NL8006065A

NL8006065A - ELECTROPHOTOGRAPHIC COMPOSITE CARRIER WITH SELF-CLEANING OPERATION DURING USE IN A COPIER.

Info

Publication number: NL8006065A
Application number: NL8006065A
Authority: NL
Original assignee: Indiana General Corp
Priority date: 1980-04-24
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1981-11-16
Also published as: GB2075209A; JPS56167150A; DE3116394A1

Description

* 1 * N/29.850-Kp/vdM - 1 -* 1 * N / 29850-Kp / vdM - 1 -

Electrofotografische samengestelde drager met zelfreinigende werking tijdens gebruik in een copiëermachine.Electrophotographic composite support with self-cleaning effect during use in a copier.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op werkwijzen voor electrofotografische afbeelding en, in het bijzonder, op magnetisch gevoelige deeltjes, die geschikt zijn voor gebruik in copiëermachines, die berusten op ontwikkeling 5 met een magnetische borstel.The invention generally relates to electrophotographic imaging methods and, in particular, to magnetically sensitive particles suitable for use in copiers which rely on magnetic brush development.

In het electrofotografische proces wordt een elec-trische lading gelijkmatig aangebracht op het oppervlak van een fotoconductor. Afbeeldingsgewijze blootstelling van de fotoconductor aan licht doet de lading verstrooien in de 10 lichte gebieden, terwijl de donkere gebieden de ladingen behouden, onder vorming van een "latente" fotografische copie van het origineel.In the electrophotographic process, an electric charge is evenly applied to the surface of a photoconductor. Image-wise exposure of the photoconductor to light scatters the charge in the light areas, while the dark areas retain the charges, forming a "latent" photographic copy of the original.

Het latente beeld op de fotoconductor wordt zichtbaar gemaakt door middel van kleine zwarte deeltjes, genaamd 15 toner. Er is een aantal methodes bekend voor de toepassing van de toner. Eén van deze staat bekend als cascade-ontwikkeling en wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.618.552. Een andere methode is bekend als het magnetische borstelproces, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooi-20 schrift 2.874.063.The latent image on the photoconductor is visualized by means of small black particles called toner. A number of methods are known for applying the toner. One of these is known as cascade development and is described in U.S. Pat. No. 2,618,552. Another method is known as the magnetic brushing process, as described in U.S. Patent 2,874,063.

Zowel in het cascade- als in het magnetische borstelproces wordt bij het ontwikkelen gebruik gemaakt van een twee-componentenontwikkelaarmateriaal. De ontwikkelaar bestaat uit dragerdeeltjes met bijgemengde kleine tonerdeeltjes. Wan-25 neer het mengsel van drager- en tonerdeeltjes wordt geschud, vindt er een uitwisseling van electronen plaats tussen de oppervlakken van de componenten, onder vorming van de bekende wrijvingselectrostatische lading, waarbij de toner- en dragerdeeltjes tegenstelde, maar gelijke, ladingen krijgen. Wanneer 30 een op de juiste wijze geschud ontwikkelaarmengsel in contact wordt gebracht met het latente electrostatische beeld op een fotoconductor, wordt de toner aangetrokken van de drager naar het oppervlak van de fotoconductor, onder vorming van een zichtbaar beeld.In the cascade as well as in the magnetic brushing process, a two-component developer material is used in the development. The developer consists of carrier particles with admixed small toner particles. When the mixture of carrier and toner particles is shaken, an exchange of electrons takes place between the surfaces of the components to form the known friction electrostatic charge, whereby the toner and carrier particles receive opposed but equal charges. When an appropriately shaken developer mixture is contacted with the latent electrostatic image on a photoconductor, the toner is attracted from the support to the surface of the photoconductor to form a visible image.

35 In principe zal na het schudden elk paar ongelijke 8006065 * > - 2 - materialen een wrijvingselectrostatische lading produceren, maar de speciale structurele en functionele eigenschappen van de tegenwoordig gangbare electrofotografische copiëermachines hebben de ontwikkeling van complexe toner/dragersamenstellingen 5 nodig gemaakt voor het verkrijgen van een bevredigende werking van de conventionele systemen. Desalniettemin hebben de bekende samenstellingen tekortkomingen in een aantal opzichten.In principle, after shaking, any pair of dissimilar 8006065 *> - 2 materials will produce a friction electrostatic charge, but the special structural and functional properties of the current electrophotographic copiers have necessitated the development of complex toner / carrier compositions 5 to obtain satisfactory operation of conventional systems. Nevertheless, the known compositions have shortcomings in a number of respects.

Om de tekortkomingen van de ontwikkelaarmengsels volgens de stand van de techniek beter te kunnen begrijpen, is 10 het nuttig allereerst een overzicht te geven van de fysisch-chemische eigenschappen van commerciële tonerdeeltjes, die in electrofotografische copiëermachines worden gebruikt. Toners bestaan in het algemeen uit een harsstelsel (van één of meer componenten), kleurende reagentia, zoals kleurstoffen, pigmen-15 ten en koolzwart en één of meer toevoegsels, die, alhoewel aanwezig in kleine hoeveelheden, dienen ter modificatie van de fundamentele eigenschappen van de toner.In order to better understand the shortcomings of the developer blends of the prior art, it is useful first of all to provide an overview of the physicochemical properties of commercial toner particles used in electrophotographic copiers. Toners generally consist of a resin system (of one or more components), coloring reagents, such as dyes, pigments and carbon black, and one or more additives which, although present in small amounts, serve to modify the basic properties of the toner.

Teneinde een aanvaardbare kwaliteit van de copie met de vereiste kenmerken te produceren, moeten de deeltjes , 20 beschikken over een correcte wrijvingselectrostatische lading, een hoge graad van zwartheid, een kleine afmeting en thermische kwaliteiten, die ervoor zorgen dat de toner permanent wordt vastgehecht aan het copiëerpapier, onder toepassing van warmte.In order to produce an acceptable copy quality with the required characteristics, the particles must have a correct friction electrostatic charge, a high degree of blackness, a small size and thermal qualities, which ensure that the toner is permanently adhered to the copy paper, using heat.

25 De juiste wrijvingselectrostatische lading wordt verkregen door de keuze van een polymeerhars, evt. -harsen, die electronen hetzij kan afstaan, hetzij kan opnemen van het gewenste dragermateriaal. De hoge graad van zwartheid wordt in het algemeen verkregen door aan de polymeerhars een relatief 30 hoge concentratie van koolzwart bij te mengen. Van de volgens deze procedure gemaakte toners is algemeen bekend, dat zij aanleiding geven tot stofvorming in de copiëermachine. Dit stof, dat microscopisch kleine kooldeeltjes bevat, blijft kleven aan essentiële onderdelen van het copiëerapparaat, zo-'35 als het oppervlak van de fotoconductor en de reinigingsborstel en veroorzaakt zo een ongewenst laagje materiaal op deze onderdelen. Dit laagje wordt geleidelijk dikker, totdat een punt wordt bereikt waarop de kwaliteit van de copie wordt aan- 8006065 *' i - 3 - getast. Een dergelijke situatie kan slechts worden rechtgezet met een kostbare servicebeurt, die reiniging en/of vervanging van de essentiële delen met zich meebrengt.The correct friction electrostatic charge is obtained by the choice of a polymer resin, if necessary. resins, which can either donate electrons or receive the desired carrier material. The high degree of blackness is generally obtained by admixing a relatively high concentration of carbon black to the polymer resin. The toners made by this procedure are well known to give rise to dusting in the copier. This dust, which contains microscopic carbon particles, adheres to essential parts of the copier, such as the surface of the photoconductor and the cleaning brush, thereby causing an unwanted film of material on these parts. This layer gradually thickens until it reaches a point where the quality of the copy is touched 8006065 * 3. Such a situation can only be rectified with a costly service, which entails cleaning and / or replacement of the essential parts.

In het algemeen zijn de huidige fabricagetechnie-5 ken voor tonerdeeltjes zodanig ontworpen, dat deeltjes in een afmetingenbereik van 5-30 jx geproduceerd worden. Alhoewel fijne deeltjes, kleiner dan 10 jx, de optische resolutie van een copie verbeteren, neigt de aanwending hiervan tot het optreden van dezelfde aanslagproblemen als bij het gebruik van 10 koolzwart. Aangezien het in de copiëerwereld van het hoogste belang is de servicebeurten tot een minimum terug te brengen, worden doorgaans tonerdeeltjes onder 10 jx verwijderd uit de tonerdeeltjesmassa volgens een werkwijze, genaamd klassifica-tie. Deze methode is echter inherent duur en is inefficiënt, 15 aangezien een bepaalde hoeveelheid van de grotere deeltjes ook wordt verwijderd. Zo zijn methodes, die berusten op deel-tjesklassificatie slechts van praktisch belang in die weinige gevallen, waarin een relatief dure toner in commerciëel opzicht aanvaardbaar is. Aangezien grote tonerdeeltjes vergruizen 20 tijdens de werking van de copiëermachine, zullen zelfs geklas-sificeerde toners uiteindelijk de ongewenste aanslag geven over langere perioden van bedrijf.In general, current toner particle manufacturing techniques are designed to produce particles in a size range of 5-30 µm. Although fine particles, less than 10 µx, improve the optical resolution of a copy, their use tends to present the same tarnishing problems as when using carbon black. Since it is of the utmost importance in the copying world to minimize service intervals, toner particles below 10 µm are usually removed from the toner particle mass by a method called classification. However, this method is inherently expensive and inefficient, since a certain amount of the larger particles are also removed. For example, methods based on particle classification are only of practical importance in those few cases where a relatively expensive toner is commercially acceptable. Since large toner particles crush during the operation of the copier, even classified toners will eventually give the unwanted deposits over extended periods of operation.

De meeste gewone copiëermachines van dit moment maken gebruik van een warmt emethode om de toner op het co-25 piëerpapier te versmelten of te hechten om op die manier de afbeelding zonder vlekken weer te geven. De succesvolle toepassing van versmelting door warmte vereist een tonerhars met een relatief laag smeltpunt, die in de half-vaste toestand gemakkelijk kan vloeien. Deze fysische vereisten staan echter 30 in directe tegenstelling tot de fysische materiaaleigenschappen, die vereist zijn voor een minimale aanslagvorming. Tot op heden werden telkens mengsels ontwikkeld, die het beste evenwicht gaven tussen ongewenste aanslagvorming en gewenste smelteigenschappen. Bijgevolg werden bepaalde harsen met goede 35 lage-temperatuursmelteigenschappën verworpen, omdat zij in onaanvaardbare mate aanslag gaven.Most conventional copiers today use a heat method to fuse or adhere the toner to the copier paper to display the image without smudging. The successful application of heat fusion requires a relatively low melting point toner resin that can flow easily in the semi-solid state. However, these physical requirements are in direct contrast to the physical material properties required for minimal scale formation. To date, mixtures have been developed which gave the best balance between undesired scale formation and desired melting properties. Consequently, certain resins with good low temperature melting properties were rejected because they gave an unacceptable degree of tarnishing.

Uit het bovenstaande blijkt duidelijk, dat een electrofotografisch tonermengsel vele complexe variabelen om- 80 0 6 0.6 5 - 4 - vat, terwijl in het bijzonder aanslagproblemen een aanzienlijke barrière vormen voor verbeteringen van het totale technologische niveau van copiëermachines.From the above it is clear that an electrophotographic toner mixture comprises many complex variables, while in particular tarnishing problems form a considerable barrier to improvements in the total technological level of copiers.

Dragerdeeltjes in bestaande ontwikkelaarmengsels 5 zijn glaskralen, zand, Rochelle zout, staalhagel, vlokijzer, nikkelvlokken, ferriet en variaties daarvan. Elke grootte van het dragerdeeltje, mits tenminste ongeveer tweemaal de diameter van het grootste tonerdeeltje in het betrokken ontwikke-laarmengsel, is in principe bruikbaar, maar een optimale 10 kwaliteit van de copie vraagt om een relatief nauwe verdeling over het groottebereik.Carrier particles in existing developer mixtures 5 are glass beads, sand, Rochelle salt, steel shot, flake iron, nickel flakes, ferrite and variations thereof. Any size of the carrier particle, provided at least about twice the diameter of the largest toner particle in the developer mixture concerned, is in principle usable, but an optimum quality of the copy requires a relatively narrow distribution over the size range.

De belangrijkste eigenschap, waarmee de kwaliteit van een drager of ontwikkelaarmengsel kan worden gemeten, is de z.g. levensduur van de ontwikkelaar. Na een zeker aantal 15 machine-omlopen, of copieën, zal worden gevonden dat de ontwikkelaar niet langer in staat is een aanvaardbaar beeld of aanvaardbare copie te leveren. Dit aantal copieën wordt de "levensduur van de ontwikkelaar" genoemd. Bijv. gebruikt de . RBC Copier IV (uitgebracht door Litton Industries) vlokijzer-20 dragerdeeltjes met een levensduur van de ontwikkelaar van ca.The most important property, with which the quality of a carrier or developer mixture can be measured, is the so-called lifetime of the developer. After a certain number of machine turns, or copies, it will be found that the developer is no longer able to provide an acceptable image or copy. This number of copies is called the "developer life." E.g. uses the. RBC Copier IV (released by Litton Industries) flake iron-20 carrier particles with developer life of approx.

8-10.000 copieën. Inderdaad heeft men onder experimentele omstandigheden gevonden, dat vlokijzer een maximale levensduur van de ontwikkelaar van ca. 12.000 copieën kan leveren in de meeste types conventionele copiëerapparaten.8-10,000 copies. Indeed, it has been found under experimental conditions that flake iron can provide a maximum developer life of approximately 12,000 copies in most types of conventional copiers.

25 In een poging de levensduur van de ontwikkelaar van metaaldeeltjes te verbeteren, hebben verscheidene onderzoekers een dunne organische polymeerdeklaag aangebracht op het oppervlak van de deeltjes. Zie bijv. het Amerikaanse oc-trooischrift'3.918.968. Deze procedure verbetert de levensduur 30 van de ontwikkelaar door variatie van factoren, afhankelijk van het type hars, de dikte van de deklaag en de methode van bekleding. Bijv. gebruikt de Xerox 3100 copiëermachine (gefabriceerd door Xerox Corporation) een drager, bestaande uit sferisch staalhagel, voorzien van deklaag. De levensduur van 35 de ontwikkelaar is ca. 15.000 copieën.In an effort to improve the life of the developer of metal particles, several researchers have applied a thin organic polymer coating to the surface of the particles. See, e.g., U.S. Patent No. 3,918,968. This procedure improves the developer life by varying factors, depending on the type of resin, the thickness of the coating and the method of coating. E.g. the Xerox 3100 Copier (manufactured by Xerox Corporation) uses a spherical steel shot coated carrier. The lifetime of the developer is approximately 15,000 copies.

Hoewel de beklede dragers in vergelijking met de onbedekte deeltjes een veel betere prestatie leveren, hebben beide types één belangrijke tekortkoming. Het is algemeen be- 8006065 ï * - 5 - kend, dat door voortdurend schudden van het ontwikkelaarmengsel de toner met grote snelheid tegen het oppervlak van de drager wordt opgeworpen. De tonerdeeltjes zijn in het algemeen relatief zachter dan de dragerdeeltjes, waarvan de zachtheidsgraad, 5 zoals boven besproken, wordt bepaald door de smelteigenschap-pen. Onder soortgelijke omstandigheden heeft men eveneens gevonden, dat geleidelijk aan toner wordt afgezet in een dunne laag op het oppervlak van de drager met een voorspelbare snelheid, die afhangt van de gebruikte apparatuur. Naarmate het 10 vrije oppervlak van de drager langzamerhand wordt bedekt met een dunne laag toner, wordt de wrijvingselectrostatische lading van het ontwikkelaarmengsel verlaagd met een dientengevolge slechtere kwaliteit van de copie.Although the coated carriers have a much better performance compared to the uncovered particles, both types have one major shortcoming. It is well known that by continuously shaking the developer mixture, the toner is thrown against the surface of the carrier at high speed. The toner particles are generally relatively softer than the carrier particles, the softness of which, as discussed above, is determined by the melting properties. Under similar conditions, it has also been found that toner is gradually deposited in a thin layer on the surface of the support at a predictable rate depending on the equipment used. As the free surface of the carrier is gradually covered with a thin layer of toner, the friction electrostatic charge of the developer mixture is lowered with a consequent poorer copy quality.

Men heeft gevonden, dat bij het "levensduur van de 15 ontwikkelaar" punt vaak ca. 70 % van de totale hoeveelheid toner in het ontwikkelaarmengsel stevig gebonden is aan de drager in de vorm van een dunne laag, die slechts kan worden verwijderd door chemische bewerking. Het is daarom duidelijk, dat zowel onbeklede als beklede dragers, zoals op dit moment 20 vervaardigd, een eindige levensduur van de ontwikkelaar hebben, hetgeen een technologische begrenzing betekent voor verbeterde copiëermachines met hoge intensiteit.It has been found that at the "developer life" point, often about 70% of the total amount of toner in the developer mixture is tightly bound to the support in the form of a thin layer, which can only be removed by chemical processing . It is therefore evident that both uncoated and coated carriers, as currently manufactured, have finite developer life, which represents a technological limitation for improved high intensity copiers.

Afgezien van de onvolkomenheid door aanslagvorming van de huidige commerciële ontwikkelaars, zijn andere proble-25 men opgedoken bij het gebruik van dergelijke ontwikkelaars in zeer snelle copiëerapparaten. Naarmate de produktiesnelheid van copieën wordt opgevoerd, moet de toevoersnelheid van ontwikkelaar naar het oppervlak van de fotoconductor worden verhoogd in een evenredige mate. Onder deze omstandigheden gaan 30 tengevolge van de hoge traagheidskrachten, die door het ont-wikkelingsmechanisme van het copiëerapparaat worden opgewekt, de metaaldragerdeeltjes met een relatief hoge snelheid op elkaar en op de wanden van het apparaat stoten. Herhaald stoten leidt tot verstijving, spanningsscheurtjes en andere structu-35 rele gebreken in het dragermateriaal. Zoals te voorzien, vallen de aangestoten deeltjes in stukken uiteen. Deze brokstukken geven de toner een vreemd oppervlak en verstoren daardoor de opwekking van de wrijvingselectrostatische lading. Nog 80 o 6 0 6 5 - 6 - ernstiger is het probleem, wanneer de dragerbrokstukken ontsnappen uit de ontwikkelkamer van het copiëerapparaat en voortijdige gebreken van nabij gesitueerde elementen veroorzaken.In addition to the tarnishing flaw of current commercial developers, other problems have surfaced when using such developers in very fast copiers. As the copy production speed is increased, the developer feed rate to the photoconductor surface must be increased in a proportional manner. Under these conditions, due to the high inertial forces generated by the copier development mechanism, the metal support particles collide with each other and on the walls of the apparatus at a relatively high speed. Repeated impacts lead to stiffening, stress cracks and other structural defects in the support material. As anticipated, the impacted particles break up into pieces. These debris give the toner a foreign surface and thereby interfere with the generation of the friction electrostatic charge. Even more serious is the problem when the carrier debris escapes from the copier developing chamber and causes premature defects of nearby elements.

5 Nog een probleem met betrekking tot zeer snelle machines vormen veranderingen in de omstandigheden van de omgevingslucht. Zowel de relatieve vochtigheidsgraad als de temperatuur zijn bepalende factoren voor de grootte van de wrij-vingselectrostatische lading en daarmee voor de consistentie 10 van de kwaliteit van de copieën. Langzame copiëerapparaten produceren weinig inwendige warmte, waardoor de omgeving van de machine relatief stabiel blijft. Daarentegen moeten zeer snelle machines, zoals outputprinters van computers, 24 uur per dag functioneren, waarbij de enorme hoeveelheid warmte 15 die continu vrijkomt, niet altijd kan worden afgevoerd vanwege beperkte ventilatiemogelijkheden van de ruimte. Commerciële ontwikkelaarmengsels vertonen een dusdanige gevoeligheid voor vocht en temperatuur, dat de inbouw van complexe electronische terugkoppelingscontroles nodig is, om de variaties gedeelte-20 lijk te compenseren. Aangezien deze inrichtingen in wezen terugmeldingsmechanismen zijn, reageren zij langzaam en kunnen verscheidene matige copieën worden afgeleverd, voordat de controle over het totale proces is hersteld.Another problem with very fast machines is changes in the ambient air conditions. Both the relative humidity and the temperature determine the size of the friction electrostatic charge and thus the consistency of the quality of the copies. Slow copiers produce little internal heat, keeping the machine's environment relatively stable. On the other hand, very fast machines, such as computer output printers, have to function 24 hours a day, whereby the enormous amount of heat that is continuously released cannot always be removed due to limited ventilation possibilities of the room. Commercial developer mixtures exhibit such sensitivity to moisture and temperature that the incorporation of complex electronic feedback controls is required to partially compensate for variations. Since these devices are essentially feedback mechanisms, they respond slowly and several moderate copies can be delivered before control of the entire process is restored.

Zoals reeds vermeld, worden sommige dragers bedekt 25 met een polymeerlaag om de werkeigenschappen te verbeteren. Tegenwoordige fabricagetechnieken voor beklede dragers, zoals bijv. trommelbehandeling, hete-smeltmenging, gefluïdiseerd-bedbekleding en oplosmiddelreactie, kennen ernstige tekortkomingen met een significante variatie van charge tot charge als 30 gevolg. Twee specifieke probleemgebieden zijn de samenklontering van deeltjes en de doelmatigheid van de bekleding. Uit de stand van de techniek (zie bijv. het Amerikaanse octrooischrift 3.795.617) kan worden opgemaakt, dat agglomeraten van de aparte dragerdeeltjes vermeden moeten worden, aangezien agglo-35 meraten de neiging hebben te verbrokkelen tijdens de werking van de copiëermachine, hetgeen onderhoudsproblemen veroorzaakt.As already mentioned, some carriers are covered with a polymer layer to improve the working properties. Current manufacturing techniques for coated carriers, such as eg drum treatment, hot melt mixing, fluidized bed coating and solvent reaction, have serious deficiencies resulting in a significant batch-to-batch variation. Two specific problem areas are the agglomeration of particles and the effectiveness of the coating. From the prior art (see, e.g., U.S. Pat. No. 3,795,617), it can be seen that agglomerates of the separate carrier particles should be avoided, since agglomerates tend to crumble during copier operation, causing maintenance problems causes.

Het is gebleken·, dat de afzetting van de polymeer- 8006065 • « - 7 - bekleding op de drager in het algemeen niet een gemakkelijk reproduceerbaar proces is. Zelfs in het geval dat de theoretisch juiste gewichtshoeveelheid polymeer wordt ingevoerd om een volledige bedekking van het gehele drageroppervlak te be-5 werkstelligen, blijkt meestal dat tot aan 20 % van de deeltjes slechts een minimale of onvolledige bekleding heeft en, wat belangrijker is, dat slechts weinig deeltjes voldoende bekleed zijn. De huidige generatie beklede dragers, met gedeeltelijk discontinue of onvoldoende bekleding, is daarom onderworpen 10 aan ongewenste verbrokkeling en slijtage tijdens de werking van de copiëermachine. Aangenomen wordt, dat dit de verklaring is voor het feit, dat veel beklede dragers slechts een marginale verbetering betekenen ten opzichte van de onbeklede tegenhangers. Gezien de ombuiging van de markt naar geautoma-15 tiseerd kantoordrukwerk, bijv. electronische post, bestaat er een duidelijke behoefte aan verbeterde beklede dragermateria-len met hoge reproduktie. De huidige technologie van beklede dragers voldoet niet aan de gestegen eisen.It has been found that the deposition of the polymer coating on the support is generally not an easily reproducible process. Even in the case that the theoretically correct amount of polymer weight is introduced to effect complete coverage of the entire support surface, it usually appears that up to 20% of the particles have only a minimal or incomplete coating and, more importantly, that only a few particles are sufficiently coated. The current generation of coated carriers, with partially discontinuous or insufficient coating, is therefore subject to unwanted crumbling and wear during the operation of the copier. This is believed to account for the fact that many coated supports represent only a marginal improvement over the uncoated counterparts. In view of the market's shift to automated office printing, eg electronic mail, there is a clear need for improved, high reproduction coated support materials. The current technology of coated carriers does not meet the increased requirements.

Nog een ander tekort van commerciëel verkrijgbare 20 ontwikkelaarmengsels heeft betrekking op de moeilijkheid van het in kleine hoeveelheden bijmengen van additieven voor speciale doeleinden. Voor verscheidene copiëermachines is bijv. ca. 0,2 % zinkstearaat noodzakelijk in het ontwikkelaarmeng-sel. Vanwege de neiging van de stearaatdeeltjes om samen te 25 klonteren, is het onmogelijk een homogeen mengsel van het stearaat te bereiken. Daardoor zullen sommige gebieden een tekort en andere gebieden een overmaat aan stearaat bevatten, met een ongelijkmatige kwaliteit van de copie als resultaat.Yet another shortage of commercially available developer blends relates to the difficulty of admixing special purpose additives in small amounts. For example, for various copiers, about 0.2% zinc stearate is necessary in the developer mix. Due to the propensity of the stearate particles to clump together, it is impossible to achieve a homogeneous mixture of the stearate. As a result, some areas will be deficient and others will contain an excess of stearate, resulting in uneven copy quality.

Nog een tekortkoming van de huidige metaaldragers 30 wordt gevormd door de beperkingen van de fabricage, vanwege de gebruikte technieken in de staalindustrie. Metaalpoeders worden in allerlei industrieën gebruikt en de electrofotografie vertegenwoordigt in feite een zeer kleine fractie van de totale consumptie. De fabrikanten van copiëermachines zijn daarom 35 gedwongen poeders uit voorraad te gebruiken, die hoofdzakelijk verkocht worden voor schuurmiddelen e.d. Dit houdt in, dat de poeders niet optimaal zijn wat betreft vorm, afmeting en oppervlakeigenschappen voor het gebruik in copiëermachines.Another shortcoming of the current metal carriers 30 is the limitations of manufacture due to the techniques used in the steel industry. Metal powders are used in a variety of industries, and electrophotography actually represents a very small fraction of total consumption. The manufacturers of copiers are therefore forced to use powders from stock, which are mainly sold for abrasives, etc. This means that the powders are not optimal in shape, size and surface properties for use in copiers.

8006065 - 8 -8006065 - 8 -

Verscheidene vlokijzers bijv. bevatten een dunne laag opper-vlakte-olie, waarvan de hoeveelheid varieert van charge tot charge. De vorm van de deeltjes is een ander kritisch aspect voor goede copiëerkwaliteit. Deze vorm is echter sterk wisse-5 lend in commerciëel verkrijgbare grondstoffen voor dragers.For example, several flake irons contain a thin layer of surface oil, the amount of which varies from batch to batch. The shape of the particles is another critical aspect for good copy quality. However, this form is highly variable in commercially available carrier materials.

Verder hebben de huidige metaaldragers het nadeel, dat hun stortdichtheid en magnetische eigenschappen niet te veranderen zijn, aangezien deze vastgelegd zijn met de chemische structuur van het metaal. Vlokijzer heeft bijv. een 3 10 stortdichtheid van ca. 8 g/cm en een verzadigde magnetisatie van ca. 200 emu/g. Geen van beide waarden is optimaal voor copiëermachines, waardoor de machinefabrikanten derhalve gedwongen waren vergaande compromissen in het mechanische ontwerp te maken, ter aanpassing van algemeen verkrijgbare 15 dragerdeeltjes.Furthermore, current metal carriers have the disadvantage that their bulk density and magnetic properties cannot be changed, since they are fixed with the chemical structure of the metal. For example, flake iron has a bulk density of approx. 8 g / cm and a saturated magnetization of approx. 200 emu / g. Neither of these values is optimal for copiers, so the machine manufacturers were forced to make far-reaching compromises in the mechanical design, to adapt commonly available carrier particles.

Een zeer belangrijk nadeel van het gebruik van metaaldragers is het feit, dat de specifieke oppervlakte-weerstand niet veranderd kan worden. De specifieke oppervlak-teweerstand van dragerdeeltjes bepaalt het relatieve gemak, of 20 de relatieve moeilijkheid, van de doorgang van een electrische stroom door een massa van dragerdeeltjes. Aangezien het ont-wikkelaarmengsel zich onder de gebruiksomstandigheden in een copiëermachine gedraagt als een electrische condensator, is de snelheid van tonerafzetting op het oppervlak van de fotocon- 25 ductor omgekeerd evenredig met de specifieke oppervlakteweer- stand van de drager. Een onbeklede vlokijzerdrager heeft bijv.A very important drawback of the use of metal carriers is the fact that the specific surface resistance cannot be changed. The specific surface resistance of carrier particles determines the relative ease, or relative difficulty, of passage of an electric current through a mass of carrier particles. Since the developer mixture behaves like an electric capacitor under the conditions of use in a copier, the speed of toner deposition on the surface of the photoconverter is inversely proportional to the specific surface resistance of the support. For example, an uncoated flake iron carrier has

6 een specifieke oppervlakteweerstand van ca. 10 ohm cm en dit materiaal geeft zeer compacte zwarte afbeeldingen. Staalhagel dat bekleed is met een polymeer, heeft daarentegen een speci- 9 30 fieke oppervlakteweerstand van 10 ohm cm, hetgeen leidt tot naar verhouding lichtere afbeeldingen. Er bestaat een grote behoefte aan materialen met een soortelijke weerstand, die ligt tussen de extreme waarden van onbeklede en beklede deeltjes.6 has a specific surface resistance of approx. 10 ohm cm and this material produces very compact black images. Steel shot coated with a polymer, on the other hand, has a specific surface resistance of 10 ohm cm, which leads to comparatively lighter images. There is a great need for materials with a resistivity between the extreme values of uncoated and coated particles.

35 Samenvattend kan gesteld worden, dat zowel de langzame copiëermachines als de inrichtingen met hoge snelheid, de huidige drager- en ontwikkelaarsamenstellingen, duidelijke beperkingen in fabricage en prestatie hebben, die de ontwikke- 8006065 - 9 - ling van meer geavanceerde en betrouwbare machines verhinderen en de behoefte aan verbeterde ontwikkelaarmengsels aantonen.In summary, it can be stated that both the slow copiers and the high speed devices, the current carrier and developer assemblies, have clear manufacturing and performance limitations, which prevent the development of more advanced and reliable machines and demonstrate the need for improved developer blends.

De uitvinding beoorgt een drager te verschaffen, die bestaat uit in mechanisch en chemisch opzicht stabiele 5 agglomeraten van kleinere eenheden.The invention aims to provide a support which consists of mechanically and chemically stable agglomerates of smaller units.

De uitvinding verschaft een drager/ontwikkelaar-samenstelling, waarvan het drageroppervlak met constante snelheid zelf-afschuring ondergaat, onder behoud van een optimale wrijvingselectrostatische lading en onder verschaffing van een 10 drager/ontwikkelaarsamenstelling, die de aanslag van toner op de drager tot een minimum terugbrengt bij een verbetering van de levensduur van de ontwikkelaar en de copiëerkwaliteit.The invention provides a support / developer composition, the support surface of which undergoes self-abrasion at a constant rate, while maintaining an optimum friction electrostatic charge and providing a support / developer composition, which minimizes the deposition of toner on the support to improve developer life and copy quality.

De uitvinding beoogt een drager/ontwikkelaarsamen-stelling te verschaffen, die de vorming van toneraanslag op 15 het oppervlak van de fotoconductor tot een minimum terugbrengt .The object of the invention is to provide a carrier / developer composition which minimizes the formation of toner deposits on the surface of the photoconductor.

De uitvinding verschaft een dragersamenstelling, waarvan de specifieke electrische oppervlakteweerstand gevarieerd kan worden over vijf grootte-ordes.The invention provides a carrier composition, the specific electrical surface resistance of which can be varied over five orders of magnitude.

20 De uitvinding beoogt een drager/ontwikkelaarsamen stelling te verschaffen, die een verbeterde tolerantie ten opzichte van veranderingen in vochtigheid en temperatuur vertoont .The object of the invention is to provide a carrier / developer composition that exhibits an improved tolerance to changes in humidity and temperature.

De uitvinding verschaft een drager/ontwikkelaar, 25 die een.nauwkeurige methode voor homogene dispersie van kleine hoeveelheden toevoegsels in de drager/ontwikkelaarsamenstel-ling toelaat.The invention provides a carrier / developer which permits an accurate method for homogeneous dispersion of small amounts of additives in the carrier / developer composition.

De uitvinding beoogt een drager/ontwikkelaarsamen-stelling te verschaffen, waarvan de materiaaleigenschappen van 30 de deeltjes, zoals de stortdichtheid en de verzadigde magnetisatie, gevariëerd kunnen worden binnen brede grenzen.The object of the invention is to provide a carrier / developer composition, the material properties of the particles of which, such as the bulk density and the saturated magnetization, can be varied within wide limits.

De uitvinding verschaft een dragersamenstelling, die niet lijdt aan de beperkingen, die bij de bestaande technieken door de fabrikanten van metaalpoeder worden opgelegd.The invention provides a carrier composition which does not suffer from the limitations imposed by the manufacturers of metal powder in the existing techniques.

35 De uitvinding beoogt tevens een drager/ontwikke laar te verschaffen, die een verbeterde electrofotografische werkwijze bewerkstelligt.Another object of the invention is to provide a carrier / developer which achieves an improved electrophotographic process.

De uitvinding omvat een werkwijze voor het ver- 8006065 - 10 - vaardigen van een drager, die de bovenstaande doelstellingen bereikt.The invention includes a method of manufacturing a carrier which achieves the above objects.

In het algemeen omvat de onderhavige werkwijze voor het vervaardigen van de drager de bereiding van een sus-5 pensie van magnetische deeltjes en polymeerhars in een vloeistof, het drogen van de suspensie, teneinde samengeklonterde korrels te vormen en het zeven van de korrels, teneinde een vooraf bepaalde grootteverdeling te verschaffen.Generally, the present method of manufacturing the support comprises preparing a suspension of magnetic particles and polymer resin in a liquid, drying the suspension to form agglomerated granules, and sieving the granules to provide predetermined size distribution.

Elk geschikt magnetisch materiaal is bruikbaar als 10 dragerdeeltjes, daarbij inbegrepen ijzer, nikkel, cobalt, zachte en harde ferrieten, complexe ijzeroxides e.d. De deeltjesgrootte van het magnetische materiaal kan in het traject van 0,5-100 jx liggen. Optimale resultaten worden verkregen met deeltjes in het bereik van 0,5-25 ƒ1. Wanneer de deel-15 tjesgrootte van het ruwe magnetische materiaal te groot blijkt, kan het verkleind worden met behulp van de standaardmethodes, zoals een luchtmolen, straalmolen, hamermolen, colloïdemolen en een kogelmolen.Any suitable magnetic material can be used as carrier particles, including iron, nickel, cobalt, soft and hard ferrites, complex iron oxides, etc. The particle size of the magnetic material can be in the range of 0.5-100 µm. Optimal results are obtained with particles in the range of 0.5-25 ƒ1. When the particle size of the raw magnetic material proves to be too large, it can be reduced by standard methods such as an air mill, jet mill, hammer mill, colloid mill and ball mill.

Elk geschikt organisch polymeer of combinaties van 20 polymeren kunnen als harssysteem worden toegepast, zoals polyolefinen, po'lystyreen, polyurethaan, polysulfon, polyvinylchloride, polycarbonaat en polyacrylaat. Vaste polymeren kunnen desgewenst gemalen worden tot een grootte van ca. 5 ƒ1 en dan voor gebruik worden gedispergeerd in een vloeistof.Any suitable organic polymer or combinations of polymers can be used as a resin system, such as polyolefins, polystyrene, polyurethane, polysulfone, polyvinyl chloride, polycarbonate and polyacrylate. Solid polymers can be milled to a size of about 5 ƒ1 if desired and then dispersed in a liquid before use.

25 Vloeibare polymeren kunnen vödr gebruik worden opgelost of gedispergeerd in de vloeistof. Optimale resultaten worden bereikt door toepassing van polymeeremulsies.Liquid polymers can be dissolved or dispersed in the liquid before use. Optimal results are achieved by using polymer emulsions.

Het gebruik van waterige emulsies is in de onderhavige uitvinding bijzonder gemakkelijk. Voorbeelden van wate-30 rige emulsies, die zich lenen voor het doel van de uitvinding, zijn SR202, een styreen-acrylcopolymeer, afkomstig van Polyvinyl Chemical Industries; Rhoplex W70, een acrylpolymeer, bereid door Rhom & Haas; Poly-N-90, een polyethyleenpolymeer-dispersie, vervaardigd door Ionac Chemical.The use of aqueous emulsions is particularly easy in the present invention. Examples of aqueous emulsions that lend themselves to the purpose of the invention are SR202, a styrene acrylic copolymer from Polyvinyl Chemical Industries; Rhoplex W70, an acrylic polymer, manufactured by Rhom &Haas; Poly-N-90, a polyethylene polymer dispersion manufactured by Ionac Chemical.

35 De bereiding van de reactiemengselsuspensie, voorafgaande aan het drogen, kan plaatsvinden met een gebruikelijke industriële mengapparatuur, bijv. een Lightening mengmachine, een Hockmeyer- mengmachine of een colloïdemolen. Voor ' 8006065 - 11 - sommige copiëerapparaten werd gevonden, dat een optimaal dra-gerdeeltje wordt verkregen door de toepassing van twee of meer polymeersystemen. In dat geval is om twee redenen de volgorde van toevoeging van de afzonderlijke polymeercomponenten be-5 langrijk. Allereerst kunnen emulsies een schok ondergaan, wanneer zij plotseling worden verdund in een ander systeem, waardoor grote polymeerdeeltjes worden neergeslagen. Ten tweede werd gevonden, dat door de gescheiden toevoeging van het polymeer het mogelijk wordt gemaakt één van de polymeren op 10 het oppervlak van de magnetische deeltjes bij voorkeur te bekleden. De laatste werkwijze kan twee gescheiden heterogene polymeerfasen in het uiteindelijke samengeklonterde deeltje opleveren, hetgeen nuttig is voor sommige toepassingen.The reaction mixture suspension can be prepared prior to drying with a conventional industrial mixing equipment, eg a Lightening mixing machine, a Hockmeyer mixing machine or a colloid mill. For some 8006065-11 some copiers, it has been found that an optimum carrier particle is obtained by using two or more polymer systems. In that case, the order of addition of the individual polymer components is important for two reasons. First of all, emulsions can be shocked when they are suddenly diluted in another system, which precipitates large polymer particles. Second, it has been found that the separate addition of the polymer makes it possible to coat one of the polymers on the surface of the magnetic particles preferably. The latter method can yield two separated heterogeneous polymer phases in the final agglomerated particle, which is useful for some applications.

Elke geschikte droogmethode is bruikbaar om de 15 vloeibare fase van de reactiesuspensie te verwijderen, bijv. drogen aan de lucht, ovendrogen, rotatiedrogen, gefluïdiseerd-bed-drogen en sproeidroegen. Een sproeidroger in de vorm van een sproeispruitstuk of in de vorm van schijfverstuiving verdient de voorkeur. In beide technieken produceert het appa-20 raat fijne druppels van het ingevoerde suspensiemateriaal. De vloeistof wordt van de druppels verwijderd door een verwarmde luchtstroom, die bovendien een deeltjesklassificatie van het gerede produkt teweeg brengt. Het materiaal, dat de droger verlaat, is een vrij stromend poeder, bestaande uit agglomera-25 ten van het magnetische materiaal, dat gebonden is in een driedimensionaal polymeerrooster. Door instelling van de werkwijzeparameters, zoals de viskositeit van de suspensie, de invoer/afvoerdroogtemperatuur en de verstuiving, kan een groot bereik van afmetingen van het uiteindelijke dragerpro-30 dukt worden verkregen. De aldus geproduceerde dragerdeeltjes kunnen verder op grootte geklassificeerd worden voor afzonderlijke toepassingen.Any suitable drying method can be used to remove the liquid phase from the reaction slurry, eg air drying, oven drying, rotary drying, fluidized bed drying and spray drying. A spray dryer in the form of a spray manifold or in the form of a disk spray is preferred. In both techniques, the device produces fine droplets of the imported slurry material. The liquid is removed from the drops by a heated air stream, which additionally produces a particle classification of the finished product. The material exiting the dryer is a free-flowing powder consisting of agglomerates of the magnetic material bonded in a three-dimensional polymer grid. By adjusting the process parameters, such as the viscosity of the slurry, the inlet / outlet drying temperature and the atomization, a wide range of dimensions of the final carrier product can be obtained. The carrier particles thus produced can be further sized for individual applications.

Elk geschikt gepigmenteerd of gekleurd electro-fotografisch tonermateriaal kan worden gebruikt met de drager-35 materialen, die volgens de werkwijze van de uitvinding zijn vervaardigd. Een ontwikkelaarmengsel wordt bereid door grondige menging van 1-10 dln. toner met ca. 100 dln. drager.Any suitable pigmented or colored electrophotographic toner material can be used with the carrier materials manufactured according to the method of the invention. A developer mixture is prepared by thorough mixing of 1-10 parts. toner with approx. 100 parts. carrier.

Het grote mengseibereik, dat door de uitvinding 8006065 φ τ - 12 - kan worden verkregen, laat de selectieve variatie van de magnetische eigenschappen van de dragerdeeltjes binnen zeer brede grenzen toe. Vanuit het oogpunt van mechanisch ontwerp is dit wenselijk, aangezien het mogelijk wordt de uitgekozen magne-5 tische eigenschappen van de drager aan te passen aan een gekozen specifiek ontwerp. Daarentegen hebben de huidige onbeklede of beklede metaaldragers een onveranderlijke magnetische sterkte en beperken daarmee het mechanische ontwerp binnen een zeer nauw gebied, hetgeen niet bevorderlijk is voor het ver-10 krijgen van een optimale kwaliteit van de copie. Bijv. moet in een zeer snelle xerografische drukker de magnetische borstel roteren met een snelheid van 500 omw./min., teneinde een compact zwarte copie te verkrijgen. Conventionele metaaldragers hebben zo'n sterke aantrekkingskracht op de magnetische rol-15 Ier, dat individuele dragerdeeltjes weerhouden worden van onafhankelijke beweging. Dit verhindert dan het vrije transport van toner door het ontwikkelaarmengsel en zal de neiging hebben de zwartheid van de copie te verminderen. Onder toepassing van de onderhavige uitvinding en in het bijzonder de verschaf-20 te flexibiliteit in dragerdeeltjes en keuze van de bekle- dingssamenstelling, kunnen de magnetische eigenschappen van de dragerdeeltjes geformuleerd worden voor de optimale kwaliteit van de copie.The wide mixing egg range which can be obtained by the invention 8006065 φ τ - 12 - allows the selective variation of the magnetic properties of the carrier particles within very wide limits. This is desirable from a mechanical design point of view, as it becomes possible to adapt the selected magnetic properties of the support to a chosen specific design. In contrast, current uncoated or coated metal carriers have an unchanging magnetic strength and thus limit the mechanical design within a very narrow range, which is not conducive to obtaining optimum copy quality. E.g. must rotate the magnetic brush at a speed of 500 rpm in a very fast xerographic printer to obtain a compact black copy. Conventional metal carriers have such a strong attraction to the magnetic roller that individual carrier particles are prevented from independent movement. This then prevents the free transfer of toner through the developer mixture and will tend to reduce the blackness of the copy. Using the present invention and in particular the flexibility in carrier particles and choice of coating composition provided, the magnetic properties of the carrier particles can be formulated for the optimum copy quality.

Nog een aspect van de onderhavige uitvinding is 25 het grote bereik van wrijvingselectrostatische eigenschappen, aangezien elk type vast polymeer opgenomen kan worden in het mengsel voor de bereiding van het samengeklonterde drager-deeltje. Dit houdt in, dat de samenstelling van de drager zodanig geformuleerd kan worden, dat deze exact past bij een 30 bepaalde toner. Dit leidt dan weer tot een grote flexibiliteit in tonerformulering, in het bijzonder wanneer speciale eigenschappen, zoals een laag smeltpunt, dienen te worden verkregen. Onbeklede dragers hebben vaste wrijvingselectrostatische eigenschappen, die de soorten toners die bruikbaar zijn, 35 drastisch beperken. Aangezien veel polymeerharsen niet op dragers kunnen worden aangebracht vanwege hun oplosbaarheid of stabiliteit, is de keuze van bekledingshars beperkt en het daaruit volgende bereik van wrijvingselectrostatische eigen- 8006065Another aspect of the present invention is the wide range of frictional electrostatic properties, since any type of solid polymer can be included in the mixture to prepare the agglomerated carrier particle. This means that the composition of the carrier can be formulated to exactly match a particular toner. This in turn leads to great flexibility in toner formulation, especially when special properties, such as a low melting point, are to be obtained. Uncoated carriers have solid frictional electrostatic properties, which drastically limit the types of toners that can be used. Since many polymer resins cannot be applied to supports because of their solubility or stability, the choice of coating resin is limited and the resulting range of friction electrostatic properties 8006065

- V- V

13 - schappen dienovereenkomstig begrensd. Het is daarom duidelijk, dat een bijzonder belangrijk voordeel van de onderhavige dragersamenstelling de mogelijkheid is om hetzij onbeklede, hetzij beklede drager te vervangen.13 - shelves limited accordingly. It is therefore evident that a particularly important advantage of the present carrier composition is the ability to replace either uncoated or coated carrier.

5 Beschouw ter illustratie een copiëerapparaat, waarbij een 2 % tonerconcentratie in het ontwikkelaarmengsel wordt gebruikt, terwijl blijkt, dat een nieuw lang levend schoonmaaksysteem een optimale prestatie levert met een verminderde tonerconcentratie van 1,5 %. Het is algemeen bekend, 10 dat de wrijvingselectrostatische lading toeneemt en de zwartheid van de copie afneemt, wanneer de tonerconcentratie wordt verminderd. Met de conventionele dragertechnologie zou een aanzienlijke herformulering van de toner met een verandering van harssysteem nodig zijn, om de nieuwe tonerconcentratie in 15 te passen. Met de dragers van de uitvinding zou het echter mogelijk zijn de wrijvingselectrostatische lading weer aan te passen door alleen maar de verhouding van één van de bekle-dingspolymeren in het mengsel te veranderen. De uitvinding laat in feite zien, dat de lading van de onderhavige dragers 20 gevarieerd kan worden in stappen van slechts tot 0,1 micro C/g toe, vergeleken met de stappen van 1 micro C/g voor conventionele dragers.For illustrative purposes, consider a copier using a 2% toner concentration in the developer mix, while a new long-life cleaning system has been found to provide optimum performance with a reduced toner concentration of 1.5%. It is well known that the friction electrostatic charge increases and the blackness of the copy decreases as the toner concentration is reduced. With the conventional carrier technology, a substantial reformulation of the toner with a change of resin system would be required to fit the new toner concentration. However, with the carriers of the invention, it would be possible to readjust the friction electrostatic charge by only changing the ratio of one of the coating polymers in the mixture. In fact, the invention shows that the charge of the subject carriers 20 can be varied in steps as low as 0.1 micro C / g, compared to the 1 micro C / g steps for conventional carriers.

Nog een voordeel van de uitvinding is de mogelijkheid, dat het oppervlak van de dragerdeeltjes een continue 25 regeneratie gedurende gebruik in een copiëermachine ondergaat. Het oppervlak blijft op deze manier betrekkelijk vrij van verontreinigingen, zoals toneraanslag, terwijl de wrijvingselectrostatische eigenschappen gedurende een lange periode constant blijven. Men neemt aan, dat het regeneratieproces op 30 de volgende manier plaatsvindt.Another advantage of the invention is the possibility that the surface of the carrier particles undergoes continuous regeneration during use in a copier. In this way, the surface remains relatively free of contaminants, such as toner deposits, while the frictional electrostatic properties remain constant for a long period of time. The regeneration process is believed to take place in the following manner.

Gebleken is, dat de samengeklonterde deeltjes, voor gebruik in een copiëermachine, lagen magnetische deeltjes bevatten, die fijn verdeeld zijn in een driedimensionaal polymeerrooster. Het polymeerrooster bestaat, naar men aan-35 neemt, uit ontelbare onderling verbonden vezels van eindige sterkte. Wanneer de samengeklonterde dragerdeeltjes geschud worden (zoals zou gebeuren in een copiëerapparaat), wordt een verwijdering van oppervlaktemateriaal met constante snelheid 8006065 - 14 - waargenomen. Het verwijderde materiaal bestaat uit kleine kristallieten, die een paar magnetische deeltjes en polymeer-vezels bevatten. Er is waargenomen, dat het oppervlak van de agglomeraten na het schudden vrijwel identiek is in profiel 5 aan ongebruikte deeltjes. Hieruit kon worden geconcludeerd, dat de samengeklonterde dragerdeeltjes een homogene samenstelling hebben en dat de continue oppervlakte-erosie gedurende gebruik constante oppervlakte-eigenschappen doet behouden en dus optimale wrijvingselectrostatische eigenschappen. Door de 10 erosie van het drageroppervlak wordt als extra voordeel de vorming van de aanslag van de toner op de drager vertraagd, met daardoor een langere levensduur van de ontwikkelaar.It has been found that the agglomerated particles, for use in a copier, contain layers of magnetic particles that are finely divided in a three-dimensional polymer lattice. The polymer lattice is believed to consist of innumerable interconnected fibers of finite strength. When the agglomerated carrier particles are shaken (as would be done in a copier), a constant speed removal of surface material 8006065-14 is observed. The material removed consists of small crystallites, which contain a few magnetic particles and polymer fibers. It has been observed that the surface of the agglomerates after shaking is almost identical in profile 5 to unused particles. It could be concluded from this that the agglomerated carrier particles have a homogeneous composition and that the continuous surface erosion maintains constant surface properties during use and thus optimum frictional electrostatic properties. Due to the erosion of the carrier surface, the additional advantage is that the formation of the deposit of the toner on the carrier is delayed, thereby resulting in a longer developer life.

Verder heeft de uitvinding nog het voordeel, dat het drageroppervlak, vergeleken met conventionele beklede dra-15 gers, in verhouding ongevoelig is voor veranderingen in vochtigheid en temperatuur. Het oppervlak van de onderhavige dragers bevat veel minder polymeer, ongeveer een factor 100, dan op conventionele wijze beklede materialen, met het gevolg, dat omgevingsinvloeden tot een minimum zijn teruggebracht.Furthermore, the invention has the further advantage that the carrier surface, compared to conventional coated carriers, is relatively insensitive to changes in humidity and temperature. The surface of the present supports contains much less polymer, about a factor of 100, than conventionally coated materials, with the result that environmental influences are minimized.

20 Het is duidelijk, dat de bovenstaande voornaamste voordelen, naast de eerder vermelde en die, welke duidelijk zijn voor de vakmensen, duiden op nieuwe drager/ontwikkelaar-materialen, die leiden tot een aanzienlijke verbetering van de totale electrofotografische werkwijze.It is clear that the above main advantages, in addition to those previously mentioned and those apparent to those skilled in the art, indicate new carrier / developer materials which lead to a significant improvement in the overall electrophotographic process.

25 In de volgende voorbeelden wordt de uitvinding nader toegelicht. Alle delen en percentages zijn naar gewicht. De voorbeelden, behalve de controlevoorbeelden, zijn bedoeld om de verschillende voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding te illustreren.In the following examples the invention is further elucidated. All parts and percentages are by weight. The examples, except the control examples, are intended to illustrate the various preferred embodiments of the invention.

30 De volgende proeven werden gebruikt om de eigen schappen van de in de voorbeelden gebruikte samenstellingen van de 'uitvinding te evalueren.The following tests were used to evaluate the properties of the compositions of the invention used in the examples.

Het vermogen van de drager/ontwikkelaar om een geschikte wrijvingselectrostatische lading te verkrijgen, werd 35 gemeten met een laboratorium-tonerinstrument. Dit instrument is voorzien van een onderdeel om een positieve of negatieve gelijkstroomspanning aan te brengen op een metalen plaat en een mogelijkheid om de drager/ontwikkelaar in dichte nabijheid 8006065 - 15 - van de plaat te brengen. De spanning, waarbij toning plaatsvindt, geeft de geschiktheid van de drager/ontwikkelaar voor gebruik in een copiëermachine aan.The ability of the support / developer to obtain a suitable friction electrostatic charge was measured with a laboratory toner instrument. This instrument includes a part to apply a positive or negative DC voltage to a metal plate and an ability to bring the carrier / developer in close proximity 8006065-15 of the plate. The voltage at which toning takes place indicates the suitability of the carrier / developer for use in a copier.

De verhouding van de wrijvingselectrostatische 5 lading en de massa van een drager-tonercombinatie wordt gemeten in de bekende cel van Faraday, met gebruik van droge perslucht om de toner te verwijderen en een direct afleesbare coulometer om de lading te volgen.The ratio of the friction electrostatic charge and the mass of a carrier-toner combination is measured in the known Faraday cell, using dry compressed air to remove the toner and an immediately readable coulometer to track the charge.

De mate van afzetting op de fotoconductoropper-10 vlakken werd waargenomen op een semi-kwantitatieve manier, door eerst het oppervlak met een oplosmiddel af te spoelen en vervolgens de relatieve zwartheid van de spoeloplossing te meten.The degree of deposition on the photoconductor surfaces was observed in a semi-quantitative manner, by first rinsing the surface with a solvent and then measuring the relative blackness of the rinsing solution.

VOORBEELD IEXAMPLE I

15 100 g van een 70 % waterige dispersie van een ijzeroxide (3100) gemaakt door Wright Industries, werd gemengd met 30 g van een 35 % waterige dispersie van een styreen-acrylcopolymeer, gemaakt door Morton Chemical (L-500). Het mengsel werd gedurende 10 min. krachtig geroerd en vervolgens 20 onder voortdurend roeren verwarmd. Tenslotte werden agglomeraten van ijzeroxide en polymeer gevormd. Na volledig drogen was het vochtgehalte van de agglomeraten minder dan 0,5 %. Microscopisch onderzoek van de agglomeraten gaf aan, dat de ijzer-oxidedeeltjes stevig gebonden waren in een matrix van poly-25 meerhars. De mechanische samenhang van de agglomeraten werd gecontroleerd door de agglomeraten gedurende 2 uur in een roterende cylinder te schudden. Geen breukvorming van de agglomeraten werd waargenomen. De agglomeraten werden in de verhouding 100 : 1 gemengd met een commerciële toner en het verkre-30 gen ontwikkelaarmengsel werd gebruikt in een laboratorium-electrofotografisch tonerinstrument. Een goede tonerdichtheid werd waargenomen bij een spanningsverschil van +150 V, hetgeen aangeeft dat de volgens de werkwijze van de uitvinding gemaakte agglomeraten een wrijvingselectrostatisch actief oppervlak 35 verschaffen en geschikt zijn voor gebruik in een copiëerappa-raat met magnetische borstel, dat gebruik maakt van een positief geladen fotoconductor, zoals selenium.100 g of a 70% aqueous dispersion of an iron oxide (3100) made by Wright Industries was mixed with 30 g of a 35% aqueous dispersion of a styrene acrylic copolymer made by Morton Chemical (L-500). The mixture was stirred vigorously for 10 min and then heated with continuous stirring. Finally, agglomerates of iron oxide and polymer were formed. After complete drying, the moisture content of the agglomerates was less than 0.5%. Microscopic examination of the agglomerates indicated that the iron oxide particles were tightly bound in a polymeric resin matrix. The mechanical cohesion of the agglomerates was checked by shaking the agglomerates in a rotating cylinder for 2 hours. No fracturing of the agglomerates was observed. The agglomerates were mixed in a 100: 1 ratio with a commercial toner and the resulting developer mixture was used in a laboratory electrophotographic toner instrument. Good toner density was observed at a voltage difference of +150 V, indicating that the agglomerates made by the method of the invention provide a friction electrostatically active surface and are suitable for use in a magnetic brush copier using a positively charged photoconductor, such as selenium.

Met algemeen gebruik van deze werkwijze werden 8006065 - 16 - andere voorbeelden verkregen als volgt: A. De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met St. Joe Lead magnetiet M-25 en een styreen-acrylpolymeer Ionac Chemical Crilicon 642 en een 25 % : 75 % samenstelling.With general use of this method, 8006065-16 other examples were obtained as follows: A. The procedure of Example I was repeated with St. Joe Lead magnetite M-25 and a styrene-acrylic polymer Ionac Chemical Crilicon 642 and a 25%: 75 % composition.

5 Na drogen van het materiaal door verwarming werden samengeklonterde deeltjes verkregen.After drying of the material by heating, agglomerated particles were obtained.

33

Stortdichtheid 0,52 g/cm M 7,02 emu/g s 3 dichtheid 1,4 g/cm 10 B. De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald metBulk density 0.52 g / cm M 7.02 emu / g s 3 density 1.4 g / cm 10 B. The procedure of Example I was repeated with

St. Joe Lead magnetiet M-25 en een styreen-acrylpolymeer Ionac Chemical Crilicon 642 in een 95 % : 5 % samenstelling.St. Joe Lead magnetite M-25 and a styrene acrylic polymer Ionac Chemical Crilicon 642 in a 95%: 5% composition.

Na drogen van het materiaal door verwarming werden samenge- klonterde deeltjes verkregen. Soortgelijke deeltjes werden 15 verkregen.After drying the material by heating, agglomerated particles were obtained. Similar particles were obtained.

33

Stortdichtheid 0,50 g/cm M 57,0 emu/g s 3 dichtheid 2,14 g/cm C. De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met 20 St. Joe Lead magnetiet M-25, Crilicon 642 en calciumcarbonaat in een 80 % : 15 % : 5 % samenstelling. Soortgelijke deeltjes werden verkregen.Bulk density 0.50 g / cm M 57.0 emu / gs 3 density 2.14 g / cm C. The procedure of Example I was repeated with 20 St. Joe Lead magnetite M-25, Crilicon 642 and calcium carbonate in an 80% : 15%: 5% composition. Similar particles were obtained.

33

Stortdichtheid 1,12 g/cm M 49,0 emu/g s 3 25 dichtheid 2,19 g/cm D. De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met St. Joe Lead magnetiet M-25, Crilicon en calciumcarbonaat, in een 60 % : 15 % : 25 % samenstelling. Soortgelijke deeltjes werden verkregen.Bulk density 1.12 g / cm M 49.0 emu / gs 3 25 density 2.19 g / cm D. The procedure of Example I was repeated with St. Joe Lead magnetite M-25, Crilicon and calcium carbonate, in a 60% : 15%: 25% composition. Similar particles were obtained.

30 Stortdichtheid 0,92 g/cm^ M 38,8 emu/g s 3 dichtheid 1,65 g/cm E. De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met 100 jx gepoederd Belmont ijzer en Crilicon in een 85 % : 15 % 35 samenstelling. Overeenkomstige resultaten werden verkregen voor samengeklonterde deeltjes van 400 jx.Bulk density 0.92 g / cm ^ M 38.8 emu / gs 3 density 1.65 g / cm E. The procedure of Example I was repeated with 100 µx powdered Belmont iron and Crilicon in an 85%: 15% composition. . Similar results were obtained for agglomerated particles of 400 µx.

Stortdichtheid 2,2 g/cm^Bulk density 2.2 g / cm ^

Mg 136,0 emu/g 80 0 6 0 6 5 aichtheia 7'32g/offl3 - 17 - F. De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met St. Joe Lead magnetiet M-25, Crilicon en geleidende koolstof in een 70%:5%:25% samenstelling. Na drogen van het materiaal door verwarming werden samengeklonterde deeltjes 5 verkregen.Mg 136.0 emu / g 80 0 6 0 6 5 aichtheia 7'32g / offl3 - 17 - F. The procedure of Example I was repeated with St. Joe Lead magnetite M-25, Crilicon and conductive carbon in a 70%: 5%: 25% composition. After drying the material by heating, agglomerated particles 5 were obtained.

oO

Stortdichtheid 0,84 g/cm M 47,0 emu/g s 3 dichtheid 3,4 g/cm G. De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met 10 St. Joe Lead magnetiet M-25, Crilicon en geleidende koolstof in een 85 % : 14,5 % s 0,5 % samenstelling. Na drogen van het materiaal door verwarming werden samengeklonterde deeltjes verkregen. Soortgelijke deeltjes werden verkregen.Bulk density 0.84 g / cm M 47.0 emu / gs 3 density 3.4 g / cm G. The procedure of Example I was repeated with 10 St. Joe Lead magnetite M-25, Crilicon and conductive carbon in an 85% : 14.5% s 0.5% composition. After drying the material by heating, agglomerated particles were obtained. Similar particles were obtained.

33

Stortdichtheid 1/17 g/cm 1.5 M_ 52,0 emu/g 5 3 dichtheid 2,75 g/cmBulk density 1/17 g / cm 1.5 M_ 52.0 emu / g 5 3 density 2.75 g / cm

VOORBEELD IIEXAMPLE II

De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met magneetoxide (CB75), gemaakt door D.M. Steward en een ethy-20 leenvinylacetaatcopolymeer (Elvace 1962), gemaakt door DuPont. De verhouding oxide/polymeer was 5,0. Overwegend gelijksoortige resultaten als in voorbeeld I werden verkregen.The procedure of Example I was repeated with magnet oxide (CB75) made by D.M. Steward and an ethyl-20-borne vinyl acetate copolymer (Elvace 1962) made by DuPont. The oxide / polymer ratio was 5.0. Predominantly similar results as in Example I were obtained.

VOORBEELD IIIEXAMPLE III

Volgens de werkwijze van voorbeeld I werden Wright 25 3100 magneetoxide en Elvace 1961 in een verhouding van 3,3 ; 1 gebruikt, samen met 0,05 deel kristal violetkleurstof C.I. 42555B. De verkregen samengeklonterde drager werd gemengd met een commerciële toner in de verhouding 50 : 1 en in een labo-ratoriumontwikkelingsinstrument getest. Een goede tonerdicht-30 heid werd waargenomen bij een spanning van -100 V, hetgeen aangeeft, dat de drager geschikt is voor gebruik in een co-piëerapparaat met magnetische borstel, dat gebruik maakt van een negatief geladen fotoconductor, zoals zinkoxide.According to the method of Example I, Wright 25 3100 magnet oxide and Elvace 1961 were in a ratio of 3.3; 1 used together with 0.05 part of crystal violet dye C.I. 42555B. The resulting agglomerated support was mixed with a 50: 1 commercial toner and tested in a laboratory developing instrument. Good toner density was observed at a voltage of -100 V, indicating that the carrier is suitable for use in a magnetic brush copier using a negatively charged photoconductor such as zinc oxide.

VOORBEELD IVEXAMPLE IV

35 De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald metThe procedure of Example I was repeated with

Wright 3100 magneetoxide en een styreen-acrylpolymeer Ionac Chemical Crilicon 642 in de verhouding 3,3 : 1, samen met 0,3 deel geleidend koolzwart. Het poederprodukt vertoonde een 8006065 - 18 - tonerspanning van +170 V en een bruto soortelijke weerstand g van ca. 10 ohm cm. Deze waarde is vergelijkbaar met de waarde van de soortelijke weerstand, verkregen met elementaire me-taaldeeltjes van dezelfde grootte.Wright 3100 magnet oxide and a styrene-acrylic polymer Ionac Chemical Crilicon 642 in the ratio 3.3: 1, along with 0.3 part conductive carbon black. The powder product exhibited an 8006065-18 toner voltage of +170 V and a gross resistivity g of about 10 ohm cm. This value is comparable to the value of the resistivity obtained with elementary metal particles of the same size.

5 VOORBEELD VEXAMPLE V

De werkwijze van voorbeeld IV werd herhaald met gepoederd nikkeloxide als het magnetische bestanddeel. Vergelijkbare resultaten met voorbeeld IV werden verkregen.The procedure of Example IV was repeated using powdered nickel oxide as the magnetic component. Comparable results with Example IV were obtained.

VOORBEELD VIEXAMPLE VI

10 De werkwijze van voorbeeld IV werd herhaald met poederijzer als het magnetische bestanddeel. Vergelijkbare resultaten met voorbeeld IV werden verkregen.The procedure of Example IV was repeated using powder iron as the magnetic component. Comparable results with Example IV were obtained.

VOORBEELD VIIEXAMPLE VII

45 kg ferriso-ferrioxide met een gemiddelde 15 deeltjesgrootte van 10 jx werd gedispergeerd in 23 kg leidingwater. 18 kg Crilicon 642, een styreen-acrylaatpolymeeremulsie die gemaakt wordt door Ionac Chemical, werd aan deze suspensie toegevoegd. Het mengsel werd gedurende 2 uur geroerd en vervolgens gevoed in de inlaatopening van een Niro-sproeidroger 20 op proeffabrieksschaal, die werkte bij een draaisnelheid van 10.000 omw./min., een invoertemperatuur van 246°C en een af-voertemperatuur van 104°C. Men nam waar, dat het dragerprodukt dat uit de sproeidroger kwam, uit deeltjesagglomeraten bestond. Individuele deeltjesagglomeraten bleken in het algemeen 25 sferisch van vorm. Het agglomeraatoppervlak van zulke deeltjes bestond uit magnetische deeltjes, ingebed in een polymeermatrix. De grootte van de samengeklonterde deeltjes had een bereik van ongeveer 60-90^1. De bruto soortelijke weerstand van het poeder was ca. 103 ohm cm en de verzadigde magnetisa-30 tie 70 emu/g.45 kg of ferriso-ferric oxide with an average particle size of 10 µx was dispersed in 23 kg of tap water. 18 kg of Crilicon 642, a styrene-acrylate polymer emulsion made by Ionac Chemical, was added to this suspension. The mixture was stirred for 2 hours and then fed into the inlet of a pilot scale Niro spray dryer 20 operating at 10,000 rpm rotational speed, inlet temperature of 246 ° C and outlet temperature of 104 ° C . The carrier product exiting the spray dryer was observed to be particulate agglomerates. Individual particle agglomerates were generally found to be spherical in shape. The agglomerate surface of such particles consisted of magnetic particles embedded in a polymer matrix. The size of the agglomerated particles had a range of about 60-90 µL. The gross resistivity of the powder was about 103 ohm cm and the saturated magnetization 70 emu / g.

Toetsing van de drager in het laboratorium-ontwik-kelingsapparaat toonde, dat het materiaal een goede wrijvings-electrostatische lading gaf met verscheidene toners van wisselende samenstelling.Testing of the carrier in the laboratory developing apparatus showed that the material gave a good frictional electrostatic charge with several toners of varying composition.

35 VOORBEELD VIIIEXAMPLE VIII

Onder toepassing van de werkwijze en mengverhouding van voorbeeld VII werd 900 kg samengestelde drager vervaardigd met een installatie op fabrieksschaal. Het produkt van samenge- 8006065 - 19 - 'klonterde deeltjes had de volgende eigenschappen: grootteverdeling 60-120 js.Using the method and mixing ratio of Example VII, 900 kg of composite support was manufactured with a factory scale installation. The product of agglomerated particles had the following properties: size distribution 60-120 µs.

materiaaldichtheid 3,2 g/cra^ 3 stortdichtheid 1,3 g/cm 5 verzadigde magnetisatie 76 emu/g omaterial density 3.2 g / cra ^ 3 bulk density 1.3 g / cm 5 saturated magnetization 76 emu / g o

bruto soortelijke weerstand 10 ohm cm VOORBEELD IXgross resistivity 10 ohm cm EXAMPLE IX

De werkwijze van voorbeeld VII werd herhaald met het volgende mengsel: 10 ferriso-ferrioxide 85 %The procedure of Example VII was repeated with the following mixture: 10 ferriso-ferric oxide 85%

Elvace 1962 (DuPont) 8 %Elvace 1962 (DuPont) 8%

Crilicon 642 (Ionac) 5 % geleidend polymeer 2 %Crilicon 642 (Ionac) 5% conductive polymer 2%

Het produkt uit de sproeidroger had de volgende eigenschappen: 15 grootteverdeling 80-110 ƒ1 materiaaldichtheid 4,0 g/cm^ 3 stortdichtheid 1,4 g/cm verzadigde magnetisatie 75 emu/g g bruto soortelijke weerstand 10 ohm cm 20 De werkwijze van dit voorbeeld werd herhaald met MPB (een produkt van de Indiana General division van Electronic Memories and Magnetics Corp. met een gemiddelde deeltjesgrootte van 1-2 ƒ0 en polyethyleen Pen 35 hars. Drogen door versproeiïng leverde samengeklonterde deeltjes op.The product from the spray dryer had the following properties: 15 size distribution 80-110 ƒ1 material density 4.0 g / cm ^ 3 bulk density 1.4 g / cm saturated magnetization 75 emu / gg gross resistivity 10 ohm cm 20 The method of this example was repeated with MPB (a product of the Indiana General division of Electronic Memories and Magnetics Corp. with an average particle size of 1-2 00 and polyethylene Pen 35 resin. Spray drying yielded agglomerated particles.

3 25 Stortdichtheid 0,50 g/cm M 54,0 emu/g.3 25 Bulk density 0.50 g / cm M 54.0 emu / g.

Een goede tonerdichtheid werd waargenomen bij een laag spanningsverschil van +150 V, hetgeen aangeeft, dat de volgens de werkwijze van de uitvinding vervaardigde agglomeraten een 30 oppervlakte verschaffen, die wrijvingselectrostatiseh actief is en geschikt is voor gebruik in een copiëerapparaat met magnetische borstel, dat gebruik maakt van een positief geladen fotoconductor, zoals selenium.Good toner density was observed at a low voltage difference of +150 V, indicating that the agglomerates produced by the method of the invention provide a surface which is frictional electrostatic and is suitable for use in a magnetic brush copier used turns a positively charged photoconductor, such as selenium.

VOORBEELD XEXAMPLE X

35 De werkwijze van voorbeeld VII werd herhaald met een ijzer-zinkferriet magnetisch bestanddeel met een verzadigde magnetisatie van 44 emu/g als een drager. De drager bleek bruikbaar in verschillende zeer snelle copiëerapparaten 8006065 - 20 - en drukmachines.The procedure of Example VII was repeated with an iron-zinc ferrite magnetic component with a saturated magnetization of 44 emu / g as a carrier. The carrier has been found useful in several high speed copiers 8006065-20 and printing machines.

VOORBEELD XIEXAMPLE XI

De werkwijze van voorbeeld VII werd herhaald met een fijn gemalen ferriso-ferrioxide, d.w.z. deeltjesgrootte 5 van 1 ƒ1 of minder, als het magnetische bestanddeel. Het zo gevormde, in het algemeen sferische, dragermateriaal had een in verhouding gladder oppervlak dan de deeltjesagglomeraten van voorbeeld VII, maar blijft een aanvaardbaar dragermiddel voor copiëerapparaten met zachte fotoconductors.The procedure of Example VII was repeated with a finely ground ferric ferric oxide, i.e. particle size 5 of 1 µl or less, as the magnetic component. The generally spherical support material thus formed had a relatively smoother surface than the particle agglomerates of Example 7, but remains an acceptable support for copiers with soft photoconductors.

10 VOORBEELD XIIEXAMPLE XII

De werkwijze van voorbeeld VII werd herhaald met 50 % ferriso-ferrioxide en 50 % polymeer. De verzadigde magnetisatie van het dragerprodukt was 40 emu/g. De magnetische en fysische eigenschappen, die deze werkwijze opleverde, zijn 15 nuttig wanneer een zeer zachte magnetische borstel gewenst is, bijv. voor de reproductie van foto's met een hoog oplossend vermogen.The procedure of Example VII was repeated with 50% ferric ferric oxide and 50% polymer. The saturated magnetization of the carrier product was 40 emu / g. The magnetic and physical properties provided by this method are useful when a very soft magnetic brush is desired, eg for reproduction of high resolution photos.

VOORBEELDEN XIII-XVEXAMPLES XIII-XV

De werkwijze van voorbeeld VIII met fabrieksscha-20 lige uitrusting werd herhaald met de onderstaande harsen en aanvaardbare dragers voor specifieke doeleinden werden vervaardigd: voor- electrosta- beeld _ tisch teken speciale eigenschappen 25 XIII polyethyleen - weerstand tegen vochtig heid XIV polytetrafluor- - weerstand tegen toneraan- ethyleen slag. Zeer langdurige drager 30 XV polyurethaan + in staat om kleine hoe veelheden additief vast te houden en vrij te geven.The procedure of Example VIII with factory-made equipment was repeated with the following resins and acceptable carriers for specific purposes were prepared: electrostatic drawing special properties 25 XIII polyethylene - resistance to moisture XIV polytetrafluoro - resistance to toner ethylene blow. Very long-lasting carrier 30 XV polyurethane + able to retain and release small amounts of additive.

De in voorbeeld VII bereide drager werd geëvolu-35 eerd in het copiëerapparaat model 3100, gefabriceerd door Xerox Corporation, op de volgende manier. Een ontwikkelaar-mengsel werd gemaakt door menging van 900 g drager met 100 g toner, gefabriceerd door Xerox Corporation, voor gebruik in het 3100 copiëerapparaat. De afstelling van de machine werd 40 niet veranderd. Iedere honderdste copie werd uitgezocht als 8006065 Λ - 21 - proefcopie en onderzocht op tekenen van verslechtering van de ontwikkelaar. Het is bekend, dat de normale levensduur van de ontwikkelaar voor commerciële beklede dragerprodukten in het Xerox 3100 copiëerapparaat ongeveer IS000 copieën bedraagt.The support prepared in Example VII was evolved in the Model 3100 Copier manufactured by Xerox Corporation in the following manner. A developer mixture was made by mixing 900 g of carrier with 100 g of toner manufactured by Xerox Corporation for use in the 3100 copier. The machine adjustment was not changed. Every hundredth copy was selected as a 8006065 Λ - 21 trial copy and examined for signs of developer deterioration. It is known that the normal developer life for commercial coated carrier products in the Xerox 3100 Copier is approximately IS000 copies.

5 Het materiaal van dit voorbeeld toonde een uitstekende co-piëerkwaliteit tot op 20.000 copieën, toen de proef werd afgebroken. De copieën vertoonden een grotere reinheid bij 20.000 copieën, dan men normaal vindt bij 15.000 copieën met commerciële ontwikkelaars. Een onderzoek van de seleniumfotoconduc-10 tortrommel toonde aan, dat het oppervlak volledig vrij was van toneraanslag.The material of this example showed excellent copier quality up to 20,000 copies when the test was aborted. The copies showed greater purity with 20,000 copies than are normally found with 15,000 copies with commercial developers. An examination of the selenium photoconduc-10 tumbler showed that the surface was completely free of toner deposits.

Deze copiëermachineproef werd ter vergelijking herhaald met een ontwikkelaar van een commercieel merk. Na 12.000 copieën werd een significante verslechtering in de 15 copiekwaliteit waargenomen, waarbij in het bijzonder de achtergrond een grijze tonerafzetting bevatte, hetgeen aangaf dat de ontwikkelaar zijn grens voor een nuttige prestatie naderde. Onderzoek van de seleniumfotoconductor toonde de aanwezigheid van een dunne laag toner aan. Bij 14.000 copieën was de 20 copiëerkwaliteit zover gedaald, dat vervanging van het ontwik-kelaarmengsel nodig werd.This copier test was repeated for comparison with a commercial brand developer. After 12,000 copies, a significant deterioration in the copy quality was observed, with the background in particular containing a gray toner deposit, indicating that the developer was approaching its limit for useful performance. Examination of the selenium photoconductor showed the presence of a thin layer of toner. At 14,000 copies, the copy quality had fallen to such an extent that replacement of the developer mixture was required.

Teneinde de anti-afzettingseigenschap van de dragers volgens voorbeelden VII en VIII vollediger te bepalen, werden deze vergeleken met de beklede drager, die gebruikt 25 wordt door Xerox Corporation in zijn copiëermachine model 31Q0. Het volgende experiment werd bedacht voor deze vergelijking.In order to more fully determine the anti-deposition property of the carriers of Examples VII and VIII, they were compared to the coated carrier used by Xerox Corporation in its Model 31Q0 copier. The following experiment was devised for this comparison.

Telkens 2 g van de dragers van voorbeelden VII en VIII en van de beklede drager van Xerox werden gelijkmatig 30 verdeeld over aparte' aluminiumplaten. Een tweede plaat en een gewicht van 5 kg werden op iedere aluminiumplaat geplaatst.2 g each of the carriers of Examples VII and VIII and of the Xerox coated carrier were evenly distributed on separate aluminum plates. A second plate and a weight of 5 kg were placed on each aluminum plate.

Het gewicht en de dekplaat werden telkens gewreven over de onderplaat met de drager en vervolgens werd met het oog de opgetreden slijtage van deze plaat vergeleken met eerder 35 onderzochte platen.The weight and the cover plate were each rubbed on the bottom plate with the carrier and then visually the wear of this plate that had occurred was compared with plates examined previously.

De dragers van voorbeelden VII en VIII vertoonden zichtbaar sterkere afschuureigenschappen op de blaadjes en verminderden dus het aanslagvormende effect van de drager, in 8006065 V - - 22 - vergelijking met de beklede drager van Xerox.The carriers of Examples VII and VIII exhibited visibly stronger abrasion properties on the leaves and thus reduced the scale-forming effect of the carrier, in 8006065 V - 22 - compared to the Xerox coated carrier.

Een keramische trommelmolen werd genomen om de oppervlakslijtage van de materialen volgens de uitvinding te meten. Deze proef werd opgezet om het soort schudden na te 5 bootsen, dat een drager in een copiëerapparaat met magnetische borstel zou ondergaan. Op basis van experimentele waarneming van verscheidene dragers in de proef met de trommelmolen, staat 1 uur trommelen gelijk aan ca. 10 uur schudden onder de feitelijke omstandigheden van een copiëerapparaat.A ceramic drum mill was taken to measure the surface wear of the materials of the invention. This test was designed to simulate the type of shaking that a carrier would undergo in a magnetic brush copier. Based on experimental observation of several carriers in the drum mill run, 1 hour of tumbling equates to about 10 hours of shaking under the actual conditions of a copier.

10 De meting werd uitgevoerd door 900 g drager vol gens voorbeeld VIII gedurende 10 uur te behandelen in een keramische trommelmolen, d.w.z. het equivalent van bij benadering 100 uur arbeid van een conventionele copiëermachine.The measurement was performed by treating 900 g of the support of Example VIII in a ceramic drum mill for 10 hours, i.e., the equivalent of approximately 100 hours of labor from a conventional copier.

Na telkens gelijke tussenpozen werd een klein monster uit de 15 molen genomen en onderzocht op ultrafijn materiaal. De volgende resultaten werden verkregen.After equal intervals, a small sample was taken from the mill and examined for ultrafine material. The following results were obtained.

opgeteld % afgeschuurd uren behandeling _materiaal_ 2 2,7 20 4 4,9 6 6,5 8 8,4 10 11,3 .added% sanded down hours of treatment _ material_ 2 2.7 20 4 4.9 6 6.5 8 8.4 10 11.3.

Deze gegevens tonen afschuring of erosie van het 25 oppervlak van elk dragerdeeltje aan met een relatief constante snelheid en werden bevestigd door vergelijking van afgeschuurde met nieuwe deeltjes. Waargenomen werd, dat door de inwerking van de trommelmolen een voortdurende regeneratie van een nieuw oppervlak van een samengeklonterd deeltje plaats-30 vond.These data demonstrate abrasion or erosion of the surface of each support particle at a relatively constant rate and were confirmed by comparison of abrasion with new particles. It was observed that the action of the drum mill caused a continuous regeneration of a new surface of a clumped particle.

Ook het materiaal van voorbeeld IX werd aan bovenstaande proef met een trommelmolen onderworpen en gaf de 1 volgende resultaten.The material of Example IX was also subjected to the above drum mill test and gave the following results.

35 8006065 - 23 - opgeteld % afgeschuurd uren behandeling _materiaal_ 2 0,8 4 2,1 5 6 '3,3 8 4,5 10 5,435 8006065 - 23 - added% sanded down hours of treatment _ material_ 2 0.8 4 2.1 5 6 '3.3 8 4.5 10 5.4

Na 10 uur behandeling met de trommelmolen, weer het equivalent van 100 uur machine-arbeid, was 5,4 % van het oorspronkelijke 10 materiaal verwijderd van het oppervlak. Dit staat gelijk aan een gemiddeld verlies van oppervlakdikte van ca. 2 jx.After 10 hours of drum milling, again the equivalent of 100 hours of machine labor, 5.4% of the original material was removed from the surface. This is equivalent to an average loss of surface thickness of approx. 2 yx.

Een studie naar de levensduur van de ontwikkelaar werd uitgevoerd op het RBC IV copiëerapparaat, uitgebracht door Litton Industries. Met de toner en de drager, die door 15 Litton voor de RBC IV worden verkocht, werden ongeveer 8800 copieën verkregen voordat de copiekwaliteit slechter werd, ter indicatie van het einde van de nuttige levensduur van de ontwikkelaar. Daartegenover stond een tweede studie, waarbij 100 dln. drager van voorbeeld IX gebruikt werden met de RBC IV 20 toner voor het ontwikkelaarmateriaal. Deze ontwikkelaar werd gebruikt om copieën te maken op de RBC IV copiëermachine. De copiëerkwaliteit bleef stabiel voor 20.000 copieën, toen de proef werd afgebroken. Het materiaal van de uitvinding vertoonde een significant langere levensduur van de ontwikkelaar, 25 dan met de bestaande technologie bereikt wordt.A developer life study was conducted on the RBC IV copier released by Litton Industries. With the toner and carrier sold by Litton for the RBC IV, approximately 8800 copies were obtained before the copy quality deteriorated, indicating the end of the useful life of the developer. On the other hand, a second study involved 100 parts. carrier of Example IX were used with the RBC IV 20 toner for the developer material. This developer was used to make copies on the RBC IV copier. Copy quality remained stable for 20,000 copies when the test was aborted. The material of the invention exhibited a significantly longer developer life than that achieved with existing technology.

80060658006065

Claims

An electrophotographic composite support having the ability to exert a self-cleaning action on its surface during use in a copier, characterized in that a plurality of magnetic particles are embedded in a three-dimensional polymer matrix.

An electrophotographic composite support according to claim 1, characterized in that it serves to clean impurities from the photoconductor during use in the copier.

3. A process for the preparation of the composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic component is dispersed in a water emulsion of the polymer, after which the resulting mixture is spray dried, to form agglomerated composite particles.

The composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic component is between 25 and 95% of the composite particle.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component is between 5 and 75%.

Composite carrier according to claim 1 or 2, characterized in that 2-25% inert filling material is used.

Composite carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic material is iron powder.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic material is nickel powder.

9. Composite support according to claim 1 or 2, 35. characterized in that the magnetic material is ferric-ferric oxide powder.

Composite carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic material is 8006065-25 ferrite powder.

Composite carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the particle size of the magnetic powder is between 1 and 100

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component is a styrene-acrylic copolymer.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component 10 is an acrylic polymer.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component is a vinyl chloride polymer.

15. Composite support according to claim 1 or 2, 15 characterized in that the polymer component is a vinyl acetate polymer.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component is an ethylene vinyl chloride vinyl acetate terpolymer.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component is a polyethylene polymer.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component 25 is a polyurethane polymer.

Composite support according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer component is a polytetrafluoroethylene polymer.

20. Composite support according to claim 1 or 2, 30 characterized in that the polymer component consists of a two or three-fold combination of styrene-acrylic copolymer, acrylic polymer, vinyl chloride polymer, vinyl acetate polymer, ethylene vinyl chloride vinyl acetate terpolymer, polyethylene polymer and polyethylene polymer.

Composite carrier according to claim 1 or 2, characterized in that a conductive substance is added in an amount between 0.5 and 25%. 8006065 - 26 -

Composite carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the size of the composite carrier particles is between 10 and 400 µl.

23. An electrophotographic developer mixture suitable for use in a magnetic brush copier, characterized in that it contains between 90 and 99.7 parts of carrier according to claim 1 or 2 and between 0.3 and 10 parts of toner. 10 8006065