DE3732417C2

DE3732417C2 - Rakel zur Dickenregulierung einer Dünnschicht aus einem Einkomponententoner

Info

Publication number: DE3732417C2
Application number: DE3732417A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Hirano; Kazuo Nojima; Motoi Orihara
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1987-09-25
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2007-09-26
Also published as: DE3732417A1; GB2197227B; JPS6381376A; GB2197227A; US4833058A; GB8722495D0; JPH07107616B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Rakel zur Dickenregulierung einer Dünnschicht aus einem Einkomponententoner.

Als allgemeines Verfahren zur Entwicklung von nicht-magnetischen Einkomponententonern dient ein Entwicklungsverfahren, das folgende Stufen umfaßt: Schichtförmiges Aufbringen des Toners auf einen Tonerhalter (insbesondere eine Entwicklerwalze) mittels eines klingenförmigen oder walzenförmigen Elements und Anstoßenlassens dieses Elements an ein lichtempfindliches Element, auf dem elektrostatische latente Bilder gebildet worden sind. Dabei muß das dünnschichtbildende Element bestimmte Eigenschaften aufweisen, z. B. Freisetzbarkeit des Toners, Abriebfestigkeit und Aufladbarkeit des Toners. Daher werden zur Herstellung dieser Elemente Metalle, wie rostfreier Stahl, fluorhaltige Harze oder denaturierte fluorhaltige Harze verwendet. Jedoch sind Metalle insofern nachteilig, als sie eine relativ schlechte Freisetzbarkeit des Toners aufweisen, der Toner an der anstoßenden Oberfläche haftet, es beim Toner zur Streifenbildung anstelle einer Schichtbildung kommt und diese Streifen auf dem Bild in Form von weißen Streifen auftreten. Elemente aus einem fluorhaltigen Harz sind insofern nachteilig, als sie eine kurze Lebensdauer besitzen. Sie zeigen zwar eine günstige Freisetzbarkeit des Toners, besitzen jedoch eine sehr geringe Abriebfestigkeit. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß aufgrund seiner starken negativen Aufladbarkeit der Toner leicht positiv aufgeladen werden kann, während eine negative Aufladung des Toners Schwierigkeiten bereitet. Daher sind derartige Elemente nur unter Schwierigkeiten wechselweise mit positiv und negativ aufladbaren Tonern zu verwenden. Bei Verwendung eines denaturierten fluorhaltigen Harzes, d. h. eines Copolymerisats mit einem anderen Harz, wie Polyethylen erhält man ein verbessertes fluorhaltiges Harz, das sich in bezug auf Abriebfestigkeit und Aufladbarkeit des Toners etwas verbessert erweist, bei dem aber die Freisetzbarkeit des Toners beeinträchtigt wird, wodurch es zu einer Haftung des Toners kommt.

Aus der JP-OS 66 442/1982 geht hervor, daß bei Verwendung von Siliconharzen, denaturierten Siliconharzen und Siliconölen als durch Reibungseinwirkung aufladende Elemente sich eine Verschlechterung in bezug auf die Abriebfestigkeit und die Freisetzbarkeit des Toners ergibt.

Die DE-OS 35 25 545 beschreibt eine Fixierwalze aus einem Siliconkautschuk mit einem Bereich für die Vernetzungsdichte von 1 bis 8·10^-4 Mol/cm³. Die an eine Fixierwalze gestellten Anforderungen sind jedoch völlig verschieden von den von einer Rakel zur Dickenregulierung einer Toner-Dünnschicht zu erfüllenden Aufgaben.

In der DE-OS 30 43 040 ist eine Rakel ("Abstreifmesser") zur Dickenregulierung einer Tonerschicht beschrieben, jedoch besteht diese Rakel aus Eisen und bildet einen magnetischen Gegenpol zu einem Permanentmagneten. Die mit Rakeln aus Metall verbundenen Nachteile wurden bereits oben geschildert.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß ein Bedarf nach einem Material besteht, das gleichzeitig den verschiedenen Anforderungen, die an Elemente zur Toner-Dünnschichtbildung gestellt werden, genügt, insbesondere in bezug auf Abriebfestigkeit, Freisetzbarkeit des Toners und Aufladbarkeit des Toners.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rakel zur Dickenregulierung einer Dünnschicht aus einem Einkomponenten-Toner in einer Entwicklervorrichtung bereitzustellen, die verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Abriebfestigkeit, Freisetzbarkeit des Toners und Aufladbarkeit des Toners aufweist. Diese Aufgabe wird durch Bereitstellung eines speziellen Materials, das für die Rakel verwendet wird, gelöst.

Der Gegenstand der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1, Fig. 7 und Fig. 8 jeweils schematische Darstellungen von Entwicklervorrichtungen zur Verwendung der erfindungsgemäßen Rakel;

Fig. 6 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des vorderen Endbereichs der Rakel;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Haftfestigkeit des Toners und der Vernetzungsdichte des Polymeren;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Menge des an der Rakel aus Siliconkautschuk haftenden Toners und der Vernetzungsdichte des Polymeren;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Abrieblänge der Rakel aus Siliconkautschuk und der Vernetzungsdichte des Polymeren; und

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Ladungsmenge des Toners und der Vernetzungsdichte des Polymeren.

Wie bereits erwähnt, besteht das charakteristische Merkmal der Erfindung in der Verwendung eines Siliconkautschuks zur Herstellung einer Rakel zum Aufbringen einer Dünnschicht aus einem Einkomponententoner. Dieser Siliconkautschuk enthält 100 Gewichtsteile Siloxanpolymer mit einer Vernetzungsdichte von 4×10^-4 bis 8×10^-4 Mol/cm³ und 30 bis 70 Gewichtsteile Siliciumdioxid.

Die Vernetzungsdichte des Siloxanpolymeren läßt sich gemäß den Verfahren von R. B. Prime, Thermochimica Acta, Bd. 26 (1978), S. 166-174 und "Applied Development of Silicone Rubber", Polymer Digest, Bd. 8 (1980), S. 59-60 ermitteln.

Dabei wird eine Probe (5×20 mm) von einer durch Vulkanisieren hergestellten Kautschukfolie mit einer Dicke von 2 mm ausgeschnitten und bei Raumtemperatur in 50 ml Toluol getaucht. Das Gewicht der toluolhaltigen Probe wird in geeigneten Abständen gemessen. Wenn die Differenz zwischen zwei in Abständen von 24 h gemessenen Werten 1 Gewichtsprozent der Probe oder weniger beträgt, wird dieses Probengewicht als W (g) bezeichnet.

Sodann wird die Probe an der Luft und hierauf 3 Stunden bei 120°C getrocknet, um das Toluol zu entfernen. Sodann erfolgt eine erneute Messung zur Ermittlung des Gewichts Wo (g). Anschließend wird die Probe in ein Platinschiffchen gebracht, mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min oder weniger auf 900°C in Stickstoffatmosphäre erwärmt, 10 min bei 900°C belassen und sodann abgekühlt. Hierauf wird das restliche Probengewicht Wf (g) gemessen.

Die Vernetzungszahl No/Vo (Mol/cm³) in 1 cm³ des vulkanisierten Kautschuks wird aus den vorstehend ermittelten Werten gemäß folgender Gleichung berechnet:

wobei

Die erhaltene Vernetzungszahl stellt die Vernetzungsdichte dar.

Sofern das Polymer des Siliconkautschuks eine Vernetzungsdichte von weniger als 4×10^-4 Mol/cm³ aufweist, ergibt sich eine geschwächte Molekül/Molekül-Bindung, ein verstärkter Abrieb und somit eine verkürzte Lebensdauer der Rakel. Außerdem kommt es bei einer Vernetzungsdichte des Polymeren von weniger als 4×10^-4 Mol/cm³ leicht zu einer Haftung des Toners an der Rakel und leicht zur Bildung von weißen Streifen auf der Toner-Dünnschicht. Weist das Polymer eine Vernetzungsdichte von mehr als 8×10^-4 Mol/cm³ auf, kommt es bei der Verarbeitung leicht zur Bildung von Sprüngen und Rissen, was der Bildung einer glatten Dünnschicht entgegensteht.

Die Siliconkautschuk enthaltende Rakel, die im Vergleich zu herkömmlichen steifen Rakel flexibel ist, paßt sich leicht an Entwicklerwalzen an und ist frei von Unebenheiten an der an der Walze anstoßenden Fläche. Somit ist der erfindungsgemäß verwendete Siliconkautschuk ein geeignetes Material zur Herstellung einer Rakel. Der Silikonkautschuk enthält normalerweise ein Polysiloxan aus der Gruppe Dimethylpolysiloxan, Methylvinylpolysiloxan, Methylphenylpolysiloxan, Diphenylpolysiloxan und Fluorpolysiloxan; verstärkende Mittel, wie trockenes Siliciumdioxid und feuchtes Siliciumdioxid; Füllstoffe, wie Diatomeenerde und Quarz; und Additive, die je nach den verschiedenen Verwendungszwecken zugesetzt und eingemischt werden. Beispiele für Vernetzungsmittel für die Vernetzungsreaktion von Polysiloxan sind 2,5- Dimethyl-2,5-di-(tert.-butylperoxy)-hexan, Dicumylperoxid und Benzoylperoxid.

Der auf diese Weise erhaltene Siliconkautschuk läßt sich je nach den Vulkanisationstemperaturen in bei hohen Temperaturen vulkanisierende Typen (HTV), bei niederen Temperaturen vulkanisierende Typen (LTV) und bei Raumtemperatur vulkanisierende Typen (RTV) einteilen.

Die mechanischen, elektrischen und anderen Eigenschaften des Siliconkautschuks hängen stark von der Siebstruktur des Polysiloxans (Polymer-Vernetzungsdichte) und den Oberflächeneigenschaften und den Anteilen des als Verstärkungsmittel verwendeten Siliciumdioxids ab.

Auf den Zusammenhang zwischen den einzelnen Eigenschaften und der Art des Siliconkautschuks wird nachstehend näher eingegangen.

I) Freisetzbarkeit des Toners; Test auf Abriebfestigkeit

100 Gewichtsteile von rohen Siliconkautschukarten mit Vernetzungsdichten (Vernetzungsdichte bei Vulkanisation des Polymeren allein) von 1,24×10^-4, 3,62×10^-4, 5,09×10^-4 und 7,21×10^-4 Mol/cm³ werden mit handelsüblichem Siliciumdioxid in Mengen von 30, 50 bzw. 70 Gewichtsteilen verknetet. Auf diese Weise erhält man 12 Arten von Siliconkautschukmassen. 100 Gewichtsteile der Siliconkautschukmassen werden mit jeweils 1 Gewichtsteil Vulkanisationsmittel verknetet und unter folgenden Bedingungen zu einer 2 mm dicken Siliconkautschukfolie verformt:

Primäre Vulkanisationstemperatur\|170°C
Primäre Vulkanisationszeit	10 min
Primärer Vulkanisationsdruck	130 bar
Sekundäre Vulkanisationstemperatur	200°C
Sekundäre Vulkanisationszeit	4 h

Die Haftfestigkeit von Toner an dieser Siliconkautschukfolie wird folgendermaßen gemessen:

Messung der Haftfestigkeit

Die Siliconkautschukfolie (15×2 mm) wird auf eine Mantelheizvorrichtung gebracht, während Papier auf einer weiteren Mantelheizvorrichtung fixiert wird. 5×10^-2 g/cm² Toner, der durch Schmelzen, Verkneten und Mahlen der nachstehend angegebenen Masse erhalten worden ist, wird schichtenförmig auf das Papier aufgebracht. Anschließend werden mit den Mantelheizvorrichtungen die Oberflächentemperaturen der Kautschukfolie und des Toners jeweils auf 120°C gebracht. Sodann wird die Kautschukfolie mit einem Druck von etwa 3 kg/15 mm × 15 mm 2 min auf die Tonoberfläche aufgepreßt. Sodann wird die Kautschukfolie mit einer Geschwindigkeit von 40 mm/min abgelöst. Der höchste erzielte Festigkeitswert zwischen Kautschukfolie und Toner wird als Haftfestigkeit (g/2,25 cm²) des Toners bezeichnet.

Tonermasse
Styrol-Acrylat-Harz
100 Gewichtsteile
Nigrosin-Farbstoff	2 Gewichtsteile
Ruß	10 Gewichtsteile

Die ermittelten Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Haftfestigkeit von Siliconkautschuk am Toner je nach der Vernetzungsdichte des Polymeren und dem Siliciumdioxidgehalt des Siliconkautschuks variiert und daß durch Erhöhung der Vernetzungsdichte des Polymeren und Verringerung des Siliciumdioxidgehalts die Haftfestigkeit abnimmt und insbesondere die Freisetzbarkeit verbessert wird.

Messung der Menge des an der Siliconkautschuk-Rakel haftenden Toners

Die gleichen Proben werden nach dem gleichen Verformungsverfahren zu 1 mm dicken Siliconkautschuk-Folien verarbeitet. Anschließend wird ein handelsüblicher Siliconkautschuk-Klebstoff vom Oxim- Kondensationstyp schichtförmig auf eine Seite eines mit Toluol gewaschenen Aluminiumhalters der Abmessungen 20×220×5 mm aufgebracht. Die Siliconkautschuk- Folie wird sodann so auf den Aluminiumhalter aufgepreßt, daß sie am Vorderende des Halters 2 mm übersteht. Die Anordnung wird 24 Stunden stehengelassen. Nach Härtung des Klebstoffs wird das Vorderende der Siliconkautschuk-Folie unter Bildung eines Winkels von 60° zugeschnitten. Man erhält eine Siliconkautschuk- Rakel (ein Element zur Erzeugung einer Toner-Dünnschicht).

Gemäß Fig. 1 wird die vorstehende Rakel 1 zur Erzeugung einer Toner-Dünnschicht in einen Halter 2 eingesetzt und an eine Entwicklervorrichtung angepaßt. Eine Dünnschicht des Toners 5 wird durch eine Toner-Zufuhrwalze 8 auf einem Tonerhalter (Entwicklerwalze) 4 gebildet. Mit dieser Vorrichtung wird unter folgenden Bedingungen ein 24stündiger Entwicklungsvorgang durchgeführt. Der Anteil des Toners, der an der den Toner berührenden Fläche der Siliconkautschuk-Rakel 1 haftet, wird im Anschluß an den Entwicklungsvorgang ermittelt.

Toner: Gleicher Toner wie zur Messung der Haftfestigkeit.
Entwicklerwalze: Rußhaltiger Siliconkautschuk (Walzenlänge 220 mm, Walzendurchmesser 20 mm, Dicke der Kautschukschicht 6 mm, Härte 50° (JISA), elektrischer Widerstand 10⁹ Ohm · cm).
Rakelandruck: 500 g/220 mm Rakellänge.
Lineare Geschwindigkeit der Entwicklerwalze: 200 mm/s.

Bezüglich des Anteils des haftenden Toners gilt folgende Bewertungsskala:

1: Es wird keine Haftung beobachtet.
2: Es tritt eine schwache Haftung auf.
3: Die Menge des haftenden Toners ist größer als bei der Bewertung 2, jedoch läßt sich der Toner leicht abstreifen.
4: Der haftende Toner befindet sich in geschmolzenem Zustand und läßt sich nicht abstreifen.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Haftung (Festkleben) des Toners am Siliconkautschuk im wesentlichen mit der Haftfestigkeit des Toners am Siliconkautschuk korreliert. Bei einer Haftfestigkeit von weniger als 200 g/2,25 cm² erfolgt kein Festkleben.

Messung des Abriebverlustes

Die Messung des Abriebverlustes wird durchgeführt, indem die Länge der im Halter 2 befindlichen Siliconkautschuk-Rakel 1 (vgl. Fig. 6) vor und nach dem Abriebtest mittels einer Laser- Mikrolehre gemessen wird und die Differenz zwischen der Länge vor und nach dem Abriebtest als Abrieblänge (l) ermittelt wird.

Die Meßergebnisse sind aus Fig. 4 ersichtlich.

II) Aufladbarkeit des Toners

Positiv geladener Toner: Gleicher Toner wie in Abschnitt I).
Negativ geladener Toner:

Styrol-Acrylat-Harz = 100 Gewichtsteile
Ruß = 10 Gewichtsteile
chromhaltiger Monoazofarbstoff
(Teilchendurchmesser 12 µm = 2 Gewichtsteile

Die sich durch Reibung ergebende Aufladbarkeit (Triboelektrifizierung) des vorerwähnten positiven und negativen Toners bei Verwendung von 12 gemäß Abschnitt I) verwendeten Siliconkautschuk- Rakeln wird durch das Abblasverfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind aus Fig. 5 ersichtlich. Die nachstehenden Ausführungen beziehen sich auf die Toner-Aufladbarkeit. Beim positiv geladenen Toner ist die durch einen beliebigen Siliconkautschuk aufgrund von Reibungselektrizität erzeugte Ladungsmenge des Toners groß, da der Siliconkautschuk im allgemeinen eine stark negative Polarität aufweist, während beim negativ geladenen Toner die Ladungsmenge mit Zunahme der Vernetzungsdichte des Silicons geringer wird. In diesem Fall kann jedoch die Ladungsmenge erhöht werden, indem man die negative Polarität des Siliconkautschuks durch Zugabe eines Füllstoffs (Siliciumdioxid) vermindert.

Wenn die Polymer-Vernetzungsdichte gering ist, wird die negative Aufladbarkeit des Toners durch Zugabe von Siliciumdioxid erhöht, jedoch wird, wenn die Polymer-Vernetzungsdichte bis zu einem gewissen Grad erhöht wird, die Wirkung der Zugabe von Siliciumdioxid abgeschwächt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die negative Polarität des Polymeren selbst erheblich stärker als die Steigerung der Polymer-Vernetzungsdichte ist.

Wenn die Polymer-Vernetzungsdichte im Bereich von 4 bis 8×10^-4 Mol/cm³ liegt, ist es möglich, die Ladungsmenge von negativem Toner durch Zugabe von 30 bis 70 Gewichtsteilen Siliciumdioxid zu erhöhen.

Werden dabei mehr als 70 Gewichtsteile Siliciumdioxid zugesetzt, so kommt es zum Anbrennen, während bei Zugabe von weniger als 30 Gewichtsteilen Siliciumdioxid kein zufriedenstellender Einfluß in bezug auf eine Verbesserung er Aufladbarkeit erzielt wird.

Aus den Ergebnissen des Abriebtests ist ersichtlich, daß diese Siliconkautschukarten einen Abriebverlust von weniger als einigen 10 µm pro 10 000 Kopien aufweisen und den herkömmlicherweise verwendeten Fluorharzen, wie Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether- Copolymerisaten (nachstehend als PFA bezeichnet), in bezug auf die Abriebfestigkeit überlegen sind, da die letztgenannten Harze eine Abriebfestigkeit von einigen 100 µm pro 10 000 Kopien aufweisen. Sofern die übrigen Voraussetzungen erfüllt sind, wird die Lebensdauer der eine Toner-Dünnschicht bildenden Rakel durch die überstehende Länge der Rakel bestimmt. Stellt man die überstehende Länge auf einige mm oder mehr ein, so läßt sich eine langlebige Rakel zur Erzeugung einer Toner-Dünnschicht erhalten, mit der mehr als 1 Million Kopien hergestellt werden können. Der erfindungsgemäß verwendete Siliconkautschuk kann ferner einen oder mehrere anorganische Füllstoffe, Vernetzungsmittel, Thermostabilisatoren und Verarbeitungshilfsmittel neben dem Siliciumdioxid enthalten, um verschiedene andere Ziele zu erreichen. Als anorganische Füllstoffe werden Pulver, wie Diatomeenerde, Quarz, Eisenoxid, Zinkoxid, Titanoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Talcum, Aluminiumsilicat und Aluminiumoxid; Fasern aus z. B. Ruß, Kaliumtitanat, Asbest, Glas und Kohlenstoff; und Pulverprodukte aus z. B. Teflon und Bornitrid verwendet.

Die eine Toner-Dünnschicht bildende Rakel der Erfindung, die in bezug auf Abtrennbarkeit und Abriebfestigkeit ausgezeichnet ist, kann auch für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise als Reinigungsklinge für lichtempfindliche Elemente, Fixierwalzen oder Anpreßwalzen.

Bei dem vorliegend verwendeten Toner handelt es sich um einen Einkomponententoner. Typische Beispiele für darin enthaltende farbgebende Mittel sind Ruß, Nigrosin-Farbstoff, Anilinblau, Phthalocyaninblau, Ultramarinblau, Chinolingelb und Chalco Oil Blue. Typische Beispiele für adhäsive Harze sind Polymerisate und Copolymerisate von Polystyrol, chloriertem Paraffin, polychloriertem Paraffin, Polyvinylchlorid, Phenolharz, Epoxyharz, Polyester, Polyamid, Polyacrylharz, Polystyrol und Polypropylen.

Bei der Herstellung des Toners können diese farbgebenden Mittel und adhäsiven Harze allein oder in Kombination aus zwei oder mehr derartigen Produkten verwendet werden. Diese Materialien werden in vorbestimmten prozentualen Anteilen zugesetzt und in einer Walzenmühle einer Schmelzverknetung unterworfen. Anschließend werden sie in einer Strahlmühle zu einem Einkomponententoner mit einer Teilchengröße von etwa 5 bis 20 µm pulverisiert. Bei der Herstellung eines magnetischen Einkomponententoners kann eine geeignete Menge (10 bis 70 Gewichtsprozent) eines magnetischen Bestandteils zur vorerwähnten verkneteten Masse zugesetzt werden.

Wird ein Metalloxid, dessen Primärteilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 bis 100 mµ aufweisen, dem vorerwähnten Toner beigemischt, so kann ein Schmelzen des Toners verhindert werden.

Beispiele für zu diesem Zweck verwendbare Metalloxide sind Siliciumoxid (hydrophobes Siliciumdioxid, hydrophiles Siliciumdioxid), Titanoxid, Aluminiumoxid, Ceroxid, Zirkonoxid, Kobaltoxid, Zinnoxid, Tantaloxid und Chromoxid. Diese Substanzen können nicht nur allein, sondern auch in Kombination aus zwei oder mehr dieser Produkte eingesetzt werden. Das Metalloxid kann in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise von 0,05 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Toners, eingesetzt werden. Bei Verwendung des Metalloxids in einer Menge von weniger als 0,01 Gewichtsprozent wird die gewünschte schmelzverhindernde Wirkung auf den Toner nicht erzielt, während bei einer Menge des Metalloxids von mehr als 10 Gewichtsprozent Grundflecken hervorgerufen werden und der Toner gegenüber Umweltveränderungen instabil wird.

Metalloxide mit einer Teilchengröße von weniger als 5 mµ haben fast keinen Einfluß auf die Abriebfestigkeit und sind sehr unwirksam in bezug auf die Verhinderung der Tonerschmelze. Bei einem Teilchendurchmesser des Metalloxids von mehr als 100 mµ entstehen auf der Siliconkautschuk-Rakel Risse von einer im wesentlichen den Tonerteilchen entsprechenden Größe und es kommt zur Haftung von feinen Tonerteilchen, wodurch das Schmelzen des Toners gefördert wird.

Von Metalloxiden abweichende Abriebstoffe, wie Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Borcarbid verhindern ein Schmelzen des Toners überhaupt nicht. Dies wird als Ursache dafür angesehen, daß diese Abriebstoffe eine zu starke Abriebwirkung aufweisen und auf der Rakel zur Bildung von Rissen, die im wesentlichen die gleiche Größe wie die Tonerteilchen aufweisen, führen.

Gleitmittel, wie Metallsalze von höheren Fettsäuren, Polyethylen, und Siliconharze, erweisen sich als unwirksam. Als Grund hierfür wird angenommen, daß, da die Rakel nicht aus Metall sondern aus Siliconkautschuk besteht, die Menge des auf der Rakel geschmolzenen Toners zu gering ist, als daß eine Gleitwirkung hervorgerufen werden könnte.

Als Grund für die günstige Wirkung des Metalloxids wird angenommen, daß das Metalloxid polarisiert ist, so daß es zur Bildung einer polaren Bindung mit einer polaren Gruppe kommt und somit eine relativ starke Adsorption am Siliconkautschuk erfolgt. Dieses adsorbierte Metalloxid fungiert als Walzenelement und verhindert das Schmelzen des Toners.

Nachstehend wird die Entfernung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert. Die Teilangaben der einzelnen Bestandteile beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1
Methylvinylpolysiloxan (Polymer-Vernetzungsdichte 6,8×10^-4 Mol/cm³)
100 Gewichtsteile
feuchtes Siliciumdioxid	55 Gewichtsteile
Vergleichsbeispiel 1 @	Methylvinylpolysiloxan (Polymer-Vernetzungsdichte 6,8×10^-4 Mol/cm³)	100 Gewichtsteile
feuchtes Siliciumdioxid	20 Gewichtsteile\|	Vergleichsbeispiel 2
Methylvinylpolysiloxan (Polymer-Vernetzungsdichte 1,5×10^-4 Mol/cm³)	100 Gewichtsteile
feuchtes Siliciumdioxid	55 Gewichtsteile

Jeweils 1 Gewichtsteil eines handelsüblichen Vulkanisationsmittels wird mit 100 Gewichtsteilen der Siliconkautschukmassen von Beispiel 1, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 verknetet. Anschließend werden die vorerwähnten Verfahren zur Herstellung einer Folie und einer Rakel genau wiederholt. Man erhält eine Siliconkautschuk-Rakel mit einer überstehenden Länge von 5 mm.

Gleichzeitig wird eine PFA-Rakel für das Vergleichsbeispiel 3 hergestellt. Ein Vergleich mit den Rakeln aus Siliconkautschuk wird durchgeführt.

Diese Rakeln zur Toner-Dünnschichtbildung werden in der in Fig. 1 dargestellten Entwicklervorrichtung eingesetzt und unter Verwendung des vorstehend erwähnten positiv geladenen und negativ geladenen Toners einem kontinuierlichen Papier-Kopiertest (200 000 Blatt) unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I

Das Produkt von Vergleichsbeispiel 1 ist zwar in bezug auf die Verhinderung der Tonerhaftung und die Abriebfestigkeit überlegen, es ist jedoch schwierig, den negativ aufladenden Toner aufzuladen. Das Produkt von Vergleichsbeispiel 2 ist in bezug auf eine Verhinderung der Tonerhaftung und in bezug auf die Abriebfestigkeit nicht zufriedenstellend. Im Fall des in Vergleichsbeispiel 3 verwendeten PFA ergibt sich eine starke negative Polarität, so daß sich der negativ aufladende Toner positiv auflädt. Ferner ist der positiv aufladende Toner von geringer Abriebfestigkeit. Das Produkt von Beispiel 1 erweist sich in bezug auf die Aufladbarkeit des positiven Toners, die Aufladbarkeit des negativen Toners, die Verhinderung der Tonerhaftung und die Abriebfestigkeit als überlegen. Die Lebensdauer der Rakel läßt sich ausgehend vom Abriebverlust nach 200 000 Blatt auf etwa 1 400 000 Blatt schätzen.

Beispiel 2
Styrol-Acrylsäure-Copolymerisat
100 Teile
niedermolekulares Polypropylen	5 Teile
handelsüblicher Nigrosin-Farbstoff	2 Teile
handelsüblicher Ruß	10 Teile

Ein Gemisch der vorerwähnten Bestandteile wird in einer Walzenmühle etwa 30 Minuten erwärmt und bei 120 bis 130°C geschmolzen. Sodann wird das Produkt auf Raumtemperatur abgekühlt. Das erhaltene Gemisch wird gemahlen, wodurch man einen Toner mit einem Teilchendurchmesser von 5 bis 15 µm erhält. 0,3 Teile α-Al₂O₃ (durchschnittlicher Teilchendurchmesser 20 mµ) werden zu dem Gemisch zugesetzt. Das Gemisch wird gründlich gerührt und in einem schnell arbeitenden Kneter in den Toner eingemischt.

Der als Rakel zur Erzeugung der Toner-Bildschicht verwendete Siliconkautschuk wird folgendermaßen hergestellt.

Methylvinylpolysiloxan (Polymer-Vernetzungsdichte 5×10^-4 Mol/cm³
100 Teile
feuchtes Siliciumdioxid	70 Teile
handelsübliches Vulkanisationsmittel	1 Teil

Ein Gemisch der vorerwähnten Bestandteile wird in einer Walzenmühle verknetet und bei 170°C 10 Minuten unter einem Druck von 100 bar einer Preßhärtung unterzogen. Der vorerwähnte Siliconkautschuk wird in Form eines Rakels zur Toner-Dünnschichtbildung 1 in die in Fig. 7 gezeigte Entwicklervorrichtung eingesetzt. Toner 5 wird aus einem Trichter 6 unter Rühren mit einer Rührvorrichtung 7 auf eine Entwicklerwalze 4, die einen leitfähigen Körper 10 aufweist, mittels einer Zufuhrwalze 8 mit einer Oberfläche 9 aus einem flexiblen Material, wie Polyurethanschaum zugeführt. Eine Dünnschicht des Toners 5 wird auf der Entwicklerwalze 4 mittels der Rakel 1 zur Toner-Dünnschichtbildung erzeugt. Dabei wird ein auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial 3 erzeugtes elektrostatisches, latentes Bild entwickelt.

Beim vorerwähnten Entwicklungsvorgang wird kontinuierlich unter Verwendung des vorerwähnten Toners kopiert, so daß dadurch die Bildqualität und Dauerhaftigkeit getestet werden können.

Elektrostatische latente Bilder werden durch Anlegen einer 800 V-Negativladung an ein organisches lichtempfindliches Element und durch anschließende Belichtung erzeugt.

Die Ergebnisse dieses Tests zeigen, daß eine überlegene Bildqualität erzielt wird und daß keine spezifischen Bildqualitätsunterschiede zwischen dem ursprünglichen Bild und dem nach kontinuierlichem Kopieren von 500 000 Blatt erzielten Bild festgestellt werden können. Es treten keine unnormalen Bilder mit weißen Streifen auf.

Ferner wird beobachtet, daß die Ladungsmenge des Toners stabil ist, daß es nicht zum Schmelzen des Toners auf dem Tonerhalter kommt und daß eine wirksame Steuerung durch die Rakel zur Toner-Dünnschichtbildung erfolgt. Somit wird auf dem Tonerhalter (d. h. der Entwicklerwalze) eine gleichmäßige Toner- Dünnschicht erzeugt.

Beispiel 3

Ein Toner mit im wesentlichen dem gleichen Teilchendurchmesser wie der Toner von Beispiel 2 wird unter Verwendung eines Gemisches der nachstehend angegebenen Bestandteile gemäß dem Verfahren von Beispiel 2 hergestellt.

Polyesterharz
100 Teile
niedermolekulares Polypropylen	4 Teile
Azofarbstoff	3 Teile
Ruß	7 Teile

Dieser Toner wird mit 0,1 Teil α-Al₂O₃-Pulver (durchschnittlicher Teilchendurchmesser 30 mµ) versetzt und in einer rasch arbeitenden Knetvorrichtung unter Bildung eines Toners vermischt. Siliconkautschuk wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 2 hergestellt, mit der Abänderung, daß die Polymer-Vernetzungsdichte des Methylvinylpolysiloxans 7×10^-4 Mol/cm³ beträgt.

Eine Negativ-Positiv-Entwicklung wird durchgeführt, indem man den vorerwähnten Siliconkautschuk und Toner in der Entwicklervorrichtung von Fig. 8 verwendet und einen kontinuierlichen Kopiertest durchführt. Ein elektrostatisches latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial 3 wird durch eine Entwicklerwalze 4 entwickelt, auf deren Oberfläche eine Toner-Dünnschicht durch die von einem Halter 2 gehaltene Siliconkautschuk-Rakel 1 gebildet wird. Toner 5 wird aus einem Trichter 6 auf die Entwicklerwalze 4 zugeführt, wobei die Tonermenge durch die Siliconkautschuk-Rakel 1 gesteuert wird.

Es ergibt sich eine gute Bildqualität und es zeigt sich, daß sich spezifische Bildqualitätsunterschiede zwischen dem ursprünglichen Bild und dem nach einem kontinuierlichen Kopiervorgang mit einem Durchsatz von 500 000 Blatt erzielten Bild nicht beobachten lassen. Es treten keine unnormalen Bilder mit weißen Streifen auf. Ferner ist die Ladungsmenge des Toners stabil, es kommt nicht zum Schmelzen des Toners auf einem Tonertransportelement (d. h. der Entwicklerwalze oder dem Tonerhalter) und es liegt eine die Tonerdünnschicht steuernde Rakel (d. h. eine dünnschichtbildende Rakel) vor, die eine zufriedenstellende gleichmäßige Toner-Dünnschicht auf dem Tonertransportelement erzeugt.

Vergleichsbeispiel 4

Der Kopiertest von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Abänderung, daß der Siliconkautschuk durch ein fluorhaltiges Harz ersetzt wird. Zu Beginn entstehen hochwertige Dünnschichten und die erzeugten Bilder geben zu keinerlei Beanstandungen Anlaß. Nach einem kontinuierlichen Kopiervorgang mit einem Durchsatz von 30 000 Blatt kommt es jedoch zum Schmelzen des Toners auf der Rakel zur Bildung der Toner-Dünnschicht. Die Bildqualität wird durch Grundflecken erheblich beeinträchtigt. Beim Fortsetzen des kontinuierlichen Kopiervorgangs werden auf den Bildern weiße Streifen erzeugt.

Beispiele 4 bis 6

Gemäß dem Verfahren von Beispiel 2 werden verschiedene Toner hergestellt, mit der Abänderung, daß Art und Menge des in Beispiel 2 verwendeten Metalloxids gemäß den Angaben in Tabelle II verändert werden. Ein kontinuierlicher Kopiertest wird gemäß Beispiel 2 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, läßt sich erfindungsgemäß unter Verwendung eines Siliconkautschuks mit einer speziellen Polymer-Vernetzungsdichte und einem bestimmten Siliciumdioxidgehalt eine Rakel zur Erzeugung einer Toner- Dünnschicht herstellen, die sich in bezug auf Abriebfestigkeit, Tonerhaftung und Toneraufladbarkeit (positiv und negativ aufladbare Toner) als ausgezeichnet erweist.

Claims

1. Rakel zur Dickenregulierung einer Dünnschicht aus einem Einkomponententoner auf die Oberfläche ein Tonerhalters, in einer Entwicklungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Siliconkautschuk mit 100 Gewichtsteilen eines Siloxanpolymeren mit einer Vernetzungsdichte von 4 bis 8×10^-4 Mol/cm³ und 30 bis 70 Gewichtsteilen Siliciumdioxid besteht.

2. Rakel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siloxanpolymer als Hauptkomponente Methylvinylpolysiloxan enthält.

3. Rakel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliconkautschuk zusätzlich mindestens einen der Bestandteile anorganische Füllstoffe, Vernetzungsmittel, Thermostabilisatoren und Verarbeitungshilfsmittel enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem anorganischen Füllstoff um mindestens ein Mitglied der Gruppe Diatomeenerde, Quarzpulver, Eisenoxid, Zinkoxid, Titanoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Talcum, Aluminiumsilicat, Aluminiumoxid, Ruß, Kaliumtitanat, Asbest, Glas, Kohlenstoff-Faser, Teflon und Bornitrid handelt.