DE3438271A1

DE3438271A1 - Verfahren zum auftragen eines toners und behandelte magnetische teilchen fuer die verwendung in diesem verfahren

Info

Publication number: DE3438271A1
Application number: DE19843438271
Authority: DE
Inventors: Yasuo Yokohama Kanagawa Mitsuhashi; Kenji Yokohama Kanagawa Okado; Hatsuo Matsudo Chiba Tajima; Masanori Urawa Saitama Takenouchi; Masaki Tokio/Tokyo Uchiyama; Motoo Funabashi Chiba Urawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-10-19
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1985-05-02
Anticipated expiration: 2004-10-19
Also published as: JPS6087349A; US4590140A; DE3438271C2; JPH0220988B2; DE3438271C3

Description

Canon Kabushiki Kaisha
Tokio / Japan

Verfahren zum Auftragen eines Toners und behandelte magnetische Teilchen für die Verwendung in diesem Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Toners für die Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder mit einem Toner und behandelte magnetische Teilchen für das Auftragen eines Toners.

Als Entwicklungsvorrichtung für die Entwicklung mit einem trockenen Einkomponentenentwickler sind verschiedene Vorrichtungstypen bekannt und in die Praxis umgesetzt worden. Bei all diesen Vorrichtungstypen ist es jedoch sehr schwierig gewesen, eine dünne Schicht aus einem trockenen Einkomponentenentwickler zu bilden, so daß eine relativ dicke Schicht aus dem Entwickler verwendet wird. Andererseits hat das in neuerer Zeit aufgekommene Verlangen nach einer Verbesserung der Schärfe, der Auflösung ader anderer Eigenschaften von entwickelten Bildern die Verwirklichung eines Systems für die Bildung einer dünnen Schicht aus einem trockenen Einkomponentenentwickler notwendig gemacht.

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Ein V/erfahren zur Bildung einer dünnen Schicht aus einem trockenen Einkomponentenentwickler, das aus der japanischen Dffenlegungsschrift 43037/1979 bekannt ist, ist der praktischen Anwendung zugeführt worden. Dieses Verfahren betrifft jedoch die Bildung einer dünnen Schicht aus einem magnetischen und nicht aus einem nichtmagnetischen Entwickler. Die Teilchen eines magnetischen Entwicklers müssen alle ein magnetisches Material in einem großen Anteil enthalten, damit magnetische Eigenschaften erzielt werden. Dies ist nachteilig, da es zu schlechten Bildfixiereigenschaften führt, wenn das entwickelte Bild, das auf ein als Bildempfangsmaterial dienendes Papier übertragen worden ist, hitzefixiert wird. Ferner ist es schwierig, unter Verwendung eines magnetischen Toners ein klares Farbbild zu erhalten, weil das magnetische Material im allgemeinen eine schwarze oder dunkelbraune Farbe hat.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Auftragen eines Toners zur Verfügung zu stellen, bei dem die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten beseitigt werden.

Ferner soll durch die Erfindung verhindert werden, daß ein Toner aus einer Entwicklungsvorrichtung austritt, indem ein Toner mit einer geeigneten Menge von triboelektrischer Ladung zur Verfügung gestellt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Auftragen eines Toners mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in behandelten magnetischen Teilchen für das Auftragen eines Toners auf ein Toner-Trägerelement oder ein Bild-Trägerelement mit der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs

gg 11 angegebenen Zusammensetzung.

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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung, die eine Entuicklungsvorrichtung für die Anwendung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auftragen eines Tuners erläutert.

Fig. 2 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung, die eine in Ausführungsbeispielen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auftragen eines Toners verwendete Entwicklungsvorrichtung erläutert.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen l/erfahrens wird ein Bild-Trägerelement verwendet, das ein Bauteil in Form eines Zylinders oder eines Bandes mit einer Schicht aus einem lichtempfindlichen Material und einer Schicht aus einem isolierenden Material sein kann. Ferner wird ein rotierendes oder umlaufendes Toner-Trägerelement verwendet.

Das Toner-Trägerelement kann die Form eines Zylinders oder eines endlosen Bandes , der oder das aus einem nichtmagnetischen Metall wie z. B. Aluminium, Hupfer, nichtrostendem Stahl oder Messing oder einem Kunstharz hergestellt ist, haben. Die Oberfläche des Toner-Trägerelements kann aufgerauht oder mit einem Unebenheitsmuster versehen sein, um die Tonerbeförderungsleistung oder die triboelektrischen Aufladungseigenschaften zu verbessern. Innerhalb des Toner-Trägerelements oder an der in bezug auf das Bild-Trägerelement entgegengesetzten Seite des Toner-Trägerelements kann ein Magnet für die Bildung einer Magnetbürste angeordnet sein. Der Magnet kann die Form einer Walze oder eines Zylinders haben, wobei entlang der Ausdehnungsrichtung der Walze oder des Zylinders eine Vielzahl von Magnetpolen mit derselben Polarität oder entgegengesetzten

3g Polaritäten ausgebildet sind, oder der Magnet kann die Form einer Anordnung aus mehreren stabförmigen Magneten, die an

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einem feststehenden Trägerelement befestigt sind, haben. Am Auslaß eines Entwicklerbehälters kann ein Einstellelement für die Einstellung der Tonerdicke vorgesehen sein, falls dies erujünscht ist. Das Einstellelement kann eine Rakel

5 oder eine Platte oder eine Hand sein, die aus einem magnetischen Material wie z. B. Eisen oder einem nichtmagnetischen Material uiie z. B. Aluminium, Kupfer oder einem Harz hergestellt ist.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer Entwicklungsvorrichtung zur Erläuterung des Prinzips des Entwicklungsvorgangs bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auftragen eines Toners. Die Vorrichtung enthält ein zylindrisches elektrofotografisches lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial 1 als Ladungsbild-Trägerelement, das ein durch eine nicht gezeigte Ladungsbild-Erzeugungseinrichtung erzeugtes Ladungsbild trägt. Das Ladungsbild-Trägerelement ist in der durch den Pfeil a gezeigten Richtung drehbar und geht durch eine Entwicklungsstation hindurch, wo dem Ladungsbild-Trägerelement mit einem festgelegten Abstand oder Zwischenraum ein nichtmagnetischer Zylinder 2, der als Toner-Trägerelement zum Tragen eines Toners bzw. einer Tonerschicht dient, gegenüberliegt. Der Zylinder 2 dreht sich in der durch den Pfeil b gezeigten Richtung. Oberhalb des Zylinders 2 ist ein Behälter 3 vorgesehen, der aus einem nichtmagnetischen Material wie z. B. einem Harz oder Aluminium hergestellt ist und eine Mischung aus einem Toner k und magnetischen Teilchen 5 enthält. Der Behälter 3 meist an seiner bezüglich der Bewegung des Zylinders 2 stromabwärts befindlichen Seite eine an den Behälter 3 angeschraubte magnetische Rakel 6 als Einrichtung für die Einstellung der Zuführung des Toners zu der Entuicklungsstatian auf.

gg Ein Magnet 7 ist bezüglich der magnetischen Rakel B auf der anderen Seite des Zylinders 2 und innerhalb des Zylinders 2

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vorgesehen. Die Lage des Magneten 7 wird im Zusammenhang mit der Lage eines Magnetpols S des Magneten 7 und mit der Lage der magnetischen Rakel 6 festgelegt, und der Magnetpol S befindet sich tatsächlich vorzugsweise ein wenig strornaufwärts bezüglich der Lage der magnetischen Rakel 6. Diese Anordnung führt zu einer besseren Verhinderung des Austretens von magnetischen Teilchen durch den Zwischenraum zwischen der magnetischen Rakel S und der Oberfläche des Zylinders 2 und zu einem besseren Auftragen des Toners auf die Oberfläche des Zylinders 2.

Bei der vorstehend erwähnten Anordnung bilden die magnetischen Teilchen innerhalb des Behälters 3 mittels des Magnetfeldes, das zwischen dem Magnetpol S des Magneten 7 und der magnetischen Rakel 6 gebildet wird, eine Magnetbürste. Bei der Drehung des Zylinders 2 werden magnetische Teilchen und Toner vermischt und gerührt, während die gebildete Magnetbürste 8 bestehen gelassen wird. In der Mähe der magnetischen Rakel S wird die Mischung aus Toner und magnetischen Teilchen mit Ausnahme des Anteils des Toners, der unter der magnetischen Rakel hindurchgeht und auf dem Zylinder 2 getragen wird, durch die magnetische Rakel 6 angehalten, so daß sich die Mischung nach oben bewegt und zirkuliert, wie es durch den Pfeil c gezeigt wird.

Der Toner wird durch die Reibung mit den magnetischen

Teilchen triboelektrisch geladen. Der geladene Toner wird mittels der Bildkraft als dünne Schicht eines nichtmagnetischen Entwicklers gleichmäßig auf den Zylinder 2 aufgetra- QQ gen und befördert und nähert sich dem zylindrischen lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial 1.

Die magnetischen Teilchen, die die Magnetbürste 8 bilden, werden daran gehindert, durch den Zwischenraum zwischen der

3g magnetischen Rakel 6 und dem Zylinder 2 hinauszugehen, indem die Bindekraft des durch den Magneten 7 erzeugten

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Magnetfeldes so eingestellt wird, daß sie größer ist als die Beförderungskraft, die durch die Reibung zwischen dem Zylinder 2 und den magnetischen Teilchen verursacht wird. Denn der Magnetbürsten-Bildungsbereich Toner enthält, wird der Gehalt des Toners in diesem Bereich durch die Drehung des Zylinders 2 konstant gehalten. Die Bedingungen werden vorzugsweise so eingestellt, daß der Toner in einem auf 100 Gew.-Teile der Magnetbürste in dsm Magnetbürsten-Bildungsbereich bezogenen Anteil von 5 bis 100 Gew.-Teilen und insbesondere von 10 bis 50 Gew.-Teilen vorhanden ist. Der Magnetbürsten-Bildungsbereich ist hierin als ein Bereich definiert, der die magnetischen Teilchen, die unter der durch das Magnetfeld auferlegten Beschränkung in dem Behälter zirkulieren, enthält und umgibt. Selbst wenn der Toner durch die Entwicklung verbraucht wird, wird er durch den Toner, der dem Bereich der Magnetbürste 8 infolge der Zirkulation der Magnetbürste zugeführt wird, automatisch ausgeglichen. Auf diese LJeise wird auf den Zylinder 2 immer eine konstante Menge des Toners aufgetragen.

Die magnetischen Teilchen sind im Rahmen der Erfindung als ein Hauptbestandteil besonders wichtig, wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht. Die magnetischen Teilchen, die in dem bekannten Zweikomponentenentwickler, bei dem die magnetischen Teilchen in einem viel größeren Anteil als ein Toner verwendet werden, als Trägermaterial dienen, müssen als Hauptfunktion die triboelektrische Ladung des Toners und die Einstellung bzw. Steuerung der Menge der Ladung bewirken. Im Gegensatz dazu müssen die magnetischen Teil-

QQ chen im Rahmen der Erfindung die Funktionen der Bildung einer Magnetbürste in einem Bereich, wo der Toner in einem viel größeren Anteil als in dem . Zweikomponentenentwickler vorhanden ist, der Auftragung des Toners auf das Toner-Trägerelement und der Einstellung bzw. Regulierung der

gc Menge des Toners erfüllen. Die magnetischen Teilchen müssen ferner die Funktion der Zuführung des Toners während des

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Zirkulierens erfüllen. Des weiteren ist es nicht erwünscht, daß die magnetischen Teilchen an dem zum Einstellen der Tonerdicke dienenden Einstellelement vorbeigehen. Um diese Funktionen zu erfüllen, müssen die magnetischen Teilchen ein geeignetes Zirkuliervermögen zeigen, während sie durch eine Bindekraft, die durch ein Magnetfeld ausgeübt wird, in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt werden, und eine Magnetbürste mit einer geeigneten Härte und Dichte bilden, um ein gleichmäßiges Auftragen des Toners zu ermöglichen. Eine relativ dünne bzw. spärliche Magnetbürste kann infolge einer ungenügenden Regulierung bzw. Einstellung der Tonerdicke zu Streifen aus im Überschuß vorhandenem Toner und aus dünn verteiltem Toner auf dem Toner-Trägerelement führen. Im Gegensatz dazu kann eine dichte Magnetbürste zu einer sehr dünnen Auftragsschicht auf dem Toner-Trägerelement führen. Beide Fälle sind unerwünscht. Ferner wird eine zu dicke Auftragsschicht gebildet, wodurch auf dem erhaltenen Bild Schleier hervorgerufen werden, wenn die magnetischen Teilchen ein übermäßiges Zirkuliervermögen zeigen. Andererseits werden verschiedene Mängel wie z. B. das Auftreten von Geisterbildern angetroffen, wenn die magnetischen Teilchen ein ungenügendes Zirkuliervermägen zeigen.

Als Ergebnis von im Rahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen mit dem Ziel, magnetische Teilchen zu erhalten, die die verschiedenen Bedingungen erfüllen, die vorstehend erwähnt wurden, ist erkannt worden, daß eine Behandlung der Oberfläche der magnetischen Teilchen für das

gQ Auftragen eines Toners zusätzlich zu der Korngröße und der Korngrößenverteilung der magnetischen Teilchen äußerst wichtig ist.

üJie vorstehend beschrieben worden ist, ist es wesentlich,

3g daß die magnetischen Teilchen mit einer Substanz A, die in der triboelektrischen Spannungsreihe mit dem Material, das

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mindestens die Oberfläche des Toner-Trägerelements ader, wenn der Tuner unmittelbar auf das Bild-Trägerelement aufgetragen idird, mindestens die Oberfläche des Bild-Trägerelements bildet, als Bezugssubstanz eine zu der Lage des Toners entgegengesetzte Lage hat, und mit einer Substanz B, die in der triboelektrischen Spannungsreihe eine Lage zwischen der Substanz A und dem Toner hat, behandelt worden sind. Die erfindungsgemäßen behandelten magnetischen Teilchen müssen im Unterschied zu den Trägerteilchen in dem bekannten Zweikomponentenentwickler, bei denen nur die Funktion der Steuerung der triboelektrischen Ladung des Toners unerläßlich notwendig ist, als wesentliche Funktionen die Bildung einer Magnetbürste in einem System oder einem Behälter, wo der Toner im allgemeinen in einem größeren Anteil als die magnetischen Teilchen vorhanden ist, und der Auftragung des Toners auf das Toner-Trägerelement oder das Bild-Trägerelement bewirken.· Um diesen Anforderungen zu entsprechen, müssen die magnetischen Teilchen im Rahmen der Erfindung mit den vorstehend erwähnten Substanzen A und B behandelt werden.

Die magnetischen Teilchen sollten vorzugsweise mit einer auf die erfindungsgemäßen behandelten oder beschichteten magnetischen Teilchen bezogenen Gesamtmenge von 0,1 bis 30

25Gew.-% und insbesondere 0,5 bis 20 Gew.-% der Substanzen A und B behandelt werden. Dabei sollte das Gewichtsverhältnis der Substanz A zu der Substanz B geeigneterweise 10:90 bis 99:1, vorzugsweise 20:80 bis 90:10 und insbesondere 30:70 bis 80:20 betragen. Es wird bevorzugt, daß die Substanzen A und B jeweils gleichmäßig über die magnetischen Teilchen verteilt sind.

Reine bzw. unbehandelte magnetische Teilchen können durch verschiedene l/erfahren mit den Substanzen A und B behandelt oder beschichtet werden, beispielsweise durch ein Verfahren, bei dem die Substanzen A und B in Pulverform ver-

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mischt, durch Erwärmen geschmolzen oder weich gemacht und mit den magnetischen Teilchen verbunden werden, ein Verfahren, bei dem die Substanzen A und B in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert und auf die magnetischen Teilchen aufgetragen werden, um mit diesen verbunden zu werden, und andere bekannte Verfahren für die Behandlung von Trägerteilchen. Im einzelnen kann als ein bevorzugtes Verfahren ein Verfahren erwähnt werden, bei dem die Substanzen A und B in einem organischen Lösungsmittel wie z. B. Methylethylketon oder Toluol gelöst oder dispergiert werden und die erhaltene Lösung Dder Dispersion durch Eintauchen oder Aufsprühen auf die magnetischen Teilchen aufgebracht wird, die dann getrocknet werden, um die erfindungsgemäßen behandelten magnetischen Teilchen zu bilden. Anstelle einer organischen Lösung oder Dispersion kann in ähnlicher Weise eine Emulsion der Substanzen A und B verwendet werden. Die magnetischen Teilchen müssen nicht gleichzeitig mit den Substanzen A und B behandelt werden. Wenn den magnetischen Teilchen geeignete triboelektrische Ladungseigenschaften verliehen werden, kann die Behandlung aufeinanderfolgend durchgeführt werden.

Die Substanzen A und B können in Abhängigkeit von den Materialien, die das Toner-Trägerelement und den Toner bilden, gewählt werden. Wenn beispielsweise das Toner-Trägerelement aus einem Metall wie z. B. Aluminium oder nichtrostendem Stahl hergestellt ist und ein positiv aufladbarer Toner verwendet wird, kann die Substanz A z. B. ein fluorhaltiges Harz wie z. B. Polytetrafluorethylen, Polymonochlortrifluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer ader Tetrafluarethylen/Hexafluorpropylen-Capolymer, ein Siliconharz, ein Polyesterharz, ein Metallkomplex eines Monoazofarbstoffs oder ein Metallkomplex von Di-t-butylsalicylsäure sein, während die Substanz B beispielsweise ein Styrolharz, ein Acrylharz, ein Polyamid, ein Siliconharz oder Polyvinylbutyral sein

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kann. Wenn ein negativ aufladbarer Tuner verwendet wird, kann die Substanz A beispielsweise Nigrosin, Aminoacrylatharz, ein Acrylharz, ein basischer Farbstoff oder ein Farblack eines basischen Farbstoffs sein, uährend die Substanz B beispielsweise ein Styrolharz wie z. B. Styrol/Butylacrylat-Copalymer, ein Siliconharz oder ein Polyesterharz sein kann. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Substanzen A und B nicht auf die besonderen Beispiele, die vorstehend erwähnt wurden, eingeschränkt sind. Im Rahmen der Erfindung wird nun angenommen, daß die Substanz A die Funktionen hat, dem Toner eine ausreichende Ladung zu verleihen, zu bewirken, daß die magnetischen Teilchen den Toner um sich herum stark aufnehmen und die Zirkulation der Magnetbürste zu verzögern, während die Substanz B die Funktion der Steuerung bzw. Regulierung der Funktionen der Substanz A hat. Lüenn die magnetischen Teilchen mit der Substanz A oder der Substanz B allein behandelt werden, ist es schwierig, die triboelektrischen Eigenschaften der magnetischen Teilchen zu steuern, und es ist in diesem Fall ferner schwierig, die Funktionen der magnetischen Teilchen für eine lange Zeit aufrechtzuerhalten.

Die reinen bzw. unbehandelten magnetischen Teilchen, die behandelt werden, um die erfindungsgemäßen behandelten magnetischen Teilchen für das Auftragen eines Toners zu erhalten, können beispielsweise an der oberfläche oxidierte oder nichtoxidierte Teilchen eines Metalls wie z. B. Eisen, Nickel, Kobalt, Mangan oder Chrom oder eines Seltenerdmetalls oder einer Legierung dieser Metalle Dder Teilchen

QQ eines Oxids dieser Metalle sein. Die reinen bzw. unbehandelten magnetischen Teilchen können vorzugsweise eine Korngröße von 50 bis 200 pm haben, und die Verfahren zur Herstellung dieser magnetischen Teilchen unterliegen keiner besonderen Einschränkung.

Andererseits kann der im Rahmen der Erfindung zu verwenden-

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de Toner als Bindemittel ein Harz wie ζ. B. Hümapolymere von Styrol und dessen Derivaten wie z. B. Polystyrol, PoIyp-chlorstyrol oder Polyvinyltoluol, Styrol-Copolymere wie ζ. B. Styrol/Propylen-Copolymer, Styrol/Vinyltoluol-Copolymer, Styrol/Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol/Methylacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylacrylat-Copolymer, Styrol/Butylacrylat-Copolymer, Styrol/Octylacrylat-Copolymer, Styrol/-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol/ct-Chlormethylmethacrylat-Copolymer , Styrol/Acrylnitril-Copolymer, Styrol/Uinylmethylether-Copolym er, Styrol /\l inylethyle the r-Copolymer, Styrol/Uinylethylketon-Copolymer, Styrol/Butadien-Copolymer, Styrol/Isopren-Copolymer, Styrol/Acrylnitril/Inden-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer oder Styrol/Maleinsäureester-Copolymer ; Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethane, Polyamide, Epoxyharze, Polyvinylbutyral, Polyacrylsäureharz, Terpentinharz, modifizierte Terpentinharze, Terpenharz, Phenolharze, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatischesPetrolharz, chloriertes Paraffin oder Paraffinwachs enthalten. Diese als Bindemittel dienenden Harze können entweder einzeln oder in Form einer Mischung verwendet werden.

Als Farbmittel, das in dem Toner zu verwenden ist, können bekannte Pigmente oder Farbstoffe wie z. B. Ruß, Eisenschwarz, Phthalocyaninblau, Ultramarin, Chinacridon oder Benzidingelb eingesetzt werden.

Es ist auch möglich, als Ladungssteuerungsmittel z. B. eine Aminoverbindung, eine quaternäre Ammoniumverbindung oder einen organischen Farbstoff, insbesondere einen basischen Farbstoff oder dessen Salz wie z. B. Benzyldimethylhexagg decylammoniumchlorid , Decyltrimethylammoniumchlorid , IMigrasinbase, IMigrosinhydrochlorid, Safranin V oder Kristall-

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violett, einen metallhaltigen Farbstoff oder eine metallhaltige Salicylsäureverbindung hinzuzugeben. Ferner ist es möglich, magnetisches Pulver in einem derartigen Ausmaß hinzuzugeben, daß die Wirkung der Erfindung nicht verhindert wird.

Der Toner mit der verstehend eruiähnten Zusammensetzung kann auf einen üblichen Entwickler angewandt werden, der durch das Misch- und Pulverisierverfahren erhalten wird, oder er kann auf das Wandmaterial und/oder das Kernmaterial eines Mikrakapseltoners angewandt werden.

Das erfindungsgemäße V/erfahren zum Auftragen eines Toners wird vorzugsweise auf ein Entwicklungsverfahren angewandt, bei dem die auf diese Weise gebildete Tonerschicht auf ein Bild-Trägerelement überspringen gelassen wird, um das auf dem Bild-Trägerelement befindliche Bild bzw. Ladungsbild zu entwickeln. In diesem Fall ist das Bild-Trägerelement so angeordnet, daß es dem Toner-Trägerelement gegenüberliegt, wobei der Abstand oder Zwischenraum zwischen dem Bild-Trägerelement und dem Toner-Trägerelement größer ist als die Dicke der aufgetragenen, auf dem Toner-Trägerelement gebildeten Tonerschicht.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Beispielen sind unter Teilen Gewichtsteile zu verstehen.

Beispiel 1

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde unter Anwendung einer Entwicklungsvorrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, durchgeführt. In Fig. 2 werden mit denselben Bezugsziffern im wesentlichen dieselben Bauteile bzw. Bauelemente bezeichnet, die in Fig. 1 dargestellt sind.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung drehte sich ein zylindrisches lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial 1 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 mm/s in der Richtung des Pfeils a. Ein aus nichtrostendem Stahl (SUS 304) hergestellter Zylinder 2 mit einem Außendurchmesser von 32 mm und einer Dicke von 0,8 mm drehte sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 66 mm/s in der Richtung des Pfeils b. Die Oberfläche des Zylinders 2 war durch Sandstrahlen in unbestimmter Form mit Schleifmittelteilchen aus Alundum (Korngröße: = 600 mesh) behandelt worden, um zu bewirken, daß die Oberfläche in der Umfangsrichtung eine Rauheit (Rz) von 0,8 pm hat. Innerhalb des Zylinders 2 war ein Magnet 7c des Sinterferrittyps angeordnet, dessen erster IM-PoI in Richtung auf die Innenseite des Behälters 3 um einen Winkel (Θ in der Fig.) von 30° bezüglich der Linie, die das Ende der magnetischen Rakel 6 und die Mitte des Zylinders 2 verbindet, abgelenkt war.

Die magnetische Rakel 6 war aus Eisen hergestellt, und ihre Oberfläche war mit Nickel plattiert, um ein Rosten zu verhindern. Diese Rakel 6 war mit einem Abstand von 200 pm von der Oberfläche des Zylinders 2 angeordnet.

Als magnetische Teilchen 5 wurden Eisenteilchen (Korngröße: etwa 75 bis 100 pm) mit unregelmäßiger Gestalt verwendet, die jeweils mit 5 Gew.-% eines Aminoacrylatharzes (Molekulargewicht: etwa 20.000; Substanz A) und eines Butylacrylat/Styrol-Copolymers (Copolymerisationsverhältnis: 10:90; Molekulargewicht: etwa 100.000; Substanz B) behandelt worden waren.

Als Toner 4 wurde ein cyanblaues, negativ aufladbares Pulver mit einer mittleren Korngröße von 12 pm verwendet, das durch Vermischen von 100 Teilen eines Polyesterharzes (Molekulargewicht: etwa 40.000; Erweichungstemperatur: 150⁰C), 10 Teilen eines Kupferphthalocyaninpigments (CI.

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Pigment Blue 15) und 5 Teilen eines Ladungssteuerungsmittels für negative Ladung (Alkylsalicylsäure-Metallkamplex) erhalten morden war und zu dem von außen D,5 % Siliciumdioxid hinzugegeben und damit vermischt worden waren. Der Toner wurde in einer Menge von 7 Teilen gut mit 50 Teilen der magnetischen Teilchen vermischt, und die Mischung wurde in den Behälter 3 gefüllt. Oberhalb der Mischung wurden ferner 200 Teile des Toners hinzugegeben. Die Zirkulation der Mischung aus dem Toner und den magnetisehen Teilchen in dem Behälter 3 wurde insbesondere dann beobachtet, wenn die Menge des Toners abnahm.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung der Entwicklungsvorrichtung wurde zusammen mit der Drehung des Zylinders eine nur aus dem Toner bestehende Schicht mit einer Dicke von etwa 80 pm gebildet. Die Tonerschicht wurde einer Messung des Ladungsniveaus durch das Abblasverfahren unterzogen, wobei festgestellt wurde, daß sie gleichmäßig mit einem Niveau von -7,9 pC/g geladen war.

Auf einem zylindrischen lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial 1, das dem Zylinder 2 mit einem Abstand von 300 pm gegenüberlag, wurde ein Ladungsmuster mit +600 \l im dunklen Teil und +150 \l im hellen Teil gebildet. An den Zylinder wurde eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 800 Hz, einem Spitze-zu-Spitze-lüert von 1,4 kU und einem Mittenwert von +300 W angelegt, wodurch klare blaue Bilder von hoher Qualität erhalten wurden, ohne daß Unregelmäßigkeiten bei der Entwicklung, Geisterbilder oder Schleierbildung auftra-

Was die in dem Behälter 3 enthaltene Mischung betrifft, wurden die magnetischen Teilchen im wesentlichen nicht verbraucht, jedoch wurde der Toner selektiv verbraucht. Die Entwicklungsfunktion war stabil und zeigte keine Veränderung , bis der größte Teil des Toners verbraucht war. Nach-

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dem der Toner verbraucht war, wurde die Entwicklungsvorrichtung aus dem Gesamtsystem herausgenommen, und der untere Teil des Zylinders 2 wurde genau untersucht, wobei kein Austreten der magnetischen Teilchen und auch kein Austreten des Toners beobachtet wurden.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit einigen Abänderungen wiederholt.

Der Zwischenraum zwischen der Rakel 6 und dem Zylinder 2 wurde auf 1DD pm eingestellt. Die magnetischen Teilchen bestanden aus Eisenpulver von unregelmäßiger Gestalt (etwa 75 bis 1OD pm), dessen Oberfläche mit Polytetrafluorethylen (Substanz A; Korngröße: etwa D,2 pm) und mit Butylacrylat/Styrol-Copolymer (Copolymerisationsverhältnis: 10:90; Molekulargewicht: etwa 100.000; Substanz B) in einer Menge von jeweils 6,4 Gew.-% behandelt worden war. Der Toner k enthielt ein Pulver aus einer Mischung von 100 Teilen eines Styrol/Acrylharzes (Copolymerisationsverhältnis: 70:30; Molekulargewicht: etwa 5D.0D0), 1D Teilen eines Azopigments (CI. Pigment Red 57) und 5 Teilen eines Aminoacrylharzes (Molekulargewicht: etwa 20.000; Erweichungstemperatur:

100⁰C) und 0,5 Teile kolloidales Siliciumdioxid, das von außen zu dem Pulver hinzugegeben und damit vermischt worden war. 5 Teile des Toners und 50 Teile der magnetischen Teilchen wurden nach ausreichendem Vermischen in den Behälter 3 gefüllt, in den ferner 200 Teile des Toners gefüllt wurden. Zur Bildung des zylindrischen lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials 1 wurde ein organischer Fotoleiter verwendet.

Mit den vorstehend erwähnten Abänderungen wurde das Verfahren von Beispiel 1 wiederholt, wobei die magnetischen Teilchen in geeigneter Weise unter Bildung einer nur aus dem

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Toner bestehenden dünnen Schicht auf der Oberfläche des Zylinders 2 zirkulierten. Unter Anwendung dieser dünnen Tonerschicht wurde ein auf dem zylindrischen lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterial befindliches elektrostatisches Ladungsbild entwickelt, wobei ein sehr gutes rotes entwickeltes Bild erhalten wurde. Der vorstehend beschriebene Entwicklungsvorgang war stabil und zeigte keine Änderung, bis der größte Teil des Toners verbraucht war, wobei kein Austreten von Toner oder magnetischen Teilchen unter den Zylinder 2 beobachtet wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde das Butylacrylat/Styrol-Copolymer (Substanz B) nicht verwendet .

Die entwickelten Bilder waren in der Anfangsstufe gut, jedoch wurde die Zirkulation der Magnetbürste nach üJiederholung der Kopiervorgänge verzögert, was zu einer Verminderung der Bilddichte führte. Das Ausmaß, in dem Toner austrat, war jedoch gering.

Vergleichsbeispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde das Polytetrafluorethylen (Substanz A) nicht verwendet.

Die entwickelten Bilder waren in der Anfangsstufe gut. Nach Wiederholung der Kopiervorgänge nahm jedoch die triboelektrische Ladung zwischen den magnetischen Teilchen und dem Toner ab, in den entwickelten Bildern traten Schleier auf, und ferner wurde auch ein Austreten des Toners beobachtet.

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Uergleichsbeispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurden die magnetischen Teilchen ohne irgendeine Behandlung für den Entwicklungsuorgang verwendet.

Die entwickelten Bilder waren in der Anfangsstufe gut. Nach Wiederholung der Kopiervorgänge wurde jedoch die Zirkulation der Magnetbürste verzögert, und in den erhaltenen Bildern wurden Schleier und eine Abnahme der Dichte beobachtet.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde in ähnlicher Weise wiederholt, jedoch wurde Eisenpulver von unregelmäßiger Gestalt (etwa 75 bis 1OG pm) an der Oberfläche mit 3 Gew.-% eines Polyvinylidenfluorids (Molekulargewicht: etwa 300.000; Substanz A) und U Gew.-% eines Methylmethacrylat/Styrol-Copolymers (Copolymerisationsverhältnis: 70:30; Molekulargewicht: etwa 140.000; Substanz B) behandelt, um magnetische Teilchen 5 zu bilden, wobei gute Ergebnisse erhalten wurden, ohne daß ein Austreten von Toner und eine Verminderung der Bilddichte beobachtet wurden.

Beispiel k

Auf einem organischen Fotoleiter mit einer bildtragenden Oberflächenschicht aus einem Methylmethacrylat/Styrol-Copolymer (Copolymerisationsverhältnis: 80:20; Molekulargewicht: etwa 200.000) wurde ein negatives elektrisches Ladungsbild erzeugt. Das Ladungsbild wurde durch Bürsten mittels einer üblichen Entwicklungsvorrichtung für die Entwicklung mit einem Zweikomponentenentwickler entwickelt.

Der Entwickler war ein Zweikomponentenentwickler, der aus k

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Teilen des in Beispiel 2 verwendeten Toners und 100 Teilen behandelter magnetischer Teilchen bestand, die durch Behandlung von Eisenpulver mit unregelmäßiger Gestalt (Korngröße: 75 bis 100 pm) mit if Gew.-% Polyvinylidenfluorid (Substanz A) und 3 Geuj.-% Palymethylmethacrylat (Substanz B) behandelt worden waren.

Das Ladungsbild-Trägerelement mit dem negativen Ladungsbild wurde zur Erzeugung eines Tonerbildes mit dem Entwickler gebürstet, und das Tonerbild wurde dann elektrostatisch auf ein Blatt übertragen und auf diesem fixiert, wobei ein klares rotes Bild erhalten wurde.

Beispiel 5

In Θ0 Teilen Methylethylketon wurden 5 Teils eines Aminoacrylatharzes und 5 Teile eines Butylacrylat/Styrol-Copolymers gelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf Eisenpulver von unregelmäßiger Gestalt (Korngröße: etwa 75 bis 100 pm) aufgesprüht und getrocknet, wobei behandelte magnetische Teilchen erhalten wurden, die 5 Gew.-% des Aminoacrylatharzes und 5 Gew.-% des Butylacrylat/Styrol-Copalymers enthielten.

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Claims

T¹ D.. If Λ* :"".-- Patentanwälte und

IEDTKE - DUHLING - IVlNNE- VKRUPE Vertreter beim EPA

r* /¹N O Dipl.-Ing. H. Tiedtke ftLLMANN - CIRAMS - OTRUIF

Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 2024< 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münchi

18- Oktober 1984 DE 4327

Patentansprüche

1. Verfahren zum Auftragen eines Toners, dadurch gekennzeichnet, daß

in einem Behälter, der einen Toner und magnetische Teilchen für das Auftragen des Toners enthält, eine Magnetbürste aus den magnetischen Teilchen gebildet wird,

die magnetischen Teilchen in dem Behälter zirkulieren gelassen uerden und

auf einem Toner-Trägerelement eine dünne Schicht aus dem elektrisch geladenen Toner gebildet wird, uobei die magnetischen Teilchen mit einer Substanz A, die in der triboelektrischen Spannungsreihe mit dem Material, das mindestens die Oberfläche des Toner-Trägerelements bildet, als Bezugssubstanz eine zu der Lage des Toners entgegengesetzte Lage hat, und mit einer Substanz B, die in der triboelektrischen Spannungsreihe eine Lage zwischen der Substanz A und dem Toner hat, behandelt worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetbürste durch den Magnetismus eines innerhalb

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des Toner-Trägerelements angeordneten Magneten gebildet iuird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Tcnerschicht durch ein zum Einstellen der Tonerdicke dienendes Einstellelement eingestellt wird.

k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Einstellen der Tonerdicke dienende Einstellelement eine magnetische Rakel ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Toner-Trägerelement aus einem Zylinder oder endlosen Band besteht, der oder das aus einem nichtmagnetisehen Material gebildet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmagnetische Material Aluminium, Hupfer, nichtrostender Stahl, Messing oder ein Kunstharz ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die magnetischen Teilchen die Substanzen A und B in einer auf das Geuicht der magnetischen Teilchen bezogenen Gesamtmenge van 0,1 bis 30 Gem. -56 enthalten.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß das Geujichtsverhältnis der Substanz A zu der Substanz B 10:90 bis 99:1 beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Toner-Trägerelement aus einem nichtmagnetischen Metall besteht, der Toner positiv aufladbar ist, die Substanz A aus einem fluorhaltigen Harz, einem Siliconharz, einem Polyesterharz, einem Metallkomplex eines Monoazofarbstaffs oder einem Metallkamplex von Di-t-butylsalicylsäure besteht und die Substanz B aus einem Styrolharz,

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einem Acrylharz, einem Polyamid, einem Silicanharz oder Polyvinylbutyral besteht.

1D. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Toner-Trägerelement aus einem nichtmagnetischen Metall besteht, der Toner negativ aufladbar ist, die Substanz A aus IMigrosin, Aminoacrylatharz, einem Acrylharz, einem basischen Farbstoff oder einem Farblack eines basischen Farbstoffs besteht und die Substanz B aus einem Styrolharz, einem Siliconharz oder einem Polyesterharz besteht.

11. Behandelte magnetische Teilchen zum Auftragen eines Toners auf ein Toner-Trägerelement oder ein BiId-Trägerelement, gekennzeichnet durch

magnetische Teilchen,

eine Substanz A, die in der triboelektrischen Spannungsreihe mit dem Material, das mindestens die Oberfläche des Taner-Trägerelements oder des Bild-Trägerelements bildet, als Bezugssubstanz eine zu der Lage des Toners entgegengesetzte Lage hat, und

eine Substanz B, die in der triboelektrischen Spannungsreihe eine Lage zwischen der Substanz A und dem Toner hat.

12. Behandelte magnetische Teilchen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen A und B auf den

QQ Oberflächen der magnetischen Teilchen gleichmäßig vorhanden sind.

13. Behandelte magnetische Teilchen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teilchen eine

gg Korngröße von 50 bis 200 pm haben.

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14. Behandelte magnetische Teilchen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt G,1 bis 3G Getd.-% der Substanzen A und B enthalten.

15. Behandelte magnetische Teilchen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Geuiichtsverhältnis der Substanz A zu der Substanz B 10:90 bis 99:1 beträgt.

16. Behandelte magnetische Teilchen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Auftragen eines positiv aufladbaren Tuners zu verwenden sind und daß die Substanz A aus einem fluorhaltigen Harz, einem Siliconharz, einem Polyesterharz, einem Metallkomplex eines Monoazofarbstoffs □der einem Metallkomplex von Di-t-butylsalicylsäure besteht und die Substanz B aus einem Styrolharz , einem Acrylharz, einem Polyamid, einem Siliconharz oder Polyvinylbutyral besteht.

17. Behandelte magnetische Teilchen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Auftragen eines negativ aufladbaren Toners zu verwenden sind und daß die Substanz A aus Nigrosin, einem Aminoacrylatharz, einem Acrylharz, einem basischen Farbstoff ader einem Farblack eines basischen Farbstoffs besteht und die Substanz aus einem Styrolharz, einem Siliconharz oder einem Polyesterharz besteht.