DE69310417T2

DE69310417T2 - Magnetische Trägerteilchen

Info

Publication number: DE69310417T2
Application number: DE69310417T
Authority: DE
Inventors: Paul Marksch; De Beeck Werner Op; Serge Tavernier; Wunsel Danny Van
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Xeikon Manufacturing NV
Priority date: 1992-02-29
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: US5336580A; JPH0611906A; DE69310417D1; JP3333260B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in elektrostatografischen Entwicklungssystemen, Strukturen und/oder Verfahren, und umfaßt den Gebrauch einer verbesserten Entwicklersubstanz, die zusammen mit einer spezifischen Entwicklungseinheit und einem spezifischen Entwicklungsverfahren zu einer bemerkenswerten Verbesserung in der Qualität von Bildern, die von einem elektrostatischen, latenten Bild erzeugt werden, führt. Der neue Typ des Entwicklers bietet eine flexible Ausführung und kann auf eine genauere und einfachere Weise hergestellt werden, was zu verringerten Kosten führt.
Die Erfindung betrifft eine spezifische Ausführung des Entwicklers, der im wesentlichen ein Entwickler mit zumindest zwei Komponenten ist, wobei die eine Komponente normalerweise als Trägerteilchen und die andere als Tonerteilchen bezeichnet wird. Dieser Entwicklertyp wird im allgemeinen Doppelkomponent-Entwicklertyp genannt. Die Erfindung betrifft insbesondere die spezifische Ausführung magnetischer Trägerteilchen, die eine Mischung von Pigmenten (A) und Pigmenten (B) enthalten, die eine unterschiedliche Koerzitivkraft aufweisen und die in einem Magnetbürsten- Entwicklungsverfahren mit drehendem Kern verwendet werden.
Beim elektrografischen und elektrofotografischen Kopieren und Drucken ist es gut bekannt, ein elektrostatisches, latentes Bild, das entweder dem zu kopierenden Original oder digitalisierten, ein elektronisch verfügbares Bild beschreibenden Daten entspricht, auf ein fotoleitendes Glied zu erzeugen. In einer anderen Bilderzeugungsmethode wird das elektrostatische, latente Bild durch bildmäßige Entladung über Stiften auf ein dielektrisches Substrat erzeugt. Das Xerodruckverfahren wie z.B. in EPA-0 243 934 beschrieben umfaßt das bildmäßige Belichten eines fotopolymeren Originals, das Laden auf einen leitenden Träger, das Tonen mit trockenem oder flüssigem Toner und das Übertragen auf ein anderes Substrat.
Während in bestimmten Anwendungen die Information, die das latente, elektrostatische Bild aufbaut, auf binäre Weise dargestellt wird, d.h. daß das Bild als eine Kombination von weißen und schwarzen Bereichen dargestellt ist, werden andere Arten von latenten Bildern immer wichtiger, insbesondere diese Bilder, die aus einer Skala von Graustufen von Null bis zu voller Dichte zusammengesetzt sind. Bei diesen letzten Bildern tragen die räumliche und Graustufeninformation wesentlich zum latenten Bild bei.
Elektrostatische, latente Bilder können dadurch entwickelt werden, daß man einen flüssigen Entwickler verwendet, der aus einem Kolloidsystem geladener Kolloidteilchen in einer isolierenden Flüssigkeit besteht. In den meisten Fällen wird das latente Bild mit fein verteiltem Entwicklermaterial oder Toner erzeugt, damit ein Pulverbild erhalten wird, das nachher auf ein Trägerblatt wie Papier übertragen wird. Das Tonerpulverbild enthaltende Trägerblatt wird dann durch ein Schmelzapparat geleitet und nachher wird es aus dem Kopier- bzw. Druckgerät als endgültige Kopie bzw. endgültiger Abzug ausgegeben.
Wie aus der oben stehenden kurzen Beschreibung des gesamten elektrostatografischen Verfahren heraustritt, müssen zwei wesentliche Schritte betrachtet werden. Erstens wird ein latentes, elektrostatografisches Bild auf einem geeigneten Glied, z. B. einer fotoleitenden Trommel, erzeugt. Zweitens wird dieses latente Bild entwickelt, um ein visuell wahrnehmbares Bild zu erhalten, und in eine Übertragungsstation übertragen bis zur endgültigen Hartkopie.
Eine der Zielsetzungen des gesamten elektrostatografischen Verfahrens besteht darin, ein Bild mit der best möglichen Qualität auf der endgültigen Kopie bzw. dem endgültigen Abzug bereitzustellen.
Mit "Qualität" wird in der Elektrostatografie im allgemeinen eine getreue, wahrhafte Reproduktion des zu kopierenden Originalbildes, oder eine wahrhafte visuelle Kopie des elektronisch verfügbaren Bildes gemeint.
Die Qualität umfaßt demzufolge Merkmale wie gleichmäßige Schwärzung der Bildbereiche, Hintergrundqualität, genaue Darstellung von Strichen und Gesamtauflösung des Bildes.
Bei latenten Bildern, die einen ganzen Bereich von elektrostatischen Niveaus innerhalb der unterschiedlichen Pixel enthalten, ist eine getreue Reproduktion dieser Niveaus in visuelle Graustufen wesentlich. Es ist außerdem wesentlich, daß stufenartige Übergänge im latenten Bild auf gleichartige Weise reproduziert werden können, ohne Glättung, Verstärkung oder Änderung der Kanten- oder Übergangsbereiche innerhalb des Bildes. Ein ideales Verhältnis zwischen dem Tonerbild und dem latenten elektrostatischen Bild ist also wesentlich, und dies über einen weiten Bereich räumlicher Frequenzen.
In einem optischen elektronischen Druckgerät ist die "Qualität" und insbesondere die Auflösung des latenten, elektrostatografischen Bildes durch die Genauigkeit bei jedem der folgenden Schritte bestimmt: erstens die Umwandlung der digitalisierten Daten, die das elektronisch verfügbare Bild beschreiben, in ein geeignetes Belichtungsmuster; zweitens die Belichtung der fotoleitenden Trommel mit dem Laser oder dem LED-System (Lumineszenzdiodesystem); drittens das Auflösungsvermögen und die Gradationseigenschaften des fotoleitenden Substrats, das sich auf der fotoleitenden Trommel befindet. Bei einer Xerodruckeinheit ist die Qualität der latenten, elektrostatischen Bilder durch den Kontaktbelichtungsschritt bestimmt, während das "Original" Stricharbeiten, Halbtonbilder, Rasterbilder oder Kombinationen davon sein können.
In einem Kopiergerät wird die "Qualität" des latenten, elektrostatografischen Bildes überwiegend durch die Genauigkeit der Belichtung der fotoleitenden Trommel durch das elektro-optische System bestimmt, wobei sowohl die optische Qualität der verwendeten Spiegel, Linsen, optischen Fasern usw. als auch die Stabilität, Robustheit und das Fehlen von Vibrationen der Konstruktion eine entscheidende Rolle spielen.
Wenn man dafür sorgt, daß man ein hochqualitatives latentes, elektrostatisches Bild erzeugt, spielen die nachstehenden Verfahrensschritte eine wichtige Rolle bei der Erzeugung der endgültigen Druckqualität: der Entwicklungsschritt und der Übertragungsschritt. Aus der Praxis tritt hervor, daß der Entwicklungsschritt bei der Bestimmung der Qualität wesentlich ist.
Aus W0 91.00548 hat sich herausgestellt, daß in bezug auf die Auflösung die wichtigsten mitentscheidenden Faktoren die Größe und die Größenverteilung der angewandten Entwicklerteilchen sind, und falls ein Doppelkomponent- Entwicklermaterial verwendet wird, insbesondere die Größe und Größenverteilung des Toners und die spezifischen Pulvereigenschaften des Tonermaterials.
Wenn der Typ des latenten elektrostatischen Bildes, neben den reinen Stricharbeiten oder gerasterten Bildern, zusätzlich unterschiedliche elektrostatische Ladungsniveaus innerhalb der unterschiedlichen Pixel, nachstehend Graustufen genannt, enthält, ist es nicht nur notwendig einen Entwickler mit hohem Auflösungsvermogen zu verwenden, sondern ist es auch wichtig eine Proportionalität des entwickelten Pulverbildes in bezug auf diese Graustufen zustande zu bringen. Außerdem soll der Übergang von unterschiedlichen Graustufen (z. B. von Weiß zu Schwarz, von Grau zu Schwarz,...) auf eine "scharfe" Weise wiedergegeben werden, d.h. ohne Glättung, Kantenverstärkung oder andere Effekte.
Obwohl der Entwickler und das Entwicklungsverfahren in obengenannter W091100548 zu einem hohen Auflösungsvermögen führen, bleibt der allgemein beobachte Nachteil der Kantenverstärkungseffekte bestehen. Dieses Phänomen tritt in schwachen Graustufenbereichen, die von einer Graustufe mit großem Bilddichteunterschied umgeben sind, deutlich hervor. Wenn der schwache Graubereich von Weiß umgeben ist, weist er einen etwa dichteren Druckanfang und ein ausgebrochenes Druckende auf, wo der Druckendeteil des Graubereiches nicht auf die richtige Weise eingefüllt worden ist. Dieses Phänomen geht aus der Tatsache hervor, daß eine Doppelkomponent- Magentbürstenentwicklung verwendet wird, wobei die Magnetbürste mit dem Fotoleiter zusammenläuft, aber mit einer höheren Geschwindigkeit. Demzufolge kommen die Magnetbürstenteile zuerst in Kontakt mit einem "weißen Bereich", der ein negatives Entwicklungspotential darstellt, das man gemeinsam Reinigungspotential nennt, wobei der Toner - wie erwünscht - vom Fotoleiter weggezogen wird. Kurze Zeit später erlegen die Graustufen ein positives Entwicklungspotential auf. Der Toner geht zum Fotoleiter, aber während eines bestimmten Zeitintervalls, das einem bestimmten Bereich im Druckendegebiet des Graubereichs entspricht, ist wegen der vorhergehenden Verarmungszone eine wahrnehmbare niedrigere Tonerkonzentration auf der Spitze der Magnetbürste enthalten, wodurch ein Dichtemangel in der Druckendestelle des Graubereiches entsteht.
Der andere Effekt, wie ein schwarzer Druckanfang, geht aus einem gleichartigen komplementären Prozeß hervor, wobei das Reinigungspotential den Entwicklungsstrom nicht unmittelbar ausschalten kann; Seitenkanten gehen aus Feldverstärkung hervor.
Aus der obenstehenden Diskussion tritt hervor, daß eine gute Proportionalität, insbesondere in den Kantenbereichen schwer durchzuführen ist, vor allem wenn ein herkömmliches Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren verwendet wird, das durch statische, magnetische Pole und eine Bewegung der Buchse gekennzeichnet ist. In diesem Fall geht die Magnetbürste auf fast laminare Weise über der Fotoleiteroberfläche, so daß es für die obenstehenden Phänomene wie Verarmung usw. sehr empfindlich ist.
Ein zweiter Nachteil des oben erwähnten Entwicklungsverfahrens ist die beschränkte Liefermenge der Tonerteilchen. Da das Fließen des Entwicklers laminar ist, können nur Tonerteilchen, die oben auf der Magnetbürste enthalten sind, am Entwicklungsverfahren teilnehmen. Um also eine ausreichende Druckdichte zu erzielen, sind spezielle Maßnahmen notwendig, wobei jede Maßnahme ihre Beschränkungen hat, wie eine höhere Tonerkonzentration, was zu einem hohen Trägeroberflächenauftrag führt, und/oder die Anwendung von Hochgeschwindigkeit beim magnetischen Büchsentransport gegenüber der Verfahrensgeschwindigkeit, was zu einer ausreichenden Liefermenge führt. Die erste Maßnahme führt zu einer beschränkten Lebensdauer des Entwicklers und zu Hintergrundproblemen wegen schlecht geladener Tonerteilchen. Die zweite Maßnahme kann nicht ohne Beschränkungen angewandt werden, da sehr hohe lineare Geschwindigkeiten entstehen, was zu einem Qualitätsverlust des Entwickers und einer hohen mechanischen Auswirkung auf das entwickelte Bild führt, wobei Qualitätsverlust des Bildes entsteht.
Deswegen ist es klar, daß die Verwendung des oben erwähnten Entwicklungsverfahrens auf Anwendungen mit mittlerer Geschwindigkeit beschränkt ist. Wenn große Bereiche mit hoher Dichte entwickelt werden müssen, ist das Problem noch deutlicher.
Wenn man kleinere Tonerteilchen verwendet als die, die in W091/00548 erwähnt werden, sind die Phänomene noch deutlicher sichtbar, da wegen des hohen Ladung/Masse-Verhältnisses der kleineren Tonerteilchen die Anstrengungen zur Erzielung einer gewissen Dichte verhältnismäßig größer sind. Auch die Menge Toner, die man zur Erzielung der Volldichte verwenden muß, ist verhältnismäßig höher, was zu weiteren Problemen obenstehend beschriebener Art führt.
Die obenstehenden Phänomene können ebenfalls bei größeren Tonergrößen beobachtet werden, wenn man die Magnetbürsten- Entwicklung mit einem Doppelkomponententwickler verwendet, und wenn man die Vorgehensweise mit festen Magneten verwendet.
Verschiedene Lösungen zu diesen Problemen werden in der Literatur erwähnt.
Für bestimmte Anwendungen wird der Gebrauch eines zusätzlichen, elektrischen Wechselstromfeldes betrachtet als eine wichtige Verbesserung des Magnetbürstenentwicklungsverfahrens mit festem Kern und drehender Büchse zur Vermeidung oben erwähnter Probleme. Das Wechselstromfeld soll eine gewisse Mischung im laminaren Bürstenfluß induzieren, Übergangseffekte reduzieren und die Tonerliefermenge verbessern. Das Wechselstromfeld induziert aber auch ein Schwingverhalten der Bürste, was das Auflösungsvermögen beeinflußt.
Eine andere Lösung ist der Gebrauch der Magnetbürstenentwicklung mit drehendem Kern und drehender stationärer Büchse. Eine deutliche Beschreibung der typischen Entwicklungseinheiten beider Typen, nämlich des Typs mit stationärem Kern und drehender Büchse und des Typs mit drehendem Kern und drehender oder stationärer Büchse findet man in der Hitachi Metals publication, Hitachi components for electrophotographic printing systems, S. 5- S. 11, herausgegeben von Hitachi Metals, International Ltd., 2400 Westchester Avenue, Purchase, New York, 10577, USA. Die Entwicklungseinheit mit drehendem Kern wird häufig für Monokomponententwickler verwendet. Ihre Verwendung bei Doppelkomponentsystemen wurde ebenfalls in einigen Patentanmeldungen von Minolta Corp. , z.B. US 4.600.675, US 4.331.757 und US 4.284.702 beschrieben. Gleichermaßen ist der Gebrauch des besagten Entwicklungsverfahrens in der Veröffentlichung von Matsushita Electronic Components Co. Ltd, bezüglich the Pana Fine Process (National Technical Report, Band 28, Nr. 4, Aug. 1982, S. 676) beschrieben. In dieser Veröffentlichung werden die positiven Effekte der Entwicklung mit drehendem Kern mit Doppelkomponententwickler auf Randeffekte beschrieben.
Der Doppelkomponententwickler in den oben erwähnten Patenten basiert auf zusammengesetzten Trägerteilchen in Kombination mit Tonerteilchen. Der zusammengesetzte Träger wird dadurch hergestellt, daß man magnetische Pigmente des weichen Ferrittyps mit einem Bindemittelharz kombiniert. Die Trägerteilchen weisen ein niedriges remanentes Verhalten auf, das durch Koerzitivkräfte von 3,98 bis 19,92 kA/m (50 bis 250 Oe), abhängig von der genauen Art der verwendeten Pigmente, gekennzeichnet ist. Aus den in den obenstehenden Dokumenten erwähnten Daten tritt hervor, daß eine Hauptbeschränkung aus dem Trägerverlust von der Bürste zum Fotoleiter für Trägerdurchmesser unterhalb 50 µm hervorgeht, wodurch die Weichheit der Bürste beschränkt wird, da nur größere Teilchen verwendet werden können. Um ökonomisch erreichbare Produkte zu realisieren, können nur größere Schnittformate verwendet werden, was die mittleren Trägerteilchengrößen noch erhöht.
In ihren Patenten US 4 473 029, 4 602 863, 4 764 445 und 4 546 060 und in der Veröffentlichung mit dem Titel: Designing Materials for the Kodak Coloredge Copier Program von E.T. Miskinis, E. Kodak Company, Rochester, New York, wird ein gleichartiges Entwicklungsverfahren beschrieben, das durch eine weitere Verbesserung gekennzeichnet ist. Wie beschrieben ist die Zielsetzung die Erzeugung eines effizienten Tonerliefersystems, das Entwicklungsverfahren mit hohen Geschwindigkeiten ermöglicht.
Diese Dokumente beschreiben eine gleichartige Verbesserung in bezug auf Kanteneffekte wie die schon vorher erwähnten Dokumente. Die vorgeschlagene Verbesserung besteht darin, daß man in der Entwicklungseinheit magnetisch harte Trägerteilchen mit einem Minimum an Magnetisierung in der magnetischen Feldstärke, die über einer Pollage vorhanden ist, verwendet. Eine Koerzitivkraft von zumindest 39,83 kA/m (500 Oe), besonders bevorzugt von 79,67 kA/m (1000 Oe), wenn magnetisch gesättigt, ist erwünscht, wobei die Magnetisierung vorzugsweise mindestens 25 µT.m³/kg (20 emu/g) des Trägermaterials beträgt. Die Größe des Trägers ist auf jeden Fall kleiner als 50 µm, notwendig um Trägerverlust zu vermeiden, und liegt im mittleren Größenbereich von 5-45 µm. Über eine hohe Leistung wird berichtet. Die harten magnetischen Eigenschaften sind notwending, um einer internen magnetischen Wiederausrichtung zu widerstehen, wenn die bewegenden Pole des Kernes unter den Trägerteilchen passieren. Demgemäß muß das Teilchen kippen, um den erwünschten Transport zu induzieren und für die Mischung der Magnetbürste.
Der Transport kann nicht mit weichem magnetischem Material durchgeführt werden. Eine typische magnetische Hysteresiskurve wird in der oben erwähnten Kodak- Veröffentlichung, Seite 105, gezeigt, wobei tatsächlich ein Material mit einer Koerzitivkraft von 15,93 - 23,90 kA/m (200- 300 Oe) aufgeführt wird. Der Transport steigt erheblich bei einer höheren Koerzitivkraft. Neben der Koerzitivkraft ist das induzierte Moment auch wichtig. Eine gewisse Menge wird vor dem Gebrauch durch Magnetisierung in das Produkt gebracht. Das magnetische Moment stimuliert den Transport, und reduziert ebenfalls den Trägerverlust.
Sehr schlechte Fließeigenschaften des Entwicklers, der nicht auf der Magnetbürste enthalten ist, sind auf eine Kohäsion zurückzuführen, die aus die Remanenz der Materialien stammt. Eine ziemlich starke Remanenz is anwesend, während schon ein erhebliches, induziertes, magnetisches Moment bei ziemlich niedrigen magnetischen Feldern, 79,67 kA/m (1000 Oe), erhalten werden muß.
Es ist also schwer, um genau eine Zwischenlage in bezug auf Remanenz und induziertes Moment bei 79,67 kA/m (1000 Oe) durch Vormagnetisierung auf einen niedrigeren Wert als den, den man bei einer kompletten Sättigungsmagnetisierung erhält, zustande zu bringen. Die Gesamtmasse des Trägers muß ganz genau die gleiche magnetische Behandlung auf eine reproduzierbare Weise bekommen.
Harte magnetische Pigmente weisen einen beschränkten Magnetisierungswert auf und haben im Idealfall ein induziertes Moment von ungefähr 37,5 µT.m³/kg (30 emu/g) bei 79,67 kA/m (1000 Oe). Wenn damit ein zusammengesetztes Material erzogen wird, findet eine Verdünnung statt, da eine Volumenladung von mehr als 50 % schwer durchführbar ist. Es führt demzufolge zu einem induzierten Moment des Teilchens von meistens 31,25 µT.m³ (25 emu/g), was ziemlich in der Nähe des unteren Werts für Trägerverlust ist.
Deswegen kann man mit diesem Konzept nur innerhalb bestimmter Grenzen Träger mit guter Leistung erzeugen.
In JP-A 60 196 777 (siehe auch Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr. 53 (S. 433) (2110) 4. März 1986) wird ein Träger für den Gebrauch in elektrostatischen Ladungsentwicklern beschrieben, wobei die Trägermasse aus einer Mischung großer Trägerteilchen (ungefähr 100 bis 500 µm) zusammengesetzt ist, die aus einem Material bestehen, das einen Widerstand ≥ 10¹³ Ω.cm, eine hohe Koerzitivkraft von ≥ 159.34 kA/m (2000 Oe) und kleine Trägerteilchen (ungefähr 10 bis 100 µm) aufweist, die aus einem normalen magnetischen Material bestehen, das einen Widerstand ≤ 10&sup9; Ω.cm und eine Koerzitivkraft von ≤ 39,83 kA/m (500 Oe) aufweisen. Trägerteilchen, die eine mittlere Teilchengröße zwischen 100 und 500 µm aufweisen, beschränken die Weichheit der Bürste. Wenn man Trägerteilchen mit einer derartig hohen mittleren Teilchengröße verwendet, ist est unmöglich, Träger mit niedrigem Gewicht (perfekt herzustellen, wenn man zusammengesetzte Trägermaterialien verwendet), die für Hochgeschwindigkeits-Kopiersysteme notwendig sind, herzustellen.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Trägermaterial bereitzustellen, das eine hohe Bildqualität bietet, insbesondere wenn es in einem Magnetbürsten- Entwicklungsverfahren mit drehendem Kern verwendet wird.
Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, einen Träger bereitzustellen, der die Eigenschaften eines weichen magnetischen Trägers mit den Eigenschaften eines harten magnetischen Trägers innerhalb des gleichen Trägerteilchens kombiniert.
Es ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Entwickler bereitzustellen, der durch eine hohe Fließfähigkeit gekennzeichnet ist. Andere Vorteile treten aus der detaillierten Beschreibung hervor.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden magnetische Trägerteilchen bereitgestellt, die für den Gebrauch in der Magnetbürsten-Toner/Träger-Entwicklung elektrostatischer Ladungsmuster geeignet sind, wobei in jedes Trägerteilchen eine Mischung fein verteilter magnetischer Pigmente, die in einem Harzbindemittel dispergiert sind, eingearbeitet ist, wobei diese Mischung magnetischer Pigmentteilchen einen Teil (A) Pigmentteilchen enthält, die eine Koerzitivkraft von mehr als 23,9 kA/m (300 Oe) aufweisen, und einen anderen Teil (B) Pigmentteilchen enthält, die eine Koerzitivkraft von weniger als 23,9 kA/m (300 Oe) aufweisen, wobei das Gewichtsverhältnis dieser Teile (A) und (B) im Bereich von 0,1 bis 10 liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Trägerteilchen in Beimischung magnetische Pigmentteilchen (A), die eine Koerzitivkraft von mindestens 39,83 kA/m (500 Oe), bevorzugt mindestens 79,67 kA/m (1000 Oe), besonders bevorzugt mindestens 239,00 kA/m (3000 Oe) aufweisen, und magnetische Pigmentteilchen (B), die eine Koerzitivkraft von weniger als 23,90 kA/m (300 Oe) aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin den Gebrauch dieser magnetischen Trägerteilchen gemäß Anspruch 10 bereit.
Das obenstehend beschriebene Trägermaterial ist tatsächlich ein zusammengesetzter Träger, der "weiche" und "harte" magnetische Pigmente enthält. Eine deutliche Beschreibung von magnetischen Materialien, Sichtungsverhalten usw. wird in verschiedenen Veröffentlichungen wie z.B. Uhlmann fünfte Ausgabe, Band A-16, S. 1 u.a. gegeben.

Magnetische Pigmente

Als weiche magnetische Pigmente kann man eine Vielzahl von Materialien verwenden, die sowohl magnetische Metallpigmente wie feines Pulver, Fe-Pulver, andere Metalle und/oder Legierungen, als auch magnetische Oxidpigmente wie reines Eisenoxid, z.B. Magnetit, gemischtes Eisenoxid, usw. und gemischte magnetische Oxidpigmente enthalten, die man meistens als Ferrit des weichen Typs bezeichnet, un die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt werden:
in der bedeuten:
M mindestens ein Atom aus der Gruppe bestehend aus bivalenten, monovalenten oder trivalenten Ionen wie Mn, Mi, Co, Mg, Ca, Zn und Cd, welche weiterhin mit monovalenten oder trivalenten Ionen dotiert sind.
Die als weich bezeichneten Pigmente sind durch eine Koerzitivkraft von höchstens 23,90 kA/m (300 Oe) gekennzeichnet, wie man durch Anwendung der unterstehenden Methode gefunden hat.
Die Koerzitivkraft eines magnetischen Materials ist die minimale externe magnetische Kraft, die notwendig ist, um die Remanenz Br auf Null zu reduzieren, während sie stationär im externen Feld gehalten wird, und nachdem das Material magnetisch gesättigt worden ist, d.h. daß das Material permanent magnetisiert worden ist. Eine Vielzahl von Geräten und Verfahren zur Messung der Koerzitivkraft der erfindungsgemäßen Trägerteilchen kann verwendet werden. Für die vorliegende Erfindung kann ein Princeton Applied Research Model 155 Vibrating Sample Magnetometer, erhältlich von Princeton Applied Research Company Co., Princeton, N.J., verwendet werden, um die Koerzitivkraft der Pulverteilchenmuster zu messen. Das Pulver wird mit einem nichtmagnetischen Polymerpulver (90 Gew.-% magnetisches Pulver : 10 Gew.-% Polymer). Die Mischung wird in eine Kapillare gestellt, über das Schmelzpunkt des Polymeres erhitzt und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt. Man stellt die gefüllte Kapillare in den Musterhalter des Magnetometers und man trägt eine magnetische Hystereseschleife induzierten Magnetismus (in µT.m³/kg (em/gm)) gegen ein externes Feld (in kA/m oder Oersted-Einheiten) ein. Während dieser Messung wird das Muster einem externen Feld von 0 bis 637,35 kA/m (0 bis 8000 Oersted) ausgesetzt.
Wenn ein Pulvermaterial magnetisch gesättigt und in einem angelegten magnetischen Feld H allmählich zunehmender Stärke immobilisiert ist, wird ein Maximum, oder gesättigtes magnetisches Moment Bsat, im Material induziert werden. Wenn das angelegte Feld H weiter zunimmt, wird das im Material induzierte Moment nicht mehr zunehmen. Wenn andererseits das angelegte Feld allmählich über Null abnimmt, in angelegter Polarität umgekehrt wird und nachher wieder zunimmt, wird das induzierte Moment B des Pulvers schließlich Null werden und sich also auf der Schwelle der Polaritätsumkehr im induzierten Moment befinden. Der Wert des angelegten Feldes H, der notwendig ist, um die Abnahme der Remanenz, Br, bis Null zu verursachen, nennt man die Koerzitivkraft Hc des Materials. Die beschriebenen weichen magnetischen Pigmente der vorliegenden Erfindung weisen, wenn sie magnetisch gesättigt sind, eine Koerzitivkraft von weniger als 23, 90 kA/m (300 Oersted), bevorzugt eine Koerzitivkraft von höchstens 15,93 kA/m (200 Oersted) und besonders bevorzugt eine Koerzitivkraft von höchstens 7,96 kA/m (100 Oersted) auf. Die harten magnetischen Pigmente weisen dann eine Koerzitivkraft von mindestens 23,90 kA/m (300 Oe), bevorzugt mindestens 79,67 kA/m (1000 Oe) und besonders bevorzugt mindestens 239,00 kA/m (3000 Oe) auf. In dieser Beziehung, während magnetische Materialien mit Koerzitivkräften von 239 kA/m und 478,02 kA/m (3000 und 6000 Oersted) sich als nützlich erwiesen haben, scheint es keinen theoretischen Grund zu geben, um zu behaupten, daß höhere Koerzitivkräfte nicht nützlich seien.
Neben den Anforderungen in bezug auf die Koerzitivkräfte des magnetischen Materials, weisen die Trägerteilchen dieser Erfindung nach vollständiger Magnetisierung ein induziertes magnetisches Moment B von zumindest 25 µT.m³/kg (20 emu/gm), basiert auf dem Gewicht des Trägers, auf, wenn sie in einem Feld von 79,67 kA/m (1000 Oersted) enthalten sind.
Vorteilhafte harte magnetische Materialien umfassen harte Ferrite und Gammaferritoxid. Die harten Ferrite haben eine gleichartige Zusammensetzung wie oben erwähnt, während spezifische Ionen wie Ba, Pb oder Sr verwendet sind wie beschrieben im US Patent Nr. 3 716 630.
Im allgemeinen können beide magnetischen Pigmenttypen (A) und (B) irgendwelche Form haben, aber ihre Größe sollte höchstens die Hälfte des endgültigen Trägers, vorzugsweise ein Zehntel, sein. Außerdem wird eine sphäroidische, kubusartige amorphe Form bevorzugt, weil man damit die endgültige Bindemittel/Pigment-Verbindung besser erzeugen kann. Nadelförmige Pigmente können tatsächlich durch Scherkräfte während des Mischverfahrens beschädigt werden. Die beide magnetischen Pigmenttypen (A) und (B), die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können eine unterschiedliche mittlere Teilchengröße aufweisen wie beschrieben in EP-A-0 289 663, um die Homogenität der Tragerteilchen weiter zu verbessern.

Bindematerial

Neben den besagten magnetischen Pigmentteilchen enthalten die erfindungsgemäßen Trägerteilchen ein Bindemittelharz.
Das mit dem magnetischen Pigment verwendete Bindemittelharz wird gewählt, um die notwendigen mechanischen und elektrischen Eigenschaften zu verschaffen. Es soll (1) gut am magnetischen Pigment haften, (2) die Bildung starker, mit glatter Oberfläche versehener Teilchen erleichtern und (3) vorzugsweise einen ausreichenden Unterschied in triboelektrischen Eigenschaften mit den Tonerteilchen, mit denen es verwendet wird, aufweisen, um die richtige Polarität und Größenordnung der elektrostatischen Ladung zwischen dem Toner und dem Träger zu gewährleisten, wenn die beiden gemischt werden.
Das Bindemittelharz kann organisch oder anorganisch, wie ein Bindemittel aus Glas, Metall, Silikonenharz oder dergleichen mehr, sein. Vorzugsweise wird ein organisches Material verwendet, wie ein natürliches oder synthetisches Polymerharz oder eine Mischung solcher Harze, die die geeigneten mechanischen Eigenschaften aufweisen. Geeignete Monomere (die für die Harzdarstellung zu diesem Zweck verwendet werden können) umfassen z.B. Vinylmonomere wie Alkylacrylate und Methacrylate, Styrol und substituierte Styrole, basische Monomere wie Vinylpyridine usw. Copolymere, die mit diesen und anderen Vinylmonomeren wie sauren Monomeren, z.B. Acryl- oder Methalcrylsäure, dargestellt sind, können verwendet werden. Derartige Copolymere können vorteilhaft niedrige Mengen polyfunktionelle Monomeren wie Divinylbenzol, Glycoldimethacrylat, Triallylcitrat und dergleichen mehr enthalten. Kondensationspolymere wie Polyester, Polyamide und Polycarbonate können ebenfalls verwendet werden.
Die Darstellung der zusammengesetzten Trägerteilchen gemäß dieser Erfindung kann die Anwendung umfassen von: Hitze, um das thermoplastische Material weich zu machen oder das thermofixierende Material auszuhärten; Verdampfungstrocknen, um flüssiges Bindemittel zu entfernen; Druckkraft, oder Hitze und Druckkraft, beim Formen, Gießen, Extrudieren usw., und beim Schneiden oder Scheren der Trägerteilchen nach Maß; Mahlen, z.B. in einer Kugelmühle, um das Trägermaterial auf die gewünschte Teilchengröße zu reduzieren; und Sieben, um die Teilchen zu klassieren.
Gemäß einem Darstellungsverfahren wird das magnetische Pulvermaterial in einem Additiv oder in einer Lösung des Bindemittelharzes dispergiert. Das Lösungsmittel kann dann verdampfen und der sich ergebende Feststoff kann durch Mahlen und Sieben verteilt werden, um Trägerteilchen mit geeigneter Größe zu erzeugen.
Gemäß einem anderen Verfahren wird Emulsions- oder Suspensionspolymerisation verwendet, um gleichförmige Trägerteilchen mit hervorragender Glätte und nützlicher Lebensdauer herzustellen.
Im allgemeinen werden der Gebrauch eines organischen Bindemittelmaterials und der Gebrauch von Thermoplastifizierung und Schmelzhomogenisierung des Bindemittels und der Pigmente bevorzugt. Um die mechanische Stabilität des zusammengesetzten Trägers zu verbessern, ist ein Bindemittelharz mit hydrophilen Komponenten bevorzugt.
Das Bindemittelharz mit hydrophilen, funktionellen Gruppen ist z.B. des in US Pat. Nr. 4.600.675 beschriebenen Typs, in dem die hydrophilen Gruppen vorzugsweise zumindest teilweise Carbonsäuregruppen sind, die in einer ausreichenden Menge enthalten sind, um Harze mit einem Säurewert, auch Säurezahl genannt, im Bereich von 5 bis 250 mg/g bereitzustellen.
Bevorzugte Harze sind Copolymere von Styrol mit ungesattigten Säuren wie Acrylsäure und Methacrylsäure und Alkylestern davon. Weitere Polyesterharze wie diese, die hergestellt sind durch eine Kondensationsreaktion eines Polyols oder einer Mischung von Polyolen, z.B. Ethylenglykol, Triethylenglykol und ein alkoxyliertes Bisphenol, insbesondere Bisphenol A, d.h. [2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan], mit einer Dicarbonsäure oder einer Mischung von Dicarbonsäuren, z.B. Maleinsäure, Fumarsäure Itakonsäure, Malonsäure, Isophthalsäure und teilweise einer Polysäure mit mindestens 3 Carbonsäuregruppen wie Trimellitsäure, die eine gewisse Vernetzung aufweisen, sind geeignete Bindemittelharze zum Zweck dieser Erfindung.
Die Darstellung der linearen Polyesterharze des obenerwähnten Typs ist in GB Pat. Nr. 1.373.220 beschrieben.
Ein besonders vorteilhaftes Polysterbindemittel ist von Fumarsäure abgeleitet, die mit einem ethoxylierten "Bisphenol A", d.h. ethoxyliertem 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan polykondensiert ist.
Um Trägerzusammensetzungen mit hoher Kratzfestigkeit zu erzielen, werden Polyesterharze, die einen gewissen Grad von Vernetzung aufweisen, bevorzugt.
Die Synthese solcher Harze ist z.B. in der offengelegten GB Patentanmeldung 2082788A beschrieben, in der ein Toner beschrieben ist, der als Bindemittel ein Polyesterharz von einem Diol oder einer Diolmischung enthält, der bzw. die der nachstehenden allgemeinen Formel entspricht.
in der bedeuten:
R eine Ethylen- oder Propylengruppe,
x und y solche unabhängige Zahlen, daß der Mittelwert ihrer Summe gleich 2 bis 7 ist;
und eine Polycarbonsäure oder ein Derivat davon, das eine Mischung einer Dicarbonsäure oder eines C1-6-Alkylesters davon mit einer Tri- oder Polycarbonsäure oder einem Säureanhydrid davon ist, wobei der Gehalt dieser Tri- oder Polycarbonsäure oder dieses Säureanhydrids zwischen 30 bis 80 Mol-% der Säuren liegt.
Man hat ebenfalls experimentell festgestellt, daß die Kratzfestigkeit auch verbessert werden kann, indem man die oben erwähnten Polyesterharze mit Copolymeren von Styrol und Allylalkohol kombiniert. Die Anwesenheit der freien Hydroxylgruppe der Allylalkoholeinheiten verschafft ein gutes Benetzungsvermögen für hydratisierbare Metalloxide.
Die Darstellung der Allylalkohol-Styrol-Copolymere ist von Schildknecht in "Allyl Compounds and their Polymers", Band 28, S. 204-206 (1973), John Wiley and Sons, Interscience Publishers, USA, beschrieben.
Besonders geeignete Styrol-Allylalkohol-Copolymere haben einen Hydroxylgehalt von 5,4 bis 6 Gew.-% und ein Molekulargewicht im Bereich von 1500 bis 2400 und werden unter dem Handelsnamen RJ 100 und RJ 101 von Monsanto USA verkauft. Die Styrol-Allylalkohol-Copolymere werden vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-% bezogen auf den gesamten Bindemittelgehalt der Trägerteilchen verwendet.

Darstellung der Träger

Die magnetischen Trägerteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung können dadurch dargestellt werden, daß man die magnetischen Pulver in der Harzbindemittelschmelze dispergiert, wobei die geschmolzene Dispersion erstarren kann, und man den erhaltenen Feststoff zerkleinert und mahlt. Durch Windsichten oder Sieben werden Teilchen im Bereich von 35 bis 150 µm getrennt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform werden die magnetischen Pulver in das Bindemittel zusammen mit Gasruß eingearbeitet, wodurch der spezifische Widerstand der Trägerteilchen gesteuert wird. Eine geeignete Menge Gasruß liegt im Bereich von 0,2 bis 5 Gew.-% bezogen auf die magnetischen Pulver.
Um Trägerteilchen mit guten Fließeigenschaften zu erhalten, können beim Schmelzen der Trägerzusammensetzung Fließmittel beigemischt werden, wodurch eine Trägerteilchenoberfläche mit kleinen Abstandsteilchen verschafft wird, die wahlweise nach dem Mahlen darin eingebettet werden. Geeignete Fließmittel sind z.B. kolloidale Silika und Al&sub2;O&sub3;-Teilchen mit sub-µm-Teilchengröße. Ein anderes Vorgehen zur Verbesserung der Fließeigenschaften besteht darin, daß man Trägerteilchen, die eine sphärische oder eine sphäroidische Form aufweisen, herstellt.
Dies kann durch das Aufspritzen einer Schmelze oder gemäß einem im US Pat. Nr. 4.345.015 beschriebenen Heizdispersionsverfahren erfolgen. Gemäß der letzten Technik werden durch Zerkleinerung erhaltene Trägerteilchen in einer Trägerflüssigkeit dispergiert, in der das Harzbindemittel in Gegenwart kolbidaler hydrophober Silika nicht auflöst, wobei diese Silika in einer solchen Konzentration verwendet wird, daß Koagulation des teilchenförmiges Materials bei dem Weichmachen durch Wärme des Harzbindemittels vermieden wird; die Dispersion wird durch Rühren auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Harz der Teilchen weich wird aber nicht schmilzt, und die Teilchen erwerben eine spärische oder sphäroidische Form, und nachher wird die Dispersion auf eine Temperatur abgekühlt, bei der das Harbindemittel der Teilchen nicht länger klebrig ist, und schließlich werden die Trägerteilchen getrennt, z.B. durch Filtrieren oder Zentrifugieren, und getrocknet. Die Menge hydrophobe kolloidale Silika liegt im allgemeinen zwischen 0,2 und 2,0 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Trägerteilchen, hat keinen nachteiligen Einfluß auf die triboelektrischen Eigenschaften, und verbessert weiterhin die Fließeigenschaften wie obenstehend erklärt, weil sie zum Teil in der Trägeroberfläche eingebettet sind.

Toner

Der Toner zum Gebrauch mit den erfindungsgemäßen Trägerteilchen kann aus einer Vielfalt von Materialien gewählt werden, einschließlich natürlicher und synthetischer Harze und Ladungsregler wie z.B. in US Pat. Nr. 4.076.857 und 4.546.060 beschrieben. Die Trägerteilchen der vorliegenden Erfindung können zusammen mit einem Startertoner und einem Nachfülltoner unterschiedlicher mittlerer Teilchengrzße verwendet werden wie z.B. in offengelegter EP-A 0248119 beschrieben.
Die Form der Tonerteilchen kann unregelmäßig - wie im Fall deü Grundtoner - oder sphäroidisch sein. Das sphäroidisch Machen kann durch Sprühtrockung oder durch Wärmedispersion wie beschrieben im US Pat. Nr. 4.345.015 erfolgen.
In WO 91/00548 wird der Gebrauch eines feinen Toners beschrieben, der spezifische Teilchengrößeneigenschaften und Fließeigenschaften aufweist. Dieser Toner kann mit den Trägerteilchen der vorliegenden Erfindung kombiniert werden.

Toner-Trägermischung

Während das triboelektrische Modellieren zwischen Träger und Toner durch die Änderung des Toneransatzes und/oder den Auftrag des Trägers mittels unterschiedlicher Verfahren wie Wirbel-Sprühtrocknung, chemischer Aufdampfung usw. durchgeführt werden kann, ist die Zugabe von Ladungsreglern zu der Trägerzusammensetzung während der Darstellung ein selbstverständliches Verfahren, das aus der typischen Form des Trägers selbst hervorgeht.
Die Entwickler wie obenstehend beschrieben können als solche verwendet werden, obwohl es bevorzugt wird, den Träger oder Entwickler bis zu einem gewissen Grad vorzumagnetisieren, damit in jedem Trägerteilchen ein permanentes, magnetisches Dipolmoment erzielt wird, das nachher auf das wechselnde magnetische Feld reagiert, das durch das Drehen des Magnetkernes der Entwicklungseinheit erhalten wird. Aus Herstellungsgründen wird es jedoch bevorzugt, zur Sättigung zu magnetisieren.
Um eine gewisse Anzahl magnetische Eigenschaften zu erzielen, kann beabsichtigt werden, nicht zur Sättigung zu magnetisieren. Dieses Verfahren ist bei der Herstellung kritischer, weil möglicherweise nicht jedes Teilchen der gleichen Behandlung ausgesetzt wird. Ein besseres Verfahren besteht darin, den Vorteil der flexiblen Formgestaltung im Verhältnis der harten und weichen Pigmente und der Konzentration auszunutzen, um das geeignete magnetische Verhalten durch vollständige Magnetisierung zu induzieren.
Der Entwickler wird vorzugsweise zusammen mit einer Entwicklungseinheit mit drehendem Magnetkern für Magnetbürstenentwicklung verwendet.
Mehr insbesondere besteht die in unseren Experimenten verwendete, magnetische Entwicklungseinheit aus einem mehrpolaren, 12 Pole aufweisenden Magnetkern, wobei jeder Pol ein 0,068-T (680 Gauss)-Oberfeld an einer Polstelle mit sinusförmigem Feld aufweist. Der Durchmesser beträgt 29,3 mm. Eine Buchse mit einem Durchmesser von 31,4 mm aus Aluminium wird konzentrisch positioniert. Ein Streichmesser ist in einem Zwischenabstand von 0,5 mm positioniert. Die magnetische Entwicklungseinheit ist gegenüber einem Photoleiter mit einem Zwischenraum von 600 µm positioniert. Die Drehgeschwindigkeit des Kernes beträgt 1500 rpm in entgegengesetzter Richtung, die der Hülle 80 rpm in der Richtung, wobei der Photoleiter gegen 10 cm/s läuft.
Man sollte erwähnen, daß diese Werte typische Werte sind, die keinesfalls die vorliegende Erfindung auf eine solche Aufstellung im allgemeinen beschränken.
Um die Entwicklungseffizienz und den Trägerverlust analysieren zu können, wird eine Gleichstromspannung an die Entwicklungseinheit angelegt. Die Fotoleiter-Tragplatte wird auf Erdpotential gestellt; der Fotoleiter hat keine Gesamtladung. Die Gleichstromspannung geht von -300 V, wobei Entwicklung stattfindet, weil eine negative Tonerpolarität verwendet wird, bis zu +400 V, wobei Trägerverlust durch Entwicklung ensteht. Die auf dem Fotoleiter ausgefallene Menge wird als Angabe des Materials und des Verfahrens gemessen.
Da die Fließfähigkeit ein wichtiger Aspekt des Entwicklers ist, wird das Fließen des magnetisierten Materials gemessen. Man verwendet dabei das Fließmeßgerät "Flodex", das hauptsächlich aus einem Ladungszylinder mit einem Durchmesser von 5.7 cm und einer Länge von 10 cm besteht, wobei der Ladungszylinder am Boden mit einer Platte mit Zentralloch und vorbestimmtem Durchmesser festgemacht, und mit einem Gummistopfen zugemacht ist. Nachdem man den Zylinder mit 100 g Trägermaterial geladen hat, entfernt man den Stopfen und überprüft man, ob der Träger nach außen fließt oder nicht. Wenn man das Experiment mit Löchern mit unterschiedlichen Durchmessern wiederholt, notiert man das kleinste Loch, bei dem der Träger noch immer fließt. Je kleiner das Loch, bei dem der Toner noch fließt, desto höher die Fließfähigkeit der gemessenen Teilchen ist.
Als letztes Kriterium wird auch der Transport in der Entwicklungseinheit observiert. Die Bildqualität wird dadurch kontrolliert, daß man ein echtes Bild entwickelt, das Linien, schwarze Bereiche, gerasterte Bilder, Graustufenbilder und Übergangsbereiche enthält.

BEISPIELE

Die nachstehenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung. Alle Verhältnisse und Prozensätze sind - sofern nicht anders vermerkt - in Gewicht ausgedrückt.

Beispiel 1

Eine Mischung, enthaltend:
(1) 19 Teile eines teilweise vernetzten Polyesters von propoxyliertem Bisphenol A, das mit einer Mischung von Isophthalsäure und Benzen-1,2,4-tricarbonsäure polykondensiert ist, und durch einen Erweichungspunkt von 132 ºC (Ring-und Kugelmethode), einen Einfrierpunkt von 64 ºC und einen Säuregrad von 18 mg KOH/g gekennzeichnet ist.
(2) 33 Teile eines harten magnetischen Pigments mit einer Ba enthaltenden Ferritstruktur mit einer Koerzitivkraft von 295,17 kA/m (3705 Oe), wenn magnetisiert, einer Remanenz von 38,75 µT.m³/kg (31 emu/g), einer Sättigungsmagnetisierung von 76,25 µT.m³/kg (61 emu/g) und einer Teilchengröße von ungefähr 0,2 µm.
(3) 48 Teile eines weichen magnetischen Pigments mit einer Magnetitstruktur mit Koerzitivkraft von 10,36 kA/m (130 Oe), wenn magnetisiert, einer Remanenz von 8,75 µT.m³/kg (7 emu/g), einer Sättigungsmagnetisierung von 97,5 µT.m³/kg (78 emu/g) und einer Teilchengröße von ungefähr 0,5 µm, wird bei 185 ºC während 30 min in geschmolzenem Zustand verknetet. Nach der Abkühlung wird die verknetete Masse in einer Feinprallmühle zu Pulver vermahlt und Pulverteilchen mit Größen zwischen 25 µm und 50 µm werden durch geeignete Siebverfahren getrennt.
Die erhaltenen Teilchen werden magnetisch charakterisiert, nachdem sie nach der Magnetisierung zu einer festen Masse geschmolzen worden sind. Eine Koerzitivkraft von 21,91 kA/m (275 Oe), Remanenz, Magnetisierung von 22,5 µT.m³/kg (18 emu/g), eine Sättigungsmagnetisierung von 90 µT.m³/kg (72 emu/g) und eine magnetische Induktion bei 79,67 kA/m (1000 Oe) von 75 µT.m³/kg (60 emu/g) wird gemessen.
Der Träger wird bis zur Sättigung magnetisiert. Ein Entwickler wird durch Zugabe eines feinen, auf Polyester basierten Toners mit einer durch Coulter Counter bestimmten Teilchengröße von 4,7 µm (volumendurchschnittlich) hergestellt.
Der Entwickler enthält 14 Gew.- % Toner bezogen auf das Trägergewicht. Die Tonerladung beträgt -18 µc/g wie durch Abblaseverfahren bestimmt.
Der Entwickler wird in die obenstehend beschriebene Entwicklungseinheit geladen und man stellt unter den oben erwähnten Versuchsbedingungen einen guten Transport fest. Die Menge Träger auf der Entwicklungswalze ist 28,5 mg/cm². Die Entwicklungseigenschaften sind hervorragend und ergeben eine entwickelte Transmissionstonerdichte von 0,75 bei -100 V Vorspannung und von 1,45 bei -200 V Vorspannung bei besagter Entwicklungsöffnung von 0,6 mm auf einem Photoleiter des organischen Typs (16 µm Dicke) und einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 10 cm/s. Trägerverlust tritt bei +275 V Vorspannung oder höher auf. Dadurch verfügt man über breite Verarbeitungsbedingungen, um hervorragende, hintergrundfreie Bilder zu erzeugen. Die Auflösung, die Homogenität und die Übergangskanten sind hervorragend.
Die Fließfähigkeit des Entwicklers wird durch obenstehend beschriebenes Verfahren bestimmt und beträgt 22.

Beispiel 2

Beispiel 1 wird wiederholt, außer daß das weiche magnetische Pigment durch ein weiches Ferritmaterial ersetzt ist, das eine mittlere Teilchengröße von 1-2 µm, eine Koerzitivkraft von 1,19 kA/m (15 Oe) bei magnetischer Sättigung, eine Remanenz von 2,5 µT.m³/kg (2 emu/g) und eine Sättigungsmagnetisierung von 93,75 µT.m³ (75 emu/g) aufweist, und eine chemische Zusammensetzung von MnxFeyOz hat. Es werden 12 Teile Bindemittelharz, 52 Teile des beschriebenen weichen Pigments und 36 Teile hartes Pigment verwendet.
Nach der Darstellung weist der Träger eine Koerzitivkraft von 150 Oe nach Sättigungsmagnetisierung, eine Remanenz von 15,0 µT.m³/kg (12 emu/g), eine Sättigungsmagnetisierung von 93,75 µT.m³/kg (75 emu/kg) und eine magnetische Induktion bei 79,67 kA/m (1000 Oe) von 62,5 µT.m³/kg (50 emu/kg) auf.
Der Träger wird zur Sättigung magnetisiert und mit einer Tonerzusammensetzung kombiniert, die mit der des Beispiels 1 identisch ist, außer daß die mittlere Teilchengröße 5,92 µm beträgt, und der Entwickler 8 Gew.-% Tonerteilchen bezogen auf das Gewicht der Trägerteilchen enthält. Die Ladung beträgt -18 µC/g; der Transport wird mit einer hohen Magnetbürstenladung von 43,3 mg/cm² observiert. Der Trägerverlust fängt ab +365 V Vorspannung an. Die Tonerdichte, die bei einem 100-V- Entwicklungspotential erzielt wird, beträgt 0,64, bei -200 V 1,24. Man stellt eine gute Bildqualität fest. Die Fließfähigkeit wie obenstehend gemessen entspricht 22.

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)

Beispiel 2 wird wiederholt, außer daß zu den 12 Teilen Bindemittelharz 88 Teile des weichen Pigments, und kein hartes Pigment, zugegeben werden. Nach der Darstellung des Trägers werden die magnetischen Eigenschaften gemessen und sie ergeben eine Koerzitivkraft von 1,19 kA/m (15 Oe) nach Magnetisierung bis zur Sättigung, eine Remanenz von 2,5 µT.m³/kg (2 emu/g), eine Sättigungsmagnetisierung von 87,5 µT.m³/kg (70 emu/g) und eine magnetische Induktion von 62,5 µT.m³/kg (50 emu/g) bei 79,67 kA/m (1000 Oe). Man herstellt einen Entwickler, der mit dem des Beispiels 2 identisch ist. Die Fließfähigkeit des Entwicklers ist hoch und entspricht 15. Trotzdem stellt man in der Entwicklungseinheit einen slechten Transport und Ungleichmäßigkeit in den Entwicklungseigenschaften fest. Aus diesem Vergleichsbeispiel tritt hervor, daß ein gewisser permanenter magnetischer Dipol (Remanenz) enthalten sein muß, um Transport zu erlauben, wobei dieser Dipol einen ausreichenden Widerstand aufweisen muß, um einem wechselnden magnetischen Feld zu widerstehen, und also den Transport der Trägerteilchen zu verursachen und zu gestatten, daß die Trägerteilchen auf die Entwicklungswalze fallen.

Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

Beispiel 2 wird wiederholt, außer daß zu den 20 Teilen des Bindemittels 80 Teile des harten Pigments, und kein weiches Pigment, zugegeben werden. Nach der Darstellung weist der Träger eine Koerzitivkraft von 294,78 kA/m (3700 Oe) nach vollständiger Magnetisierung, eine Remanenz von 37,5 µT.m³/kg (30 emu/g), eine Sättigungsmagnetisierung von 75,0 µT.m³/kg (60 emu/g) und eine magnetische Induktion bei 79,67 kA/m (1000 Oe) von 43,75 µT.m³/kg (35 emu/g) auf. Man stellt einen guten Transport in der Entwicklungseinheit mit einem Bürstenauftrag von 71 mg/m² fest. Man stellt mittelmäßige Entwicklungseigenschaften mit einer Tonerdichte von 0,28 bei - 100 V Vorspannung und von 0,65 bei -200 V Vorspannung fest.
Trotzdem gibt es einen wichtigeren Trägerverlust, der bei 150 V Reinigungspotential anfängt. Dies zeigt, daß in bezug auf Trägerverlust nicht die Remanenz, sondern der induzierte Moment bei mittleren Feldern (Gebiet 79,67 kA/m (1000 Oe)) wichtig ist, was in diesem Fall zu einer erhöhten Empfindlichkeit für Trägerverlust (43,75 µT.m³/kg oder 35 emu/g) im Vergleich zu Beispiel 1 (75,0 µT.m³/kg oder 60 emu/g) führt. Man stellt ebenfalls eine slechte Fließfähigkeit des harten, zusammengesetzten Entwicklers fest.
Aus diesem Beispiel tritt hervor, daß eine zu starke Koerzitivkraft und Remanenz ein slechtes Fließverhalten verursachen, was dann zu Mischproblemen, Tonerzugabeproblemen und Transportproblemen in der Entwicklungseinheit und insbesondere im Kreuzmischteil führt.
Wenn der induzierte Moment bei 0,10 T (1000 Gauss) zu niedrig ist, gibt es zugleich nur begrenzte Möglichkeiten, um Hintergrund infolge einer höheren Empfindlichkeit für Trägerverlust zu unterdrücken.

Beispiel 5

Beispiel 1 wird wiederholt, außer daß die weiche magnetische Komponente durch ein weiches 2-µm-Ferritpigment ersetzt wird, das eine Koerzitivkraft von 1,19 kA/m (15 Oe), eine Remanenz von 2,5 uT.m³/kg (2 emu/g) und eine Sättigungsmagnetisierung von 93,75 µT.m³ (75 emu/g) aufweist, und daß das harte magnetische Pigment durch ein 2-µm- Strontium- und Ferritpigment ersetzt wird, das eine Koerzitivkraft von 197,58 kA/m (2480 Oe), eine Remanenz von 25,0 µT.m³/kg (20 emu/g) und eine Sättigungsmagnetisierung von 51,25 µT.m³/kg (41 emu/g) aufweist. Die Zusammensetzung besteht aus 14 Teilen Bindemittelharz, 29 Teilen weichen magnetischen Pigmenten, 57 Teilen harten magnetischen Pigmenten. Nach der Darstellung wird eine Koerzitivkraft von 47, 80 kA/m (600 Oe) nach vollständiger Magnetisierung, eine Remanenz von 27,5 µT.m³/kg (22 emu/g), eine Sättigungsmagnetisierung von 82,5 µT.m³ (66 emu/g) und eine magnetische Induktion von 52,5 µT.m³/kg (42 emu/g) bei 79,67 kA/m (1000 Oe) festgestellt. Ein Verhalten, das dem des Beispiels 1 gleich ist, wird festgestellt. Trotzdem stellt man eine niedrige Senkung der Fließfähigkeit fest, die mit einer Zahl von 23, gemessen wie obenstehend beschrieben, übereinstimmt.

Beispiel 6

Beispiel 2 wird mit 11 Teilen Bindemittelharz, 44,5 Teilen des weichen magnetischen Pigments und 44,5 Teilen des harten magnetischen Pigments wiederholt. Nach der Darstellung wird eine Koerzitivkraft von 24,70 kA/m (310 Oe) nach vollständiger Magnetisierung, eine Remanenz von 23,75 µT.m³/kg (19 emu/g), eine magnetische Induktion von 77,5 µT.m³/kg (62 emu/g) bei 79,67 kA/m (1000 Oe) und eine Sättigungsmagnetisierung von 105,0 µT.m³/kg (84 emu/g) festgestellt. Man stellt ein gleichartiges Verhalten wie das in Beispiel 2 beschriebene fest.
Die Tonerdichte bei -100 V Entwicklungspotential ist 0,53 und bei -200 V 0,8. Der Trägerverlust fängt bei 275 V Vorspannung an.
Die wie obenstehend beschrieben gemessene Fließfähigkeit stimmt mit 22 überein. Die durch herkömmliche Abblaseverfahren bestimmte Tonerladung beträgt -19,8 µC/g.

Claims

1. Magnetische Trägerteilchen geeignet für den Gebrauch in Magnetbürsten-Toner/Trägerentwicklung von elektrostatischen Ladungsmustern, wobei in jedes Trägerteilchen eine Mischung feinverteilter, in einem Bindemittelharz dispergierter, magnetischer Pigmentteilchen eingearbeitet ist, wobei diese Mischung magnetischer Pigmentteilchen einen Anteil (A) Pigmentteilchen enthält, der eine Koerzitivkraft von mehr als 23,90 kA/m (300 Oe) aufweist, und einen anderen Anteil (B) Pigmentteilchen enthält, der eine Koerzitivkraft kleiner als 23,90 kA/m (300 Oe) aufweist, wobei das Gewichtsverhältnis dieser Anteile (A) und (B) im Bereich von 0,1 bis 10 liegt.

2. Magnetische Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung magnetischer Pigmentteilchen einen Anteil (A) enthält, der eine Koerzitivkraft von mindestens 79,67 kA/m (1000 Oe) aufweist, und einen Anteil (B) enthält, der eine Koerzitivkraft kleiner als 23,90 kA/m (300 Oe) enthält.

3. Magnetische Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung magnetischer Pigmentteilchen einen Anteil (A) enthält, der eine Koerzitivkraft von mehr als 23,90 kA/m (300 Oe) aufweist, und einen Anteil (B) enthält, der eine Koerzitivkraft von höchstens 15,93 kA/m (200 Oe) aufweist.

4. Magnetische Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung magnetischer Pigmentteilchen einen Anteil (A) enthält, der eine Koerzitivkraft von mindestens 79,67 kA/m (1000 Oe) aufweist, und einen Anteil (B) enthält, der eine Koerzitivkraft von höchstens 15,93 kA/m (200 Oe) aufweist.

5. Magnetische Trägerteilchen nach irgendwelchem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 15 bis 150 µm (micron), einen induzierten Moment von mindestens 25,0 µT.m³/kg (20 emu/g) in einem angelegten Feld von 79,67 kA/m (1000 Oersted) und eine Remanenz von mindestens 6,25 µT.m³/kg (5 emu/g) aufweisen.

6. Magnetische Trägerteilchen nach irgendwelchem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Pigmentteilchen eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 0,05 bis 10 µm (micron) haben.

7. Magnetische Trägerteilchen nach irgendwelchem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der magnetischen Pigmentteilchen zum Harzbindemittel mindestens 25 Vol.-% ist.

8. Magnetische Trägerteilchen nach irgendwelchem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Anteil (A) dieser magnetischen Pigmentteilchen und Anteil (B) im Bereich von 0,25 bis 4 liegt.

9. Magnetische Trägerteilchen nach irgendwelchem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Anteil (A) dieser magnetischen Pigmente und Anteil (B) im Bereich von 0,33 bis 3 liegt.

10. Gebrauch magnetischer Trägerteilchen nach irgendwelchem der vorstehenden Ansprüche in einem Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren mit drehendem Kern.