulargewicht von
3,6, einem dem GPC-Hauptmaximum entsprechenden Molekulargewicht
von 28.000, einem dem anderen GPC-Maximum auf der niedermoleku
laren Seite entsprechenden Molekulargewicht von 550, einem
Z-gemittelten Molekulargewicht von 79.000 und einem Gehalt von
12 Gew.-% des in siedendem n-Hexan löslichen Anteils. Der kineti
sche Reibungskoeffizient des Toners wurde zu 0,39 gemessen.
10 Gew.-Teile dieses Toners und 90 Gew.-Teile Eisenpulver (Handels
name: ETV 250-400, hergestellt von Nippon Teppun) wurden zur
Herstellung eines Entwicklers gemischt, der auf einer marktgängi
gen Kopiermaschine mit einem Zweikomponenten-Magnetbürsten-Ent
wicklungssystem zur Anwendung kam. In dem Reinigungsteil wurde
der Berührungswinkel des Messers geändert und ein Liniendruck
von 35 g/cm eingestellt. Abgesehen von den obigen Änderungen
wurde die Kopierung ebenso wie in Beispiel 1 durchgeführt. Im
Ergebnis wurde ein klares Bild formiert. Ferner wurde der zehn
tausendfache Lauftest durchgeführt (entsprechend zehntausend
Bögen Übertragungspapier). Das erhaltene Bild war gut, in der
Bilddichte beständig und frei von Bild-Ungleichmäßigkeiten. Die
gleichen Tests wurden bei 90% relativer Feuchtigkeit und 30°C
sowie 10% relativer Feuchtigkeit und 15°C durchgeführt. Die
Ergebnisse waren ebenso gut wie die obigen. Die Trommeln waren
nach dem Test fast so gut wie neu und in einem sauberen, flecken
losen Zustand.
Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise wie Beispiel 1
durchgeführt, wobei jedoch anstelle des Polypropylens in Beispiel 1
thermisch modifiziertes Äthylen-Propylen-Copolymer mit einem
Mw von 48.000 und einem Verhältnis Mw/Mn von 8,0 eingesetzt wurde.
Das Ergebnis war gut. Der kinetische Reibungskoeffizient des
Toners betrug 0,20.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 2 durchgeführt, wobei jedoch Polyäthylen mit einem Mw von
2.800 und einem Verhältnis Mw/Mn von 1,9 eingesetzt wurde. Der
Lauftest wurde unter der gleichen Bedingung hoher Temperatur
und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Im Ergebnis trat eine bemer
kenswerte Ungleichmäßigkeit des Bildes auf. Der kinetische Rei
bungskoeffizient des Toners betrug 0,14.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch 8 Gew.-Teile Polypropylen
mit einem Mw von 93.000 und einem Verhältnis Mw/Mn von 12,5 ein
gesetzt wurden. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners
betrug 0,67.
Der Lauftest wurde bei hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit durchgeführt. Im Ergebnis entstand auf dem
fotoleitfähigen Körper ein beträchtlicher Schaden, und dadurch
trat eine Ungleichmäßigkeit des Bildes auf.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens ein thermisch modifiziertes Äthylen-
Propylen-Copolymer mit einem dem GPC-Hauptmaximum entsprechenden
Molekulargewicht von 50.000, einem dem anderen GPC-Maximum auf
der niedermolekularen Seite entsprechenden Molekulargewicht von
600 und einem Z-gemittelten Molekulargewicht von 98.000 eingesetzt
wurde. Das Ergebnis war gut. Der kinetische Reibungskoeffizient
des Toners betrug 0,20.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens ein Polypropylen mit einem dem GPC-Haupt
maximum entsprechenden Molekulargewicht von 7.000, einem dem
anderen GPC-Maximum auf der niedermolekularen Seite entsprechenden
Molekulargewicht von 550 und einem Z-gemittelten Molekulargewicht
von 16.000 eingesetzt wurde. Das Ergebnis war gut. Der kinetische
Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,21.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 2
benutzten Polypropylens Polyäthylen mit einem dem GPC-Hauptmaximum
entsprechenden Molekulargewicht von 2.500 und einem auf Z bezoge
nen mittleren Molekulargewicht von 8.500 eingesetzt wurde. Bei
dem Lauftest unter den Bedingungen hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit trat eine bemerkenswerte Ungleichmäßigkeit des Bil
des auf. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug
0,14.
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 2
benutzten Polypropylens 8 Gew.-Teile Polypropylen mit einem dem
GPC-Hauptmaximum entsprechenden Molekulargewicht von 45.000 und
einem Z-gemittelten Molekulargewicht von 280.000 eingesetzt wurde.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,67. Der
Lauftest unter den Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuch
tigkeit ergab beträchtlichen Schaden auf dem fotoleitfähigen
Körper, wodurch eine Ungleichmäßigkeit des Bildes eintrat.
Claims (6)
1. Verfahren zur elektrofotographischen Erzeugung von
Bildern, bei dem
- 1. auf einem fotoleitfähigen Element elektrostatisch Ladungsbilder erzeugt werden,
- 2. die Ladungsbilder mit einem Trockenentwickler entwickelt werden, der Tonerteilchen mit 100 Gew.-Teilen Bindemittelharz und 1 bis 20 Gew.-Teilen Polyalkylen sowie nichtmagnetisches, anorganisches Feinpulver enthält,
- 3. die entwickelten Ladungsbilder auf ein Aufzeichnungsmaterial übertragen werden,
- 4. die nach dem Übertragen auf dem fotoleitfähigen Element verbliebenen Entwicklerteilchen in einer Reinigungseinrichtung durch Abrieb entfernt werden,
- 5. das fotoleitfähige Element eine Oberflächenhärte von 8 g oder mehr aufweist, wobei als Härte diejenige Last in Gramm bezeichnet wird, die einen Kratzer von 50 µm Breite in der Oberfläche des Elements erzeugt,
- 6. das Polyalkylen ein Verhältnis von Gewichtsmittel- Molekulargewicht zu Zahlenmittel-Molekulargewicht von 5,0 bis 8,0, ein durch Gelpermeationschromatographie bestimmtes Z- bezogenes mittleres Molekulargewicht von 10.000 bis 200.000 und einen Gehalt von 5 bis 60% eines in siedendem n-Hexan löslichen Bestandteils aufweist,
- 7. die Tonerteilchen einen kinetischen Reibungskoeffizienten von 0,20 bis 0,50 haben und bei dem
- 8. das nichtmagnetische anorganische Feinpulver eine spezifische Oberfläche nach BET von 5,0 bis 500 m2/g aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
das fotoleitfähige Element eine
Oberflächenhärte von 10 bis 100 g aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem
das fotoleitfähige Element ein
organisches Fotoleiter-Element ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
der Entwickler magnetische
Tonerteilchen enthält.
5. Verfahrenes nach Anspruch 4, bei dem
die elektrostatischen Ladungsbilder dadurch
entwickelt werden, daß man den Entwickler mit dem
fotoleitfähigen Element in Berührung bringt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur
Reinigung eine aus Urethan-Gummi
bestehende Reinigungsklinge verwendet wird.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18228484A JPS6159383A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 画像形成方法 |
JP59182169A JPS6159454A (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 静電荷像現像用トナー及び画像形成方法 |
JP60082665A JPS61241766A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 静電荷像現像用トナ− |
JP60084613A JPS61243462A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 静電荷像現像方法 |
DE3530909A DE3530909C2 (de) | 1984-08-30 | 1985-08-29 | Trockenentwickler zur Entwicklung elektrostatischer Bilder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3546904C2 true DE3546904C2 (de) | 1999-04-01 |
Family
ID=27510918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3546904A Expired - Lifetime DE3546904C2 (de) | 1984-08-30 | 1985-08-29 | Verfahren zur elektrofotografischen Erzeugung von Bildern unter Verwendung von Trockenentwickler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3546904C2 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3508379A1 (de) * | 1984-03-09 | 1985-09-19 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Abbildungsverfahren |
-
1985
- 1985-08-29 DE DE3546904A patent/DE3546904C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3508379A1 (de) * | 1984-03-09 | 1985-09-19 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Abbildungsverfahren |
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