DE2615102C3 - Elektrophotographischer Entwickler - Google Patents

Description

Ein eiektrophotographischer Entwickler besteht aus einem als Toner bezeichneten, pulverförmigen Farbpigment und einem Träger. Als Träger werden Glasperlen, pulverisiertes Eisen, harzbeschichtetes Eisenpulver und dergleichen verwendet. Material, Form, Teilchengröße usw. des Trägers richten sich dabei nach dem betreffenden Entwicklungsverfahren.

Bei einem »Kaskadenw-Entwicklungsverfahren wird der Entwickler z. B. unter Schwerkrafteinfluß auf ein latentes elektrostatisches bzw. Ladungsbild abgeworfen, wobei insbesondere ein kugelförmiger Träger mit glatter Oberfläche verwendet wird, der leicht abgeworfen bzw. geschüttet werden kann. In diesem Fall werden jedoch nur Strichvorlagen originalgetreu wiedergegeben, während bei einem plakativen Originalbild die Tendenz besteht, daß infolge eines Randeffekts nur seine Randkanten in sattem Schwarz abgebildet werden.

Bei einem Magnetbürstenentwicklungsverfahren werden für den Entwickler sowohl kugelförmige als auch nichtkugelförmige Träger benutzt. Bei Verwendung kugelförmiger Träger ist die gleiche Tendenz wie beim Kaskadenentwicklungsverfahren zu beobachten. Durch den nur nichtkugelige Träger enthaltenden Entwickler wird dagegen ein plakatives Originalbild origit algetreu wiedergegeben, während eine Strichvorlage farbschwach und mit mangelhafter Bildwiedergabe entwickelt wird.

Unabhängig von der Art der Entwicklungsverfahren unterscheiden sich die Entwicklungseigenschaften des Entwicklers daher entscheidend in Abhängigkeit von den Arten der im Entwickler vorhandenen Träger, und es ist bisher kein Entwickler bekannt, der eine Vorlage unabhängig davon, ob es sich um ein Strichbild oder eine plakative Vorlage handelt, originalgetreu wiederzugeben vermag. Es ist ein Bericht über eine Untersuchung bezüglich der Verbesserung eines Toners oder Trägers

ίο mit dem Ziel, verbesserte Entwicklungseigenschaften zu gewährleisten, bekannt, doch erwiesen sich alle diesbezüglichen Versuche als unzufriedenstellend.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elektrophotographischen Entwicklers, der unter Verbesserung des Trägers jede Vorlage originalgetreu wiederzugeben vermag und gezielt durch Variation des Trägers zur Entwicklung entweder von Strichvorlagen oder von plakativen Vorlagen (Bereiche mit größeren zusammenhängenden Flächen gleicher Bilddichte) eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrophotographischen Entwickler mit einem Toner und einem Träger erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger aus einem Gemisch aus sphärischen und asphärischen Trägerteilchen besteht.

Das Gewichtsverhältnis zwischen sphärischen (kugelförmigen) und asphärischen (nichtku^clförmigen) Trägerteilchen ist nicht kritisch; vorzugsweise liegt es im Bereich von 20 :80 bis 80 : 20.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Mikrophotographie (in 91 fächer Vergrößerung) eines sphärischen bzw. kugelförmigen Trägers,

J5 F i g. 2 eine F i g. 1 ähnelnde Mikrophotographie eines asphärischen Trägers,

F i g. 3 eine den F i g. 1 und 2 entsprechende Mikrophotographie eines Gemisches aus sphärischen und asphärischen Trägerteilchen,

F i g. 4 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene, schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Betriebszustands eines elektrophotographischen Entwicklers, der nur sphärische Trägerteilchen enthält, und Fig.5 eine Fig.4 ähnelnde Ansicht eines elektrophotographischen Entwicklers, der aus einem Gemisch aus sphärischen und asphärischen Trägerteilchen besteht.

Ein erfindungsgemäßer eiektrophotographischer Entwickler besteht aus einem Toner und einem Gemisch

so (im folgenden einfach als Mischträger bezeichnet) aus sphärischen und asphärischen Trägerteilchen. Der benutzte Ausdruck »sphärischer bzw. kugelförmiger Träger« soll sich neben einem Träger mit genau kugelförmigen Teilchen auch auf einen im wesentlichen kugelförmigen Träger mit einem Verhältnis A : ß(mit A = kleinste Abmessung und B = größte Abmessung) von unter 50% beziehen, wie er beispielsweise in F i g. 1 dargestellt ist. Wenn der Träger eine kugelförmige oder im wesentlichen kugelförmige Konfiguration besitzt,

bo wird er als »sphärisch« oder »kugelförmig« bezeichnet, auch wenn die Außenflächen seiner Teilchen gewisse unregelmäßige Eindrückungen aufweisen. Der nichtkugelförmige bzw. asphärische Träger besitzt beispielsweise die Teilchenkonfiguration gemäß Fig. 2. Fig. 3

b5 ist eine Mikrophotographie solcher Mischträgerteilchen. Bei Verwendung eines derartigen Trägers gemäß der Erfindung können sowohl Strichvorlage, als auch eine plakative Vorlage originalgetreu wiedergegeben

werden. Bei einem größeren Gewichtsverhältnis an asphärischem Träger eigent sich der Entwickler besser für das Entwickeln von plakativen Vorlagen. Bei einem größeren Gewichtsverhältnis des kugelförmigen Trägers ist der Entwickler dagegen bes>er für das Entwickeln von Strichvorlagen geeignet. Ein Gewichtsverhältnis zwischen sphärischen und asphärischen Trägerteüchen von jeweils 50 Gew.-°/o, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägers, liefert die vorteilhaftesten Ergebnisse, da sich ein solcher Entwickler sowohl für Strichvorlagen als auch für plakative Vorlagen eignet. Die Teilchengröße des Trägers wird im allgemeinen durch Siebanalyse bestimmt; üblicherweise wird ein Träger mit einer Teilchengröße von 10 bis 1000 μπι verwendet. Die sphärischen und asphärischen Trägerteilchen des erfindungsgemäßen Entwicklers liegen dabei innerhalb des vorgenannten Teilchengrößenbereichs, und diese Teilchen können im Hinblick auf die Tuilchengrößen in einer Vielfalt von Kombinationen angewandt werden.

Erfmdungsgemäö kann ein übliches Mischungsverhältnis zwischen Toner und Träger angewandt werden. Beispielsweise kann für die Bildung eines Entwicklers ein Toner-Träger-Mischungsverhältnis von 3 bis 6 Gew.-% angewandt werden. 2^r>

Für die Herstellung der sphärischen und asphärischen Träger- und Tonerteilchen können ohne Einschränkung ein übliches Material, ein übliches Herstellungsverfahren usw. angewandt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Entwickler kann eine gute Bildwiedergabe unabhängig davon, ob es sich um Strichvorlagen oder plakative Vorlagen handelt, gewährleistet werden, wobei gleichzeitig die Nachteile vermieden werden, die dann auftreten, wenn die sphärischen und asphärischen Trägerteüchen jeweils j5 allein (d. h. nicht in Kombination miteinander) mit dem Toner vermischt werden. Es ist in Betracht zu ziehen, daß der Mischträger eine größere effektive Oberfläche gegenüber einem latenten Ladungsbild bietet als bei alleiniger Verwendung des sphärischen Trägers, wodurch mithin ein höherer Tonerzufuhr-Wirkungsgrad erreicht wird. F i g. 4 veranschaulicht den Betriebszustand eines herkömmlichen Entwicklers, der nur den sphärischen Träger enthält. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, verbleibt ein vergleichsweise großer Zwischenraum 4-, zwischen den sphärischen Trägerteüchen 1, die dabei eine kleinere effektive Oberfläche gegenüber einem latenten Ladungsbild 4 besitzen. F i g. 5 zeigt dagegen den Betriebszustand eines Mischträgers beim erfindungsgemäßen Entwickler. Wie aus F i g. 5 hervorgeht, wird zwischen den sphärischen Trägerteüchen 1 und asphärischen Trägerteüchen 2 ein etwas kleinerer Zwischenraum festgelegt, wobei der Mischträger eine vergleichsweise große Effektivfläche für das latente Ladungsbild 4 zur Verfügung stellt. Infolgedessen wird erfindungsgemäß die effektive Oberfläche der Trägerteüchen gegenüber dem latenten Ladungsbild 4 infolge der flachen Oberflächenbereiche vergrößert, wobei ein hoher Wirkungsgrad der Tonerzufuhr erreicht wird. Hierdurch wird eine originalgetreue Wiedergabe von to plakativen Vorlagen gewährleistet, die bei Verwendung eines nur sphärische Trägerteüchen enthaltenden Entwicklers Schwierigkeiten bereiten würde. Wenn ein Fntwickler verwendet wird, der nur asphärische Trägerteüchen enthält, wird eine Überschußmenge an b5 Toner einem latenten Ladungsbild entsprechend einem Strichbild zugeführt, weil der Wirkungsgrad der Tonerzufuhr zum Ladungsbild hoch ist. Hierdurch wird das elektrostatische Ladungsbild während der Entwicklung durch den Toner elektrostatisch vollständig neutralisiert. Der auf das Ladungsbild aufgebrachte Toner läßt sich ohne weiteres entfernen. In diesem Fall gelangen ein frisch zugeführter Toner und Träger anschließend in Gleitberührung mit dem bereits aufgetragenen Toner, was zu einer schwachen Bildwiedergabe führt. Wenn die sphärischen Trägerteüchen erfindungsgemäß mit den asphärischen Trägerteüchen vermischt werden, wird je nach dem Mischungsverhältnis eine übermäßige Tonerzufuhr vermieden, so daß eine besonders gute, originalgetreue Wiedergabe von Strichen oder Linien erzielt wird, ohne daß die Wiedergabe plakativer Bildbereiche beeinträchtigt wird.

Der erfindungsgemäße Entwickler ist nicht auf ein bestimmtes Entwicklungsverfahren beschränkt; er eignet sich auch ganz besonders für die Verwendung bei einem Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren, bei dem bekanntlich ein magnetischer Träger oder ein harzbeschichteter magnetischer Träger als Gegen- oder Entwicklungselektrode wirkt. Wenn der den Mischträger aus einem magnetischen Material, wie Eisenpulver oder dergleichen, enthaltende Entwickler beim Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren verwendet wird, dient er ebenfalls als Entwicklungselektrode. Da beim erfindungsgemäßen Entwickler die effektive Oberfläche des Mischträgers gegenüber einem latenten Ladungsbild größer ist als bei alleiniger Verwendung des sphärischen Trägers, so daß auch das Potential am Entwicklungselektrodenträger höher wird als im zuletzt genannten Fall, kann auf einem latenten Ladungsbild eine Bildkopie mit hoher Güte und originalgetreu wiedergegeben werden. Auch bei einem Vergleich mit einem Entwickler, der nur die asphärischen Trägerteüchen enthält, kann deshalb, weil sich die Trägerteüchen in regelmäßiger Anordnung auf der Außenfläche einer Magnetbürste ablagern, erfindungsgemäß ein stabiles Bild auch unter den verschiedenartigen Bedingungen erzielt werden, unter denen die Magnetbürste den Träger für das latente Ladungsbild berührt.

Beispiele 1 bis 7

Als Entwickler werden ein mit Eisenoxid beschichtetes handelsübliches sphärisches Trägermaterial mit vergleichsweise glatter Oberfläche und einer Teilchengröße von 50 bis 150 μιη, ein mit Eisenoxid beschichtetes handelsübliches asphärisches Trägermaterial mit einer Teilchengröße von 50 bis 100 μιη und ein handelsüblicher Toner verwendet, der aus Ruß und einem thermoplastischen Harz bestand und eine Teilchengröße von 5 bis 30 μιη besitzt. Es werden sieben Proben zubereitet, indem die genannten Trägermaterialien und der Toner in den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Mischungsverhältnissen miteinander vermischt werden. Nach der elektrischen Aufladung der Oberfläche einer photoleitfähigen Selenplatte mit + 500V wird ein latentes Ladungsbild entsprechend einer Vorlage unter Verwendung von sieben Entwicklersorten nach dem Magnetbürstenverfahren entwikkelt. Die Dichte eines Mittelbereichs eines plakativen Bilds von 30 χ 30 mm, die Dichte eines Strichbilds mit 1 mm Breite und die Dichte eines Schleiers bzw. einer Hirnergrundtonerablagerung werden bei iociem Originalbild mitteis eines handelsüblichen Retiexionsdensitometers gemessen. Die Versuchsergebnisse finden sich in der nachstehenden Tabelle.

Wirkung des Mischträgers

Beispiel	Mischungsverhältnis	(Gew.-%)	Toi'.ci	Dichte des	Dichte des	Si-iileii.·:
	asphärischcr	sphärischer		plakativen	Strichbilds	dichte
	1 rager	Träger	(Gew.-%)	Bilds
1	100	0	3,0	1,40	1,42	0,07
2	90	10	3,0	1,38	1,43	0,07
3	80	20	3,0	1,38		0,07
4	50	50	3.0	1,30		0,07
5	20	80	3,0	1,03		0,08
6	10	90	3,0	0,39*)		0,09
7	0	100	3,0	0,33*)		0,09
,56
,63
,66
,66
,70

^e) Eine große Fläche zeigt infolge eineb Randeffekls nur am Rande eine liefe Scliwai/.ung.

Wie aus vorstehender Tabelle hervorgeht, wird gemäß Beispiel 1, bei dem nur ein asphärischer Träger verwendet wird, ein plakatives Bild hoher Güte hergestellt, während das Strichbild unscharf ist und geringe Dichte besitzt. Wenn dagegen gemäß Beispiel 7 ein Entwickler mit nur einem sphärischen Träger verwendet wird, wird ein ausgezeichnetes Strichbild erhalten, während das plakative Bild im Mittelbereich eine niedrige Dichte und am Rande eine hohe Dichte zeigt Mit den Entwicklern gemäß Beispiel 2 bis 6, die jeweils den Mischträger verwenden, können die bisher aufgetretenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere bei Verwendung von Entwicklern aus einem Gemisch aus 20 bis 80 Gew.-% sphärischen Trägerteilchen und 80 bis 20 Gew.-% an asphärischen Trägerteilchen (Beispiele 3 bis 5) kann sowohl ein plakatives Bild als auch ein Stichbild originalgetreu kopiert werden.

Wie aus der Tabelle hervorgeht, kann ein an die gewünschte Bildqualität angepaßter Entwickler ohne weiteres durch Änderung des Mischungsverhältnisses

zwischen den sphärischen und den asphärischer Trägerteilchen hergestellt werden. Genauer gesagt: Füi Strichbiider kann ein Entwickler zubereitet werden, be dem die sphärischen Trägerteilchen in größerer Meng« vorhanden sind als die asphärischen Trägerteilchen während für ein plakatives Bild ein geeignetei Entwickler dadurch hergestellt werden kann, daß dei Anteil an asphärischen Trägerteilchen größer gewähl· wird als der Anteil an sphärischen Trägerteilchen.

Der nur die asphärischen Trägerteilchen enthaltend« Entwickler ist nach Herstellung von 5000 bis 60(K Kopien auf einem elektrostatischen Kopiergerät zer setzt bzw. verbraucht. Mit dem den Mischträgei enthaltenden Entwickler können dagegen auf demsel ben Kopiergerät 8000 bis 9000 Kopien hoher Gut« hergestellt werden. Dies beruht wahrscheinlich darauf daß wegen der glatteren Oberfläche der sphärischer Trägerteilchen im Vergleich zu den asphärischer Trägerteilchen das Auftreten eines verbrauchter Toners, d. h. eines halbpermanent am Träger abgelager ten Toners, weniger wahrscheinlich ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Eiektrophotographischer Entwickler mit einem Toner und einem Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Gemisch aus sphärischen und asphärischen Trägerteilchen besteht

2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Gemisch aus 20 bis 80 Gew.-% sphärischen Trägerteilchen und 80 bis 20 Gew.-% asphärischen Trägerteilchen besteht.

3. Entwickler nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis für die Entwicklung von plakativen Bildflächenbereichen so eingestellt ist, daß der Gewichtsanteil an asphärischen Trägerteilchen größer ist als derjenige an sphärischen Trägerteilchen.

4. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis für die Entwicklung von Strichbildern so eingestellt ist, daß der Gewichtsanteil an sphärischen Trägerteilchen größer ist als derjenige an asphärischen Trägerteilchen.

5. Entwickler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zu 50 Gew.-°/o aus sphärischen und zu 50 Gew.-°/o aus asphärischen Trägerteilchen besteht.

6. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärischen und asphärischen Trägerteilchen jeweils eine Teilchengröße von 10 bis 1000 μΐη aufweisen.

7. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem magnetischen Material oder aus einem mit einem Polymeren beschichteten magnetischen Material besteht.