DE2947961C2

DE2947961C2 - Magnetischer Einkomponentenentwickler für die Elektrophotographie

Info

Publication number: DE2947961C2
Application number: DE2947961A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Miyakawa; Takashi Teshima
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 1999-11-29
Also published as: FR2443086B1; GB2038495B; JPS5588070A; GB2038495A; US4311779A; FR2443086A1; DE2947961A1

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Einkomponentenentwickler für die Elektrophotographie. Insbesondere betrifft die Erfindung einen solchen Entwickler, der zur Ausbildung von Bildern durch Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes auf einer lichtempfindlichen Platte und Übertragung des entwickelten Bildes auf einen Übertragungsbogen geeignet ist.

Als Entwickler zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern ohne Anwendung spezieller Träger ist in weitem Umfang ein sogenannter magnetischer Einkomponentenentwickler bekannt, der fein zerteiltes magnetisches Material in Teilchen eines Entwicklers enthält.

Als eine Art eines derartigen magnetischen Einkomponentenentwicklers ist ein sogenannter leitender magnetischer Entwickler bekannt, der durch Einverleibung eines fein zerteilten magnetischen Materials in die Entwicklerteilchen zur Erzielung der Eigenschaft der magnetischen Anziehbarkeit der Entwicklerteilchen und durch Verteilung der leitenden Mittel, wie elektrisch leitendem Ruß, auf den Oberflächen der Entwicklerteilchen gebildet ist, wozu z. B. auf die US-Patentschriften 36 39 245 und 39 65 022 verwiesen wird. Wenn diese leitenden magnetischen Entwickler in Form einer Magnetbürste in Kontakt mit einem elektrostatischen latenten Bild auf einem tragenden Substrat gebracht werden, um die Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes zu bewirken, wird ein ausgezeichnetes sichtbares Bild, frei vom sogenannten Kanteneffekt oder Schleier, erhalten. Jedoch ist bekannt, daß ernsthafte Probleme verursacht werden, wenn das Bild dieses Entwicklers von dem Substrat auf einen gewöhnlichen Übertragungsbogen übertragen wird. Wie insbesondere in der japanischen Patentveröffentlichung 1 17 435/75 beschrieben ist, wird, falls der spezifische Widerstand des Übertragungsbogens niedriger als 3×10¹³ Ω · cm ist, wie im Fall eines gewöhnlichen Papieres, eine Verbreiterung der Konturen oder eine Verringerung der Übertragungswirksamkeit durch Verstreuen der Entwicklerteilchen in der Übertragungsstufe verursacht. Dieser Fehler kann in gewissem Ausmaß durch Aufziehen eines Harzes, Wachses oder Öles mit einem hohen elektrischen Widerstand auf die Toneraufnahmeoberfläche des Übertragungsbogens gemäßigt werden, jedoch ist dieser Verbesserungseffekt relativ niedrig unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit. Ferner werden die Kosten der Übertragungsbögen durch das Aufziehen der Harze, Wachse oder Öle erhöht, und weitere Nachteile, wie die Verschlechterung des Griffes, werden verursacht.

Als weitere Art derartiger magnetischer Einkomponentenentwickler ist ein nicht-leitender magnetischer Einkomponentenentwickler bekannt, der Teilchen aus einem homogenen Gemisch eines fein zerteilten magnetischen Materials und eines auf Elektrizität ansprechenden Binders umfaßt. Beispielsweise gibt die Beschreibung der US- Patentschrift 36 45 770 ein elektrostatisches photographisches Kopierverfahren an, welches die Aufladung einer Magnetbürste (Schicht) des vorgenannten nicht-leitenden magnetischen Entwicklers mit einer Polarität umgekehrt zu derjenigen des zu entwickelnden elektrostatischen latenten Bildes durch Coronaentladung, Inkontaktbringen des geladenen Entwicklers mit dem das latente Bild tragenden Substrat zur Entwicklung des latenten Bildes und die Übertragung des gebildeten Bildes des Entwicklers auf ein Übertragungsblatt umfaßt. Dieses Verfahren ist insofern vorteilhaft, als ein Übertragungsbild auf einem einfachen Papier gebildet werden kann. Jedoch ist es schwierig, eine Magnetbürste aus einem nicht-leitenden magnetischen Entwickler bis zu ihrer Basis einheitlich aufzuladen, und infolgedessen ist es schwierig, ein Bild mit einer ausreichend hohen Dichte zu bilden. Da ferner in der Entwicklungszone ein Coronaentladungsmechanismus ablaufen muß, ergibt sich der Nachteil, daß der Aufbau der Kopierapparatur insgesamt kompliziert wird.

In letzter Zeit wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes unter Ausnutzung der Aufladung des Entwicklers durch Reibung zwischen dem nicht-leitenden magnetischen Entwickler und der Oberfläche eines elektrostatischen, das latente Bild tragenden Substrates ausgeführt wird, wozu auf die japanische Patentveröffentlichung 62 638/75 verwiesen wird, sowie ein Verfahren, bei dem die Entwicklung unter Ausnutzung der dielektrischen Polarisation eines nicht-leitenden magnetischen Entwicklers durchgeführt wird, wozu auf die japanische Patentveröffentlichung 1 33 026/76 verwiesen wird.

Es ist beim ersteren Verfahren notwendig, die Entwicklungsbedingungen genau zu steuern. Falls dies nicht geschieht, wird eine Schleierbildung im Nichtbildbereich verursacht, die besonders stark ist, falls das Ausmaß des wechselseitigen Kontaktes zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials und den Spitzen der magnetischen Tonerteilchen hoch ist, und es haften die magnetischen Tonerteilchen an der Entwicklungstrommel. Es sind leicht ein Zusammenbacken der magnetischen Tonerteilchen verursacht, und diese Störung ist besonders gravierend, wenn das Kodieren kontinuierlich ausgeführt werden soll.

Beim letzteren Verfahren wird das Problem der Schleierbildung nicht verursacht. Jedoch wird, da ein sichtbares Bild durch Aufbringung von geladenem Entwickler auf ein elektrostatisches latentes Bild durch den dielektrischen Polarisierungseffekt, welcher durch den magnetischen Toner induziert wird, gebildet wird, ein Bereich des elektrostatischen latenten Bildes mit niedriger Spannung nicht gut entwickelt. Infolgedessen wird der Teil des Originals mit niedriger Dichte nicht wirksam wiedergegeben, und die Ausbildung von Halbtonbildern wird schwierig.

Ferner sind diese beiden Verfahren mangelhaft insofern, als die Wiedergaben eine geringe Bildschärfe aufweisen und beim Einsatz eines lichtempfindlichen Materials vom p- Typ, wie Selen, als lichtempfindliche Platte Bilder von hoher Dichte kaum nach diesen Verfahren gebildet werden können.

Aus der DE-A 28 18 825 ist für die elektrophotographische Entwicklung ein Toner bekannt, der ein Harz und magnetische Teilchen enthält. Als Bindemittel wird dort ein Styrol- Butylmethacrylat-Harz, ein Polystyrolharz oder ein Polyesterharz eingesetzt. Auf eine bestimmte chemische Zusammensetzung des Bindemittels, das dort als "Tonerharz" bezeichnet wird, kommt es bei diesem Stand der Technik nicht an, sondern nur auf die Verträglichkeit mit dem Überzugsmittel des gleichzeitig eingesetzten Magnetits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Einkomponentenentwickler für die Elektrophotographie anzugeben, mit dem auf einfachem Papier von einem Original ein Bild mit einer hohen Dichte, mit ausgezeichneter Schärfe und einer sehr guten Halbtonwiedergabe hergestellt werden kann. Der Entwickler soll sich auch für ein kontinuierliches Kopieren über einen langen Zeitraum eignen, ohne daß die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht, die das elektrostatische latente Bild trägt, beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch einen magnetischen Einkomponentenentwickler gemäß dem Patentanspruch 1.

Bevorzugte Ausführungsformen des Entwicklers sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 angegeben.

In der Zeichnung wird die Beziehung zwischen der Dichte des Originals und der Dichte des übertragenen Bildes für verschiedene Entwickler wiedergegeben.

Wenn eine Magnetbürste (Entwicklerteilchen) eines magnetischen Entwicklers vom Einkomponententyp in Kontakt mit der Oberfläche eines ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Substrates kommt, wirken die elektrostatischen Anziehungskräfte (Coulombkräfte), die zwischen den Entwicklerteilchen und dem elektrostatischen latenten Bild bestehen, und die magnetischen Anziehungskräfte, die zwischen den Entwicklerteilchen und dem Magneten der Magnetbürste (Entwicklungstrommel) bestehen, auf die einzelnen Entwicklerteilchen. Entwicklerteilchen, die einer größeren Coulombkraft ausgesetzt wird, werden von dem elektrostatischen latenten Bild angezogen, und Entwicklerteilchen, die einer größeren magnetischen Anziehungskraft ausgesetzt sind, werden von der Entwicklungstrommel angezogen. Infolgedessen wird die Entwicklung in Abhängigkeit der Ladungen des elektrostatischen latenten Bildes ausgeführt.

Eines der wichtigen Merkmale der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß dann wenn die Menge der von dem elektrostatischen latenten Bild mit einer bestimmten Ladung angezogenen Entwicklerteilchen erhöht wird, weil die elektrostatische Kapazität der Entwicklerteilchen klein ist, diese Erscheinung für die Magnetbürstenentwicklung ausgenutzt wird und daß dann, wenn das Bindemittel aus einem Copolymer aus mindestens einem aromatischen Vinylmonomer und mindestens einem konjugierten Diolefin mit einem durchschnittlichen gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 75 000 bis 150 000 besteht und die Dielektrizitätskonstante der Entwicklerteilchen innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, die Aufladung der Entwicklerteilchen leicht ohne irgendwelche spezielle Maßnahmen erreicht werden kann.

Insbesondere dann, wenn der magnetische Entwickler gemäß der Erfindung im Fall einer Magnetbürste in Kontakt mit der Oberfläche des das elektrostatische Bild tragenden Substrates gebracht wird, wird wegen der geringen elektrostatischen Kapazität der Entwicklerteilchen die Menge der von dem elektrostatischen latenten Bild angezogenen Entwicklerteilchen erhöht. Infolgedessen kann ein entwicketes Bild mit einer hohen Dichte erzeugt und in der Übertragungsstufe ein Übertragungsbild mit einer hohen Übertragungswirksamkeit erzielt werden.

Da weiterhin die Dielektrizitätskonstante des Entwicklers gemäß der Erfindung niedrig ist, können die einzelnen Entwicklerteilchen sehr leicht aufgeladen werden, und da die elektrostatische Kapazität der Entwicklerteilchen gering ist, wird das Verschwinden der aufgebrachten Ladung wirksam gebremst. Somit wird mit dem Entwickler gemäß der Erfindung ein ausgezeichnetes Bild erhalten, ohne daß spezielle Maßnahmen für die Entwicklungsvorrichtung oder die Entwicklungszone in Betracht gezogen werden müssen.

Da weiterhin der Entwickler gemäß der Erfindung einen elektrischen Widerstand von mindestens 5×10¹³ Ω · cm besitzt, kann ein Bild des Entwicklers auf ein Papier, welches keiner speziellen Behandlung unterworfen wurde, ohne Verbreiterung der Konturen des Bildes übertragen werden.

Falls der magnetische Entwickler gemäß der Erfindung verwendet wird, kann, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen, die Dichte des übertragenen Bildes um mindestens das 1,8fache erhöht werden, und die Wiedergabe der Halbtonbilder wird möglich. Ferner können diese Vorteile ohne Auftreten von solchen Störungen, wie Verunreinigungen des Hintergrundes (Schleierbildung), Kanteneffekt und Verbreiterung der Konturen, erzielt werden.

Bei den üblichen nicht-leitenden magnetischen Entwicklern zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern ist es unbedingt notwendig, die Entwicklerteilchen von der Außenseite durch Coronaentladung oder dergleichen aufzuladen oder durch Reibung den Entwickler durch Drehen der Magnetbürste in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Substrates aufzuladen, um einen starken Gleitkontakt zwischen dem Entwickler und dem Substrat zu erreichen. Falls der Entwickler gemäß der Erfindung verwendet wird, müssen derartige spezielle Arbeitsgänge nicht ausgeführt werden, und das erhaltene Bild ist gegenüber den gemäß den üblichen Verfahren erhältlichen Bildern deutlich besser. Falls der Entwickler gemäß der Erfindung in Form einer Magnetbürste verwendet wird, kann man die gewünschte Aufladung leicht erreichen.

Bei dem Entwickler gemäß der Erfindung sind die elektrostatische Kapazität und die Dielektrizitätskonstante deutlich geändert, entsprechend der Art des fein zerteilten magnetischen Materials und des Harzmediums, worin das magnetische Material dispergiert ist, dem Gehalt an magnetischem Material, der Art der Dispergierung des magnetischen Materials und anderer Faktoren. Es gibt bestimmte Standarderfordernisse, die für die Herstellung eines Entwicklers mit den vorstehenden charakteristischen Eigenschaften erfüllt werden müssen. Diese Erfordernisse werden nachfolgend erläutert.

Zunächst ist es insbesondere notwendig, daß die Menge des fein zerteilten magnetischen, in den Entwickler einzuverleibenden Materials 45 bis 65 Gew.-%, insbesondere 50 bis 60 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler, beträgt. Falls die Menge des fein zerteilten magnetischen Materials größer als 65 Gew.-% ist, überschreiten sowohl die elektrostatische Kapazität als auch die Dielektrizitätskonstante die erfindungsgemäß vorgeschriebenen Bereiche, und es wird schwierig, ein Übertragungsbild von hoher Dichte zu erhalten. Falls andererseits die Menge des fein zerteilten magnetischen Materials kleiner als 45 Gew.-% ist, wird es schwierig, dem Entwickler eine ausreichende magnetische Anziehbarkeit und die gewünschte elektrostatische Kapazität zu verleihen, und die Dielektrizitätskonstante liegt unterhalb des erfindungsgemäß vorgeschriebenen Bereichs. Infolgedessen wird die Aufladbarkeit verringert, und Störungen, wie Schleierbildung und Streuung des Entwicklers, werden leicht verursacht.

Als fein zerteiltes magnetisches Material wurden bisher Trieisentetroxid (Fe₃O₄), Dieisentrioxid (γ- Fe₂O₃), Zinkeisenoxid (ZnFe₂O₄), Yttriumeisenoxid (Y₂Fe₅O₁₂), Cadmiumeisenoxid (CdFe₂O₄), Gadoliniumeisenoxid (Gd₃Fe₅O₁₂), Kupfereisenoxid (CuFe₂O₄), Bleieisenoxid (PbFe₁₂O₁₉), Nickeleisenoxid (NiFe₂O₄), Neodymeisenoxid (NdFe₂O₃), Bariumeisenoxid (BaFe₁₂O₁₉), Magnesiumeisenoxid (MgFe₂O₄), Manganeisenoxid (MnFe₂O₄), Lanthaneisenoxid (LaFeO₃), Eisenpulver (Fe), Kobaltpulver (Co) und Nickelpulver (Ni) verwendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung können diese bekannten magnetischen Materialien einzeln oder in Form eines Gemisches aus zwei oder mehreren hiervon eingesetzt werden. Feine Pulver von Trieisentetroxid und Dieisentrioxid werden besonders bevorzugt.

Auch die Teilchengröße des fein zerteilten magnetischen Materials hat auf die elektrostatischen Eigenschaften des Entwicklers Einfluß. Falls die Teilchengröße des fein zerteilten magnetischen Materials zu groß ist, neigt es zum Austritt an die Oberfläche der Entwicklerteilchen, und falls die Teilchengröße des fein zerteilten magnetischen Materials zu klein ist, neigt es zur Bildung einer sogenannten Kettenstruktur in den Entwicklerteilchen, und die elektrostatische Kapazität und die Dielektrizitätskonstante werden erhöht. Deshalb wird ein fein zerteiltes magnetisches Material mit einer solchen Teilchengrößenverteilung bevorzugt, daß Teilchen mit einer Größe über 0,5 µm weniger als 20% und Teilchen mit einer Größe unter 0,3 µm weniger als 20% der gesamten Teilchen ausmachen. Falls das fein zerteilte magnetische Material der im einzelnen nachfolgend beschriebenen Überzugsbehandlung unterworfen wird, wird es ermöglicht, ein magnetisches Material mit einer Teilchengrößenverteilung innerhalb des vorstehenden Bereichs zu verwenden.

Gemäß der Erfindung ist es sehr wichtig, daß ein Copolymer aus (a) mindestens einem aromatischen Vinylmonomeren und (b) mindestens einem konjugierten Diolefin mit einem gewichtsmäßigen Durchschnittsmolekulargewicht (w) von 75 000 bis 150 00, insbesondere 78 000 bis 140 000, das Bindemittel bildet. Falls beispielsweise ein Copolymere mit einem Molekulargewicht niedriger als 75 000 verwendet wird, wird es schwierig, eine ausreichende Entwicklungsdichte zu erreichen, und falls andererseits das Molekulargewicht des Copolymeren höher als 150 000 ist, wird die Herstellung des Entwicklers oder seine Fixiereigenschaft beeinträchtigt. Das erfindungsgemäß eingesetzte Copolymer weist ein weit höheres Molekulargewicht als das Harz auf, welches bisher als Bindemittel bei den üblichen Entwicklern eingesetzt wurde.

Als aromatische Vinylmonomere (a) werden bevorzugt Monomere entsprechend der folgenden allgemeinen Formel

verwendet, worin R₁ ein Wasserstoffatom, eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Halogenatom, R₂ einen Substituenten, wie eine niedere Alkylgruppe oder ein Halogenatom, und n eine ganze Zahl bis 2 bedeuten, beispielsweise Styrol, Vinyltoluol, α-Methylstyrol, α-Chlorstyrol und Vinylxylol sowie Vinylnaphthalin. Unter diesen Monomeren werden Styrol und Vinyltoluol bevorzugt.

Styrol oder Vinyltoluol können auch in Form eines Homopolymeren oder Copolymeren eingesetzt werden.

Als Monomeres (b) außer dem aromatischen Vinylmonomer werden vorzugsweise Acrylmonomere entsprechend der folgenden allgemeinen Formel

angewandt, worin R₃ ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe und R₄ eine Hydroxylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxyalkoxygruppe oder eine Aminoalkoxygruppe bedeuten, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 3-Aminopropylacrylat, 3-N,N-Diethylaminopropylacrylat und Acrylamid, sowie Monomere von konjugierten Diolefinen entsprechend der folgenden allgemeinen Formel

worin R₅ ein Wasserstoffatom, eine niedere Alkylgruppe oder ein Chloratom bedeutet, beispielsweise Butadien, Isopren oder Chloropren, angewandt.

Im erfindungsgemäß eingesetzten Bindemittel beträgt der Gehalt des aromatischen Vinylmonomeren vorzugsweise 45 bis 93 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Bindemittel.

Ein weiterer wichtiger Faktor zur Erzielung der elektrostatischen Kapazität und Dielektrizitätskonstante des Entwicklers innerhalb der vorstehenden Bereiche sind der Zustand oder die Art der Dispergierung des fein zerteilten magnetischen Materials in den Entwicklerteilchen aufgeführt. Es ist wichtig, daß das fein zerteilte magnetische Material einheitlich in dem Harzmemdium verteilt wird. Falls das fein zerteilte magnetische Material mit dem Harzmedium verknetet wird, während das Harzmedium weich oder geschmolzen ist, ändert sich die Dielektrizitätskonstante der gebildeten Entwicklerteilchen entsprechend der Verknetungszeit oder dem Ausmaß des Verknetens. Es wurde gefunden, daß beim Kneten während eines langen Zeitraumes die Dielektrizitätskonstante verringert wird.

Falls indessen der Entwickler der vorliegenden Erfindung gemäß dem Schmelzverknetverfahren hergestellt wird, müssen die Knetbedingungen so gewählt werden, daß die Dielektrizitätskonstante innerhalb des vorstehenden Bereiches liegt.

Damit das magnetische Material in dem Harzmedium fein zerteilt wird, ist es bevorzugt, daß die Teilchengrößenverteilung des magnetischen Materials innerhalb des vorstehenden Bereiches liegt. Gemäß der Erfindung kann diese einheitliche Dispergierung fein zerteilten magnetischen Materials auch durch Beschichten des fein zerteilten magnetischen Materials mit einer Fettsäure, einer Harzsäure oder einer Metallseife hiervon oder mit einem oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das magnetische Material, erzielt werden.

Die bekannten Hilfskomponenten für die Entwickler können den Entwicklerkomponenten nach bekannten Ansätzen vor dem Verkneten und der Granulierung der Entwicklerkomponenten zugefügt werden. Um beispielsweise die Tönung des Entwicklers zu verbessern, können ein oder mehrere Pigmente, wie Ruß und Farbstoffe, z. B. Nigrosin, in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler, zugefügt werden. Ferner können zur Streckung des Entwicklers Füllstoffe, wie Calciumcarbonat oder fein zerteilte Kieselsäure, in einer Menge bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler, einverleibt werden. Um die Aufladung des Entwicklers einzustellen, kann ein öllöslicher Farbstoff, beispielsweise Ölschwarz oder Ölblau in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler, zugefügt werden. Falls der Entwickler für ein Fixierverfahren mit einer Heißwalze verwendet werden soll, kann ein Offset- Verhinderungsmittel, wie ein Siliconöl, ein Olefinharz mit niedrigem Molekulargewicht oder ein Wachs, in einer Menge von 2 bis 15 Gew.-% verwendet werden. Wenn der Entwickler für ein Fixierverfahren mit einer Preßwalze verwendet wird, kann ein die Fixierung verbesserndes Mittel, wie ein Paraffinwachs, ein tierisches oder pflanzliches Wachs, eine höhere Fettsäure oder ein Fettsäureamid, in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler, zugefügt werden. Ferner kann ein Fließfähigkeitsverbesserungsmittel, wie fein zerteiltes Polytetrafluoräthylen, in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler, zur Verbesserung des Zusammenhalts der Entwicklerteilchen und der Verbesserung der Fließfähigkeit der Entwicklerteilchen zugefügt werden.

Die Ausbildung der Entwicklerteilchen kann nach üblichen Verfahren, wie einem Pulverisierverfahren, einem Pulverisierungs-Schmelzgranulierverfahren, einem Sprühgranulierverfahren und dergleichen, ausgeführt werden. Falls das Pulverisierungsverfahren angewandt wird, wird die verknetete Masse der Entwicklerkomponenten abgekühlt, pulverisiert und erforderlichenfalls klassiert. Gewöhnlich wird es bevorzugt, daß die Größe der Entwicklerteilchen im Bereich von 5 bis 35 µm liegt, obwohl die bevorzugte Teilchengröße in gewissem Ausmaß von der gewünschten Auflösung abhängig ist. Wenn der Entwickler gemäß der Erfindung aus Teilchen mit unbestimmter Form besteht, welche nach dem Knetpulverisierverfahren erhalten wurde, wird die Übertragungswirksamkeit weiter erhöht und die Bildschärfe weiter verbessert.

Bei der Elektrophotographie mit dem erfindungsgemäßen Entwickler wird ein elektrostatisches latentes Bild nach den bekannten Verfahren ausgebildet. Beispielsweise kann ein elektrostatisches latentes Bild durch einheitliche Aufladung einer photoleitenden Schicht auf einem elektrisch leitenden Substrat und Durchführung einer bildweisen Belichtung der aufgeladenen photoleitenden Schicht ausgebildet werden.

Die Oberfläche des Substrates mit dem darauf ausgebildeten elektrostatischen Bild wird mit einer Magnetbürste aus dem magnetischen Entwickler gemäß der Erfindung in Kontakt gebracht, wodurch ein sichtbares Bild des Entwicklers entsteht.

Wenn das auf dem Substrat erzeugte Bild des Entwicklers in Kontakt mit einem Übertragungsblatt kommt und eine Coronaentladung mit der gleichen Polarität wie derjenigen des elektrostatischen latenten Bildes an der Rückseite des Übertragungsblattes aufgebracht wird, wird das Bild des Entwicklers auf das Übertragungsblatt übertragen.

Es wurde gefunden, daß bei der Elektrophotographie die magnetischen Entwickler gemäß der Erfindung völlig andere Wiedergabeeigenschaften im Vergleich zu den bekannten magnetischen Entwicklern vom Einkomponententyp aufweisen.

Die Zeichnung zeigt die Beziehung zwischen der Dichte des Bildes des Originals und der Dichte des kopierten Bildes auf dem Übertragungsblatt. Diese Beziehung entsprechend der Kurve A wurde beobachtet, wenn eine Reibung zwischen dem Entwickler und einem Substrat entsprechend dem Verfahren der japanischen Patentveröffentlichung 62 638/75 erzeugt wurde. Die Kurve A verläuft nach oben konvex und ist bei niedriger Dichte gesättigt. Wenn die dielektrische Polarisierung des Entwicklers entsprechend der japanischen Patentveröffentlichung 1 33 026/76 durchgeführt wurde, ergab sich die Kurve B. Diese Kurve verläuft nach oben konkav und ist bei niedriger Dichte gesättigt. Aus den Kurven A und B ist ersichtlich, daß bei jedem dieser beiden üblichen Entwickler die Erzielung einer linear proportionalen Beziehung innerhalb eines breiten Bereiches nicht erwartet werden kann und daß es schwierig ist, Halbtonbilder wiederzugeben oder ein übertragenes Bild mit hoher Dichte zu erhalten. Falls hingegen ein Entwickler, der die Erfordernisse der elektrostatischen Kapazität und der Dielektrizitätskonstante gemäß der Erfindung erfüllt, eingesetzt wird, ergibt sich die Kurve C, d. h. eine praktisch linear proportionale Beziehung innerhalb eines relativ breiten Bereiches. Dadurch ist leicht verständlich, daß der Entwickler gemäß der Erfindung es ermöglicht, Halbtonbilder wiederzugeben oder übertragene Bilder mit hoher Dichte zu erhalten.

Gemäß der Erfindung kann die Fixierung der übertragenen Bilder nach jedem bekannten Verfahren, beispielsweise mit einer Heißwalze, mit Blitzlicht und mit einer Preßwalze, durchgeführt werden. Das geeignete Verfahren wird entsprechend der Art des Entwicklers gewählt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im einzelnen anhand der folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Ein magnetischer Entwickler (Entwickler A) wurde nach dem Verfahren von Beispiel 5 der japanischen Patentveröffentlichung 62 638/75 hergestellt. Die Zusammensetzung dieses Entwicklers war folgende:

Styrolhomopolymer mit einem Molekulargewicht von 6000
25 Teile
Mit Maleinsäure modifiziertes Naturharz	15 Teile
Magnetisches Eisenoxid	50 Teile
Schwarzes Pigment	2,5 Teile

Ein magnetischer Entwickler (Entwickler B) wurde nach dem in Beispiel 2 der japanischen Patentveröffentlichung 1 33 026/76 angegebenen Verfahren hergestellt. Dieser Entwickler enthielt 30 Teile eines Styrolharzes, 66 Teile magnetische Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,05 bis 0,1 µm und 4 Teile Stearinsäure.

Der Entwickler gemäß der Erfindung wurde in der folgenden Weise hergestellt. Zunächst wurden 55 Teile Magnetit (Fe₃O₄) und 45 Teile eines Vinyltoluol/2-Ethylhexylacrylat-Copolymers (Molverhältnis 17/3, auf das Gewicht bezogenes durchschnittliches Molekulargewicht 83 000) unter Anwendung einer Zweiwalzenmühle schmelzverknetet und das verknetete Gemisch der Selbstabkühlung überlassen sowie mittels einer Schneidmühle zur Bildung grober Teilchen mit einer Größe von 0,5 bis 2 mm pulverisiert. Dann wurden die Teilchen in einer Strahlmühle fein pulverisiert und in einem Zick-Zack-Klassierer sortiert, so daß ein magnetischer Entwickler mit einer Teilchengröße von 10 bis 30 µm erhalten wurde.

Unter Anwendung der in dieser Weise hergestellten drei Entwickler wurde der Kopiertest in folgender Weise ausgeführt.

In einer Kopiermaschine mit einer Selentrommel als lichtempfindlichem Material wurde der magnetische Entwickler auf die Entwicklungstrommel mit einem darin eingebauten Magneten, der sich in einem nicht-magnetischen Bauteil befand, aufgebracht, und der Abstand zwischen der magnetischen Walze und einer die Spitzen abschneidenden Platte wurde auf 0,3 mm und der Abstand zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials und der Entwicklungstrommel wurde auf 0,5 mm eingestellt. Die Entwicklungstrommel wurde in der gleichen Richtung wie das lichtempfindliche Material, jedoch mit der zweifachen Geschwindigkeit, bewegt. Unter diesen Bedingungen wurden Aufladung, Belichtung, Entwicklung und Übertragung ausgeführt. Papier von hoher Qualität mit einer Dicke von 80 µm wurde als Übertragungsblatt verwendet. Die Ergebnisse des Kopiertestes und die physikalischen Eigenschaften der Entwickler sind in Tabelle I enthalten. Die Bilddichte wurde an einem kräftig schwarzen Bereich gemessen.

Tabelle I

Um die Bilddichte im Fall der Toner A und b zu verbessern, wurde der Abstand zwischen der Oberfläche des lichtemmpfindlichen Materials und der Entwicklungstrommel verkürzt. Jedoch wurde dabei eine Schleierbildung oder ein Zusammenbacken des Entwicklers verursacht, und eine kontinuierliche Wiedergabe war unmöglich. Wenn der Entwickler gemäß der Erfindung verwendet wurde, wurde ein Bild von hoher Dichte, frei von Schleierbildung oder Kanteneffekt, erhalten.

Bei dem Kopiertest unter Anwendung der Grauskala von Kodak Co., wurden beim Entwickler A 5 Stufen und beim Entwickler B 4 Stufen festgestellt. Im Gegensatz dazu wurden 9 Stufen beim erfindungsgemäßen Toner festgestellt.

Die vorstehende Masse gemäß der Erfindung wurde nach dem Sprühtrockenverfahren in einen kugelförmigen Entwickler überführt. Wenn der Kopiertest unter Anwendung dieses Entwicklers ausgeführt wurde, wurde ein Bild mit hohem Kontrast und praktisch frei von Verschmieren erhalten.

Dieser kugelförmige Entwickler hatte eine elektrostatische Kapazität von 11,5 pF und eine Dielektrizitätskonstante von 5,90.

Beispiel 2

Ein magnetischer Entwickler (Entwickler D) wurde nach dem Verfahren von Beispiel 2 der japanischen Patentveröffentlichung 92 137/75 hergestellt. Die Zusammensetzung dieses Toners war folgende:

Vinyltoluol/Butadien-Copolymer mit einem gewichtsmäßigen Durchschnittsmolekulargewicht von 152 000
100 Teile
Schwarzes Pigment	1 Teil
Ruß	3 Teile
Fe₃O₄	30 Teile

Der Entwickler gemäß der Erfindung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unter Anwendung von 60 Teilen Magnetit (Fe₃O₄) und 40 Teilen des Vinyltoluol/Butadien-Copolymeren (Molverhältnis 6/1, gewichtsmäßiges Durchschnittsmolekulargewicht 78 000) hergestellt. Der Kopiertest wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unter Anwendung der in dieser Weise erhaltenen beiden Entwickler ausgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse und physikalischen Eigenschaften der Entwickler sind in Tabelle II gezeigt.

Tabelle II

Obwohl die Dichte des unter Anwendung des Entwicklers D erzeugten Bildes hoch war, wurde eine Schleierbildung verursacht. Wenn der Abstand zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials und der Entwicklungstrommel um 0,1 mm verbreitert wurde, um die Schleierbildung zu verhindern, wurde die Bilddichte auf 0,65 verringert, obwohl das Auftreten von Schleier verhindert worden war. Ferner war der magnetische Entwickler D hinsichtlich der Reinigungseigenschaft schlecht und blieb an der Oberfläche der Selentrommel haften. Der an der Trommel verbliebene Toner konnte durch einen Bürstenarbeitsgang entfernt werden, wenn dieser einige Male ausgeführt wurde.

Beispiel 3

Ein magnetischer Entwickler wurde aus Magnetit (Fe₃O₄) und einem thermoplastischen Harz (Styrol/2-Ethylhexylacrylat-Copolymer mit einem gewichtsmäßigen Durchschnittsmolekulargewicht von 139 000) in folgender Weise hergestellt.

Unter Anwendung einer Zweiwalzenmühle wurden 55 Teile Magnetit und 45 Teile des Harzes bei 160°C während 20 min schmelzverknetet und das verknetete Gemisch zur Bildung eines Entwicklers mit unbestimmter Form pulverisiert (Teilchengröße im Bereich von 10 bis 30 µm). Dieser Entwickler war durch einen Volumenwiderstand von 7,0×10¹⁴ Ω · cm, eine elektrostatische Kapazität von 8,51 pF und eine Dielektrizitätskonstante von 4,36 gekennzeichnet. Wenn der Kopiertest in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unter Anwendung dieses Entwicklers ausgeführt wurde, wurde ein Bild mit einer Dichte von 1,50 ohne Verschmieren erhalten.

Magnetische Entwickler wurden in der gleichen Weise wie vorstehend unter Anwendung eines Styrol/Butylmethacrylat- Copolymeren mit einem gewichtsmäßigen Durchschnittsmolekulargewicht von 40 000 oder 60 000 anstelle des vorstehenden Harzes hergestellt. Im Fall dieser Entwickler war die Bilddichte bei nur 0,55 oder 0,63, und es wurden keine guten Ergebnisse erhalten, obwohl die elektrostatische Kapazität und Dielektrizitätskonstante innerhalb der erfindungsgemäß vorgeschriebenen Bereiche lagen.

Beispiel 4

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden magnetische Entwickler mit der nachfolgend gezeigten Zusammensetzung unter Anwendung von Magnetit (Fe₃O₄) und einem thermoplastischen Harz (Vinyltoluol/ 2-Ethylhexylacrylat/Butadien-Terpolymer, Molverhältnis 16/1/3, gewichtsmäßiges Durchschnittsmolekulargewicht 85 500) hergestellt:

Entwickler (4):  75 Teile Magnetit und 25 Teile Harz
Entwickler (5):  65 Teile Magnetit und 35 Teile Harz
Entwickler (6):  55 Teile Magnetit und 45 Teile Harz
Entwickler (7):  45 Teile Magnetit und 55 Teile Harz
Entwickler (8):  35 Teile Magnetit und 65 Teile Harz

Der Kopiertest wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unter Anwendung dieser Entwickler ausgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse und physikalischen Eigenschaften der Entwickler sind aus Tabelle III ersichtlich. Darin sind die Entwickler (4) und (8) Vergleichsentwickler, da sie wegen des zu hohen bzw. zu niedrigen Magnetitanteils nicht erfindungsgemäß sind.

Tabelle III

Aus den in Tabelle III aufgeführten Werten zeigt es sich, daß gute Ergebnisse erhalten werden, falls 45 bis 65 Teile Magnetit und 35 bis 55 Teile der Harzkomponenten verwendet werden.

Beispiel 5

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein magnetischer Entwickler unter Anwendung von 55 Teilen Magnetit (Fe₃O₄), 37,5 Teilen eines Styrol/Butadien-Copolymeren (Molverhältnis 6/1, gewichtsmäßiges Durchschnittsmolekulargewicht 132 000) und 7,5 Teilen eines Polypropylens mit niedrigem Molekulargewicht hergestellt. Der Kopiertest wurde mit diesem Entwickler ausgeführt, wobei die Fixierung mit einer Heißwalze erfolgte. Das erhaltene Bild war sehr scharf und klar sowie frei von Schleier oder Verschmieren und hatte eine Dichte von 1,64.

Der vorstehende Entwickler zeigte einen Volumenwiderstand von 5,8×10¹⁴ Ω · cm, eine elektrostatische Kapazität von 9,0 pF und eine Dielektrizitätskonstante von 4,62.

Claims

1. Magnetischer Einkomponentenentwickler für die Elektrophotographie, welcher ein Bindemittel und 45 bis 65 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Entwickler, an feinen Teilchen eines in dem Bindemittel dispergierten magnetischen Materials enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem Copolymer aus

(a) mindestens einem aromatischen Vinylmonomeren in einer Menge von 20 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Bindemittel, und
(b) mindestens einem konjugierten Diolefin oder einer Kombination aus mindestens einem Acrylmonomeren und mindestens einem konjugierten Diolefin

mit einem auf das Gewicht bezogenen durchschnittlichen Molekulargewicht von 75 000 bis 150 000 besteht, und der Entwickler eine elektrostatische Kapazität von 7,8 bis 11,7 pF, bestimmt unter den Bedingungen eines Elektrodenabstandes von 0,65 mm, einer Elektrodenfläche von 1,43 cm² und einer Elektrodenbelastung von 105 g/cm², eine Dielektrizitätskonstante von 4 bis 6, bestimmt unter den vorstehenden Bedingungen, und einen elektrischen Widerstand von mindestens 5×10¹³ Ω · cm, bestimmt unter den vorstehenden Bedingungen, aufweist.

2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Vinylmonomer (a) Styrol oder Vinyltoluol ist.

3. Entwickler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer ein auf das Gewicht bezogenes durchschnittliches Molekulargewicht von 78 000 bis 140 000 aufweist.

4. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine elektrostatische Kapazität 8 bis 11 pF, seine Dielektrizitätskonstante 4,1 bis 5,1 und sein elektrischer Widerstand 1 · 10¹⁴ bis 1 · 10¹⁶ Ω · cm betragen.