EP0359041A2 - Oxide-coated carrier, its manufacturing process and its use - Google Patents

Oxide-coated carrier, its manufacturing process and its use Download PDF

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EP0359041A2
EP0359041A2 EP89116067A EP89116067A EP0359041A2 EP 0359041 A2 EP0359041 A2 EP 0359041A2 EP 89116067 A EP89116067 A EP 89116067A EP 89116067 A EP89116067 A EP 89116067A EP 0359041 A2 EP0359041 A2 EP 0359041A2
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EP
European Patent Office
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carrier
toner
developer
sulfuric acid
balls
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EP0359041A3 (en
EP0359041B1 (en
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Erwin Dr. Czech
Werner Dr. Ostertag
Detlef Dr. Schulze-Hagenest
Franz-Ulrich Dr. Schmitt
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BASF SE
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BASF SE
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/10Developers with toner particles characterised by carrier particles
    • G03G9/107Developers with toner particles characterised by carrier particles having magnetic components
    • G03G9/1075Structural characteristics of the carrier particles, e.g. shape or crystallographic structure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991Coated
    • Y10T428/2993Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]

Definitions

  • Electrophotographically generated images are today mainly developed with dry toners according to the one-component or the two-component system.
  • the one-component system consists of a toner that can be magnetized.
  • the developer of two-component systems usually consists of magnetic carrier and non-magnetic toner particles.
  • an invisible, latent image is generated by selective exposure of a photoconductor loaded with charge carriers.
  • charge carriers In order to make this charge pattern visible, it has to be developed. This is done by supplying toner powder, which in the two-component system essentially consists of a coloring component and a binder and has particle sizes between 5 and 30 ⁇ m.
  • the toner powder is over the so-called "magnetic brush" - d.s. chains of carriers aligning on a sector magnet along the electrical field lines - transported to the photoconductor.
  • the carrier is loaded with toner and is evenly brought up to the photoconductor. This transport causes a controlled, electrostatic charging of the toner powder, which can now be transferred to the photoconductor.
  • the magnetic brush made of carriers wipes off excess toner from the photoconductive layer and conveys it back into the storage container.
  • the developed toner image is then transferred to paper and fixed.
  • the functioning of the development process in two-component systems is well known and z. B. in DE-C 2 404 982 described in detail.
  • the carriers typically consist of a core whose material can be magnetized.
  • the material can for example be made of iron, nickel, magnetite, ⁇ -Fe203 or certain ferrites. Steel carriers are still widely used today due to their excellent soft magnetic properties.
  • the carrier particles usually have a surface coating in order to set the required electrical and electrostatic properties. These coatings also affect the mechanical properties. Spherical particles are particularly flowable. Irregular carrier shapes are used when high electrostatic charges are desired.
  • the toner particles are charged to the desired extent by electron exchange processes or also by ion transitions [KL Birkett and P. Gregory, Dyes and Pigments, 7 , 341 (1986)], which are characterized by the Friction of the toner particles and carriers against each other are induced (triboelectric effect). Since the toner particles interact intensively with the carrier surface, undesirable side effects such as abrasion and sticking of the surfaces occur in addition to the desired charge exchange processes.
  • both the toner and carrier surfaces are subject to abrasion.
  • the abrasion of tiny particles of the toner leads to sticking on the carrier surface, which reduces the activity of the carrier. This manifests itself in a steady decrease in the carrier's ability to charge the toner particles to a certain extent, and as a result, the printed image deteriorates.
  • plastics with low surface energies e.g. B. silicone resins (e.g. US-A 3 562 533) or fluorocarbon-containing polymers (e.g. US-A 3 553 835).
  • B. silicone resins e.g. US-A 3 562 533
  • fluorocarbon-containing polymers e.g. US-A 3 553 835
  • fillers such as silicon carbide, potassium titanate (DE-A 3 312 741), chromium oxide or iron oxide (US Pat. No. 3 798 167) or other metal oxide compounds.
  • Most of the polymers also had to be added with conductive components because of their high electrical resistance.
  • Steel carriers with certain electrical properties are known: according to US Pat. No. 3,632,512, steel balls are oxidized in a defined manner by treatment with 2N sulfuric acid or oxidized by tempering according to CA-A-1 103 079. These carriers have an oxide layer on their surface.
  • the treatment of steel balls according to US-A-3 632 512 with 2N sulfuric acid is associated with a considerable waste water load and a technical implementation is difficult and expensive due to the complicated drying.
  • the carriers obtained by this process have very homogeneous coatings and improve the load distribution and ensure a better print image.
  • the aim of these surface coatings is to produce the most abrasion-resistant coatings possible, in addition to the good electrical properties (average resistivities from 10 ⁇ 1 to 10 briefly ⁇ ⁇ cm ⁇ 1).
  • the decrease in carrier activity can be delayed due to the low affinity of the iron oxide layer for the toner resin. Nevertheless, a steady decline in carrier activity is to be expected, since the flaked-off toner resin particles initially remain on the carrier surface due to the electrostatic charge and are increasingly compressed and bonded to one another by the rotational movement of the carrier particles.
  • the carriers of the invention have a surface which corresponds to the material composition (Fe0) x Fe203.
  • the new carriers have a surface in which the abrasion of the carrier surface takes on the important function of cleaning and renewing the carrier particle surface.
  • the surface of the carrier according to the invention consists of an approximately 0.3 ⁇ m thick, mostly X-ray amorphous iron oxide layer, the composition of which was determined with (Fe0) x Fe203 - for which x: 0.1 ⁇ x ⁇ 1 - by wet chemical analysis of collected abrasion samples .
  • concentration depth profiles by removing the carrier surface with argon plasma, the decrease in the oxygen concentration from outside to inside was determined with a scanning Auger microsonde.
  • the results were compared with those of carriers that have an artificially vapor-deposited iron oxide film of a defined thickness.
  • the layer thickness could be determined to be around 0.3 ⁇ 0.1 ⁇ m.
  • Weak X-ray lines indicate that the oxidic surface has a spinel structure.
  • the surface layer consists of intergrown, predominantly platelet-shaped oxidation products of the iron surface, the platelets on average having particle sizes of 0.05-0.1 ⁇ m and platelet thicknesses of approximately 10-50 nm.
  • the platelets are only fused together over the edges, so that individual particles can break out under mechanical stress.
  • the developer of toner and carrier according to the invention can, so to speak, be described as a three-component system of toner, carrier and abrasion.
  • the special coating technology according to the invention it is possible to produce an oxidic surface layer that emits abrasive iron oxide particles in small amounts during the copying process.
  • the iron oxide particles of 0.05 - 0.1 ⁇ m released from the carrier surface initially remain on the carrier surface as abrasion due to the large adhesive forces. There they can combine with the toner abrasion and thus facilitate its detachment from the carrier surface.
  • the new carrier is manufactured by subjecting the uncoated steel carrier to a special treatment with aqueous sulfuric acid, oxidizing it and finally drying it.
  • aqueous sulfuric acid 0.05-0.25 mmol of the acid is used per m2 surface of the steel carrier, the acid concentration at the beginning of the treatment being 1 ⁇ 10 -2 to 1 ⁇ 10 -4 mol / l, i.e. the pH must not fall below a value of 2.
  • a mode of operation with an initial pH value of 3.5-4.5 is particularly advantageous. It was found that 5 10 ⁇ 5 to 2.5 10 ⁇ 4 mol of sulfuric acid are required per m2 of carrier surface in order to produce an optimal layer thickness of the surface covering. When treated with smaller amounts of acid, only a slight effect on the electrostatic charge distribution is observed compared to the uncoated material.
  • Sulfuric acid is preferred because sulfate ions do not reduce the storage stability of the steel balls.
  • the use of other mineral acids is possible, but leads e.g. B. in the case of hydrochloric acid to corrosion problems.
  • dilute nitric acid solution the iron (II) ions formed are oxidized in an uncontrolled manner.
  • the sulfuric acid treatment and the partial oxidation of the Fe (II) ions can be carried out either sequentially or simultaneously.
  • the partial oxidation can e.g. B. with oxygen-saturated water or acid solution or by adding alkali metal permanganate in a normality of 5 10 ⁇ 5 to 5 10 ⁇ 4 mol per m2 surface.
  • the oxidation can also be carried out with other oxidizing agents such as hydrogen peroxide, ammonium peroxodisulfate.
  • Acid treatment and oxidation are preferably carried out simultaneously, in particular with oxygen-saturated sulfuric acid or sulfuric acid containing permanganate.
  • the oxidation of the iron (II) hydroxide formed can also be carried out after the sulfuric acid treatment with oxygen-containing gases, preferably with air.
  • the amount of oxidizing agent is 5 ⁇ 10 ⁇ 5 to 5 ⁇ 10 ⁇ 4 oxidation equivalents per m2 steel carrier surface.
  • the carrier which is coated with an oxide layer, is dried at temperatures of 60 - 150 ° C and pressures ⁇ 100 mbar. If the product is dried at around 70 ° C, the product changes its own color after a few days. However, the effect remains (see example 3). Carriers that have been dried at temperatures above 100 ° C. are preferred. Due to the extremely low sulfuric acid concentration, the process is very environmentally friendly.
  • the studies on carriers with perfect functionality show that a carrier always delivers a good print image and can be regarded as fully functional if the electrostatic chargeability of the toner particles in the developer has a narrow distribution (q / d).
  • the electrostatic chargeability distribution is determined using a q / d meter (Epping GmbH, Neufahrn).
  • the measurement method uses the different deposition rates of toner particles with different q / d values (q: charge of a toner particle, d: diameter of a toner particle) on an electrode in the electric field. Regardless of this, the toner concentration in the developer must not change; H. the toner particles on the carrier should largely remain the same over their service life; apart from small deviations, they should neither accumulate nor accumulate.
  • the stress test for the full functionality of the carrier was carried out in a practical way in a laser printer ND2 (Siemens AG, Müchen). This printer consumed an average of 350 g / h of toner with 8 kg of developer. The specific toner consumption was 43.8 g toner / kg developer / h.
  • the carrier in the developer had an operating time of around 600 hours. During this time, approximately 210 kg of toner are used, ie 26.3 kg of toner per kg of developer.
  • a carrier produced according to US-A-3,632,512, example 1 showed significant fatigue after only three million prints, which manifested itself in a noticeable deterioration in the printed image and a disproportionate accumulation of toner in the developer. If one determines the q / d distribution of the toner particles present in this exhausted developer, then compared to the toner in the still fully functional developer with the carrier according to the invention, after 3 million prints, a significantly broader charge distribution is found.
  • a receptacle 4 1000 g of steel powder (TC 100 steel powder, Toniolo, Maerne, Italy) with a particle size distribution of 75-175 ⁇ m, a particle size of 105 ⁇ m are placed in a 1000 ml stirred kettle with a pH electrode, blade stirrer, sieve plate, inlet and outlet (Weight average) and a surface area of 36 cm2 / g.
  • a sulfuric acid solution which has a pH of 4 by introducing an air flow of 100 l / h saturated with air (0.0205 vol .-% O2 in water at 15 ° C). The solution is then pumped through the steel powder filling at a volume flow of 20 l / h.
  • the running solution is in the template returned to the vessel, the pH value in the supply vessel and in the reactor being measured continuously. Air is blown into the reservoir with a volume flow of 100 l / h. After about 20 minutes, the pH in the storage vessel rose to 8 and no longer differs from the pH in the reaction vessel.
  • the slightly yellow colored solution is drained from the reactor.
  • the reactor vessel is then heated to 135 ° C. with 4 bar steam while the vacuum pump is running and dried for 4 hours at a pressure of 55 mbar. Then the very free-flowing, slightly yellowish-colored steel powder is discharged from the reactor and can be used to prepare the developer.
  • Example 1 a carrier was produced from the steel balls used in Example 1.
  • the steel balls were treated with 2N sulfuric acid, then washed with water and methanol as described in the example and then dried under air at 80 ° C. using an IR radiator.
  • the slightly brown colored solution is drained from the reactor. Then the reactor with the steel balls remaining therein is evacuated (55 mbar) and the reactor vessel is heated to 120 ° C. while the vacuum pump is running and the product is dried for 4 hours. Then the very free-flowing, slightly yellowish-colored steel powder is discharged from the reactor and can be used directly to prepare the developer.
  • the slightly yellow colored solution is drained from the reactor.
  • the reactor vessel is then evacuated. Thereafter, with the vacuum pump running, within 5 min. 100 ml of air passed through the damp iron powder filling.
  • the air supply is then stopped and the moist carriers are discharged from the reaction vessel under a nitrogen blanket.
  • One third of the moist carrier was dried at 70, 100 and 130 ° C in an evacuable drying cabinet for 4 hours.
  • the cooled samples were stored in a climatic chamber at 85% relative humidity at 25 ° C for 1 week.
  • the color of the carrier dried at 70 ° C changed from yellow to rust red.
  • the electrostatic charge corresponds to that of carriers dried at 130 ° C.
  • the samples dried at 110 and 130 ° C show no change in color and the electrostatic charge distribution corresponds to that of Example 2.
  • the developer is obtained by precisely weighing 988 g (98.8% by weight) of the carrier produced according to Example 1 and 12 g (1.2% by weight) of original toner for Siemens laser printers ND2 / ND3 (Siemens AG, Kunststoff) and subsequent activation. For this, the mixture is placed in a 500 ml glass bottle on a roller stand at 60 rpm for 5 minutes. emotional.
  • a developer was produced from 98.8% by weight of the steel carrier obtained according to Comparative Example 1 and 1.2% by weight of toner for Siemens laser printer ND2 / ND3 and activated as for Developer 1.
  • a developer is made from 98.8% by weight of uncoated steel balls (TC 100) and 1.2% by weight of toner for Siemens laser printers ND2 / ND3. Activation is the same as for Developer 1.
  • Uncoated carrier (TC 100) 0.005% by weight of a finely divided iron oxide (Sicotransorange L 2515, BASF AG, Ludwigshafen) is mixed and shaken in the Red Devil for 15 minutes. A developer is then produced by mixing 98.8% by weight of the carrier thus prepared and 1.2% by weight of toner for Siemens laser printers ND2 / ND3.
  • the activated developer (charge separation by triboelectricity) is weighed exactly and poured into a measuring cell, which is sealed with sieve inserts at the top and bottom.
  • the mesh size of 50 ⁇ m is selected so that all toner particles can pass through, but the carrier (75 - 175 ⁇ m) remains completely inside the measuring cell, the measuring cylinder is set up in isolation and coupled to an electrometer (q / m meter, Epping GmbH, Neufahrn). With a powerful air flow of approx. 4000 cm3 / min. and simultaneous suction, the toner, which adheres electrostatically to the carrier, is completely removed from the carrier particles and blown out of the cell. The charge can be read on the electrometer. The amount of the charge with the opposite sign then corresponds to the charge of the blown out toner, the mass of which is determined by weighing the measuring cell back.
  • the magnetic brush development is activated by the toner particles sliding along the carrier chains.
  • the degree of charge separation depends on the materials used and the duration and intensity of the activation.
  • a developer can be destroyed by very strong shaking movements, since either the coatings are rubbed off or the toner sticks to the surface of the carrier.
  • the deviation was determined by the arithmetic mean of 10 tests.
  • the mean, electrostatic chargeability of developers 1, 2 and 4 are the same within the range of errors.
  • the Developer 3 with an uncoated carrier has a very high charge compared to the other developers.
  • the iron content of the toner transferred to paper was analyzed. A sample of the developer was drawn after 3 million prints and the total toner concentration determined. It was 1.8%. After 6 million prints, the developer was removed from the device and the total toner concentration determined. It was 3.6%.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

The novel carriers consist of steel cores which have an iron oxide- containing coating of the formula (FeO)x . Fe2O3 where x = 0.1 - 1. The carriers are stable and effective over long cycle times (6 .10<6> prints). …<??>The carriers are obtained by treating steel cores (steel spheres) with defined small amounts of sulphuric acid of defined concentration, partial oxidation of the treated cores and drying at 60-150 DEG C at </= 100 mbar.

Description

Elektrophotographisch erzeugte Bilder werden heute überwiegend mit Trockentonern nach dem Einkomponenten- oder dem Zweikomponentensystem entwickelt. Das Einkomponentensystem besteht aus einem Toner, der magnetisierbar ist. Der Entwickler bei Zweikomponentensystemen besteht üblicherweise aus magnetischen Carrier- und unmagnetischen Tonerteilchen.Electrophotographically generated images are today mainly developed with dry toners according to the one-component or the two-component system. The one-component system consists of a toner that can be magnetized. The developer of two-component systems usually consists of magnetic carrier and non-magnetic toner particles.

Bei der Elektrophotographie wird durch selektive Belichtung eines mit Ladungsträgern besetzten Photoleiters ein unsichtbares, latentes Bild erzeugt. Um dieses Ladungbild sichtbar zu machen, muß es entwickelt werden. Dies geschieht durch Zuführung von Tonerpulver, das beim Zweikomponentensystem im wesentlichen aus einer farbgebenden Komponente und einem Bindemittel besteht und Partikelgrößen zwischen 5 und 30 µm aufweist. Das Tonerpulver wird über die sogenannte "Magnetbürste" - d.s. an einem Sektormagneten entlang der elektrischen Feldlinien sich ausrichtende Ketten aus Carriern - zum Photoleiter transportiert. Der Carrier(Träger) ist mit Toner beladen und wird gleichmäßig an den Photoleiter herangeführt. Dieser Transport bewirkt eine kontrollierte, elektrostatische Aufladung des Tonerpulvers, das nun auf den Photoleiter übertragen werden kann. Die Magnetbürste aus Carriern streift über­schüssigen Toner von der photoleitenden Schicht ab und befördert ihn zurück in das Vorratsgefäß. Das entwickelte Tonerbild wird im Anschluß daran auf Papier übertragen und fixiert. Die Funktionsweise des Entwicklungsprozesses bei Zweikomponentensystemen ist hinlänglich bekannt und z. B. in DE-C 2 404 982 ausführlich beschrieben.In electrophotography, an invisible, latent image is generated by selective exposure of a photoconductor loaded with charge carriers. In order to make this charge pattern visible, it has to be developed. This is done by supplying toner powder, which in the two-component system essentially consists of a coloring component and a binder and has particle sizes between 5 and 30 μm. The toner powder is over the so-called "magnetic brush" - d.s. chains of carriers aligning on a sector magnet along the electrical field lines - transported to the photoconductor. The carrier is loaded with toner and is evenly brought up to the photoconductor. This transport causes a controlled, electrostatic charging of the toner powder, which can now be transferred to the photoconductor. The magnetic brush made of carriers wipes off excess toner from the photoconductive layer and conveys it back into the storage container. The developed toner image is then transferred to paper and fixed. The functioning of the development process in two-component systems is well known and z. B. in DE-C 2 404 982 described in detail.

Die Carrier(Träger) bestehen im typischen Fall aus einem Kern, dessen Material magnetisierbar ist. Das Material kann beispielsweise aus Eisen, Nickel, Magnetit, γ-Fe₂0₃ oder aus bestimmten Ferriten sein. Stahlcarrier sind aufgrund ihrer hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften auch heute noch stark verbreitet.The carriers typically consist of a core whose material can be magnetized. The material can for example be made of iron, nickel, magnetite, γ-Fe₂0₃ or certain ferrites. Steel carriers are still widely used today due to their excellent soft magnetic properties.

Zur Einstellung der erforderlichen elektrischen und elektrostatischen Eigenschaften tragen die Trägerteilchen meist eine Oberflächenbeschich­tung. Diese Überzüge beeinflussen auch die mechanischen Eigenschaften. Kugelförmige Teilchen sind besonders fließfähig. Unregelmäßige Carrierformen werden bei erwünschter hoher elektrostatischer Aufladung verwendet. Die Aufladung der Tonerteilchen im gewünschten Ausmaß erfolgt durch Elektronenaustauschprozesse oder auch durch Ionenübergänge [K. L. Birkett and P. Gregory, Dyes and Pigments, 7, 341 (1986)], die durch die Reibung der Tonerteilchen und Carriern aneinander induziert werden (triboelektrischer Effekt). Da die Tonerteilchen mit der Carrieroberfläche in intensiver mechanischer Wechselwirkung stehen, treten neben den erwünschten Ladungsaustauschprozessen aber auch unerwünschte Nebenerschei­nungen wie Abrasion und Verklebungen der Oberflächen auf.The carrier particles usually have a surface coating in order to set the required electrical and electrostatic properties. These coatings also affect the mechanical properties. Spherical particles are particularly flowable. Irregular carrier shapes are used when high electrostatic charges are desired. The toner particles are charged to the desired extent by electron exchange processes or also by ion transitions [KL Birkett and P. Gregory, Dyes and Pigments, 7 , 341 (1986)], which are characterized by the Friction of the toner particles and carriers against each other are induced (triboelectric effect). Since the toner particles interact intensively with the carrier surface, undesirable side effects such as abrasion and sticking of the surfaces occur in addition to the desired charge exchange processes.

Durch die intensive Reibung unterliegen sowohl Toner- als auch Carrier­oberfläche der Abrasion. Die Abrasion winzig kleiner Teilchen des Toners führt auf der Carrieroberfläche zu Verklebungen, die die Aktivität des Carriers herabsetzen. Dies äußert sich in einem stetigen Abfall der Fähigkeit des Carriers, die Tonerteilchen bis zu einem bestimmten Ausmaß aufzuladen und als Folge davon verschlechtert sich das Druckbild.Due to the intense friction, both the toner and carrier surfaces are subject to abrasion. The abrasion of tiny particles of the toner leads to sticking on the carrier surface, which reduces the activity of the carrier. This manifests itself in a steady decrease in the carrier's ability to charge the toner particles to a certain extent, and as a result, the printed image deteriorates.

Das Verkleben von Tonerharzteilchen an der Carrieroberfläche und das Zusammenbrechen der Carrieraktivität ist unter den Begriffen "Erschöpfungsphänomen" oder "toner impaction" bekannt geworden.The adhesion of toner resin particles to the carrier surface and the breakdown of the carrier activity has become known under the terms "exhaustion phenomenon" or "toner impaction".

Um dieses Verkleben der Carrieroberfläche zu vermindern, verwendete man in der Vergangenheit Kunststoffe mit geringen Oberflächenenergien, z. B. Siliconharze (z. B. US-A 3 562 533) oder fluorkohlenwasserstoffhaltige Polymere (z. B. US-A 3 553 835). Die mechanische Beständigkeit solcher Carrierbeschichtungen ließ dennoch sehr zu wünschen übrig. Daher ging man dazu über, die Abriebbeständigkeit durch Füllstoffe wie Siliciumcarbid, Kaliumtitanat (DE-A 3 312 741), Chromoxid oder Eisenoxid (US-A 3 798 167) oder andere Metalloxidverbindungen zu verbessern. Den meisten Polymeren mußten zudem wegen ihres zu hohen elektrischen Widerstandes leitfähige Komponenten zugesetzt werden. Durch diese Maßnahme ist zwar gesichert, daß die Oberfläche mechanisch beständig ist, jedoch bilden die Tonerteilchen beim Transportprozeß Abrieb, der die Oberfläche des Carriers belegt und letztere nach entsprechender Verdichtung verklebt und dadurch die Aktivität des Carriers herabsetzt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde versucht, die abnehmende Aktivität des Carriers durch eine Beschichtung auszugleichen, die z. B. Organozinnverbindungen mit Konzentrationsgradien­ten innerhalb der Schicht enthält (DE-A3 511 171). Letztere dient als Katalysator beim Härten des Silikonharzes und gleicht in gewissem Maße die bei einem bestimmten Toner abnehmende Aktivität des Carriers aus. Die Herstellung solcher Schichten ist aber nur über einen komplizierten Prozeß zu erreichen und muß auf das viskoelastische Verhalten des entsprechenden Toners abgestimmt sein.In order to reduce this sticking of the carrier surface, plastics with low surface energies, e.g. B. silicone resins (e.g. US-A 3 562 533) or fluorocarbon-containing polymers (e.g. US-A 3 553 835). However, the mechanical resistance of such carrier coatings left much to be desired. It has therefore become known to improve the abrasion resistance by means of fillers such as silicon carbide, potassium titanate (DE-A 3 312 741), chromium oxide or iron oxide (US Pat. No. 3 798 167) or other metal oxide compounds. Most of the polymers also had to be added with conductive components because of their high electrical resistance. This measure ensures that the surface is mechanically stable, but the toner particles form abrasion during the transport process, which covers the surface of the carrier and glues the latter after appropriate compaction, thereby reducing the activity of the carrier. In order to eliminate this disadvantage, attempts have been made to compensate for the decreasing activity of the carrier by means of a coating which, for. B. contains organotin compounds with concentration gradients within the layer (DE-A3 511 171). The latter serves as a catalyst in the hardening of the silicone resin and compensates to a certain extent for the carrier's decreasing activity with a certain toner. However, the production of such layers can only be achieved via a complicated process and must be matched to the viscoelastic behavior of the corresponding toner.

Grundsätzliche Untersuchungen zur Thematik Erschöpfungsphänomen und Triboelektrizität wurden durchgeführt. Dabei wurde das Phänomen des "Toner impaction" in Abhängigkeit von der Tonerteilchengröße, der Carrierteilchengröße, der Belegung des Toners und der Beladung des Carriers mit Toner untersucht (R. J. Nash und J. T. Bickmore, "Toner impaction and triboelectric Aging", Paper Summeries des 4th Congress on Advance in Non-Impact-Printing Technologies, S. 84, März 1988, New Orleans). Als Ergebnis dieser Untersuchungen ist festzuhalten: kleinere Tonerteilchen, kleinere Carrierteilchen sowie Oberflächenbelegungen des Toners mit hydrophobierter Kieselsäure verlängern die Lebensdauer des Developers.Fundamental studies on the subject of exhaustion and triboelectricity were carried out. The phenomenon of "toner impaction" was dependent on the toner particle size, the carrier particle size, the occupancy of the toner and the loading of the Carriers examined with toner (RJ Nash and JT Bickmore, "Toner impaction and triboelectric Aging", Paper Summeries of the 4th Congress on Advance in Non-Impact-Printing Technologies, p. 84, March 1988, New Orleans). As a result of these investigations, it can be said that smaller toner particles, smaller carrier particles and surface coating of the toner with hydrophobized silica extend the life of the developer.

Stahlcarrier mit bestimmten elektrischen Eigenschaften sind bekannt: nach der US-A-3 632 512 werden Stahlkugeln definiert durch Behandlung mit 2N Schwefelsäure anoxidiert oder nach der CA-A-1 103 079 durch Tempern oxidiert. Diese Carrier tragen auf ihrer Oberfläche eine Oxidschicht. Die Behandlung von Stahlkugeln nach US-A-3 632 512 mit 2N Schwefelsäure ist mit einer erheblichen Abwasserbelastung verbunden und eine technische Durchführung wegen der komplizierten Trocknung schwierig und aufwendig. Die nach diesem verfahren erhaltenen Carrier weisen sehr homogene Überzüge auf und verbessern die Ladungsverteilung und sorgen für ein besseres Druckbild.Steel carriers with certain electrical properties are known: according to US Pat. No. 3,632,512, steel balls are oxidized in a defined manner by treatment with 2N sulfuric acid or oxidized by tempering according to CA-A-1 103 079. These carriers have an oxide layer on their surface. The treatment of steel balls according to US-A-3 632 512 with 2N sulfuric acid is associated with a considerable waste water load and a technical implementation is difficult and expensive due to the complicated drying. The carriers obtained by this process have very homogeneous coatings and improve the load distribution and ensure a better print image.

Ziel dieser Oberflächenvergütungen ist es, neben den guten, elektrischen Eigenschaften (mittlere spezifische Widerstände von 10⁻¹ bis 10⁻⁸ Ω·cm⁻¹) möglichst abriebfeste Beschichtungen herzustellen. Das Absinken der Carrieraktivität kann wegen der geringen Affinität der Eisenoxidschicht zum Tonerharz hinausgezögert werden. Dennoch ist mit einem stetigen Absinken der Carrieraktivität zu rechnen, da die abgeschlagenen Tonerharzteilchen zunächst aufgrund der elektrostatischen Aufladung an der Carrieroberfläche verbleiben und durch die Drehbewegung der Carrierteilchen untereinander zunehmend verdichtet und verklebt werden. Es stellt sich jedoch die Frage, ob nicht auf grundsätzlich andere Art das Erschöpfungsphänomen hinausgezögert werden kann.The aim of these surface coatings is to produce the most abrasion-resistant coatings possible, in addition to the good electrical properties (average resistivities from 10⁻¹ to 10 möglichst Ω · cm⁻¹). The decrease in carrier activity can be delayed due to the low affinity of the iron oxide layer for the toner resin. Nevertheless, a steady decline in carrier activity is to be expected, since the flaked-off toner resin particles initially remain on the carrier surface due to the electrostatic charge and are increasingly compressed and bonded to one another by the rotational movement of the carrier particles. However, the question arises whether the exhaustion phenomenon cannot be delayed in a fundamentally different way.

Ein grundsätzlicher Nachteil aller bekannten Carrierentwicklungen ist, daß die Carrieraktivität stetig abnimmt, d. h. das Druckbild verändert sich im Laufe der Lebensdauer des Developers ständig. Um dies zu verhin­dern muß die Carrieroberfläche ständig regeneriert werden, um ihren ur­sprünglichen Charakter über viele tausend Kopierzyklen zu erhalten.A fundamental disadvantage of all known carrier developments is that carrier activity is steadily decreasing, i. H. the printed image changes constantly over the life of the developer. To prevent this, the carrier surface must be constantly regenerated in order to maintain its original character over many thousands of copying cycles.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Stahlcarrier mit einer oxidischen Oberfläche herzustellen, die sich bei ihrer Nutzung ständig regeneriert, so daß eine hohe Lebensdauer bei gleichbleibend guter Druckqualität resultieren sollte. Weiterhin sollte das Verfahren kostengünstig und umweltschonend sein.It was an object of the present invention to produce steel carriers with an oxidic surface which is constantly regenerated when used, so that a long service life should result with consistently good print quality. Furthermore, the process should be inexpensive and environmentally friendly.

Diese Aufgabe wird durch die Carrier der Erfindung gelöst.This object is achieved by the carriers of the invention.

Die Erfindung betrifft Carrier, die auf Stahlkernen einem eisenoxid­haltigen Oberflächenbelag der Formel (Fe0)x · Fe₂0₃ (x = 0,1 -1) aufweisen und die erhältlich sind durch Behandeln der Stahlkerne (-kugeln) mit wäßriger Schwefelsäure, wobei je m² Kugeloberfläche 5 · 10⁻⁵ bis 2,5 · 10⁻⁴ mol Schwefelsäure angewendet werden und die Säurekonzentration zu Beginn der Behandlung 10⁻² bis 10⁻⁶ mol/l beträgt, Oxidation der mit Schwefelsäure behandelten Kugeln mit Sauerstoff oder einem oxidierend wirkenden Mittel in einer Menge, die 5 · 10⁻⁵ bis 5 · 10⁻⁴ Oxidationsäquivalent/m² Kugeloberfläche entspricht und Trocknen der Kugeln bei 60 bis 150°C unter einem Druck von ≦ 100 mbar.The invention relates to carriers which have, on steel cores one containing iron oxide surface coating of the formula (Fe0) x · Fe₂0₃ (x = 0.1 s -1) and which are obtainable by treating the steel cores (balls) with aqueous sulfuric acid, per m² of ball surface 5 · 10⁻⁵ to 2.5 · 10⁻⁴ mol of sulfuric acid are used and the acid concentration at the beginning of the treatment is 10⁻² to 10⁻⁶ mol / l, oxidation of the balls treated with sulfuric acid with oxygen or an oxidizing agent in one Amount that corresponds to 5 · 10⁻⁵ to 5 · 10⁻⁴ oxidation equivalent / m² sphere surface and drying the spheres at 60 to 150 ° C under a pressure of ≦ 100 mbar.

Die Carrier der Erfindung weisen eine Oberfläche auf, welche der stofflichen Zusammensetzung (Fe0)xFe₂0₃ entspricht. Die neuen Carrier haben eine Oberfläche, bei welcher der Abrieb der Carrieroberfläche die wichtige Funktion der Abreinigung und Erneuerung der Trägerteilchenoberfläche übernimmt.The carriers of the invention have a surface which corresponds to the material composition (Fe0) x Fe₂0₃. The new carriers have a surface in which the abrasion of the carrier surface takes on the important function of cleaning and renewing the carrier particle surface.

Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Carrier besteht aus einer ca. 0,3 µm dicken, größtenteils röntgenamorphen Eisenoxidschicht, deren Zusammen­setzung mit (Fe0)xFe₂0₃ - bei der für x gilt: 0,1 ≦ x ≦ 1 - durch naßchemische Analyse gesammelter Abriebproben ermittelt wurde. Bei der Erstellung von Konzentrationstiefenprofilen durch Abtragen der Carrieroberfläche mit Argonplasma wurde mit einer Scanning Auger Mikrosonde die Abnahme der Sauerstoffkonzentration von außen nach innen bestimmt. Die Ergebnise wurden mit denen von Carriern, die einen künstlich aufgedampften Eisenoxidfilm definierter Dicke aufweisen, verglichen. Die Schichtdicke konnte mit etwa 0,3 ±0,1 µm ermittelt werden. Schwache Röntgenlinien deuten darauf hin, daß die oxidische Oberfläche Spinell­struktur hat.The surface of the carrier according to the invention consists of an approximately 0.3 µm thick, mostly X-ray amorphous iron oxide layer, the composition of which was determined with (Fe0) x Fe₂0₃ - for which x: 0.1 ≦ x ≦ 1 - by wet chemical analysis of collected abrasion samples . When creating concentration depth profiles by removing the carrier surface with argon plasma, the decrease in the oxygen concentration from outside to inside was determined with a scanning Auger microsonde. The results were compared with those of carriers that have an artificially vapor-deposited iron oxide film of a defined thickness. The layer thickness could be determined to be around 0.3 ± 0.1 µm. Weak X-ray lines indicate that the oxidic surface has a spinel structure.

Die Oberflächenschicht besteht bei den Carriern der Erfindung aus ineinander verwachsenen, überwiegend plättchenförmigen Oxidationsprodukten der Eisenoberfläche, wobei die Plättchen im Mittel Teilchengrößen von 0,05 - 0,1 µm und Plättchendicken von ca. 10 - 50 nm aufweisen. Die Plättchen sind nur über die Kanten miteinander verwachsen, so daß ein Herausbrechen einzelner Teilchen bei mechanischer Belastung möglich ist.In the carriers of the invention, the surface layer consists of intergrown, predominantly platelet-shaped oxidation products of the iron surface, the platelets on average having particle sizes of 0.05-0.1 μm and platelet thicknesses of approximately 10-50 nm. The platelets are only fused together over the edges, so that individual particles can break out under mechanical stress.

Der Developer aus Toner und Carrier gemäß der Erfindung kann sozusagen als ein Dreikomponentensystem aus Toner, Carrier und Abrieb beschrieben werden. Durch die spezielle Beschichtungstechnik gemäß der Erfindung gelingt es, eine oxidische Oberflächenschicht zu erzeugen, die beim Kopierprozeß in geringen Mengen abrasive Eisenoxidteilchen abgibt.The developer of toner and carrier according to the invention can, so to speak, be described as a three-component system of toner, carrier and abrasion. Through the special coating technology according to the invention it is possible to produce an oxidic surface layer that emits abrasive iron oxide particles in small amounts during the copying process.

Die aus der Carrieroberfläche abgegebenen Eisenoxidteilchen von 0,05 - 0,1 µm verbleiben wegen der großen Adhäsionskräfte als Abrieb zunächst auf der Carrieroberfläche. Dort können sie sich mit dem Tonerabrieb verbinden und so dessen Ablösung von der Carrieroberfläche erleichtern.The iron oxide particles of 0.05 - 0.1 µm released from the carrier surface initially remain on the carrier surface as abrasion due to the large adhesive forces. There they can combine with the toner abrasion and thus facilitate its detachment from the carrier surface.

Der neue Carrier wird hergestellt, in dem man den unbeschichteten Stahl­carrier einer speziellen Behandlung mit wäßriger Schwefelsäure unterzieht, oxidiert und schließlich trocknet. Hierbei werden je m² Oberfläche des Stahlcarriers 0,05 -0,25 mmol der Säure angewendet, wobei die Säurekonzen­tration zu Beginn der Behandlung 1 · 10⁻² bis 1 · 10⁻⁶ mol/l beträgt, d.h. der pH darf einen Wert von 2 nicht unterschreiten. Besonders vorteilhaft ist eine Fahrweise mit einem Anfangs-pH-Wert von 3,5 - 4,5. Es zeigte sich, daß pro m² Carrieroberfläche 5 10⁻⁵ bis 2,5 10⁻⁴ mol Schwefelsäure benötigt werden, um eine optimale Schichtdicke des Oberflächenbelages zu erzeugen. Bei Behandlung mit geringeren Säuremengen wird gegenüber dem unbeschichteten Material nur ein geringer Effekt bezüglich der elek­trostatischen Aufladungsverteilung beobachtet.The new carrier is manufactured by subjecting the uncoated steel carrier to a special treatment with aqueous sulfuric acid, oxidizing it and finally drying it. For this, 0.05-0.25 mmol of the acid is used per m² surface of the steel carrier, the acid concentration at the beginning of the treatment being 1 × 10 -2 to 1 × 10 -4 mol / l, i.e. the pH must not fall below a value of 2. A mode of operation with an initial pH value of 3.5-4.5 is particularly advantageous. It was found that 5 10⁻⁵ to 2.5 10⁻⁴ mol of sulfuric acid are required per m² of carrier surface in order to produce an optimal layer thickness of the surface covering. When treated with smaller amounts of acid, only a slight effect on the electrostatic charge distribution is observed compared to the uncoated material.

Zu große Säuremengen führen zu wenig lagerstabilen Produkten, d. h. die Beschichtung ist zu spröde und gegebenenfalls korrodieren die Carrier.Too large amounts of acid lead to products that are not stable in storage, i.e. H. the coating is too brittle and the carriers may corrode.

Schwefelsäure ist bevorzugt, da Sulfationen die Lagerstabilität der Stahlkugeln nicht vermindern. Der Einsatz von anderen Mineralsäuren ist möglich, führt aber z. B. im Falle der Salzsäure zu Korrosionsproblemen. Bei Verwendung von verdünnter Salpetersäurelösung werden die gebildeten Eisen(II)ionen unkontrolliert oxidiert.Sulfuric acid is preferred because sulfate ions do not reduce the storage stability of the steel balls. The use of other mineral acids is possible, but leads e.g. B. in the case of hydrochloric acid to corrosion problems. When using dilute nitric acid solution, the iron (II) ions formed are oxidized in an uncontrolled manner.

Die Schwefelsäurebehandlung und die partielle Oxidation der Fe(II)ionen können entweder nacheinander oder auch gleichzeitig durchgeführt werden. Die partielle Oxidation kann z. B. mit sauerstoffgesättigtem Wasser oder Säurelösung oder auch durch Zusatz von Alkalimetallpermanganat in einer Normalität von 5 10⁻⁵ bis 5 10⁻⁴ mol pro m² Oberfläche erfolgen. Die Oxidation kann jedoch auch mit anderen Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid, Ammoniumperoxodisulfat erfolgen.The sulfuric acid treatment and the partial oxidation of the Fe (II) ions can be carried out either sequentially or simultaneously. The partial oxidation can e.g. B. with oxygen-saturated water or acid solution or by adding alkali metal permanganate in a normality of 5 10⁻⁵ to 5 10⁻⁴ mol per m² surface. However, the oxidation can also be carried out with other oxidizing agents such as hydrogen peroxide, ammonium peroxodisulfate.

Vorzugsweise erfolgen Säurebehandlung und Oxidation gleichzeitig, insbesondere mit sauerstoffgesättigter Schwefelsäure oder Permanganat enthaltender Schwefelsäure. Die Oxidation des entstandenen Eisen(II)hydroxids kann aber auch nach der Schwefelsäurebehandlung mit sauerstoffhaltigen Gasen, bevorzugt mit Luft erfolgen.Acid treatment and oxidation are preferably carried out simultaneously, in particular with oxygen-saturated sulfuric acid or sulfuric acid containing permanganate. However, the oxidation of the iron (II) hydroxide formed can also be carried out after the sulfuric acid treatment with oxygen-containing gases, preferably with air.

Die Menge an Oxidationsmittel betägt 5 · 10⁻⁵ bis 5 · 10⁻⁴ Oxidations­äquivalente je m² Stahlcarrieroberfläche. Der mit Oxidschicht überzogene Carrier wird bei Temperaturen von 60 - 150 °C und Drucken ≦ 100 mbar getrocknet. Wird das Produkt bei etwa 70 °C getrocknet, verändert das Produkt nach wenigen Tagen seine Eigenfarbe. Die Wirkung bleibt jedoch erhalten (siehe Beispiel 3). Bevorzugt sind Carrier, die bei Temperaturen oberhalb von 100 °C getrocknet worden sind. Aufgrund der äußerst geringen Schwefelsäurekonzentration ist das Verfahren sehr umweltschonend.The amount of oxidizing agent is 5 · 10⁻⁵ to 5 · 10⁻⁴ oxidation equivalents per m² steel carrier surface. The carrier, which is coated with an oxide layer, is dried at temperatures of 60 - 150 ° C and pressures ≦ 100 mbar. If the product is dried at around 70 ° C, the product changes its own color after a few days. However, the effect remains (see example 3). Carriers that have been dried at temperatures above 100 ° C. are preferred. Due to the extremely low sulfuric acid concentration, the process is very environmentally friendly.

Als Rohmaterial (Stahlcarrier) wurden z. B. Stahlkugeln der Firma Metallurgica Toniolo S.p.A., Maerne, Italien, die unter der Bezeichnung TC 100 im Handel erhältlich sind, verwendet. Letztere bestehen aus 98,5 % Fe, 0,4 % Mn, 0,4 % Si sowie Ni, Cr, Cu mit jeweils 0,1 % und Spuren von Co, Zn, Mg und Ca. Es können aber auch Rohcarrier mit unregelmäßigen Teilchenformen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Stahlcarrier, die durch Sprühverdüsung hergestellt worden sind.As raw material (steel carrier) z. B. steel balls from Metallurgica Toniolo S.p.A., Maerne, Italy, which are commercially available under the name TC 100. The latter consist of 98.5% Fe, 0.4% Mn, 0.4% Si and Ni, Cr, Cu with 0.1% each and traces of Co, Zn, Mg and Ca. But raw carriers with irregular particle shapes can also be used. Steel carriers which have been produced by spray atomization are particularly preferred.

Die Untersuchungen zu Carriern mit einwandfreier Funktionstüchtigkeit ergeben, daß ein Carrier immer dann ein gutes Druckbild liefert und als voll funktionsfähig betrachtet werden kann, wenn die elektrostatische Aufladbarkeit der im Developer befindlichen Tonerteilchen eine enge Verteilung (q/d) aufweist. Die elektrostatische Aufladbarkeitsverteilung wird mit einem q/d-Meter (Firma Epping GmbH, Neufahrn) ermittelt. Die Meßmethode nutzt die unterschiedlichen Abscheidegeschwindigkeiten von Tonerteilchen mit verschiedenen q/d-Werten (q: Ladung eines Toner­teilchens, d: Durchmesser eines Tonerteilchens) auf einer Elektrode im elektrischen Feld. Unabhängig davon darf sich die Tonerkonzentration im Developer nicht ändern, d. h. die auf dem Carrier befindlichen Toner­teilchen sollten über die Funktionsdauer weitgehend gleichbleiben, sie dürfen sich, von kleinen Abweichungen abgesehen, weder an- noch abreichern.The studies on carriers with perfect functionality show that a carrier always delivers a good print image and can be regarded as fully functional if the electrostatic chargeability of the toner particles in the developer has a narrow distribution (q / d). The electrostatic chargeability distribution is determined using a q / d meter (Epping GmbH, Neufahrn). The measurement method uses the different deposition rates of toner particles with different q / d values (q: charge of a toner particle, d: diameter of a toner particle) on an electrode in the electric field. Regardless of this, the toner concentration in the developer must not change; H. the toner particles on the carrier should largely remain the same over their service life; apart from small deviations, they should neither accumulate nor accumulate.

Der Belastungstest (Lebensdauertest) zur vollen Funktionsfähigkeit der Carrier wurde praxisnah in einem Laserdrucker ND2 (Firma Siemens AG, Müchen) durchgeführt. Dieser Printer verbrauchte im Mittel 350 g/h Toner bei 8 kg eingefülltem Developer. Der spezifische Tonerverbrauch betrug 43,8g Toner/kg Developer/h.The stress test (life test) for the full functionality of the carrier was carried out in a practical way in a laser printer ND2 (Siemens AG, Müchen). This printer consumed an average of 350 g / h of toner with 8 kg of developer. The specific toner consumption was 43.8 g toner / kg developer / h.

Bei 3 Mio Drucken hatte der Carrier im Developer eine Betriebsdauer von etwa 600 Stunden. Während dieser Zeit werden ca. 210 kg Toner verbraucht, d. h. 26,3 kg Toner pro kg Developer.With 3 million prints, the carrier in the developer had an operating time of around 600 hours. During this time, approximately 210 kg of toner are used, ie 26.3 kg of toner per kg of developer.

Auch nach einer Betriebsdauer von ca. 1200 Stunden des im Developer enthaltenen erfindungsgemäßen Carriers zeigten sich keine Beeinträch­tigungen im Druckbild, d. h. nach über 6 Millionen Drucken war der erfindungsgemäße Carrier noch voll wirksam.Even after an operating time of approximately 1200 hours of the carrier according to the invention contained in the developer, there were no impairments in the printed image, i. H. after over 6 million prints, the carrier according to the invention was still fully effective.

Ein nach US-A-3 632 512, Beispiel 1, hergestellter Carrier zeigte im Vergleich dazu bereits nach drei Millionen Drucken deutliche Ermüdung, was sich in einer merklichen Verschlechterung des Druckbildes und einer überproportionalen Anreicherung von Toner im Developer äußerte. Bestimmt man die q/d-Verteilung der in diesem erschöpften Developer vorhandenen Tonerteilchen, so findet man im Vergleich zum Toner im noch voll funktionsfähigen Developer mit dem erfindungsgemäßen Carrier nach 3 Millionen Drucken eine deutlich breitere Ladungsverteilung.In comparison, a carrier produced according to US-A-3,632,512, example 1, showed significant fatigue after only three million prints, which manifested itself in a noticeable deterioration in the printed image and a disproportionate accumulation of toner in the developer. If one determines the q / d distribution of the toner particles present in this exhausted developer, then compared to the toner in the still fully functional developer with the carrier according to the invention, after 3 million prints, a significantly broader charge distribution is found.

Um das dargelegte Konzept der sich erneuernden Carrieroberfläche und der wichtigen Rolle des Abriebs zu untermauern, wurde unbeschichteter Stahlcarrier mit feinteiligem, größtenteils amorphem Eisenoxid versetzt und anschließend ein Developer hergestellt.In order to underpin the concept of the renewing carrier surface and the important role of abrasion, uncoated steel carriers were mixed with finely divided, mostly amorphous iron oxide and then a developer was created.

In der Anfangsphase (ca. 6 Stunden) funktionierte dieser Developer im Laserdrucker hervorragend. Das Druckbild erwies sich als völlig einwandfrei und entsprechend dem obigen Test zeigten die im Developer befindlichen Tonerteilchen eine enge Ladungsverteilung (q/d-Messung). Im Verlaufe allerdings und ganz offensichtlich nach Austrag des künstlich zugesetzten Eisenoxidabriebs zeigte der Developer alsbald Erschöpfung. Das Druckbild verschlechterte sich und die Tonerteilchen im Developer wiesen eine breite Ladungsverteilung auf. Durch die analytische Überprüfung des Eisengehalts im Toner konnte nachgewiesen werden, daß über die gesamte Lebensdauer der Developer mit den erfindungsgemäßen Carriern gleichmäßig Abrieb freigesetzt wird.In the initial phase (approx. 6 hours) this developer worked excellently in the laser printer. The print image turned out to be completely flawless and according to the above test the toner particles in the developer showed a narrow charge distribution (q / d measurement). In the course, however, and quite obviously after the discharge of the artificially added iron oxide abrasion, the developer soon showed exhaustion. The printed image deteriorated and the toner particles in the developer had a wide charge distribution. The analytical examination of the iron content in the toner was able to show that even wear over the entire life of the developer is released with the carriers according to the invention.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.The invention is further illustrated by the following examples.

Beispiel 1example 1

In einem 1000-ml-Rührkessel mit pH-Elektrode, Blattrührer, Siebboden, Zu-und Ablauf werden 1000 g Stahlpulver (Stahlpulver TC 100, Firma Toniolo, Maerne, Italien) mit einer Teilchengrößenverteilung von 75 - 175 µm, einer Teilchengröße von 105 µm (Gewichtsmittel) und einer Oberfläche von 36 cm²/g vorgelegt. In einem Vorlagegefäß werden 4 einer schwefel­sauren Lösung, die einen pH-Wert von 4 aufweist durch Einleiten eines Luftstromes von 100 l/h mit Luft gesättigt (0,0205 Vol.-% O₂ in Wasser bei 15°C). Danach wird die Lösung mit einem Volumenstrom von 20 l/h durch die Stahlpulverschüttung gepumpt. Die ablaufende Lösung wird in das Vorlage­ gefäß zurückgeführt, wobei der pH-Wert im Vorlagegefäß und im Reaktor ständig gemessen wird. Im Vorlagegefäß wird mit einem Volumenstrom von 100 l/h Luft eingeblasen. Nach etwa 20 Minuten ist der pH-Wert im Vorlagegefäß auf 8 angestiegen und unterscheidet sich nicht mehr vom pH-Wert im Reaktionskessel.1000 g of steel powder (TC 100 steel powder, Toniolo, Maerne, Italy) with a particle size distribution of 75-175 µm, a particle size of 105 µm are placed in a 1000 ml stirred kettle with a pH electrode, blade stirrer, sieve plate, inlet and outlet (Weight average) and a surface area of 36 cm² / g. In a receptacle 4 are a sulfuric acid solution, which has a pH of 4 by introducing an air flow of 100 l / h saturated with air (0.0205 vol .-% O₂ in water at 15 ° C). The solution is then pumped through the steel powder filling at a volume flow of 20 l / h. The running solution is in the template returned to the vessel, the pH value in the supply vessel and in the reactor being measured continuously. Air is blown into the reservoir with a volume flow of 100 l / h. After about 20 minutes, the pH in the storage vessel rose to 8 and no longer differs from the pH in the reaction vessel.

Die leicht gelb gefärbte Lösung wird aus dem Reaktor abgelassen. Das Reaktorgefäß wird dann bei laufender Vakuumpumpe mit 4 bar-Dampf auf 135°C erhitzt und 4 Stunden bei einem Druck von 55 mbar getrocknet. Danach wird das sehr gut fließende, leicht gelblich gefärbte Stahlpulver aus dem Reaktor abgelassen und kann zur Präparation des Developers verwendet werden.The slightly yellow colored solution is drained from the reactor. The reactor vessel is then heated to 135 ° C. with 4 bar steam while the vacuum pump is running and dried for 4 hours at a pressure of 55 mbar. Then the very free-flowing, slightly yellowish-colored steel powder is discharged from the reactor and can be used to prepare the developer.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Nach den Angaben der US-A 3 632 512, Beispiel 1, wurde aus den im Beispiel 1 verwendeten Stahlkugeln ein Carrier hergestellt. Hierzu wurden die Stahlkugeln mit 2N Schwefelsäure behandelt, danach mit Wasser und Methanol gemäß den Angaben im Beispiel gewaschen und danach unter einem IR-Strahler unter Luftzutritt bei 80 °C getrocknet.According to the information in US Pat. No. 3,632,512, Example 1, a carrier was produced from the steel balls used in Example 1. For this purpose, the steel balls were treated with 2N sulfuric acid, then washed with water and methanol as described in the example and then dried under air at 80 ° C. using an IR radiator.

Beispiel 2Example 2

In einem 1000-ml-Rührkessel mit pH-Elektrode, Blattrührer, Siebboden, Zu- und Ablauf werden 1000 g Stahlpulver (Stahlpulver TC 100, Firma Toniolo, Maerne, Italien) mit einer Teilchengrößenverteilung von 75 - 175 µm einer mittleren Teilchengröße von 105 µm (Gewichtsmittel) und einer Oberfläche von 36 cm²/g vorgelegt. Dann werden unter Rühren 4 l einer schwefelsauren Lösung, die einen pH-Wert von 4 aufweist und in der 1,3 10⁻⁵ mol/l Kaliumpermanganat gelöst sind, mit einem Volumenstrom von 20 l/h durch die Stahlpulverschüttung gepumpt. Die ablaufende Lösung wird in das Vorlagegefäß zurückgeführt und der pH-Wert im Vorlagegefäß und im Reaktor ständig gemesen. Nach etwa 15 Minuten ist der pH-Wert im Vorlage­gefäß auf 8 angestiegen und unterscheidet sich nicht mehr vom pH-Wert im Reaktionskessel.1000 g of steel powder (TC 100 steel powder, Toniolo, Maerne, Italy) with a particle size distribution of 75-175 µm and an average particle size of 105 µm are placed in a 1000 ml stirred kettle with pH electrode, blade stirrer, sieve plate, inlet and outlet (Weight average) and a surface area of 36 cm² / g. Then 4 l of a sulfuric acid solution, which has a pH of 4 and in which 1.3 10⁻⁵ mol / l of potassium permanganate are dissolved, are pumped through the steel powder filling with a volume flow of 20 l / h while stirring. The running solution is returned to the storage vessel and the pH value in the storage vessel and in the reactor is constantly measured. After about 15 minutes the pH in the storage vessel has risen to 8 and no longer differs from the pH in the reaction vessel.

Die leicht braun gefärbte Lösung wird aus dem Reaktor abgelassen. Danach wird der Reaktor mit den darin verbliebenen Stahlkugeln evakuiert (55 mbar) und der Reaktorkessel bei laufender Vakuumpumpe auf 120 °C erhitzt und das Produkt 4 Stunden getrocknet. Danach wird das sehr gut fließende, leicht gelblich gefärbte Stahlpulver aus dem Reaktor abgelassen und kann direkt zur Präparation des Developers verwendet werden.The slightly brown colored solution is drained from the reactor. Then the reactor with the steel balls remaining therein is evacuated (55 mbar) and the reactor vessel is heated to 120 ° C. while the vacuum pump is running and the product is dried for 4 hours. Then the very free-flowing, slightly yellowish-colored steel powder is discharged from the reactor and can be used directly to prepare the developer.

Beispiel 3Example 3

In einem 1000-ml-Rührkessel mit pH-Elektrode, Blattrührer, Siebboden, Zu- und Ablauf werden 1000 g Stahlpulver (Stahlpulver TC 100, Firma Toniolo, Maerne, Italien) mit einer Teilchengrößenverteilung von 75 - 175 µm einer Teilchengröße von 105 µm (Gewichtsmittel) und einer Oberfläche von 36 cm²/g vorgelegt. In einem Vorlagegefäß werden 4 l einer schwefelsauren Lösung, die einen pH-Wert von 3 aufweist, bereitgestellt. Danach wird die Lösung mit einem Volumenstrom von 20 l/h durch die Stahlpulverschüttung gepumpt. Die ablaufende Lösung wird in das Vorlagegefäß zurückgeführt, wobei der pH-Wert im Vorlagegefäß und im Reaktor ständig gemessen wird. Nach etwa 17 Minuten ist der pH-Wert im Vorlagegefäß auf 8 angestiegen und unterscheidet sich nicht mehr vom pH-Wert im Reaktionskessel.1000 g of steel powder (TC 100 steel powder, Toniolo company, Maerne, Italy) with a particle size distribution of 75 - 175 µm and a particle size of 105 µm (in a 1000 ml stirred kettle with pH electrode, blade stirrer, sieve plate, inlet and outlet Weight average) and a surface area of 36 cm² / g. 4 l of a sulfuric acid solution which has a pH of 3 are provided in a receptacle. The solution is then pumped through the steel powder filling at a volume flow of 20 l / h. The running solution is returned to the storage vessel, the pH value in the storage vessel and in the reactor being continuously measured. After about 17 minutes, the pH in the storage vessel rose to 8 and no longer differs from the pH in the reaction vessel.

Die leicht gelb gefärbte Lösung wird aus dem Reaktor abgelassen. Das Reaktorgefäß wird dann evakuiert. Danach wird bei laufender Vakuumpumpe innerhalb von 5 min. 100 ml Luft durch die feuchte Eisenpulverschüttung geleitet. Dann wird die Luftzufuhr beendet und die feuchten Carrier aus dem Reaktionsgefäß unter einem Stickstoffpolster abgelassen. Je ein Drittel des feuchten Carriers wurde bei 70, 100 und 130 °C in einem evakuierbaren Trockenschrank 4 Stunden lang getrocknet.The slightly yellow colored solution is drained from the reactor. The reactor vessel is then evacuated. Thereafter, with the vacuum pump running, within 5 min. 100 ml of air passed through the damp iron powder filling. The air supply is then stopped and the moist carriers are discharged from the reaction vessel under a nitrogen blanket. One third of the moist carrier was dried at 70, 100 and 130 ° C in an evacuable drying cabinet for 4 hours.

Die abgekühlten Proben wurden in einer Klimakammer bei 85 % relativer Feuchte bei 25 °C 1 Woche lang gelagert.The cooled samples were stored in a climatic chamber at 85% relative humidity at 25 ° C for 1 week.

Die Eigenfarbe des bei 70 °C getrockneten Carriers veränderte sich von gelb nach rostrot. Die elektrostatische Aufladung entspricht jedoch derjenigen von bei 130 °C getrocknetem Carrier. Die bei 110 und 130 °C getrockneten Proben zeigen keine farbliche Veränderung und die elektrostatische Ladungsverteilung entspricht der von Beispiel 2.The color of the carrier dried at 70 ° C changed from yellow to rust red. However, the electrostatic charge corresponds to that of carriers dried at 130 ° C. The samples dried at 110 and 130 ° C show no change in color and the electrostatic charge distribution corresponds to that of Example 2.

Developer 1Developer 1

Der Developer wird durch exaktes Abwiegen von 988 g (98,8 Gew.-%) des nach Beispiel 1 hergestellten Carriers und 12 g (1,2 Gew.-%) Original-­Toner für Siemens-Laserdrucker ND2/ND3 (Siemens AG, München) und anschließendes Aktivieren hergestellt. Dazu wird die Mischung 5 Min. lang in einer 500-ml-Glasflasche auf einem Rollenbock mit 60 U/Min. bewegt.The developer is obtained by precisely weighing 988 g (98.8% by weight) of the carrier produced according to Example 1 and 12 g (1.2% by weight) of original toner for Siemens laser printers ND2 / ND3 (Siemens AG, Munich) and subsequent activation. For this, the mixture is placed in a 500 ml glass bottle on a roller stand at 60 rpm for 5 minutes. emotional.

Developer 2Developer 2

Zum Vergleich wurde ein Developer aus 98,8 Gew.-% des nach Vergleichs­beispiel 1 erhaltenen Stahlcarriers und 1,2 Gew.-% Toner für Siemens Laserdrucker ND2/ND3 hergestellt und wie beim Developer 1 aktiviert.For comparison, a developer was produced from 98.8% by weight of the steel carrier obtained according to Comparative Example 1 and 1.2% by weight of toner for Siemens laser printer ND2 / ND3 and activated as for Developer 1.

Developer 3Developer 3

Zum Vergleich wird ein Developer aus 98,8 Gew.-% unbeschichteten Stahlkugeln (TC 100) und 1,2 Gew.-% Toner für Siemens-Laserdrucker ND2/ND3 hergestellt. Die Aktivierung erfolgt wie beim Developer 1.For comparison, a developer is made from 98.8% by weight of uncoated steel balls (TC 100) and 1.2% by weight of toner for Siemens laser printers ND2 / ND3. Activation is the same as for Developer 1.

Developer 4Developer 4

Unbeschichteter Carrier (TC 100) wird 0,005 Gew.-% eines feinteiligen Eisenoxids (Sicotransorange L 2515, BASF AG, Ludwigshafen) gemischt und 15 Min. lang im Red Devil geschüttelt. Danach wird ein Developer durch Mischen von 98,8 Gew.-% des so präparierten Carriers und 1,2 Gew.-% Toner für Siemens Laserdrucker ND2/ND3 hergestellt.Uncoated carrier (TC 100) 0.005% by weight of a finely divided iron oxide (Sicotransorange L 2515, BASF AG, Ludwigshafen) is mixed and shaken in the Red Devil for 15 minutes. A developer is then produced by mixing 98.8% by weight of the carrier thus prepared and 1.2% by weight of toner for Siemens laser printers ND2 / ND3.

Bestimmung der elektrostatischen Aufladbarkeit q/mDetermination of the electrostatic chargeability q / m

Der aktivierte Developer (Ladungstrennung durch Triboelektrizität) wird genau abgewogen und in eine Meßzelle eingefüllt, die oben und unten mit Siebeinsätzen verschlossen wird.The activated developer (charge separation by triboelectricity) is weighed exactly and poured into a measuring cell, which is sealed with sieve inserts at the top and bottom.

Die Maschenweite ist mit 50 µm so gewählt, daß alle Tonerteilchen passieren können, der Carrier (75 - 175 µm) aber vollständig im Innern der Meßzelle verbleibt, der Meßzylinder isoliert aufgestellt und mit einem Elektrometer gekoppelt (q/m-Meter, Epping GmbH, Neufahrn). Durch einen kräftigen Luftstrom von ca. 4000 cm³/Min. und gleichzeitiges Absaugen wird der Toner, der elektrostatisch am Carrier haftet, vollständig von den Trägerteilchen entfernt und aus der Zelle ausgeblasen. Die Aufladung kann am Elektrometer abgelesen werden. Der Betrag der Ladung mit umgekehrtem Vorzeichen entspricht dann der Ladung des ausgeblasenen Toners, dessen Masse durch Zurückwägen der Meßzelle ermittelt wird. Im Drucker erfolgt die Aktivierung bei der Magnetbürstenentwicklung durch die an den Carrierketten entlanggleitenden Tonerteilchen. Das Ausmaß der Ladungstrennung ist abhängig von den verwendeten Materialien und von der Dauer und Intensität der Aktivierung. Durch sehr starke Rüttelbewegungen kann ein Developer zerstört werden, da entweder die Beschichtungen abgerieben werden oder der Toner auf der Carrieroberfläche verklebt.The mesh size of 50 µm is selected so that all toner particles can pass through, but the carrier (75 - 175 µm) remains completely inside the measuring cell, the measuring cylinder is set up in isolation and coupled to an electrometer (q / m meter, Epping GmbH, Neufahrn). With a powerful air flow of approx. 4000 cm³ / min. and simultaneous suction, the toner, which adheres electrostatically to the carrier, is completely removed from the carrier particles and blown out of the cell. The charge can be read on the electrometer. The amount of the charge with the opposite sign then corresponds to the charge of the blown out toner, the mass of which is determined by weighing the measuring cell back. In the printer, the magnetic brush development is activated by the toner particles sliding along the carrier chains. The degree of charge separation depends on the materials used and the duration and intensity of the activation. A developer can be destroyed by very strong shaking movements, since either the coatings are rubbed off or the toner sticks to the surface of the carrier.

Versuch 1Trial 1 Bestimmung von q/mDetermination of q / m

600 g des Developers 1 werden in einem LD-Tester (Firma Epping, GmbH, Neufahrn bei München) eingefüllt. In das Vorratsgefäß wird Toner für Siemens-Laserdrucker ND2/ND3 eingefüllt. Die Geschwindigkeit der Magnetbürste beträgt 15 cm/sec. Der Abstand zum Photoleiter betägt 2,0 mm. Die Geschwindigkeit der Halbleitertrommel beträgt 7 cm/sec. und das Potential zwischen Halbleiter und Entwicklerwalze 300 V. Die übertragene Tonermenge wird auf der anderen Seite des Photoleiters abgesaugt. Nach wenigen Minuten wird der Entwicklungprozeß unterbrochen und eine Probe des Developers 1 gezogen. Es wird eine q/m-Messung durchgeführt. Der q/m-Wert beträgt 15,5 ± 1,0 µC/g (Tabelle 1).600 g of Developer 1 are filled in an LD tester (Epping, GmbH, Neufahrn near Munich). Toner for Siemens ND2 / ND3 laser printers is filled into the reservoir. The speed of the magnetic brush is 15 cm / sec. The distance to the photoconductor is 2.0 mm. The speed of the semiconductor drum is 7 cm / sec. and the potential between the semiconductor and the developer roller 300 V. The amount of toner transferred is sucked off on the other side of the photoconductor. After a few minutes, the development process is interrupted and a sample of developer 1 is taken. A q / m measurement is carried out. The q / m value is 15.5 ± 1.0 µC / g (Table 1).

Die Abweichung wurde hier wie in den anderen Versuchen durch das arithmetrische Mittel aus 10 Versuchen bestimmt.As in the other tests, the deviation was determined by the arithmetic mean of 10 tests.

Auf gleiche Art und Weise wurden die q/m-Werte der Vergleichsdeveloper 2, 3 und 4 bestimmt. Die Meßwerte sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.The q / m values of the comparison developers 2, 3 and 4 were determined in the same way. The measured values are summarized in Table 1.

Ergebnisse:Results:

Die mittlere, elektrostatische Aufladbarkeit der Developer 1, 2 und 4 sind im Rahmen der Fehlerbreiten gleich. Der Developer 3 mit unbeschich­tetem Carrier weist im Vergleich zu den anderen Developern eine sehr hohe Aufladung auf.The mean, electrostatic chargeability of developers 1, 2 and 4 are the same within the range of errors. The Developer 3 with an uncoated carrier has a very high charge compared to the other developers.

Versuch 2Trial 2

20 g des Developers 1 werden in einer 50 ml Glasflasche auf einem Rollgestell mit 60 U/Min. 10 Min. lang aktiviert. Danach wird eine q/d-Messung (q/d-Meter, Epping GmbH, Neufahrn) durchgeführt. Der mittlere q/d-Wert beträgt 6,9 ± 3,6 fC/10 µm die Standardabweichung 4,0 ± 0,5. In gleicher Weise wurden an den Developern 2, 3 und 4 q/d-Messungen vorgen mmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.20 g of Developer 1 are placed in a 50 ml glass bottle on a trolley at 60 rpm. Activated for 10 minutes. Then a q / d measurement (q / d meter, Epping GmbH, Neufahrn) is carried out. The mean q / d value is 6.9 ± 3.6 fC / 10 µm, the standard deviation 4.0 ± 0.5. In the same way, 2, 3 and 4 q / d measurements were carried out on the developers. The results are summarized in Table 1.

Versuch 3Trial 3 Bestimmung der Tonermenge im Developer 1 unter BetriebsbedingungenDetermining the amount of toner in Developer 1 under operating conditions

8000 g des Developers 1 wurden in einen Laserprinter ND2 (Firma Siemens AG, München) eingefüllt und unter üblichen Betriebsbedingungen betrieben. Kontrolliert wurde die Schwärze und Qualität des Druckbildes.8000 g of Developer 1 were filled into a laser printer ND2 (Siemens AG, Munich) and operated under normal operating conditions. The blackness and quality of the printed image was checked.

Nach jeweils 500 000 Drucken wurde der Eisengehalt des auf Papier übertragenen Toners analysiert. Eine Probe des Developers wurde nach 3 Millionen Drucken gezogen und die Gesamttonerkonzentration bestimmt. Sie betrug 1,8 %. Nach 6 Millionen Drucken wurde der Developer aus dem Gerät genommen und die Gesamttonerkonzentration bestimmt. Sie betrug 3, 6 %.After every 500,000 prints, the iron content of the toner transferred to paper was analyzed. A sample of the developer was drawn after 3 million prints and the total toner concentration determined. It was 1.8%. After 6 million prints, the developer was removed from the device and the total toner concentration determined. It was 3.6%.

Versuch 4Trial 4 Bestimmung der Tonermenge im Developer 2 unter BetriebsbedingungenDetermining the amount of toner in Developer 2 under operating conditions

Analog Versuch 3 wurden 8000 g des Developers 2 in einen Laserprinter ND2 eingefüllt und das Gerät wie bei Versuch 3 betrieben. Nach jeweils 500 000 Drucken wurden Tonerproben gezogen und der Eisengehalt bestimmt. Nach drei Millionen Drucken betrug die Gesamttonerkonzentration bereits 5,6 %.Analogous to experiment 3, 8000 g of developer 2 were filled into a laser printer ND2 and the device was operated as in experiment 3. After every 500,000 prints, toner samples were taken and the iron content determined. After three million prints, the total toner concentration was already 5.6%.

Der Versuch wurde danach abgebrochen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt.The attempt was then stopped. The results are summarized in Table 2.

Versuch 5Trial 5 Bestimmung der Tonermenge im Developer 3 unter BetriebsbedingungenDetermining the amount of toner in Developer 3 under operating conditions

Analog Versuch 3 wurde der Developer 3 im Laserdrucker getestet. Bereits nach wenigen tausend Drucken wurde der Versuch wegen ungenügenden Druckbildes abgebrochen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt.Analogous to experiment 3, developer 3 was tested in a laser printer. The experiment was terminated after only a few thousand prints due to an insufficient print image. The results are summarized in Table 2.

Versuch 6Trial 6 Bestimmung der Tonermenge im Developer 4 unter BetriebsbedingungenDetermining the amount of toner in Developer 4 under operating conditions

Analog Versuch 3 wurde der Developer 4 im Laserdrucker geprüft. Über 5000 Drucke lieferte der Developer saubere, einwandfreie Drucke. Danach verschlechtert sich das Druckbild drastisch, so daß der Versuch abgebrochen wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Tabelle 1 Elektrostatische Aufladbarkeiten der Developer q/m in µC/g mittl. q/d in fC/10 µm Standardabweichung Developer 1 (erfindungsgemäß) 15,5 6,9 3,6 Developer 2 (Carrier nach US-PS) 16,0 7,2 4,0 Developer 3 (unbeschichteter Stahlcarrier) 36,5 13,9 5,9 Developer 4 (mit feinteiligem Eisenoxid beschichteter Stahlcarrier) 14 7,0 3,4 Tabelle 2 Ergebnise der Drucktests Developer 1 Developer 2 Developer 3 Developer 4 Bildqualität + Schwärze durch densitometrische Vermessung eines Referenzmusters nach 1000 Drucken gut 0,48 gut 0,47 zu stark 0,53 gut 0,48 nach 10 000 Drucken normal 0,53 normal 0,51 unzureichend unzureichend nach 100 000 Drucken normal 0,52 normal 0,55 - - danach normal 0,53 normal 0,52 - - Eisengehalt im Toner nach 1000 Drucken 1,0 ppm 0,5 ppm - 1 ppm nach 500 000 Drucken 1,06 ppm < 0,1 ppm - - 1 Million Drucke 0,8 ppm < 0,1 ppm - - 1,5 Millionen Drucke 1,5 ppm < 0,1 ppm - - 2 Millionen Drucke 0,9 ppm < 0,1 ppm - - 2,5 Millionen Drucke 0,7 ppm < 0,1 ppm - - 3 Millionen Drucke 0,9 ppm < 0,1 ppm - - 3,5 Millionen Drucke 1,0 ppm < 0,1 ppm - - 4,0 Millionen Drucke 0,7 ppm < 0,1 ppm - - 4,5 Millionen Drucke 0,6 ppm < 0,1 ppm - - 5 Millionen Drucke 0,5 ppm < 0,1 ppm - - 5,5 Millionen Drucke 0,7 ppm < 0,1 ppm - - 6 Millionen Drucke 0,8 ppm < 0,1 ppm - - Gesamttonerkonzentration Start 1,2 1,2 1,2 1,2 nach 3 Mio Drucken 1,8 5,6 - - nach 6 Mio Drucken 3,6 - - - Analogous to experiment 3, developer 4 was tested in a laser printer. The developer supplied more than 5000 prints, clean, flawless prints. After that, the printed image deteriorates drastically, so that the experiment was stopped. The results are summarized in Table 2. Table 1 Electrostatic chargeability of the developers q / m in µC / g middle q / d in fC / 10 µm Standard deviation Developer 1 (according to the invention) 15.5 6.9 3.6 Developer 2 (carrier according to US PS) 16.0 7.2 4.0 Developer 3 (uncoated steel carrier) 36.5 13.9 5.9 Developer 4 (steel carrier coated with finely divided iron oxide) 14 7.0 3.4 Results of the printing tests Developer 1 Developer 2 Developer 3 Developer 4 Image quality + blackness through densitometric measurement of a reference pattern after 1000 prints a good 0.48 a good 0.47 too strong 0.53 a good 0.48 after 10,000 prints normal 0.53 normal 0.51 insufficient insufficient after 100,000 prints normal 0.52 normal 0.55 - - after that normal 0.53 normal 0.52 - - Iron content in the toner after 1000 prints 1.0 ppm 0.5 ppm - 1 ppm after 500,000 prints 1.06 ppm <0.1 ppm - - 1 million prints 0.8 ppm <0.1 ppm - - 1.5 million prints 1.5 ppm <0.1 ppm - - 2 million prints 0.9 ppm <0.1 ppm - - 2.5 million prints 0.7 ppm <0.1 ppm - - 3 million prints 0.9 ppm <0.1 ppm - - 3.5 million prints 1.0 ppm <0.1 ppm - - 4.0 million prints 0.7 ppm <0.1 ppm - - 4.5 million prints 0.6 ppm <0.1 ppm - - 5 million prints 0.5 ppm <0.1 ppm - - 5.5 million prints 0.7 ppm <0.1 ppm - - 6 million prints 0.8 ppm <0.1 ppm - - Total toner concentration begin 1.2 1.2 1.2 1.2 after 3 million prints 1.8 5.6 - - after 6 million prints 3.6 - - -

Claims (6)

1. Carrier, der auf Stahlkernen einen eisenoxidhaltigen Oberflächenbelag der Formel (Fe0)x · Fe₂0₃ (x = 0, 1 - 1) aufweisen, erhältlich durch Behandeln der Stahlkerne (-kugeln) mit wäßriger Schwefelsäure, wobei je m² Kugeloberfläche 5 · 10⁻⁵ bis 2,5 · 10⁻⁴ mol Schwefelsäure angewendet werden und die Säurekonzentration zu Beginn der Behandlung 10⁻² bis 10⁻⁶ mol/l beträgt, Oxidation der mit Schwefelsäure behandelten Kugeln mit Sauerstoff oder einem oxidierend wirkenden Mittel in einer Menge, die 5 · 10⁻⁵ - 5 · 10⁻⁴ Oxidationsäqui­valent/m² Kugeloberfläche entspricht und Trocknen der Kugeln bei 60 bis 150 °C unter einem Druck von ≦ 100 mbar.1. Carrier, which have an iron oxide-containing surface coating of the formula (Fe0) x · Fe₂0₃ (x = 0, 1 - 1) on steel cores, obtainable by treating the steel cores (spheres) with aqueous sulfuric acid, with 5 · 10⁻ per m² spherical surface ⁵ to 2.5 · 10⁻⁴ mol of sulfuric acid are used and the acid concentration at the start of the treatment is 10⁻² to 10⁻⁶ mol / l, oxidation of the balls treated with sulfuric acid with oxygen or an oxidizing agent in an amount that 5 · 10⁻⁵ - 5 · 10⁻⁴ oxidation equivalent / m² spherical surface and drying the spheres at 60 to 150 ° C under a pressure of ≦ 100 mbar. 2. Verfahren zur Herstellung der Garrier gemäß Anspruch 1 durch Behandeln von Stahlkugeln mit wäßriger Schwefelsäure und Trocknen der behandelten Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stahlkugeln je m² Kugeloberfläche mit 5 · 10⁻⁵ bis 2,5 · 10⁻⁴ mol Schwefelsäure behandelt, wobei zu Beginn der Behandlung die Konzentration 10⁻² bis 10⁻⁶ mol/l beträgt, die mit Schwefelsäure behandelten Kugeln mit Sauerstoff oder einem oxidierend wirkenden Mittel in einer Menge, die 5 · 10⁻⁵ bis 5 · 10⁻⁴ Oxidationsäquivalenten entspricht, partiell oxidiert und die oxidierten Kugeln bei 60 bis 150 °C unter einem Druck von ≦ 100 mbar trocknet.2. A process for the preparation of the Garrier according to claim 1 by treating steel balls with aqueous sulfuric acid and drying the treated balls, characterized in that the steel balls per m² ball surface are treated with 5 · 10 · to 2.5 · 10⁻⁴ mol of sulfuric acid , at the beginning of the treatment the concentration is 10⁻² to 10⁻⁶ mol / l, the balls treated with sulfuric acid with oxygen or an oxidizing agent in an amount corresponding to 5 · 10⁻⁵ to 5 · 10⁻⁴ oxidation equivalents , partially oxidized and the oxidized balls dried at 60 to 150 ° C under a pressure of ≦ 100 mbar. 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der Schwefelsäure und die Oxidation gleichzeitig erfolgen.3. The method according to claim 2, characterized in that the treatment with the sulfuric acid and the oxidation take place simultaneously. 4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation mit Luftsauerstoff oder mit Alkalimetallpermanganat durchgeführt wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the oxidation is carried out with atmospheric oxygen or with alkali metal permanganate. 5. Verfahren gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Stahlkerne (-kugeln) behandelt, die nach dem Verfahren der Sprühverdüsung hergestellt worden sind.5. The method according to claim 2, 3 or 4, characterized in that steel cores (balls) are treated, which have been produced by the spray atomization method. 6. Verwendung der Carrier gemäß Anspruch 1 in Developern für Laser­drucker.6. Use of the carrier according to claim 1 in developers for laser printers.
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