NL8006065A - Electrofotografische samengestelde drager met zelfreinigende werking tijdens gebruik in een copieermachine. - Google Patents

Description

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

Electrofotografische samengestelde drager met zelfreinigende werking tijdens gebruik in een copiëermachine.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

De uitvinding beoorgt een drager te verschaffen, die bestaat uit in mechanisch en chemisch opzicht stabiele 5 agglomeraten van kleinere eenheden.

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.

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 .

De uitvinding verschaft een dragersamenstelling, waarvan de specifieke electrische oppervlakteweerstand gevarieerd kan worden over vijf grootte-ordes.

20 De uitvinding beoogt een drager/ontwikkelaarsamen stelling te verschaffen, die een verbeterde tolerantie ten opzichte van veranderingen in vochtigheid en temperatuur vertoont .

De uitvinding verschaft een drager/ontwikkelaar, 25 die een.nauwkeurige methode voor homogene dispersie van kleine hoeveelheden toevoegsels in de drager/ontwikkelaarsamenstel-ling toelaat.

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.

De uitvinding verschaft een dragersamenstelling, die niet lijdt aan de beperkingen, die bij de bestaande technieken door de fabrikanten van metaalpoeder worden opgelegd.

35 De uitvinding beoogt tevens een drager/ontwikke laar te verschaffen, die een verbeterde electrofotografische werkwijze bewerkstelligt.

De uitvinding omvat een werkwijze voor het ver- 8006065 - 10 - vaardigen van een drager, die de bovenstaande doelstellingen bereikt.

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.

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.

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.

25 Vloeibare polymeren kunnen vödr gebruik worden opgelost of gedispergeerd in de vloeistof. Optimale resultaten worden bereikt door toepassing van polymeeremulsies.

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.

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.

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.

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.

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.

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- 8006065

- 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

30 De volgende proeven werden gebruikt om de eigen schappen van de in de voorbeelden gebruikte samenstellingen van de 'uitvinding te evalueren.

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.

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.

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.

VOORBEELD 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.

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.

5 Na drogen van het materiaal door verwarming werden samengeklonterde deeltjes verkregen.

3

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 met

St. Joe Lead magnetiet M-25 en een styreen-acrylpolymeer Ionac Chemical Crilicon 642 in een 95 % : 5 % samenstelling.

Na drogen van het materiaal door verwarming werden samenge- klonterde deeltjes verkregen. Soortgelijke deeltjes werden 15 verkregen.

3

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.

3

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.

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.

Stortdichtheid 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.

o

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.

3

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

VOORBEELD 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.

VOORBEELD 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.

VOORBEELD IV

35 De werkwijze van voorbeeld I werd herhaald met

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.

5 VOORBEELD V

De werkwijze van voorbeeld IV werd herhaald met gepoederd nikkeloxide als het magnetische bestanddeel. Vergelijkbare resultaten met voorbeeld IV werden verkregen.

VOORBEELD VI

10 De werkwijze van voorbeeld IV werd herhaald met poederijzer als het magnetische bestanddeel. Vergelijkbare resultaten met voorbeeld IV werden verkregen.

VOORBEELD 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.

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.

35 VOORBEELD 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.

materiaaldichtheid 3,2 g/cra^ 3 stortdichtheid 1,3 g/cm 5 verzadigde magnetisatie 76 emu/g o

bruto soortelijke weerstand 10 ohm cm VOORBEELD IX

De werkwijze van voorbeeld VII werd herhaald met het volgende mengsel: 10 ferriso-ferrioxide 85 %

Elvace 1962 (DuPont) 8 %

Crilicon 642 (Ionac) 5 % geleidend polymeer 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.

3 25 Stortdichtheid 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.

VOORBEELD 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.

VOORBEELD 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.

10 VOORBEELD 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.

VOORBEELDEN 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Na telkens gelijke tussenpozen werd een klein monster uit de 15 molen genomen en onderzocht op ultrafijn materiaal. De volgende resultaten werden verkregen.

opgeteld % afgeschuurd uren behandeling _materiaal_ 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.

Ook het materiaal van voorbeeld IX werd aan bovenstaande proef met een trommelmolen onderworpen en gaf de 1 volgende resultaten.

35 8006065 - 23 - opgeteld % afgeschuurd uren behandeling _materiaal_ 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.

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.

8006065

Claims (23)

1. Een electrofotografische samengestelde drager met het vermogen een zelfreinigende werking op zijn oppervlak uit te oefenen gedurende gebruik in een copiëermachine, 5met het kenmerk, dat een veelvoud van magnetische deeltjes is ingebed in een driedimensionale polymeermatrix.

2. Een electrofotografische samengestelde drager volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 10 deze dient ter reiniging van verontreinigingen van de foto-conductor gedurende gebruik in de copiëermachine.

3. Werkwijze voor de bereiding van de samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk , dat de magnetische component gedispergeerd 15 wordt in een wateremulsie van het polymeer, waarna het verkregen mengsel wordt gesproeidroogd, onder vorming van samengeklonterde, samengestelde deeltjes.

4. De samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de magnetische com- 20 ponent tussen 25 en 95 % van het samengestelde deeltje bedraagt.

5. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent tussen 5 en 75 % bedraagt.

6. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat 2-25 % inert vulmateriaal is gebruikt.

7. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het magnetische materiaal 30 ijzerpoeder is.

8. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het magnetische materiaal nikkelpoeder is.

9. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, 35. e t het kenmerk, dat het magnetische materiaal ferriso-ferrioxidepoeder is.

10. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het magnetische materiaal 8006065 - 25 - ferrietpoeder is.

11. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de deeltjesgrootte van het magnetische poeder ligt tussen 1 en 100 5

12. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent een styreen-acrylcopolymeer is.

13. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent 10 een acrylpolymeer is.

14. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent een vinylchloridepolymeer is.

15. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, 15 m e t het kenmerk, dat de polymeercomponent een vinylacetaatpolymeer is.

16. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent een ethyleenvinylchloridevinylacetaatterpolymeer is.

17. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent een polyethyleenpolymeer is.

18. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent 25 een polyurethaanpolymeer is.

19. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de polymeercomponent een polytetrafluorethyleenpolymeer is.

20. Samengestelde drager volgens conclusie l of 2, 30 m e t het kenmerk, dat de polymeercomponent bestaat uit een tweevoudige of drievoudige combinatie van styreen-acrylcopolymeer, acrylpolymeer, vinylchloridepolymeer, vinylacetaatpolymeer, ethyleenvinylchloridevinylacetaatterpo-lymeer, polyethyleenpolymeer, polyurethaanpolymeer en poly-35 tetrafluorethyleen.

21. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een geleidende stof in een hoeveelheid tussen 0,5 en 25 % is toegevoegd. 8006065 - 26 -

22. Samengestelde drager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de grootte van de samengestelde dragerdeeltjes tussen 10 en 400 ^1 ligt.

23. Een electrofotografisch ontwikkelaarmengsel, 5 geschikt voor gebruik in een copiëerapparaat met magnetische borstel, met het kenmerk, dat dit tussen 90 en 99,7 delen drager volgens conclusie 1 of 2 en tussen 0,3 en 10 delen toner bevat. 10 8006065