DE2502659B2 - Elektrostatographischer Entwickler - Google Patents

Description

In allgemeinen verwenden handelsübliche elektrostatographische Entwicklungssysteme automatische Maschinen. Da automatische elektrostatographische Abbildungsmaschinen mit einem Minimum an Wartung laufen sollten, soll der Entwickler dazu imstande sein, durch viele Tausende von Zyklen hindurch zurückgeführt zu werden. Bei automatischen elektrostatographischen Einrichtungen ist es üblich, ein elektrostatographisches Aufzeichnungsmaterial zu verwenden, das aufgeladen, belichtet und sodann durch Kontakt mit einem Entwicklergemisch entwickelt wird. Die Tonerbildübertragung erfolgt durch eine koronaerzeugende Einrichtung, die eine elektrostatische Ladung verleiht, um das Tonerbild von dem elektrostatographischen Aufzeichnungsmaterial zu dem Bildempfangsmaterial anzuziehen. Die Polarität der Ladung, die erforderlich ist, um die Bildübertragung zu bewirken, hängt von der visuellen Form der ursprünglichen Kopie im Verhältnis zu der Reproduktion und zu den elektroskopischen Eigenschaften des Entwicklermaterials ab, das zur Entwicklung verwendet wird. Wenn z. B. eine positive Reproduktion von einem positiven Original gemacht werden soll, dann geht man herkömmlicherweise so vor, daß man eine positive Korona verwendet, um die Übertragung eines negativ geladenen Tonerbildes auf ein Bildempfangsmaterial zu bewirken. Wenn eine positive Reproduktion von einem negativen Original gewünscht wird, dann geht man herkömmlicherweise so vor, daß man einen positiv geladenen Toner verwendet, der von den geladenen Gegenden des Aufzeichnungsmaterials zu den entladenen Gegenden abgestoßen wird, um darauf ein positives Bild zu erzeugen, das durch eine Korona mit negativer Polarität übertragen werden kann. In jedemFatl bleibt auf dem Aufzeichnungsmaterial nach der Übertragung ein restliches Tonbild gewöhnlich zurück. Weil das Aufzeichnungsmaterial für einen nachfolgenden Zyklus wiederverwendet werden kann, ist es erforderlich, das restliche Bild zu entfernen, um eine weitere Aufladung und Wiederentwicklung des Kleichen Bildes zu vermeiden.

Es sind bereits verschiedene Reinigungsvorrichtungen für elektrostatographische Aufzeichnungsmaterialien bekannt. Die bekannten Reinigungssysteme entfernen jedoch nicht alle Typen von Tonerteilchen von allen Typen von wiederverwendbaren Aufzeichnungsmaterialien. Hierbei handelt es sich nicht um einen Mangel des Reinigungssystems selbst Wenn nämlich der jeweilige Toner nicht dazu neigen würde, auf dem jeweiligen Aufzeichnungsmaterial einen haftenden

ίο restlichen Film zu bilden, dann wurden die beschriebenen Reinigungssysteme den ganzen restlichen Toner wirksam entfernen. Jedoch neigen viele handelsübliche Toner aufgrund ihrer besonderen Natur dazu, auf wiederverwendbaren Aufzeichnungsmaterialien einen zurückbleibenden Film zu bilden, wobei solche Filme unerwünscht sind, da ihr Vorhandensein nachteilig die Qualität der nicht-entwickelten und entwickelten Bilder beeinflußt

Aus der DE-OS 22 49 385 ist es bekannt, daß man den

Aufbau von Tonerfilmen vermeiden kann, wenn man einen elektrostatographischen Entwickler auf einem feinverteilten elektroskopischen Toner und einer kleinen Menge eines feinverteilten festen reibungsvermindernden Materials, dessen Härte geringer als die des Tonermaterials ist, und dessen reibungsvermindernde Eigenschaften größer als die des Tonermaterials sind, verwendet, und wobei das reibungsvermindernde Material eine größere Neigung zur Bildung eines dünnen haftenden Filmes auf einer Oberfläche aufweist als das Tonermaterial. Dieses bekannte Entwicklermaterial wird zusammen mit einer kleinen Menge eines feinvertelten nicht schmierenden Schleifmaterials, dessen Härte größer ist als die des reibungsvermindernden und des Tonermaterials eingesetzt Als feinteiliges reibungsverminderndes Material mit einer Härte, die geringer ist als die des Toners können Polymere, wie Polycaprolactone mit Molekulargewichten von weniger als etwa 4000 oder niedermolekulare Fluorkohlenstoffverbindungen, beispielsweise wachsartige, kurzkettige Telomere von Tetrafluoräthylen sowie niedermolekulare schmierfähige Polytetrafluoräthylen-Pulver verwendet werden. In Kombination mit den nicht-schmierenden Schleifmitteln bewirken sie ein Verschmieren auf dem Aufzeichnungsmaterial, wobei die Dicke der

Schmierschicht durch das Schleifmittel kontrolliert wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verschmieren durch

das polymere Material, das eine der Tonerkomponenten bildet, ganz zu vermeiden und dadurch eine weitere

Verbesserung eines elektrostatographischen Entwick-

lers zu erzielen, insbesondere hinsichiiich der triboelektrischen Langzeiteigenschaften des Entwicklers.

Lie Aufgabe wird durch einen elektrostatographischen Entwickler gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße elektrostatographische Entwickler enthält somit drei Bestandteile, nämlich (1) einen feinverteilten elektroskopischen Toner, (2) einen polymeren nicht schmierenden Stoff und (3) ein feinverteiltes nicht schmierendes Schleifmateral mit einer Härte oberhalb derjenigen des polymeren Stoffes und des Toners.

Ein geeigneter feinteiliger elektroskopischer Toner, der pigmentiert oder gefärbt sein kann, kann ein Kunststoff, z. B. Polystyrol, ein Acrylharz, ein Polyäthylenharz, Poylvinylchlorid, Polyacrylamid, ein Methacrylharz, Polyäthylenterephthalat, ein Polyamid sowie ein Copolymeres sein. Im allgemeinen haben die als Toner verwendeten Materialien ein mittleres Molekulargewicht zwischen 3000 und 500 000.

Die Tonerteilchen können überücherweise mit Pigmenten oder Farbstoffen gefärbt sein, wobei das Pigment vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 30Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des gefärbten Toners verwendet wird.

Die Komponente (2), die in Mengen von 0,1 bis 10 Gew-%, bezogen auf das Gewicht des Toners verwendet wird, und aus einem polymeren nicht schmierenden Stoff besteht, hat vorzugsweise eine stärkere Elektronegativität in der triboelektrischen Reihe als Schwefel. Die Teilchengröße liegt vorzugsweise bei 0,05 bis 30 um, und insbesondere 0,25 bis 8 μπι, während die mittlere Teilchengröße des feinverteilten Toners im allgemeinen bei weniger als 30 μπα und vorzugsweise zwischen 4 und 20 μπι liegt

Nicht schmierende polymere Stoffe sind beispielsweise Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen, PoIychlortrifluoräthylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, chloriertes Polyäthylen, chlorierter Polyäther, Copolymere aus Tetrafluorätisyten und Chlortrifluoräthylen, Copolymere aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, Copolymere aus Tetrafluoräthylen und Vinylidenfluorid, Copolymere aus Chlortrifluoräthylen und Vinylidenfluorid, Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylfluorid, Copolymere aus Vinylchlorid und Polyäthylen, Copolymere aus Vinylchlorid und Polypropylen und Gemische aus den obengenannten Homopolymeren und Copolymeren. Homopolymere und Copolymere aus Fluorolefinen werden aufgrund der größeren Anzahl von qualitativ hochwertigen Kopien, die auf einem wiederverwendbaren Aufzeichnungsmaterial erhalten werden können, bevorzugt

Obgleich keine Bindung an. eine Theorie der Wirkungsweise erfolgen soll, wird dc» b angenommen, daß die Verwendung eines zähen, stabilen, im wesentlichen verschmierungsfreien polymeren Zusatzmaterials mit einem nicht-verschmierenden Schleifmittel die Schlagwirkung des Toners vermindert und die triboelektrischen Langzeiteigenschaften des Entwicklers verstärkt Vermutlich wird hierdurch eine gute Bildqualität mit hoher Dichte bei einer Verminderung des Hintergrundes erzielt

Nicht-schmierende Schleifmittel, welche die dritte Komponente darstellen und in einer Menge von 0,01 bis 5Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Toners vorliegen, sind z.B. kolloidales Siliziumoxid, oberflächenmodifiziertes organophiles Siliziumdioxid, Aluminiumsilikat, oberflächenbehandeltes Aluminiumsilikat, Titandioxid, Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Antimontrioxid, Bariumtitanat, Calciumtitanat oder Strontiumtitanat, CaSiO^ MgO, ZnO, Ζ1Ό2 und Gemische davon.

Hydrophobe Siliziumdioxidarten werden besonders bevorzugt Die Teilchengröße des nicht-schmierenden Schleifmaterials soll im Submikronbereich bei 1 bis 500 μπ\ vorzugsweise 10 bis 100 μπι liegen.

Bevorzugte Entwickler enthalten als polymeren Stoff Polyvinylidenfluorid und der polymere Stoff besteht vorzugsweise aus kugelförmigen Teilchen.

Vergleichsversuch

Die Trommel aus glasartigem Selen einer automatischen Kopiermaschine wird bis zu einer positiven Spannung von etwa 800 V koronabeladen und durch eine Vorlage belichtet, um ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen. Ein Kontrollentwickler aus 1 Teil Toner mit einer kritischen Oberflächenspannung von etwa 30 Dyn/cm, enthaltend ein Styrol/Butylmethacry-Iat-Copolymeres und etwa 10 Gew.-% Ruß, wird nach dem Beispiel 1 der US-PS 30 79 342 hergestellt Etwa 100 Teile Stahlkerntrigerperlen, hergestellt gemäß US-PS 2618 551, werden in der Entwicklerstation verwendet. Die Tonerteilchen haben eine mittlere Teilchengröße von etwa 10 μπι und die Trägerperlen haben eine mittlere Teilchengröße von etwa 450 μπι. Nach dem Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes in der Entwicklerstation wird das resultierende Tonerbild in einer Übertragungsstation auf ein Blatt Papier fibertragen. Die restlichen Tonerteilchen, die auf der Selentrommel nach dem Durchlauf durch die Übertragungsstation zurückbleiben, werden mittels ehrer Reinigungsklinge entfernt, die einen rechteckigen Streifen aus einem Polyurethanelastomeren mit einer Dicke von 0,24 cm besitzt, der eine Kantenfeder aufweist, welche gegen die Oberfläche der Selentrommel hingelenkt ist Die Spurseite der Reinigungsklinge ist so angeordnet, daß ein akuter Winkel von 22° mit der Tangentenlinie gebildet wird, die sich durch die Linie des Klingenkontaktes erstreckt An die Klinge wird ein genügender Druck angelegt, daß eine maximale Entfernung der Tonerteilchen von der Trommeloberfläehe erhalten wird. Die Trommeloberfläche wird mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 25,4cm/sec gegen die Reinigungskiinge gedreht und es werden 500 Kopien hergestellt Nach Herstellung von nur einigen wenigen Kopien werden die Kopien und die Trommeloberfläche auf die Qualität und den Zustand untersucht Die Kopien, die am Anfang und in der Nähe der Beendigung des Tests hergestellt worden sind, sind durch einen hohen Hintergrund, durch Streifmarken und eine ungleichmäßige Bilddichte charakterisiert Große Teile der Trommel sind von einem kontinuierlichen Tonerfilm bedeckt wobei gelegentliche Streifen und Kratzmarken vorhanden sind. Die elektrischen Eigenschaften der Trommel werden gemessen, wobei festgestellt wird, daß sie entlang der Oberfläche unzureichend sind, was auf Tonerabschcidungen und Kratzer zurückzuführen ist

Beispiel Die Arbeitsweise des Vergleichsversuchs wird im

wesentlichen bei den gleichen Bedingungen wiederholt mit der Ausnahme, daß etwa 1 Teil Polyvinylidenfluoridteilchen und 0,25 Teile hydrophobes Siliziumdioxid zu etwa 100 Teilen Tonerteilchen gegeben werden. Die Teilchen aus dem Polyvinylidenfluorid haben eine

so kugelförmige Gestalt und eine Teilchengröße im Bereich von etwa 03 bis etwa 0,4 μπι. Die Shore-D-Härte (ASTM-Test D 676) beträgt 70 bis 80 (Rockwell-Härte: 80 bis 95). Anstelle der im Beispiel 1 verwendeten Trommel wird eine frische Trommel aus glasartigem Selen eingesetzt Nach etwa 5000 Zyklen werden die Kopien, die Trommeloberfläche und die Trägerteilchen auf die Qualität und den Zustand untersucht. Die durch den Test hindurch gebildeten Kopien sind durch eine Bildqualität mit hoher Dichte charakterisiert, wobei im wesentlichen keine Hintergrundtonerabscheidungen vorhanden sind. Die elektrischen Eigenschaften der Trommel werden gemessen und es wird festgestellt, daß sie im wesentlichen vor und nach dem Test die gleichen Werte zeigen. Die Trommeloberfläche zeigt auch nach

langem Einsatz keine Anzeichen für eine Tonerfilmbildung, für Streifenbildungen oder Kratzer.

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Elektrostatographischer Entwickler aus Teilchen (1) eines feinverteilten elektroskopischen Toners, (2) 0,1 bis 10 Gew-%, bezogen auf das Gewicht des Toners (1) eines polymeren Stoffes mit mittlerer Teilchengröße unterhalb der mittleren Teilchengröße des feinverteilten Toners und (3) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Toners (1), eines feinverteilten nichtschmierenden Schleifmaterials mit einer Härte oberhalb derjenigen des polymeren Stoffes (2) und des Toners (1), d a d u r c h gekennzeichnet, daß der polymere Stoff (2) nicht schmierend ist

2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Stoff (2) in der triboelektrischen Reihe stärker elektronegativ ist als Schwefel.

3. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Stoff (2) Polyvinylidenfluorid ist

4. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Stoff (2) aus kugelförmigen Teilchen besteht