DE3784194T2

DE3784194T2 - Magnetbuerstenentwickler fuer die elektrophotographie.

Info

Publication number: DE3784194T2
Application number: DE8787305790T
Authority: DE
Inventors: Katsuji Ebisu; Takahiro Kashikawa; Yoshimichi Katagiri; Toshiaki Narusawa; Norio Sawatari; Tsuneo Watanuki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1993-06-03
Anticipated expiration: 2007-07-01
Also published as: JPH0518429B2; JPS638651A; EP0254436B1; DE3784194D1; KR880000834A; US4849317A; KR900005259B1; EP0254436A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetbürstenentwickler nach Anspruch 1 zur Verwendung beim Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes in der Elektrophotographie oder dgl.
Das im US-Patent 2 297 691 geoffenbarte Verfahren ist als elektrophotographisches Verfahren wohlbekannt. Gemäß diesem Verfahren wird im allgemeinen eine gleichmäßige statische Ladung einem photoleitenden Isolator durch Koronaentladung oder dgl. verliehen, wird die Isolatorschicht bildweise durch verschiedene Einrichtungen zur Bildung eines elektrostatischen latenten Bildes Licht ausgesetzt, wird dann das latente Bild entwickelt und visualisiert, wobei ein als "Toner" bezeichnetes feines Pulver verwendet wird, wird das Tonerbild auf ein Blatt Papier oder dgl. nach Bedarf transferiert, und das Tonerbild wird durch Kompression und Anwendung von Hitze, Lösungsmitteldampf oder Licht fixiert, um einen Druck zu erhalten.
Als Toner zur Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes wurden Teilchen verwendet, die durch Pulverisieren einer Dispersion eines Färbemittels, wie Ruß, in einem Bindeharz, das aus einer natürlichen oder synthetischen Polymersubstanz besteht, auf etwa 1 bis 30 um erhalten wurden. Im allgemeinen wird der Toner mit einem Träger, wie Eisenpulver, zur Bildung eines Magnetbürstenentwicklers gemischt, und dieser Entwickler wird zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes verwendet.
Das Verfahren zur Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes wird grob in zwei Methoden unterteilt, das heißt eine positive Entwicklungsmethode, bei welcher bewirkt wird, daß Tonerteilchen mit einer umgekehrten Polarität zu jener eines photoleitenden Isolators (Photoleiters) an der in statischer Ladung verbleibenden Zone auf dem Photoleiter haften, und eine Umkehrentwicklungsmethode, bei welcher bewirkt wird, daß Tonerteilchen mit der gleichen Polarität wie der des Photoleiters an der statischen ladungsfreien Zone haften. Beim Umkehrentwicklungsverfahren wird eine direkte Stromspannung (Vorspannung) mit der gleichen Polarität wie der des latenten Bildes an eine Magnetwalze (-hülse) angelegt, um den Transfer des Entwicklers zu bewirken. Bei herkömmlichen Kopiermaschinen wird hauptsächlich das positive Entwicklungsverfahren verwendet, wenn das positive Entwicklungsverfahren hingegen in einem Laserdrucker verwendet wird, ist es notwendig, da das Druckverhältnis gewöhnlich einige % beträgt, den Hauptteil des Photoleiters mit Licht zu bestrahlen, um die statische Ladung zu löschen, und es ergeben sich Probleme in Verbindung mit der kurzen Lebensdauer des Lasers und der Präzision des optischen Systems. Demgemäß wird häufig das Umkehrentwicklungsverfahren bei herkömmlichen Laserdruckern verwendet.
Das Problem beim Umkehrentwicklungsverfahren liegt darin, daß der Toner an der Hülse haftet, während die Entwicklung wiederholt wird. Wenn diese Haftung auftritt, wird die Hülse ein Isolator, und es wird unmöglich, die Entwicklungsvorspannung anzulegen, mit dem Ergebnis, daß ein scharfes und klares Bild nicht erhalten werden kann. Dieses Phänomen tritt auf, da der Toner durch die elektrostatische Abstoßungskraft, die erzeugt wird, da die Polarität des Toners die gleiche ist wie die der statischen Ladung, und durch die elektrische Kraftlinie, die gemäß dem Spannungsunterschied zwischen dem Photoleiter (hohe Spannung) und der Hülse (niedrige Spannung) erzeugt wird, an die Hülse angezogen wird. Dieses Phänomen tritt besonders häufig auf, wenn der Spalt zwischen dem Photoleiter und der Hülse schmal ist.
Beiträge der Materialbestandteile des Entwicklers zur Entwicklung werden nun beschrieben. Eine wichtige Rolle des Trägers ist, dem Toner eine geeignete Ladung zu verleihen. Da dieses Laden durch elektrostatische Reibung zwischen dem Toner und Träger bewirkt wird, ist das Einstellen der triboelektrischen Serie für den Toner und Träger wichtig.
Wenn der Entwickler für eine lange Zeit verwendet wird, wird eine sogenannte Tonerfilmbildung, d.h. eine Haftung des Toners an der Oberfläche des Trägers, bewirkt, und die Ladecharakteristiken des Trägers werden geändert, mit dem Ergebnis, daß es unmöglich wird, dem Toner eine ausreichende Ladung zu verleihen, und die Druckqualität herabgesetzt wurde. Wenn die Tonerladung gleichzeitig mit oder vor dieser Herabsetzung vermindert wird, kann sich der Toner vom Träger abtrennen, und eine Tonerbeschichtung wird leicht auf der Hülse gebildet. Dies ist die Ursache einer Haftung des Toners an der Hülse durch Wiederholung der Entwicklung. Zur Eliminierung dieses Nachteils muß die Verminderung der triboelektrischen Eigenschaft beim kontinuierlichen Drucken auf Basis einer geeigneten Steuerung der triboelektrischen Koordinaten (Positionen in triboelektrischer Serie) für den Toner und Träger verhindert werden. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die Oberflächen von Trägerteilchen mit einem Harz zu beschichten, das für den Toner nicht-klebrig ist.
Zur Verhinderung einer Haftung des Toners an der Hülse ist die Steuerung der triboelektrischen Koordinaten für den Toner und Träger besonders wichtig. Als Mittel zum Verleihen der positiven Aufladbarkeit oder negativen Aufladbarkeit wird ein Verfahren verwendet, bei dem ein positives Ladungssteuermittel oder ein negatives Ladungssteuermittel zugesetzt wird. Wenn dieses Verfahren angewendet wird, wird jedoch die Selbstaufladbarkeit des Toners an sich erhöht und der Toner leicht durch ein elektrisches Feld angezogen, das vom Photoleiter auf die Hülse gerichtet ist, und daher wird eine Beschichtung des Toners leicht auf der Hülse gebildet. Wie oben angegeben, ist die Haftung des Toners an der Hülse ein ernstes Problem bei einem Drucker, bei dem das Umkehrentwicklungsverfahren verwendet wird, und dieses Problem muß durch Verbessern des Entwicklers gelöst werden.
Beim Magnetbürstenentwickler vom Zweikomponenten-Typ wird, wie vorstehend angegeben, das Problem einer Haftung des Toners an der Oberfläche des Trägers allgemein durch einen mechanischen Kontakt zwischen dem Träger und Toner bewirkt, und daher wird, wenn die triboelektrische Eigenschaft des Toners geändert wird, der elektrische Widerstand des Trägers geändert, und die Bildcharakteristiken werden herabgesetzt. Beispielsweise wird eine Entwicklung von zusammenhängenden Bereichen unmöglich. Demgemäß ist es zweckmäßig, einen Entwickler vorzusehen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die triboelektrische Eigenschaft und die elektrische Leitfähigkeit des Trägers sogar nach kontinuierlichem Drucken überhaupt nicht oder wenig verändert werden.
Ein weiteres beim Toner für die Elektrophotographie auftretendes Problem liegt in der Fixierung. Das Fixierungsverfahren involviert das Schmelzen des Tonerpulverbildes und das Fixieren des Tonerbildes auf einem Papier. Es gibt verschiedene Fixierverfahren, wie oben beschrieben, bei herkömmlichen Kopiermaschinen und Druckern wird jedoch häufig das Fixierverfahren unter Verwendung einer heißen Walze eingesetzt. Für den Toner für die Heißwalzenfixierung wird allgemein ein Verfahren verwendet, bei welchem ein Bindeharz verwendet wird, das eine Komponente mit niedrigem Molekulargewicht und eine Komponente mit hohem Molekulargewicht umfaßt. Insbesondere wird eine ausreichende Fixierqualität durch die Komponente mit niedrigem Molekulargewicht erhalten, und das Versetzen zur heißen Walze wird durch die Komponente mit hohem Molekulargewicht verhindert. Es wird angenommen, daß das Versetzen ein kohäsives Versagen ist, das bewirkt wird, wenn die Haftungskraft zwischen dem Toner und der heißen Walze größer ist als die Kohäsionskraft des Toners. Demgemäß muß zur Verhinderung des Auftretens der Versetzung ein Wachs zugesetzt werden, um die Haftungskraft zwischen dem Toner und der heißen Walze oder eine starke Kohäsionskraft in Polymermolekülen des geschmolzenen Toners zu vermindern. Polypropylen oder Montansäurewachs wird allgemein als Wachs verwendet. Die Verwendung des Wachses wird jedoch nicht bevorzugt, da die Fließfähigkeit des Toners herabgesetzt wird, um eine Tonerfilmbildung an dem Photoleiter zu bewirken, oder sich der Hintergrund im Bild verstärkt. Obwohl ein Verfahren häufig verwendet wird, in dem das Verhältnis der Komponente mit hohem Molekulargewicht im Bindeharz für eine Zunahme der Kohäsionskraft des Toners erhöht wird, wird das Verfahren nicht bevorzugt, da die Fixierqualität herabgesetzt wird. Demgemäß ist ein Bindeharz erwünscht, das eine gute Fixiereigenschaft und eine ausgezeichnete eine Versetzung verhindernde Eigenschaft verleihen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Magnetbürstenentwickler für die Elektrophotographie durch das Umkehrentwicklungsverfahren vorgesehen, bei welchem eine gleichmäßige positive Ladung einem photoleitenden Isolator verliehen wird, der Isolator mit einem Lichtbild bestrahlt wird, um ein elektrostatisches latentes Bild zu bilden, und das latente Bild durch einen positiv geladenen Toner entwickelt und visualisiert wird, wobei der Entwickler einen Toner mit einer negativen Aufladbarkeit, der ein vernetztes Polyesterharz enthält, und einen Träger mit granulierten Magnetitteilchen umfaßt, deren Oberflächen mit einem heißerhärtenden Harz beschichtet sind, das eine stärkere negative Aufladbarkeit aufweist als der Toner in den triboelektrischen Koordinaten. Das heißerhärtende Harz umfaßt ein feines Fluorpolymerpulver und entweder ein feines Magnetitpulver oder Rußpulver darin dispergiert.
Beispielsweise umfaßt ein bevorzugter Magnetbürstenentwickler einen Träger mit einer Harzschicht, die durch Beschichten der Oberflächen granulierter Magnetitteilchen mit einem Harz und Heißaushärten des beschichteten Harzes gebildet wird, und einen Toner, der als Bindeharz ein Polyesterharz aufweist, das eine vernetzte Struktur in seinen Molekülen enthält und eine Gelfraktion von 5 bis 25 % hat.
Durch die Erfindung ist es möglich, einen Entwickler vorzusehen, der keine Haftung des Toners an der Hülse (insbesondere wenn aus alumitbehandeltem Aluminium hergestellt) entweder im anfänglichen Stadium oder nach kontinuierlichem Drucken bewirkt. Insbesondere ist es durch die Erfindung möglich, einen langlebigen Entwickler vorzusehen, der keine Änderung seiner triboelektrischen Eigenschaften während eines kontinuierlichen Druckens eingeht, und folglich ist es möglich, die ansonsten unweigerliche Herabsetzung der Druckqualität, die in einem langen Drucklauf wahrscheinlich auftritt, zu minimieren oder zu verhindern.
Durch die Erfindung ist es möglich, eine Tonerfilmbildung an der Oberfläche des Trägers sogar nach einem längeren Drucklauf zu vermeiden, und so ist es möglich, eine wesentliche Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit des Trägers während eines längeren Laufes zu vermeiden.
Durch die Erfindung ist es möglich, einen Entwickler vorzusehen, der keine Versetzung an der heißen Walze bewirkt, und der ausgezeichnete Fixiereigenschaften sogar bei relativ niedrigen Fixierungstemperaturen zeigt, obwohl der Toner vorzugsweise kein Wachs enthält.
In den beigeschlossenen Zeichnungen:
ist Fig.1 eine graphische Darstellung, die die Änderung des spezifischen Volumenwiderstands des Trägers bei kontinuierlichem Drucken zeigt;
ist Fig.2 eine graphische Darstellung, die die Tonerladung (Ladung zu Masse) bei kontinuierlichem Drucken zeigt;
ist Fig.3 eine graphische Darstellung, die die Änderungen der Druckdichte für zusammenhängende Bereiche und den Hintergrund bei kontinuierlichem Drucken zeigt;
ist Fig.4 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Temperatur der heißen Walze und dem Fixierverhältnis zeigt; und
ist Fig.5 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Menge des positiven Ladungssteuermittels und der Bildung der Tonerschicht zeigt.
Die granulierten Magnetitteilchen, die vorzugsweise in der Erfindung als teilchenförmiger Träger verwendet werden, haben vorzugsweise eine sphärische Form mit einem Durchmesser von 50 bis 150 um, und die Dicke der Harzbeschichtungsschicht beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 um. Vorzugsweise ist ein Fluorpolymerpulver im Beschichtungsharz enthalten, und der spezifische Volumenwiderstand des Trägers nach dem Beschichten beträgt 10³ bis 10¹&sup0; Ω-cm. Das Fluorharzpulver kann dazu verwendet werden, um dem Beschichtungsharz eine starke negative Aufladbarkeit zu verleihen. Der elektrische Widerstand kann durch Dispergieren eines feinen Magnetitpulvers oder Rußpulvers im Beschichtungsharz gesteuert werden.
Das als Bindeharz für den Toner verwendete bevorzugte Polyesterharz hat vorzugsweise eine Erweichungstemperatur von 125 bis 155ºC und eine Glasübergangstemperatur von 60 bis 75ºC. Vorzugsweise enthält das Polyesterharz 5 bis 30 Mol-% Trimellitsäure oder ihr Anhydrid als die harzbildende Carbonsäurekomponente.
Ferner beträgt vorzugsweise die triboelektrische Ladung des Toners für den Entwickler der vorliegenden Erfindung, gemäß dem Verfahren der Abblasemeßmethode bestimmt, +10 bis +20 uC/g.
Ein Träger vom Eisenpulvertyp wird allgemein verwendet. Das Eisenpulver hat jedoch eine große Sättigungsmagnetisierung und ein großes spezifisches Gewicht, und daher wird das Antriebsmoment für die Drehung einer Hülse oder Rührrolle in einer Entwicklerstation erhöht. Da der Rührwiderstand des Eisenpulvers groß ist, wird außerdem eine Scherkraft im Rührschritt ausgeübt, und es wird leicht eine Haftung des Toners an der Oberfläche des Eisenpulvers bewirkt. Da die Sättigungsmagnetisierung von granuliertem Magnetit klein ist, und 1/2 bis 1/3 der Sättigungsmagnetisierung des Eisenpulvers und das spezifische Gewicht von granuliertem Magnetit klein sind, sind im Gegensatz dazu das Antriebsmoment und der Rührwiderstand des Entwicklers klein, und die Verwendung von granuliertem Magnetit ist zur Verlängerung der Lebensdauer des Entwicklers sehr wirksam. Die Ergebnisse der Messung des Antriebsmoments in einer Entwicklerstation in bezug auf sphärisches Eisenpulver und sphärischen granulierten Magnetit sind in Tabelle 1 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß das Antriebsmoment im Fall des Eisenpulvers größer ist als 10 kg-cm, das Antriebsmoment hingegen sehr klein ist und im Fall des Magnetit 8 kg-cm beträgt. Wenn der granulierte Magnetit mit einem Harz oberflächenbeschichtet und dann heißausgehärtet wird, kann außerdem die Haftung des Toners verhindert werden. Tabelle 1 Beziehung zwischen Trägermaterial und Antriebsmoment Trägermaterial Form mittlere Teilchengröße Antriebsmoment Eisen granulierter Magnetit sphärisch
Ein Styrolacrylharz wird verbreitet als Toner für die Heißwalzenfixierung verwendet. Dieses Styrolacrylharz hat jedoch insofern Nachteile, als der Toner, wenn ein Probedruck zwischen Polyvinylchloridfolien eingelegt wird und in diesem Zustand gehalten wird, an den Polyvinylchloridfolien haftet und das Bild verschwindet. Im Gegensatz dazu tritt im Fall eines ein Polyesterharz enthaltenden Toners dieses unerwünschte Phänomen nicht auf, und es wird eine ausgezeichnete Abwanderungsbeständigkeit gegenüber Polyvinylchlorid erhalten. Demgemäß hat sich die Verwendung dieses Toners als Toner für die Heißwalzenfixierung verbreitet.
Die Verwendung des Polyesterharzes ist jedoch häufig auf Grund der folgenden Probleme eingeschränkt.
(1) Die Pulverisierungseigenschaft bei der Herstellung des Toners ist schlecht, der pulverförmige Toner hat eine ringförmige Form, und eine gute Fließfähigkeit kann nicht erhalten werden.
(2) Wenn ein Wachs oder dgl. als eine Versetzung verhinderndes Mittel an der heißen Walze verwendet wird, wird die Fließfähigkeit herabgesetzt, und der Toner kann von einem Tonertrichter nicht stabil zugeführt werden. Außerdem ist die Reinigungseigenschaft des nach dem Transfer an der Photoleitertrommel zurückbleibenden Toners schlecht, und eine Trommelfilmbildung wird leicht bewirkt.
(3) Da das Polyesterharz an sich eine starke negative Aufladbarkeit aufweist, ist das Polyesterharz als negativ aufladbarer Toner zur Durchführung der positiven Entwicklung in einer Kopiermaschine oder dgl. geeignet, hingegen als Toner für die Umkehrentwicklung in einem Drucker, bei dem ein positiv aufladbarer Photoleiter verwendet wird, nicht geeignet. Wenn nämlich eine positive Aufladbarkeit zwangsweise durch die Verwendung eines Ladungssteuermittels oder dgl. verliehen wird, wird die Verteilung der Tonerladung auf Grund ungleichen Ladens verbreitert, und es wird leicht eine Verstärkung des Hintergrunds bewirkt.
Insbesondere wegen Problem (3) ist es schwierig, einen positiv aufladbaren Toner unter Verwendung eines Polyesterharzes herzustellen.
Die vorliegende Erfindung sieht einen neuen Entwickler vor, bei welchem einem Toner eine geeignete positive Aufladbarkeit verliehen werden kann, wobei ein Polyesterharz ohne ein Ladungssteuermittel verwendet wird, wodurch das Problem der Haftung des Toners an der Hülse beim Umkehrentwicklungsverfahren gelöst werden kann. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß einem Toner, der ein Polyesterharz umfaßt und eine starke negative Aufladbarkeit aufweist, durch Beschichten der Oberfläche eines Trägers mit einem Harz mit einer stärkeren negativen Aufladbarkeit als das Polyesterharz eine positive Aufladbarkeit verliehen wird.
Vorzugsweise wird die optimale Tonerladung auf +10 bis +20 uC/g, gemessen unter Verwendung einer Abblasemeßvorrichtung, eingestellt. Wenn die Tonerladung kleiner ist als +10 uC/g, wird die Verstärkung des Hintergrundes erkennbar. Wenn die Tonerladung größer ist als +20 uC/g, wird die Druckdichte in zusammenhängenden Bereichen niedrig, und die Haftung des Toners an der Hülse wird bei kontinuierlichem Drucken leicht bewirkt. Wie oben angegeben, kann dadurch, daß dem Toner eine geeignete positive Aufladbarkeit auf Grund einer starken negativen Aufladbarkeit der Oberfläche des Trägers verliehen wird, eine Beschichtung des Toners an der Hülse, die leicht bewirkt wird, wenn der Toner eine positive Selbstaufladbarkeit aufweist, verhindert werden, und, da eine gleichmäßige positive Aufladbarkeit erhalten wird, treten unklare Ränder des Bildes oder eine Verstärkung des Hintergrundes, was leicht bewirkt wird, wenn ein Ladungssteuermittel verwendet wird, nicht auf, und ein Bild mit einer hohen Druckqualität kann erhalten werden.
In Verbindung mit den oben erwähnten Problemen (1) und (2) kann in der vorliegenden Erfindung eine gute Fließfähigkeit ohne Verwendung eines Wachses erhalten werden, und vorzugsweise wird ein Polyesterharz mit einer ausgezeichneten eine Versetzung verhindernden Eigenschaft an der heißen Walze verwendet.
Insbesondere wird es in der Erfindung bevorzugt, ein Polyesterharz als Binder für die Tonerteilchen zu verwenden, und insbesondere ein Polyesterharz zu verwenden, dessen Moleküle eine vernetzte Struktur enthalten, wobei die Gelfraktion des Polyesterharzes vorzugsweise 5 bis 25 % beträgt. Das Vernetzungsmittel, das zum Vorsehen der vernetzten Struktur verwendet werden kann, ist vorzugsweise Trimellitsäure oder ihr Anhydrid und kann in einer Menge von 5 bis 30 Mol-% als Säurekomponente für die Bildung des Polyesterharzes enthalten sein.
In der vorliegenden Erfindung verwendete granulierte Magnetitteilchen können durch Bilden einer Aufschlämmung aus fein zerteiltem Magnetit und einem Bindeharz, Formen sphärischer Teilchen aus der Aufschlämmung oder Sprühtrocknen oder dgl. und Sintern der Teilchen bei einer hohen Temperatur hergestellt werden. Vorzugsweise beträgt die Teilchengröße der granulierten Magnetitteilchen 50 bis 150 um. Wenn die Teilchengröße kleiner ist als 50 um, wird leichte eine Haftung des Trägers am Photoleiter bewirkt, und wenn die Teilchengröße mehr als 150 um beträgt, hat das Bild eine schlechte Auflösung.
Ein gewöhnliches heißerhärtendes Harz kann als Harz zum Beschichten der Oberflächen der Magnetitteilchen verwendet werden. Beispielsweise kann ein Polybutadienharz, ein Alkydharz, ein Styrolharz, ein Styrol-Butadien-Copolymer, ein Acrylharz, ein Styrol-Acryl-Copolymer, ein Stryrol-Maleinsäure-Copolymer, ein Polyamid und ein Epoxyharz verwendet werden. Da ein Polybutadien oder Styrol- Butadien-Copolymer eine starke negative Aufladbarkeit hat, kann das Harz allein für die Beschichtung verwendet werden. Wenn jedoch andere Harze verwendet werden, ist es im allgemeinen notwendig, Fluorpolymerpulver in das Harz zu dispergieren, um der Beschichtung eine adäquate negative Aufladbarkeit zu verleihen, und dies ist häufig sogar bei Polybutadien oder Styrol-Butadien-Copolymeren zweckmäßig.
Geeignete Fluorpolymere beinhalten beispielsweise Polytetrafluorethylen, ein Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, ein Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer, ein Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer und ein Trifluorchlorethylenharz.
Das Beschichten des Trägers wird durch Lösen des Harzes in einem geeigneten Lösungsmittel, Zusetzen eines Aushärtungsmittels oder eines Fluorpolymerpulvers zur Lösung nach Bedarf und Aufbringen des Harzes allein auf die Oberfläche des Trägers durch Sprühtrocknen oder Rotationstrocknen erreicht. Die Fluorpolymerzusammensetzung wird dann in einem Thermostatbehälter oder dgl. heißausgehärtet, um eine Oberflächenbehandlung zu bewirken. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Beschichtung 0,1 bis 10 um. Wenn die Dicke der Beschichtung kleiner ist als 0,1 um, ist die Beschichtung ungleichmäßig, und eine gleichmäßige Aufladbarkeit kann nicht verliehen werden. Wenn die Dicke der Beschichtung größer ist als 10 um, wird der elektrische Widerstand auf Grund der zu großen Dicke zu hoch.
Vorzugsweise beträgt der spezifische Volumenwiderstand des Trägers nach dem Beschichten 10³ bis 10¹&sup0; Ω-cm. Wenn der Widerstand des Trägers nach dem Beschichten kleiner ist als 10³ Ω-cm, wird die Haftung des Trägers am Photoleiter erkennbar. Wenn der Widerstand des Trägers nach dem Beschichten größer ist als 10¹&sup0; Ω-cm, geht die Wirkung der Entwicklungsvorspannung auf Grund eines zu hohen elektrischen Widerstands verloren, und eine gute zusammenhängende Druckfläche kann nicht erzielt werden. Zur Steuerung des Widerstands kann ein Magnetpulver oder ein Rußpulver verwendet werden.
Wie erwähnt, umfaßt der Toner vorzugsweise ein vernetztes Polyesterharz.
Vorzugsweise beträgt die Erweichungstemperatur des Polyesterharzes 125 bis 155ºc. Wenn die Erweichungstemperatur des Polyesterharzes niedriger als 125ºC ist, wird die Menge der Komponente mit niedrigen Molekulargewicht erhöht und der Versetzungswiderstand herabgesetzt. Wenn die Erweichungstemperatur des Polyesterharzes höher ist als 155ºC, wird die Schmelzviskosität beim Knetverfahren des Toners erhöht, und die Dispergierbarkeit eines Färbemittels, wie Ruß oder eines Farbstoffs, wird herabgesetzt, und gute Ergebnisse können nicht erhalten werden. Auch beträgt die Glasübergangstemperatur des Polyesterharzes vorzugsweise 60 bis 75ºC. Wenn die Glasübergangstemperatur des Polyesterharzes niedriger ist als 60ºC, wird leicht eine Blockierung der Tonerteilchen bewirkt. Wenn die Glasübergangstemperatur des Polyesterharzes höher ist als 75ºC, wird die Fixierqualität herabgesetzt.
Die Gelfraktion des Polyesters beträgt vorzugsweise 5 bis 25 %. Wenn sie unter 5 % liegt, verschlechtert sich der Versetzungswiderstand, wenn sie hingegen über 25 % liegt, verschlechtert sich die Fixierqualität bei niedriger Temperatur. Die Gelfraktion steht mit dem Verhältnis von Trimellitsäure oder ihrem Anhydrid, die als Vernetzungskomponente verwendet werden, im Zusammenhang, und die Menge an Trimellitsäure oder ihrem Anhydrid beträgt vorzugsweise 5 bis 30 Mol-% bezogen auf die gesamte Säurekomponente. Wenn die Menge an Trimellitsäure oder ihrem Anhydrid kleiner ist als 5 Mol-%, verschlechtert sich der Versetzungswiderstand, und wenn die Menge über 30 Mol-% liegt, verschlechtert sich die Fixierqualität bei niedriger Temperatur.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Toner kann gemäß zwei bekannten Verfahren hergestellt werden. Insbesondere werden das oben erwähnte Bindeharz und das Färbemittel und dgl. schmelzgeknetet und durch einen Kompressionskneter, ein Walzenwerk oder einen Extruder gleichmäßig dispergiert, die geknetete Mischung wird durch einen Zerstäuber oder eine Strahlmühle fein zerteilt und dann beispielsweise unter Verwendung eines Luftsichters klassiert, um den gewünschten Toner zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung wird nun detailliert mit Bezugsnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, die den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken.

Beispiel 1:

Ein harzbeschichteter Magnetitträger (SM111 geliefert von Kanto Denka Kogyo, Beschichtungsdicke = etwa 3 um, spezifischer Volumenwiderstand = 5 x 10&sup7; Ω-cm), der durch Beschichten sphärischer Magnetitteilchen mit einer Teilchengröße von 79 bis 149 um mit einem heißerhärtenden Epoxyharz, das ein Polytetrafluorethylenpulver als Ladungssteuermittel und ein Rußpulver als elektrisches Leitfähigkeitssteuermittel enthält, und durch Heißaushärten des Harzes erhalten wurde, wurde als Träger verwendet.
Ein Toner A mit einer Teilchengröße von 10 bis 20 um, der durch Zusetzen von Ruß und eines Nigrosin-Farbstoffs zu einem Polyesterharz vom Vernetzungstyp (NE2150, geliefert von Kao), das eine Erweichungstemperatur von 148ºC, eine Glasübergangstemperatur von 69ºC und einen Gelanteil von 18 % aufweist und unter Verwendung von Anhydrotrimellitsäure in einer Menge von 20 Mol-% bezogen auf die gesamte Säurekomponente synthetisiert wurde, und Schmelzkneten, Pulverisieren und Klassieren der Mischung erhalten wurde, wurde als Toner verwendet. Es ist zu beachten, daß, wenn Toner A mit sphärischem Magnetit vor dem Beschichten kombiniert wurde, der Toner A eine relativ starke negative Aufladbarkeit von -20 uC/g (Tonerkonzentration = 4 Gew.-%) zeigte.
Zu 1 kg des Trägers wurden 40 g des Toners zugesetzt, um einen Entwickler A herzustellen, und ein kontinuierliches Drucken von 200 000 Drucken wurde unter Verwendung eines Laserdruckers des Umkehrentwicklungssystems unter den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen durchgeführt, und die Druckcharakteristiken wurden geprüft. Die Ladung zu Masse des Toners für den Entwickler war +14 uC/g im anfänglichen Stadium, und der Toner zeigte eine positive Aufladbarkeit. Nachdem 200 000 Drucke durch den kontinuierlichen Drucktest erhalten worden waren, wurde keine Haftung der Tonerschicht an der Hülse festgestellt. Tabelle 2 Betriebsbedingungen Photoleitertrommel Oberflächenspannung der Photoleitertrommel Entwicklungsvorspannung Spalt Trommel-Hülse Spalt Abstreifer-Hülse Temperatur der heißen Walze Druckmuster verbrauchte Tonermenge Umgebungsbedingungen 4 Punkte, Linienmuster (Druckverhältnis = 3 %) 400 g/10 000 Drucke normale Temperatur und normale Feuchtigkeit
Im kontinuierlichen Drucktest festgestellte Änderungen des spezifischen Volumenwiderstands und der Tonerladung sind in Fig.1 und 2 gezeigt. Wenn 10 000 bis 20 000 Drucke erhalten wurden, war der spezifische Volumenwiderstand vom anfänglichen Wert vermindert, es wurde jedoch danach keine Änderung festgestellt, und eine Erhöhung des elektrischen Widerstands durch Tonerfilmbildung trat nicht auf. Die Tonerladung war konstant und im Bereich von 13 bis 15 uC/g. Änderungen der Druckdichte in zusammenhängenden Bereichen und des Hintergrunds sind in Fig.3 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß keine Änderungen auftraten und die Druckcharakteristiken vom anfänglichen Stadium bis zum 200 000sten Druck stabil aufrechterhalten wurden.
Der Widerstand gegenüber dem Versetzen durch die heiße Walze und die Fixierqualität wurden geprüft. Die Versetzung trat nicht auf, wenn die Temperatur der heißen Walze bis 210ºC betrug. Die Ergebnisse des Fixiertests sind in Fig.4 gezeigt. Der Fixiertest wurde im folgenden Verfahren durchgeführt. Ein Klebeband (Nr.810 Band von 3M Company) wurde leicht auf das geschmolzene Bild aufgebracht, und eine Eisenwalze mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 20 mm wurde mit einer konstanten Geschwindigkeit in Umfangsrichtung auf dem Band gerollt, um das Band an das geschmolzene Bild zu kleben. Dann wurde das Band abgelöst, und die Fixierqualität wurde als Prozentsatz der optischen Dichte nach Ablösen zur optischen Dichte vor dem Ablösen ausgedrückt und geprüft. Es ist zu beachten, daß die optische Dichte durch ein von Macbeth Co. geliefertes PCM-Meßgerät gemessen wurde. Als Ergebnis des Fixiertests wurde gefunden, daß der Toner A eine gute Fixierqualität zeigte, sogar wenn die Temperatur der heißen Walze niedrig war, und bei Fixiertemperaturen von mehr als 160ºC war das Fixierverhältnis gemäß der Fixiertemperatur nicht wesentlich verändert, und das Fixierverhältnis betrug fast 100 %.

Beispiel 2:

Ein harzbeschichteter Magnetitträger (Beschichtungsdicke etwa 1 um, spezifischer Volumenwiderstand = 1 x 10&sup7; Ω-cm), der durch gleichförmiges Beschichten sphärischer Magnetitteilchen mit einer Teilchengröße von 79 bis 149 um mit einer Zusammensetzung, die 1,2-Polybutadien (JSR-RB810) als Beschichtungsharz, ein Tetrafluorethylenharzpulver als Ladungssteuermittel und ein feines Magnetitpulver als elektrisches Leitfähigkeitssteuermittel umfaßt, gemäß dem Rotationstrocknungsverfahren und durch Heißaushärten des Harzes gebildet wurde, wurde als Träger verwendet.
Zu 40 g des Toners A von Beispiel 1 wurde 1 kg des oben erwähnten Trägers zugesetzt, um einen Entwickler B herzustellen (die Tonerladung betrug +18 uC/g). Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben wurden 200 000 Drucke durch kontinuierliches Drucken erhalten. Eine Haftung der Tonerschicht an der Hülse wurde nicht festgestellt, sogar nachdem 200 000 Drucke erhalten worden waren. Wie in Beispiel 1 waren der spezifische Volumenwiderstand der Tonerladung und die Druckqualität nicht verändert, und ein kontinuierliches Drucken konnte stabil durchgeführt werden.

Vergleichsbeispiel 1:

Ein Polyamin (AFP-B, geliefert von Orient Kagaku) wurde als positives Ladungssteuermittel in einer Menge von 3 oder 5 Gew.-% dem in Beispiel 1 verwendeten Polyesterharz zugesetzt, das gleiche Färbemittel wie in Beispiel 1 verwendet wurde eingesetzt, und Toner B und C wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Wenn diese Toner mit dem in Beispiel 1 verwendeten Träger kombiniert wurden, waren die Tonerladungen zu hoch. Demgemäß wurde die Heißaushärtungstemperatur des Beschichtungsharzes vermindert, um die dem Toner die Ladung verleihende Eigenschaft des Trägers auf einen niedrigen Wert zu setzten, so daß die Tonerladung +15 uC/g betrug. Die vorstehenden Toner wurden mit diesem Träger kombiniert, um Entwickler B und C herzustellen, in denen die Tonerkonzentration 4 Gew.-% betrug. Unter Verwendung desselben Laserdruckers wie in Beispiel 1 verwendet wurden 1000 Drucke durch kontinuierliches Drucken erhalten, und eine Überprüfung wurde durchgeführt, um festzustellen, ob der Toner an der Hülsenoberfläche gehaftet hatte. Es wurde nämlich der Entwickler an der Hülse entfernt, die Tonerschicht durch ein Klebeband transferiert und die optische Dichte der transferierten Tonerschicht durch dasselbe von Macbeth Co. gelieferte PCM-Meßgerät, wie in Beispiel 1 verwendet, gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig.5 gezeigt. Im Fall von Toner A wurde eine Tonerschicht nicht wesentlich gebildet, in den Fällen von Toner B und C, in denen die positive Aufladbarkeit des Toners an sich durch Zusetzen des Ladungssteuermittels erhöht wurde, wurde hingegen eine Bildung einer Tonerschicht an der Hülse festgestellt, und die Bildung der Tonerschicht wurde erkennbar, als eine größere Menge des Ladungssteuermittels zugesetzt wurde. Außerdem wurde im Falle der Entwickler B und C, nachdem 300 bis 500 Drucke erhalten worden waren, eine Verstärkung des Hintergrunds erkennbar.

Vergleichsbeispiel 2:

Ein Toner D wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, ausgenommen daß ein Polyesterharz, das nicht Trimellitsäure als Carbonsäure enthält, verwendet wurde, und dieser Toner D wurde mit dem in Beispiel 1 verwendeten Träger kombiniert. Unter Verwendung desselben Laserdruckers wie in Beispiel 1 verwendet wurden die Druckcharakteristiken und der Versetzungswiderstand in bezug auf den erhaltenen Entwickler untersucht. Nachdem 20 000 Drucke erhalten worden waren, wurde eine Verminderung der Druckdichte festgestellt. Wenn kontinuierliches Drucken bei einer Temperatur der heißen Walze von 180ºC durchgeführt wurde, wurde eine Beeinträchtigung des Bildes durch die Versetzung festgestellt.

Claims

1. Magnetbürstenentwickler für die Elektrophotographie durch das Umkehrentwicklungsverfahren, bei welchem eine gleichmäßige positive Ladung einem photoleitenden Isolator verliehen wird, der Isolator mit einem Lichtbild bestrahlt wird, um ein elektrostatisches latentes Bild zu bilden, und das latente Bild durch einen positiv geladenen Toner entwickelt und visualisiert wird, wobei der genannte Entwickler umfaßt:

einen Toner mit einer negativen Aufladbarkeit und umfassend ein Bindeharz eines vernetzten Polyesterharzes und einen beschichteten Träger mit granulierten Magnetitteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit einem heißerhärtenden Harz beschichtet ist, das ein feines Fluorpolymerpulver und entweder ein feines Magnetitpulver oder Rußpulver darin dispergiert umfaßt, wobei das heißerhärtende Harz eine negative Aufladbarkeit verleiht, die stärker ist als die negative Aufladbarkeit des genannten Toners.

2. Entwickler nach Anspruch 1, bei welchem das genannte vernetzte Polyesterharz eine Gelfraktion von 5 bis 25 % aufweist.

3. Entwickler nach Anspruch 2, bei welchem das genannte Polyesterharz 5 bis 30 Mol-% Trimellitsäure oder ihr Anhydrid als Vernetzungsmittel enthält.

4. Entwickler nach Anspruch 2, bei welchem das genannte Polyesterharz eine Erweichungstemperatur von 125º bis 155ºC aufweist.

5. Entwickler nach Anspruch 2, bei welchem das genannte Polyesterharz eine Glasübergangstemperatur von 60º bis 75ºC aufweist.

6. Entwickler nach Anspruch 2, bei welchem das genannte heißerhärtende Harz die genannten granulierten Magnetitteilchen bis zu einer Dicke von 0,1 bis 10 um überzieht.

7. Entwickler nach Anspruch 2, bei welchem der genannte Träger einen spezifischen Volumenwiderstand von 10³ bis 10¹&sup0; Ω-cm aufweist.

8. Entwickler nach Anspruch 2, bei welchem der genannte Toner ein Ladung-zu-Masse-Verhältnis von + 10 bis + 20 uC/g aufweist.