DE3607595A1

DE3607595A1 - Traegerteilchen fuer zweikomponenten-trockenentwickler

Info

Publication number: DE3607595A1
Application number: DE19863607595
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Aoki; Tetsuo Numazu Shizuoka Isoda; Nobuhiro Numazu Shizuoka Nakayama; Youichirou Fuji Shizuoka Watanabe
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1986-09-11
Also published as: JPS61204643A; JPH061392B2; GB2173604A; GB2173604B; GB8605810D0; US4672016A; DE3607595C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Trägerteilchen für Zweikomponenten-Trockenentwickler zur Entwicklung von latenten elektrostatischen Bildern zu sichtbaren Bildern zum Einsatz in der Elektrophotographie, in elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren und elektrostatischen Druckverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung Trägerteilchen, die mit einer Siliconharzschicht überzogen sind, wobei die Siliconharzschicht ein Siliconharz, eine organische Zinnverbindung und fein verteilte elektrisch leitfähige Teilchen enthält.

Verfahren zur Entwicklung von latenten elektrostatischen Bildern mit einem Toner sind bekannt, z.B. die Kaskadenentwicklung (US-A-2 618 552)und die Magnetbürstenentwicklung (US-A-2 874 063). Bei beiden Verfahren wird ein Zweikomponenten-Entwickler verwendet, der Trägerteilchen und Tonerteilchen umfasst. Die Tonerteilchen sind im allgemeinen wesentlich kleiner als die Trägerteilchen und werden durch Reibungselektrizität von den Trägerteilchen angezogen und an deren Oberfläche festgehalten. Die elektrische Anziehung zwischen den Toner- und Trägerteilchen wird durch die Reibung zwischen diesen Teilchen verursacht. Werden die an den Trägerteilchen festgehaltenen Tonerteilchen in die Nähe oder in Kontakt mit einem latenten elektrostatischen Bild gebracht, so wirkt das elektrische Feld des latenten elektrostatischen Bilds auf die Tonerteilchen ein und bewirkt eine Trennung der Tonerteilchen von den Trägerteilchen, wobei die Bindungskraft zwischen den Tonerteilchen und den Trägerteilchen überwunden wird. Infolgedessen werden die Tonerteilchen in Richtung zum latenten elektrostatischen Bild angezogen,

so dass das latente elektrostatische Bild zu einem sichtbaren Tonerbild entwickelt wird. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Tonerteilchen mit einer geeigneten Polarität und mit einer exakten Menge an elektrischen Ladungen geladen sind, so dass die Tonerteilchen bevorzugt und exakt von den gewünschten, zu entwickelnden Bereichen am Photoleiter angezogen werden.

Bei herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklern besteht die Gefahr, dass die Oberfläche der Trägerteilchen beim mechanischen Mischen der Tonerteilchen mit den Trägerteilchen in der Entwickelvorrichtung schliesslich mit Tonerteilchen unter Bildung einer Tonerschicht auf den Trägerteilchen bedeckt werden. Sobald .diese Erscheinung auftritt, die im allgemeinen als. "Erschöpfung" bezeichnet wird, reichern sich die Tonerteilchen allmählich auf den Trägerteilchen an, so dass die reibungselektrische Ladung zwischen den Trägerteilchen und den Tonerteilchen durch die reibungselektrische Ladung unter den Tonerteilchen allein ersetzt wird. So kommt es schliesslich zu einer erheblichen Beeinträchtigung der reibungselektrischen Ladungseigenschaften des Entwicklers, so dass ein beträchtlicher Anteil der Tonerteilchen im Hintergrundbereich der kopierten Bilder abgelagert wird. Beim Auftreten dieser Erscheinung verschlechtert sich die Kopienqualität erheblich. Es ist dann erforderlich, den gesamten Entwickler zu erneuern.

Um diese Erschöpfung zu verhindern, wurde ein Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche von Trägerteilchen mit verschiedenen Harzen vorgeschlagen. Jedoch wurden bisher keine Harze aufgefunden, die in zufriedenstellender Weise die Erschöpfung verhindern können. Auf der einen Seite verhalten sich beispielsweise Trägerteilchen, die mit Styrol-Methacrylat-Copolymeren oder Polystyrol beschichtet sind günstig in bezug auf ihre reibungselektrischen Ladungseigenschaften. Jedoch ist die Oberflächenenergie

derartiger Trägerteilchen vergleichsweise so hoch, dass die Trägerteilchen bei der Verwendung leicht mit Tonerteilchen bedeckt werden. Mit anderen Worten, es kommt leicht zur Erschöpfung, und demgemäss ist die Lebensdauer derartiger Entwickler gering.

Die vorerwähnte Erschöpfung tritt bei mit Polytetrafluorethylen-Pclymeren beschichteten Trägern kaum auf, da derartige Träger eine geringe Oberflächenenergie aufweisen. Da jedoch Polytetrafluorethylen-Polymere sich auf der äussersten negativen Seite der reibungselektrischen Reihe befinden, können mit Polytetrafluorethylen-Polymeren beschichtete Träger nicht eingesetzt werden, wenn die Tonerteilchen mit negativer Polarität geladen werden müssen.

Um die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die Trägerteilchen mit einem Material von niedriger Oberflächenenergie zu beschichten, z.B. mit Siliconharz, wie in der JA-B-44-27879 und der JA-A-50-25^3 vorgeschlagen wird. Bei diesem Verfahren kann die Abscheidung von Tonerteilchen auf den Trägerteilchen verhindert werden. Jedoch kommt es leicht zu einem Abrieb des Siliconharzes, dem es an mechanischer Festigkeit fehlt. Daher werden bei Verwendung von mit Siliconharz beschichteten Trägerteilchen für über längere Zeiträume hinweg sich erstreckende kontinuierliche Kopiervorgänge die Kernmaterialien der Trägerteilchen dadurch freigelegt, dass die Siliconharzschicht infolge von Stossvorgangen unter den Trägerteilchen selbst und zwischen den Trägerteilchen und den mechanischen Teilen der Entwicklervorrichtung abgescheuert wird. Infolgedessen wird die reibungselektrische Ladung zwischen den Tonerteilchen und dem Siliconharz schliesslich durch die reibungselektrische Ladung zwischen den Tonerteilchen und den Kernmaterialien der Trägerteilchen ersetzt. Sobald dieser Zustand eingetreten ist, bleiben die reibungselektrischen Eigenschaften

des Entwicklers nicht mehr konstant. Demzufolge kommt es zu einer erheblichen Verschlechterung der Kopienbildqualität Da ferner die meisten zur Beschichtung von Trägerteilchen verwendeten Harze einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen, treten bei Verwendung von mit derartigen Harzen beschichteten Trägerteilchen in Entwicklern Schwierigkeiten auf, wie Kantenentwicklung, erhebliche Verringerung der Bilddichte und Ausfall der Bilderzeugung.

Derartige beschichtete Trägerteilchen lassen sich verbessern, indem man den elektrischen Widerstand der Beschichtung der Trägerteilchen verringert, beispielsweise indem man ein elektrisch leitend-es Material in der überzugsschicht der Trägerteilchen dispergiert.

Insbesondere wenn Trägerteilchen mit einer bestimmten
elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt werden, wirken diese als Entwicklerelektrode, so dass die Entwicklung

von latenten elektrostatischen Bildern so durchgeführt

werden kann, wie wenn Entwicklerelektroden sich in engem Kontakt mit dem elektrophotographischen Photoleiter befänden. Hieraus ergibt sich, dass nicht nur Zeilenbilder, sondern auch Festbilder (solid images) originalgetreu

reproduziert werden können.

Herkömmlicherweise werden als derartige elektrisch leitende Materialien zur Verwendung in der Überzugsschicht von Trägerteilchen beispielsweise Kohlenstoff und Zinnoxid

verwendet. Jedoch nimmt bei Verwendung dieser elektrisch leitenden Materialien in der Überzugsschicht von Trägerteilchen der elektrische spezifische Widerstand der
Trägerteilchen so stark ab, dass die in den Tonerteilchen erzeugte Ladung durch die Trägerteilchen, die in Kontakt mit den Tonerteilchen stehen, entweicht, so dass die

Tonerteilchen nicht eine für die Entwicklung erforderliche elektrische Ladungsmenge aufrechterhalten können.

Um auf einem Photoleiter mit einem Toner gebildete latente elektrostatische Bilder zu entwickeln, muss der Toner eine bestimmte Ladungsmenge aufweisen. Im allgemeinen gilt eine Ladungsmenge von 10 bis 20 >iC/g als geeignet, da bei einer Ladungsmenge von weniger als 10 ^C/g es zur Schleierbildung in den entwickelten Bildern kommt oder der Entwickler aus der Entwickelvorrichtung-entweicht. Beträgt andererseits die Ladungsmenge mehr als 20 uC/g lässt sich eine zur originalgetreuen Reproduktion von Bildern ausreichende Bilddichte nicht erzielen.

Nimmt der spezifische elektrische Widerstand der Trägerteilchen ab, so kann die in den Tonerteilchen gebildete Ladungsmenge ebenfalls abnehmen.. Bei Verwendung von Träger-

IQ teilchen mit einem darin dispergierten elektrisch leitenden Material ist es erforderlich, die im Toner zu bildende Ladungsmenge entsprechend einzustellen. Um dies zu erreichen, wird herkömmlicherweise ein Mittel zur Kontrolle der Ladung, beispielsweise ein Farbstoff, dem Toner zugesetzt, indem man einen derartigen Farbstoff in einem Lösungsmittel zusammen mit einer Harzkomponente des Toners löst oder den Farbstoff zusammen mit der Harzkomponente des Toners verknetet.

Die als Ladungskontrollmittel verwendeten Farbstoffe sind im allgemeinen teuer. Verwendet man nur eine geringe Farbstoffmenge, so reicht dies zu einer wirksamen Ladungskontrolle nicht aus, während es bei Verwendung von grossen Farbstoffmengen zur Steigerung der elektrischen Ladungs-

QQ menge äusserst schwierig wird, den Farbstoff gleichmässig im Harz zu dispergieren. Wird ein derartiger Toner über längere Zeitdauer hinweg verwendet, so werden die Entwicklungseigenschaften im Laufe des Einsatzes erheblich beeinträchtigt, und es gelingt nicht, eine stabile hohe

gg Bildqualität zu erzielen.

Λ, Aufgabe der Erfindung ist es, Trägerteilchen für Zweikomponenten-Trockenentwickler zum Entwickeln von latenten

elektrostatischen Bildern zu sichtbaren Tonerbildern bereitzustellen, die ein hohes Ladungsvermögen beibehalten und bei denen es im Laufe der Verwendung nicht zu einer Erschöpfung kommt. Derartige, erfindungsgemäss zu verwendende Trägerteilchen sollen hochwertige entwickelte Bilder ergeben, ohne dass es auch nach längeren Zeiträumen zu Beeinträchtigungen kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch Trägerteilchen gelöst, die mit einer Siliconharzschicht beschichtet sind, die ein Siliconharz, eine organische Zinnverbindung und fein verteilte elektrisch leitende Teilchen aufweist.

Nachstehend wird die Erfindung a-nhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge des als elektrisch leitendem Material zugesetzten Kohlenstoffs und der elektrischen Ladungsmenge eines Entwicklers wiedergibt;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge des als elektrisch leitendem Material zugesetzten Kohlenstoffs und des spezifischen elektrischen Widerstands des Entwicklers wiedergibt;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge der organischen Zinnverbindung und der elektrischen Ladungsmenge des Entwicklers wiedergibt; und

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge des organischen Zinnkatalysators und des spezifischen elektrischen Widerstands des Entwicklers wiedergibt.

Nachstehend sind Beispiele für in der Siliconharzschicht der erfindungsgemässen Trägerteilchen zu verwendende Siliconharze aufgeführt:

(1) Siliconlacke, z.B. TSR 115, TSR 114, TSR 102, TSR 103, YR 3061, TSR 110, TSR 116, TSR 117, TSR 108, TSR 109, TSR 180, TSR 181, TSR 187, TSR 144 und TSR 165 (Produkte der Fa. Toshiba); und KR 271, KR 272, KR 275, KR 280, KR 282, KR 267, KR 269, KR 211 und KR 212 (Produkte der Fa. Shinetsu Silicone Co., Ltd.);

(2) alkyldniodifizierte Siliconlacke, z.B. TSR 184 und TSR 185 (Produkte der Fa. Toshiba);

(3) epoxymodifizierte Siliconlacke, z.B. TSR 194 und YS (Produkte der Fa. Toshiba);

(4) polyestermodifizierte Siliconlacke, z.B. TSR 187 (Produkt der Fa. Toshiba);

(5) acrylmodifizierte Siliconlacke, z.B. TSR 170 und TSR 171 (Produkte der Fa. Toshiba);

(6) urethanmodifizierte Siliconlacke, z.B. TSR 175 (Produkt der Fa. Toshiba) und

(7) reaktive Siliconlacke, z.B. KA 1008, KBE 1003, KBC 1003, KBM 303, KBM 403, KBM 503, KBM 602 und KBM 603 (Produkte der Fa. Shin-etsu Silicone Co., Ltd.).

Nachstehend sind Beispiele für erfindungsgemäss geeignete organische Zinnverbindungen aufgeführt:

Nr. 1 R^SntOCOR²^

1 2
worin R und R jeweils einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten.

Nr.

Nr. 3

OCOCH₃ (H₃C(CH₂)₃)₂Sn-O~Sn ((CH₂)

OCOCH,

Nr. 4

H₃COCO (H₃C(CH₂)₃)₂Sn-O Si

Nr. 5

(CH₃(CH₂)₃)₂Sn

Nr. 6

OC₂H₅

3\ /0-3,L Sn

H₃C(CH₂), ό_χ Sn C₂H₅-Si -O OC₂H₅

25 _Nr. 7

H₅C₂-

OCoHc(CH,)

-0-Si-O-Sn ^ OC₂H₅ ( 0 Ii

0-C-CH1

Mr. 8

Sn(OCOR)

worin R einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet.

Erfindungsgemäss kann durch eine Veränderung der Menge der organischen Zinnverbindung, die im schichtartig auf die Trägerteilchen aufgebrachten Siliconharz verwendet wird, die im Toner zu erzeugende elektrische Ladungsmenge leicht in gewünschter Weise unter Erreichung der gewünschten Polarität eingestellt werden. Da die erfindungsgemäss verwendeten Siliconharze vor der Härtung durch Wärmeeinwirkung Silanolgruppen (-SiOH) aufweisen, wird angenommen, dass die vorstehenden Zinnverbindungen als Härtungskatalysatoren für die Siliconharze dienen.

Beispiele für erfindungsgemäss geeignete elektrisch leitende Materialien sind organische Materialien, wie Russ, z.B. Ofenruss, Acetylenruss und-Gasruss, und anorganische L5 Materialien, z.B. Boride, Carbide, Nitride, Oxide und Silicide.

a. Beispiele für Boride:

Chromborid, Hafniumborid, Molybdänborid, Niobborid, Tantalborid, Titanborid und Zirconborid.

b. Beispiele für Carbide:

Borcarbid, Hafniumcarbid, Molybdäncarbid, Niobcarbid, Siliciumcarbid, Thalliumcarbid, Titancarbid, Urancarbid, Vanadiumcarbid, Wolframcarbid und Zirconcarbid.

c. Beispiele für Nitride:

Bornitrid, Niobnitrid, Thalliumnitrid, Titannitrid, Vanadiumnitrid und Zirconnitrid.

d. Beispiele für Oxide:

Chromoxid, Bleioxid, Zinnoxid, Vanadiumoxid, Molybdänoxid, Wismuthoxid, Eisenoxid (Fe-O₁,), Nioboxid, Osmiumoxid, Platinoxid, Rheniumoxid, Rutheniumoxid, Titanoxid und Wolframoxid.

e. Beispiele für Silicide:

Molybdänsilicid, Niobsilicid, Thalliumsilicid, Titansilicid, Vanadiumsilicid und Wolframsilicid.

Die vorstehenden Verbindungen haben auf das Volumen bezogene spezifische Widerstände von 10" J7.cm oder weniger und sind typische Vertreter für erfindungsgemäss geeignete Materialien. Insbesondere bewirken sie auch bei Verwendung in nur kleinen Mengen eine Einstellung des spezifischen elektrischen Widerstands der Siliconharzschicht.

Vorzugsweise beträgt die Teilchengrösse dieser Verbindungen 1 ^m oder weniger und insbesondere 0,5 um oder weniger. Ferner ist es bevorzugt, dass die Menge der vorgenannten Verbindungen im Bereich von 1 bis 50 Gewichtsprozent und insbesondere von 2 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Harzüberzugsschicht der Trägerteilchen beträgt.

Zur Herstellung der erfindungsgemässen, mit Siliconharz beschichteten Trägerteilchen werden das vorerwähnte Siliconharz, die organische Zinnverbindung und das elektrisch leitende Material gründlich in einem geeigneten organisehen Lösungsmittel in einem Homogenisator dispergiert, wodurch man eine Beschichtungsflüssigkeit erhält. Anschliessend werden die Kernteilchen mit der Beschichtungsflüssigkeit überzogen, indem man sie in die Beschichtungsflüssigkeit eintaucht, die Beschichtungsflüssigkeit auf die Kernteilchen sprüht oder indem man ein Wirbelschichtverfahren anwendet.

Als organische Lösungsmittel zum Dispergieren des Siliconharzes, der organischen Zinnverbindung und des elektrisch leitenden Materials können beliebige Lösungsmittel verwendet werden, sofern sich darin das Siliconharz löst. Spezielle Beispiele für derartige Lösungsmittel sind Al-

kohole, wie Methanol, Ethanol und Isopropanol; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol; Ketone, wie Aceton und Methylethylketon; und Tetrahydrofuran und Dioxan, sowie Gemische der vorgenannten Lösungsmittel. 5

Nach Beschichtung der Kernteilchen mit der vorerwähnten Beschichtungsflüssigkeit werden die Kernteilchen getrocknet und erwärmt, so dass die aufgebrachte Siliconharzschicht auf den Kernteilchen gehärtet wird. Auf diese Weise erhält man die erfindungsgemässen Trägerteilchen.

Beim Trocknen der vorgenannten, mit der Beschichtungsflüssigkeit überzogenen Kernteilchen besteht eine wirksame Massnahme darin, die Beschichtungsflüssigkeit mit einem Mittel zur Beschleunigung der Trocknung zu versetzen, beispielsweise mit einem Metallsalz, wie Bleioctylat, Bleinaphthenat, Eisenoctylat, Eisennaphthenat, Kobaltoctylat, Kobaltnaphthenat, Manganoctylat, Mangannaphthenat, Zinkoctylat und Zinknaphthenat, oder organisehen Aminen, wie Ethanolamin.

Als Harzkomponente des Toners, die erfindungsgemäss in den Trägerteilchen eingesetzt wird, eignen sich beispielsweise Homopolymere, Copolymere und Gemische davon von Styrolverbindungen, wie p-Chlorstyrol; halogenierten Vinylmonomeren, wie Vinylchlorid, Vinylbromid und Vinylfluorid; Vinylestern, wie Vinylpropionat, Vinylacetat, Vinylbenzoat und Vinylbutyrat; c^-Methylenfettsäure-monocarbonsäureestern, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, 2-Chlorethylacrylat, Phenylacrylat, Methyl- (X-chloracrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und Butylmethacrylat; Acrylnitril, Methacrylnitril und Acrylamid; Vinylethern, wie Vinylmethylether, Vinylisobutylether und Vinylethylether; Vinylketonen,wie Vinylmethylketon, Vinylhexylketon und Methylisopropenylketon; und N-Vinylverbindungen, wie N-Vinylpyrrol, N-Vinylcarbazol, N-Vinylindol und N-Vinylpyrrolidon.

Neben den vorgenannten Harzen können unter Wärmeeinwirkung schmelzbare Harze vom Nichtvinyltyp, z.B. collophoniummodifiziertes Phenol-Formaldehyd-Harz, ölmodifiziertes Epoxyharz, Polyurethanharz, Celluloseharz und Polyetherharz, allein oder in Kombination mit den vorerwähnten Harzen vom Vinyltyp als Harze für den Toner verwendet werden.

Nachstehend sind Beispiele für farbgebende Mittel zur Verwendung im Toner aufgeführt: Russ, Nigrosin-Farbstoff, Anilinblau, Calconylblau, Chromgelb, Ultramaringelb, Methylenblau, Du Pont Oil Red, Chinolingelb, Methylenblau-chlorid, Phthalocyaninblau, Malachitgrün-oxalat, Lampenruss und Bengalrosa und Gemische dieser Farbstoffe. Es ist erforderlich, dass diese Pigmente in den Tonerteilchen in einer zur Bildung von klaren sichtbaren Bildern wirksamen Menge vorhanden sind.

Als Materialien für die Kernteilchen der erfindungsgemassen Trägerteilchen kommen beispielsweise nicht-metallische Materialien, wie Sand und Glas, Metalle und Legierungen, wie Kobalt, Eisen, Kupfer, Nickel, Zink, Aluminium, Messing und Bronze und Oxide davon in Frage. Daneben können beliebige Kernmaterialien verwendet werden, die bei herkömmlichen Trägerteilchen Einsatz finden.

Vorzugsweise beträgt die Teilchengrösse der Kernteilchen 50 bis 1000 ^um und insbesondere 100 bis 500 um.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1 Herstellung der Trägerbeschichtungsflüssigkeit

Ein Gemisch aus den nachstehend angegebenen Bestandteilen wird zur Herstellung einer Trägerbeschichtungsflüssigkeit dispergiert:

Gewichtsteile

Toluol 100

Siliconlack (KR-271, Produkt der

Fa. Shin-etsu Silicone Co., Ltd.) 100 5

Russ (Ketjen Black EC, Produkt

der Fa. Lion Akzo Co., Ltd.) 0,4

Dibutylzinndilaurat 0,5

Herstellung der Trägerteilchen Nr. 1

Die vorstehende Trägerbeschichtungsflüssigkeit und 1000 Teile Eisenpulver mit einer durchschnittlichen Teilchen- - grösse von 100 ym werden in einem Wirbelschichtbett einer Wirbelsehicht-Granulationstrockenvorrichtung vermischt. Das Gemisch wird sodann an der Atmosphäre bei 90⁰C getrocknet und hierauf 30 Minuten bei 200⁰C in einem Elektrotrockenschrank stehengelassen, wodurch eine Härtung des Siliconharzes erfolgt
Trägerteilchen Nr. 1.

_on Siliconharzes erfolgt. Man erhält die erfindungsgemässen

Herstellung des Toners

Ein Toner zur Verwendung mit den vorerwähnten Trägerteilchen Nr. 1 wird auf folgende Weise hergestellt:

Ein Gemisch aus den nachstehend angegebenen Bestandteilen wird unter Einwirkung
Walzenmühle verknetet.

wird unter Einwirkung von Wärme bei 16O°C mittels einer

Gewichtsteile

Styrol-n-Butylmethacrylat- _1QQ Copolymer (Handelsprodukt
Himer SBM 73 der Fa. Sanyo Che- °° mical Industries, Ltd.)

Gewichtsteile

Nigrosinfarbstoff (Handels- 1

produkt Spirit Black SB der
Fa. Oriental Chemical
Industrial Ltd.)

Russ 10

Nach Kühlen des verkneteten Gemisches wird es grob in einer Hochgeschwindigkeitsmühle zerkleinert. Anschliessend wird das Gemisch mittels einer Strahlmühle fein verteilt und sodann mittels eines pneumatischen Klassifizierungsgeräts klassifiziert. Auf diese Weise erhält man Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 6 ^m. 15

Herstellung des Zweikomponenten-Trockenentwicklers Nr. 1

100 Teile der Trägerteilchen Nr. 1 und 2,5 Teile des vorstehend hergestellten Trägers werden vermischt, wodurch

man den Zweikomponenten-Trockenentwickler Nr.1 erhält. 20

Der spezifische Volumenwiderstand der Trägerteilchen beträgt 1,2 χ 10 Jl cm und die Menge der im Toner gebildeten elektrischen Ladung 20 μθ,/g,.

Bilderzeugungstests

Bilderzeugungstests werden mit einem handelsüblichen Kopiergerät unter Verwendung des Zweikomponenten-Trockenentwicklers Nr. 1 durchgeführt. Man erhält Kopien von

ausgezeichneter Bildqualität mit klarer Reproduktion von 30

Zeilenbildern, Festbildern und Halbtonbildern.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Abänderung, dass das als organische Zinnverbindung eingesetzte Dibutylzinndilaurat aus der Zusammensetzung der Trägerbeschichtungsflüssigkeit weggelassen wird. Man erhält die Vergleichs-

trägerteilchen Nr. 1.

Gemäss Beispiel 1 wird durch Vermischen mit den Tonerteilchen von Beispiel 1 der Vergleichsentwickler hergestellt.

Der spezifische elektrische Widerstand des Vergleichsentwicklers Nr. 1 beträgt 1,1 χ 10 Sl cm und die in den Tonerteilchen gebildete elektrische Ladungsmenge 3 ,uC/g.

Gemäss Beispiel 1 werden unter Verwendung des Vergleichsentwicklers Nr. 1 Bilderzeugungstests durchgeführt. Dabei werden Bilder mit erheblicher Schleierbildung erhalten.

Vergleichsbeispiel 2 -

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Abänderung, dass aus der Zusammensetzung der Trägerbeschichtungs.flüssigkeit der Russ weggelassen wird. Man erhält die Vergleichsträgerteilchen Nr. 2.

Gemäss Beispiel 1 wird durch Vermischen mit den Tonerteilchen von Beispiel 1 der Vergleichsentwickler Nr. 2 hergestellt.

Der spezifische elektrische Widerstand des Vergleichsentwicklers Nr. 2 beträgt 1,1 χ 10 Sl cm und die in den Tonerteilchen erzeugte elektrische Ladungsmenge 30 uC/g.

Gemäss Beispiel 1 werden unter- Verwendung des Vergleichsentwicklers Nr. 2 Bilderzeugungstests durchgeführt. Man

erhält zwar schleierfreie Bilder, jedoch ist die Reproduktion von Halbtonbildern aufgrund von Kanteneffekten erheblich beeinträchtigt.

Ein Vergleich zwischen Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 ergibt, dass durch Zugabe von Russ die Reproduktion von Zeilenbildern und Halbtonbildern verbessert werden kann, jedoch die in den Tonerteilchen erzeugte elektrische

Ladungsmenge abnimmt. Durch Zugabe des organischen Zinnkatalysators wird die elektrische Ladungsmenge in den Tonerteilchen erhöht, so dass einwandfreie Bilder erzeugt werden.
5

Im Vergleichsbeispiel 2 ist der spezifische elektrische Widerstand der Trägerteilchen so hoch, dass die in den Tonerteilchen erzeugte elektrische Ladungsmenge gross ist und Kanteneffekte verstärkt werden.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die in den Tonerteilchen erzeugte elektrische Ladungsmenge mit steigender Menge an organischer Zinnverbindung zunimmt, während diese elektrische Ladungsmenge mit steigendem Russanteil abnimmt, da der spezifische elektrische Widerstand der Trägerschicht gesenkt wird.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge des als elektrisch leitendem Material zugesetzten Kohlenstoffs und der elektrischen Ladungsmenge des Entwicklers gemäss Beispiel 1 wiedergibt;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge des als elektrisch leitendem Material zugesetzten Kohlenstoffs und dem spezifischen elektrischen Widerstand des Entwicklers wiedergibt;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge der organischen Zinnverbindung (Dibutylzinnlaurat) und der elektrischen Ladungsmenge des Entwicklers wiedergibt ; und

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge der organischen Zinnverbindung und dem spezifischen elektrischen Widerstand des Entwicklers wiedergibt.

Wie aus diesen Diagrammen ersichtlich ist, sinken mit zunehmendem Kohlenstoffanteil sowohl die elektrische Ladungsmenge als auch der spezifische elektrische Widerstand des Entwicklers. Im Gegensatz dazu steigen mit zunehmender Menge an organischer Zinnverbindung die elektrische Ladungsmenge des Entwicklers, während es zu keinem starken Anstieg des spezifischen elektrischen Widerstands des Entwicklers kommt. Somit kann der spezifische elektrische Widerstand des Entwicklers je nach Bedarf eingestellt werden, indem man die Menge des elektrisch leitenden Materials und die elektrische Ladungsmenge des Entwicklers verändert, indem man die Menge an organischer Zinnverbindung verändert. Auf diese Weise erhält man die gewünschte elektrische Ladungsmenge und den gewünschten elektrischen spezifischen Widerstand des Entwicklers.

Beispiel 2

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Abänderung, dass Dibutylzinndilaurat als organische Zinnverbindung und Russ als

elektrisch leitendes Material durch die eingangs erwähnte organische Zinnverbindung Nr. 1 und Titanoxid ersetzt werden. Man erhält die erfindungsgemässen Trägerteilchen Nr. 2. Der Entwickler Nr. 2 wird durch Vermischen dieser Trägerteilchen Nr. 2 mit dem gemäss Beispiel 1 erhaltenen Toner hergestellt.

Beispiel 3

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Abänderung, dass _or. Dibutylzinndilaurat als organische Zinnverbindung und Russ als elektrisch leitendes Material durch die eingangs erwähnte organische Zinnverbindung Nr. 5 und Siliciumcarbid ersetzt werden. Man erhält die erfindungsgemässen Trägerteilchen Nr. 3- Der Entwickler Nr. 3 wird durch Vermischen dieser Trägerteilchen Nr. 3 mit dem gemäss Beispiel 1 erhaltenen Toner hergestellt.

Beispiel 4

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Abänderung, dass Dibutylzinndilaurat als organische Zinnverbindung und Russ als elektrisch leitendes Material durch die eingangs erwähnte organische Zinnverbindung Nr. 8 und Eisenoxid ersetzt werden. Man erhält die erfindungsgemässen Trägerteilchen Nr. 4. Der Entwickler Nr. 4 wird durch Vermischen dieser Trägerteilchen Nr. 4 mit dem gemäss Beispiel

1 erhaltenen Toner hergestellt.
10

An den Entwicklern Nr. 2 bis Nr. 4 werden die Beziehung zwischen der Menge des elektrisch leitenden Materials und der elektrischen Ladungsmenge der einzelnen Entwickler, die Beziehung zwischen der Menge des elektrisch leitenden Materials und dem spezifischen elektrischen Widerstand des Entwicklers, die Beziehung zwischen der Menge der organischen Zinnverbindung und der elektrischen Ladungsmenge der einzelnen Entwickler sowie die Beziehung zwischen der Menge der organischen Zinnverbindung und

dem spezifischen elektrischen Widerstand der Entwickler untersucht. Man erhält fast die gleichen Ergebnisse, wie sie in Fig. 1 bis 4 gezeigt sind.

Nachstehend findet sich eine Zusammenfassung der erfin-

dungsgemäss erzielten Vorteile.

(1) Da erfindungsgemäss die Trägerüberzugsschicht ein Siliconharz von niedriger Oberflächenenergie aufweist, kommt es kaum zur Haftung und Fixierung der

Tonerteilchen an den Trägerteilchen.

(2) Im allgemeinen haben Siliconharze den Nachteil, dass sie leicht durch Abrieb entfernt werden. Erfindungsgemäss ist jedoch ein elektrisch leitendes Material im Siliconharz dispergiert. Das elektrisch leitende Material wirkt als Füllstoff im Siliconharz, so dass es nicht leicht zum Abrieb des Siliconharzes kommt.

(3) Das Siliconharz enthält vor der Härtung Silanolgruppen (-SiOH) und ist mit anorganischen Materialien reaktiv. Daher ist das Siliconharz dazu in der Lage, eng am Kernmaterial der Trägerteilchen (z.B. Eisen und Ferrit) ohne eine spezielle Vorbehandlung zu haften. Tetrafluorethylen ist als_ Material von niedriger Oberflächenenergie bekannt, das in dieser Beziehung sich ähnlich wie Siliconharz verhält. Jedoch haftet Tetrafluoräthylen im Gegensatz zum Siliconharz nicht am Kernmaterial der Trägerteilchen. Daher ist es erforderlich, das Trägermaterial vor der Beschichtung mit Tetrafluorethylen einer Vorbehandlung, beispielsweise mit einem Kupplungsmittel oder einem Vorbeschichtungsmaterial, zu unterziehen oder das Trägermaterial einer komplexen Vorbehandlung zu unterwerfen, um eine enge Haftung von Tetrafluorethylen am Kernmaterial zu gewährleisten.

(4) Da das Siliconharz vor dem Härten Silanolgruppen (-SiOH) enthält, lassen sich elektrisch leitende

anorganische Materialien gut im Siliconharz dispergieren. Da das Siliconharz ferner Methylgruppen aufweist, lassen sich elektrisch leitende organische Materialien, wie Russ, gut im Siliconharz dispergieren. 25

(5) Da die Silanolgruppen (-SiOH) in Gegenwart einer organischen Zinnverbindung einer Kondensationsreaktion unterliegen, kann die Menge der in den Tonerteilchen erzeugten elektrischen Ladung je nach Bedarf eingestellt werden, indem man die Menge der organischen Zinnverbindung verändert. Der exakte Mechanismus, mit der die organische Zinnverbindung auf die in den Tonerteilchen erzeugte elektrische Ladungsmenge einwirkt, ist nicht bekannt. Jedoch lässt sich Zinn in der Trägerüberzugsschicht nach Härten des Siliconharzes nachweisen.

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(6) Der spezifische Widerstand der Überzugsschicht der Trägerteilchen lässt sich einstellen, indem man die Menge des elektrisch leitenden Materials verändert. Die in den Tonerteilchen erzeugte elektrische Ladungsmenge lässt sich einstellen, indem man die Menge der organischen Zinnverbindung verändert. Daher lässt sich der spezifische elektrische Widerstand der Trägerteilchen im gleichen Umfang wie bei unbeschichteten Trägerteilchen einstellen. Somit ist die Einstellung des spezifischen elektrischen Widerstands möglich, obwohl die Trägerteilchen mit einem Siliconharz mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand beschichtet sind.

Claims

Patentansprüche

1. Trägerteilchen für Zweikomponenten-Trockenentwickler zum Entwickeln von latenten elektrostatischen Bildern, enthaltend Kernteilchen und eine auf die Kernteilchen aufgebrachte Siliconharzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliconharzschi-cht ein Siliconharz, eine organische Zinnverbindung und fein verteilte elektrisch leitende Teilchen enthält.

2. Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Zinnverbindung die allgemeine

Formel ?/

• R^Sn(OCOR²)₂ \

1 2
aufweist, worin R und R jeweils einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten.

3. Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Zinnverbindung die Formel Sn(OCOR)₁. aufweist, worin R einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet.

4. Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Zinnverbindung unter folgenden Verbindungen ausgewählt ist:

_Nr. ι (H₃C(CH₂) ₃)₂Sn(0OC(CH₂)

Nr. 2

OCOCH₃ S

OCOCH

H₃COCO

Nr. 4

(CH₃(CE₂)J)₂Sn(OCH₃)

Λ ₃ ό

_χ Sn C₂H₅-Si -ύ \ OC₂H₅

und

Nr. β

oc₂h₅(ch₂)₃ch₃

•O-Si-0-Sn / I

-H^(CH,),CH-2 ο 7.Si

O Il 0-C-CH₃

5. Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fein verteilten elektrisch leitenden Teilchen aus der Gruppe Russ, Boride, Carbide, Nitride, Oxide und Silicide ausgewählt sind.

6. Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fein verteilten elektrisch leitenden Teilchen eine Teilchengrösse von 1 ysa. oder weniger aufweisen.

7- Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fein verteilten elektrisch leitenden Teilchen 1 bis 50 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Trägerbeschichtung ausmachen.

8. Trägerteilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchengrösse der Kernteilchen im Bereich von 50 bis 1000 pm liegt.

9· Trägerteilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Boride aus der Gruppe Chromborid,
Hafniumborid, Molybdänborid, Niobborid, Tantalborid, Titanborid und Zirconborid ausgewählt sind.

10. Trägerteilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbide aus der Gruppe Borcarbid,
Hafniumcarbid, Molybdäncarbid, Niobcarbid, Siliciumcarbid, Thalliumcarbid, Titancarbid, Urancarbid,
Vanadiumcarbid, Wolframcarbid und Zirconcarbid ausgewählt sind.

11. Trägerteilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitride aus der Gruppe Bornitrid, Niobnitrid, Thalliumnitrid, Titannitrid, Vanadiumnitrid und Zirconnitrid ausgewählt sind.

12. Trägerteilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxide aus der Gruppe Chromoxid, Bleioxid, Zinnoxid, Vanadiumoxid, Molybdänoxid, Wismuth-

oxid, Eisenoxid (Fe^O^.), Nioboxid, Osmiumoxid, Platinoxid, Rheniumoxid, Rutheniumoxid, Titanoxid und Wolframoxid ausgewählt sind.

13· Trägerteilchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicide aus der Gruppe Molybdänsilicid, Niobsilicid, Thalliumsilicid, Titansilicid, Vanadiumsilicid und Wolframsilicid ausgewählt sind.