DE3607597A1 - Harz-beschichtetes traegermaterial eines entwicklers zum entwickeln eines elektrostatischen bildes - Google Patents

Description

T 55 392

Anmelder: Konishiroku Photo Industry Co., Ltd.

26-2 Nishishinjuku 1-chome Shinjuku-ku Tokyo/Japan

Harz-beschichtetes Trägermaterial eines Entwicklers zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes

pie Erfindung betrifft ein Trägermaterial eines Entwicklers zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes.

Als Bildentwicklungsverfahren vom Zwei-Komponenten-Typ für die Verwendung bei der elektrophötographischen Reproduktion sind ein Kaskadenentwicklungsverfahren und ein Magnetbürstenentwicklungsverfahren bekannt. Bei diesen Verfahren wird ein Bild in der Weise entwickelt, daß dafür gesorgt wird, daß Tonerkörnchen an einem elektrostatisch aufgeladenen Bild oder an einem latenten elektrostatischen Bild haften, das auf der Oberfläche eines Photorezeptors erzeugt wird durch Aufbringen einer statischen Ladung und Einwirkung von Licht, um so ein sichtbares Bild zu erzeugen, indem man Träger verwendet, die als den Toner tragende Materialien dienen können, und das sichtbare Bild wird auf einen Schichtträger, wie z.B. ein Blatt Papier, übertragen und dann fixiert.

Derzeit werden Träger vom Eisenpulver-Typ in der Praxis verwendet. In der geprüften japanischen Patentpublikation 40 0 92/1978 ist beispielsweise ein kugelförmiger Träger mit einer durchschnittlichen Korngrößenverteilung innerhalb des Bereiches von 50 bis 1000 um beschrieben.

Dieser Träger ist. kugelförmig in der Weise, daß das feine Pulver aus Eisen/ Nickel oder dgl. kugelförmig gemacht wird durch Verwendung einer anorganischen Substanz, wie z.B. Natriumsilicat, oder eines Styrol/-Acryl-Copolymeren oder eines Polyvinylchlorids, das als Bindemittel dient, und bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 125°C getrocknet wird, und dann durch weiteres Sintern kugelförmig gemacht wird, wenn ein anorganisches Bindemittel verwendet wird. Wenn dieser Typ von kugelförmigen Trägern mit Harzen beschichtet wird, haben sie jedoch den Nachteil, daß sie leicht fest zusammenstoßen, wenn sie in einer Entwicklungsvorrichtung gerührt werden, und daß die Gefahr besteht, daß die Überzugsharze beschädigt werden (d.h. die Überzugsharze weisen eine geringe Haltbarkeit auf). Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein solcher kugelförmiger Träger normalerweise eine sehr hohe Dichte von beispielsweise 4,43 bis 6,41 g/cm³ hat. Außerdem kann dabei die Störung auftreten, daß winzige Körnchen durch einen starken Stoß gebildet werden, welche die Neigung haben, an einem Photorezeptor zu haften, wodurch eine sogenannte Trägeradhäsion hervorgerufen wird, wodurch der Photorezeptor leicht beschädigt wird, weil der kugelförmige Träger eine sehr rauhe und grobe Oberfläche hat.

Andererseits umfaßt das in der geprüften japanischen Patentpublikation 40 863/1980 beschriebene Eisenpulver gesinterte Körnchen mit einer Schüttdichte (scheinbaren Dichte) von 1,5 bis 2,5 g/cm³, das hergestellt wird durch Sintern von Eisenpulver, das pulverisierte Körnchen einer Größe von nicht mehr als 50 um enthält, in einer Menge von nicht weniger als 2/3 des gesamten Eisenpulvers ohne Verwendung eines Bindemittels und anschließendes Pulverisieren, Klassieren und oxidatives Rösten der gesinterten Körnchen. Der obengenannte Eisenpulverträger weist die ausgezeichneten Eigenschaften auf, daß die Reibungsladungsexgenschaften mit dem Toner

stabilisiert werden können und daß die Bilderzeugungseigenschaften und die Haltbarkeit eines Entwicklers verbessert werden können. Es wurde jedoch gefunden, daß noch Raum besteht zur Verbesserung in den folgenden Punkten. Die gesinterten Körnchen haben nämlich eine unbestimmte Konfiguration und sind spröde und sie zerbrechen leicht durch einen Stoß oder dgl., weil sie ohne Verwendung eines Bindemittels gesintert wurden. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Überzug schlecht ist, weil das Fließvermögen der gesinterten Körnchen nicht so gut ist.

Daneben gibt es einen Ferrit-Träger, wie er in der geprüften japanischen Patentpublikation 51 30 5/1981 beschrieben ist. Da dieser Träger-Typ jedoch ein Oxidationsprodukt ist, hat er den Nachteil, daß die Sättigungsmagnetisierung niedrig ist und er hat die Neigung, eine Trägerhaftung hervorzurufen, wenn die Trägerkörnchen zu kleinen Stücken zerbrechen, und daß er Kratzer ^auf einem Photorezeptor und einer Reinigungsklinge hervorruft und demgemäß die Haltbarkeit dieser Elemente stark verkürzt.

t\ Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Träger mit einer verbesserten Haltbarkeit zu schaffen, der keine Trägeradhäsion hervorruft.

Das obengenannte Ziel kann erfindungsgemäß erreicht werden durch einen Harz-beschichteten Träger eines Entwicklers zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er poröse Körnchen mit einem kugelförmigen Aussehen umfaßt, wobei die Oberfläche der Körnchen mit einem Harzüberzug versehen ist, wobei die porösen Körnchen hergestellt wurden durch Sintern von zerstäubten Körnchen aus einem feinen magnetischen Pulver und einem Bindemittel, deren durchschnittlicher Durchmesser innerhalb des Bereiches von 30 bis 200 um

liegt und wobei die Sättigungsmagnetisierung des Trägers innerhalb des Bereiches von 400 bis 1400 emu/cm³ liegt.

Erfindungsgemäß werden poröse Körnchen mit einem kugelförmigen Aussehen, die durch Sintern von zerstäubten Körnchen aus einem magnetischen Pulver und einem Bindemittel hergestellt wurden, die wegen der Körnchen leicht in eine kugelförmige Gestalt gebracht werden können, hergestellt durch Versprühen einer Aufschlämmung, die ein Bindemittel, ein magnetisches Pulver und eine Flüssigkeit enthält. Es ist daher möglich, einen Träger zu schaffen, der eine glatte kugelförmige Konfiguration mit einer geringeren Rauhheit auf der Oberfläche, mit einer geeigneten Dichte und einer ausgezeichneten Haltbarkeit aufweist und weniger winzige Körnchen bildet, verglichen mit den konventionellen kugelförmigen Trägern. Da die Sinterkörnchen kugelförmig gemacht werden, ist außerdem das Fließvermögen (die Fluidität) ausgezeichnet und der Wirkungsgrad beim Beschichten mit einem Harz kann verbessert werden. Durch geeignete Auswahl der Sinterbedingungen können ferner verschiedene Eigenschaften, wie die statische Dichte, die Magnetisierungsstärke und der relative Widerstand,leicht kontrolliert werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Mikrophotographie (Vergrößerung 50 0-fach), welche die Konfiguration der erfindungsgemäßen Trägerkörnchen zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Prozentsätze der verbleibenden überzugsharze, die jeweils entsprechend der Rührzeit (in Stunden) und jeder Art der Träger variieren, angibt; und

Fig. 3 ein Diagramm, das die Mengen (in Gew.-%) der

Trägeradhäsion, die entsprechend den Korngrößen der Träger variieren, angibt.

Die gewichtsdurchschnittlichen Korngrößen der erfindungsgemäßen Trägermaterialien liegen vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 30 bis 200 μΐη, insbesondere von 60 bis 150 um. Erfindungsgemäß kann die Bildung von sehr kleinen (winzigen) Trägerkörnchen eliminiert werden und es kann verhindert werden, daß das Trägermaterial an einem Photorezeptor haftet, vorausgesetzt, daß das Trägermaterial auf eine gewichtsdurchschnittliche Korngröße von nicht weniger als 30 μΐη begrenzt ist, und es können auch Bilddefekte, wie z.B. Bürstenstreifen, verhindert werden, vorausgesetzt, daß das Trägermaterial auf eine gewichtsdurchschnittliche Korngröße von nicht mehr als 200 lim begrenzt ist.

Die Sättigungsmagnetisierung der erfindungsgemäßen Trägermaterialien liegt innerhalb des Bereiches von 400 bis 1400 emu/cm³, insbesondere von 800 bis 1300 emu/cm³. Wenn sie weniger als 400 emu/cm³ beträgt, besteht die Gefahr, daß eine Trägerhaftung an dem Photorezeptor hervorgerufen wird, und wenn sie 1400 emu/cm³ übersteigt, besteht die Gefahr, daß die statische Ladung eines Toners abnimmt, so daß starke Bürstenstreifen hervorgerufen werden

Die erfindungsgemäßen Trägerkörnchen werden so hergestellt, daß sie eine Reihe von Poren im Innern aufweisen, und die Trägerkornoberfläche hat einen solchen Aufbau als ob zahlreiche feine Körnchen auf einer glatten Oberfläche angeordnet wären, und es kann eine unzählbare Rauheit darauf beobachtet werden.

Ein erfindungsgemäßer Träger hat deshalb die Eigenschaft, daß er ein kugelförmiges Aussehen mit einer geringen Schüttidchte (scheinbaren Dichte) und einer großen wirk-

samen Oberfläche besitzt. Die Anwesenheit der Poren im Innern der Körnchen und die Konfiguration der Kornoberfläche, von denen jede ein charakteristischer Punkt des erfindungsgemäßen Trägers ist, sind aus der in der Fig.

1 gezeigten Photographie sowie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "kugelförmiges Aussehen" ist die Gestalt eines Sinterkörpers zu verstehen,

_2 dessen "Gestaltfaktor" nicht weniger als 5,8 χ 10 und

_2
nicht mehr.als 8,0 χ 10 beträgt. Der hier verwendete Ausdruck "Gestaltfaktor" ist definiert als Wert, der erhalten wird durch Dividieren der Projektionsfläche eines einzelnen Trägerkörnchens durch das Quadrat der Projektionsumfangslänge des Trägers.

Der erfindungsgemäße Träger kann ein solcher sein, der auf seiner Oberfläche mit einem isolierenden Material beschichtet ist. Da das Fließvermögen (die Fluidität) der Träger ausgezeichnet ist, kann die Oberfläche der Trägerteilchen in befriedigender Weise mit dem Isoliermaterial beschichtet werden. Es ist daher möglich, nicht nur eine wesentlich dünnere Überzugsschicht herzustellen und die Beschichtungszeit abzukürzen, sondern auch ein Tonerbild zu erzeugen, das eine ausgezeichnete Haftung der Überzugsschicht und eine ausgezeichnete Bildschärfe ohne irgendwelchen elektrostatischen Abfluß eines latenten Bildes aufweist und das die Eliminierung des Auftretens von weißem Staub aus dem Harz oder eines Schleiers und von Reinigungsstörungen ermöglicht.

Erfindungsgemäß kann eine hochmolekulare und organische Substanz als Bindemittel zur Bildung eines Aggregats aus feinen magnetischen Pulvern, wie z.B. feinen magnetischen Eisenpulvern oder gemischten magnetischen Pulvern aus feinen Eisenpulvern und feinen Metallpulvern oder metallischen Oxidationsprodukten verwendet werden. Da das Binde-

mittel in der nachfolgenden Sinterstufe verdampft und entfernt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, das Gewicht des Trägermaterials herabzusetzen. Die durchschnittliche Korngröße eines solchen feinen Eisenpulvers,'wie oben erwähnt, beträgt vorzugsweise nicht mehr als 30 μπι und insbesondere nicht mehr als 10 μπι und nicht weniger als 0,1 μπι oder speziell nicht mehr als 5 μπι und nicht weniger als 0,5 μπι. Die Sintertemperatur beträgt zweckmäßig 400 bis 1200⁰C in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre und vorzugsweise 900 bis 1050⁰C. Wenn eine Sintertemperatur von weniger als 4OO⁰C angewendet wird, besteht die Gefahr, daß die Sinterung unbefriedigend ist.

Das obengenannte feine Metallpulver kann beispielsweise Nickel, Mangan, Kupfer, Chrom, Kobalt, Zink sein. Die obengenannten metallischen Oxidationsprodukte können beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Calciumoxid sein. Es ist ratsam, die obengenannten Materialien den feinen Eisenpulvern in einem Mengenanteil ^von 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die verwendeten feinen Eisenpulver, einzumischen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trägermaterialien ist es zweckmäßig, ein Herstellungsverfahren anzuwenden, das beispielsweise eine Stufe umfaßt, bei der kugelförmige Körnchen gebildet werden durch Versprühen (d.h. durch Zerstäuben) einer Aufschlämmung, die feine Eisenpulver und ein Bindemittel enthält, und die dann getrocknet wergQ den; eine Stufe, bei der die resultierenden getrockneten Pulver in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre gesintert werden, eine Stufe, in der ein isolierendes Material auf die Oberfläche des resultierenden Sintermaterials in Form einer Schicht aufgebracht wird. Erforderlichenfalls kann auch eine Stufe zur Polierung der gesinterten Körnchen angewendet werden, um ihnen eine vollkommenere Kugelgestalt zu verleihen.

Ή-

Besonders erwünscht ist es, daß eine Aufschlämmung aus Wasser und einem Bindemittel oder einem organischen Lösungsmittel und einem Bindemittel hergestellt wird durch Verwendung von feinem Eisenpulver oder eines gemischten Pulvers aus feinem Eisenpulver und Metallpulver oder Metalloxid. Die Aufschlämmung wird durch eine Strahl-Sprühvorrichtung oder eine Hochgeschwindigkeits-Rotationsscheibe versprüht und die resultierenden Körnchen werden getrocknet und gesammelt, während sie in der Luft schweben, und dann bei einer Temperatur von 40 0 bis 1200⁰C in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre gesintert und erforderlichenfalls wird die Oberfläche der auf diese Weise erhaltenen Sinterkörnchen mit einem isolierenden Material überzogen. So wird beispielsweise konkret feines Eisenpulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,1 bis 10 ρ in einer Menge von 30 bis 70 Gew.-% mit Wasser oder einem organischen Lösungsmittel, wie Alkohol, Keton oder dgl., gemischt und darin suspendiert, um es in eine aufschlämmungsartige Form zu bringen. Außerdem werden ein Polyvinylalkohol, ein Saccharid oder verschiedene Kunststoffe in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% der Aufschlämmung zugesetzt und damit gemischt, die als Bindemittel dienen. Die Aufschlämmung wird unter Druck gesetzt und aus Sprühdüsen versprüht oder auf eine sich mit einer hohen Geschwindigkeit drehende Scheibe tropfen gelassen und durch eine Zentrifugalkraft versprüht, so daß die Aufschlämmung in Flüssigkeitströpfchen einer Größe von jeweils 10 bis 1000 μπι überführt werden kann. Die Flüssigkeitströpfchen werden durch ihre Oberflächenspannung in Kugeln umgewandelt, während sie in der Luft schweben. Während die Flüssigkeitströpfchen noch in der kugelförmigen Gestalt in der Luft schweben, wird dann Heißluft mit einer geeigneten Temperatur eingeführt, um Wasser oder ein organisches Lösungsmittel, das in den Flüssigkeitströpfchen verblieben ist, zu entfernen und die Tröpfchen zu trocknen.

Auf diese Weise können kugelförmige Eisenpulver mit einer Teilchengröße von jeweils 10 bis 100 um als Pulver erhalten werden, die aus der Luft herunterfallen und gesammelt werden, in denen die feinen Eisenpulver mit dem Bindemittel fest verbunden sind. Außerdem werden die resultierenden kugelförmigen Eisenpulver bei einer Temperatur von 400 bis 1200⁰C in einem Hochtemperatur-Brennofen in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre gesintert und dadurch wird das Bindemittel verdampft und es entsteht ein sehr festes Sinterprodukt jeweils zwischen den feinen Eisenkörnchen, so daß die kugelförmigen Eisenpulver eine ausreichende Festigkeit aufweisen können, um als Träger zu dienen.

In dem obengenannten Herstellungsverfahren kann auch ein anderes Metallpulver als ein feines Eisenpulver oder es können auch die Oxide davon in eine Aufschlämmung eingemischt werden, die das feine Eisenpulver, Wasser oder ein organisches Lösungsmittel und ein Bindemittel enthält, zur Herstellung von Trägerkörnchen, in denen jede der Komponenten gleichmäßig dispergiert und zwischen den Eisenkörnchen angeordnet ist. Die magnetische Kraft, der elektrische Widerstand oder dgl. der Metallpulver oder ihrer Oxide können entsprechend ihren Arten und ihren Mengen frei eingestellt werden. In dem obengenannten Herstellungsverfahren können die resultierenden Träger breiter den für Träger erforderlichen verschiedenen Eigenschaften Rechnung tragen.

In dem obengenannten Verfahren gehören zu Bindemitteln, die verwendet werden können, beispielsweise ein Polyvinylalkohol, ein Polyester, der von einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure abgeleitet ist, eineAlkylcellulose, ein Butyralharz, ein Acrylharz, ein Epoxyharz und dgl.; und bevorzugt können genannt werden ein Polycarbonsäuresalz, ein Naphthalinsulfonsäuresalz und ein Ligninsulfonsäuresalz, die jeweils sowohl den Disper-

giereffekt als auch den Bindemitteleffekt aufweisen können.

Zu organischen Lösungsmitteln, die in einer Aufschlämmung verwendbar sind, gehören beispielsweise ein Alkohol, wie Methanol, Ethanol, und ein Keton, wie Aceton, Methylethylketon .

Als isolierende Materialien, insbesondere als Harze,

XO die zum Beschichten der Oberfläche eines Trägermaterials verwendet werden können, gehören beispielsweise ein Homopolymeres oder ein Copolymeres, das polymerisiert worden ist mit Monomeren, wie z.B. einem Styrol, wie p-'· Chlorstyrol, Methylstyrol und dgl.; einem Vinylhal°ge~ nid, wie Vinylchlorid, Vinylbromid, Vinylfluorid und dgl.; einem Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbenzoat, Vinylbutyrat und dgl.; einem ot-Methylen-aliphatischen Monocarbonsäureester, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, 3-Chlorethylacrylat, Phenylacrylat, Qt-Methylchloracrylat, Methylraethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und dgl.; einem Vinyläther, wie Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid, Vinylmethyläther, Vinylisobutyläther, Vinylethyläther und dgl.; einem Vinylketon, wie Vinylmethylketon, Vinylhexylketon, Methylisopropenylketon und dgl. Es können auch andere Harze, wie z.B. ein Epoxyharz, ein mit Kolophonium (einem Rosin) modifiziertes Phenolformalinharζ, ein Celluloseharz, ein Polyätherharz, ein Polyvinylbutyralharz, ein PoIyesterharz, ein Styrol-Butadien-Harz, ein Polyurethanharz, ein Polyvinylformalharz, ein Melaminharz, ein Polycarbonatharz und dgl. verwendet werden. Ein solches Harz, wie es vorstehend angegeben ist, kann entweder allein oder in Mischung mit einem oder mehreren in Kombination verwendet werden.

Unter den obengenannten Harzen gehören zu den besonders

brauchbaren Harzen beispielsweise ein Styrol-Acryl-Harz, wie Styrol-Methylmethacrylat, Styrol-Butylmethacrylat und dgl.; ein Epoxyharz, ein Styrol-Butadien-Harz, ein Butyralharz, ein Celluloseharz und dgl.

Die obengenannten Isoliermaterialien können in der Weise in Form einer Schicht aufgebracht werden, daß eine Beschichtungslösung hergestellt wird durch Auflösen des obengenannten Harzes in einem Lösungsmittel und daß die resultierende Beschichtungslösung dann in Form einer Schicht auf die Oberfläche eines Eisenaggregats aufgebracht .wird, das als Kern-Körnchen eines Trägers dient. Zum Zwecke dieser Beschichtung kann ein Wirbelschichtverfahren, ein Tauchverfahren, ein Sprühverfahren oder dgl. angewendet werden. Unter diesen Beschichtungsverfahren ist jedoch ein Wirbelschichtverfahren für diesen Zweck besonders gut geeignet. Das Wirbelschichtverfahren besteht darin, daß in einer Fluidisierbett- bzw. Wirbelschichtvorrichtung Kernkörnchen nach oben gewirbelt und in einem Gleichgewichtsniveau suspendiert gehalten werden, indem man einen Druck aus komprimiertem Gas nach oben einwirken läßt und die obengenannte Beschichtungslösung wird versprüht zur Bildung eines Überzugs auf jedem Körnchen, bis die Kernkörnchen wieder nach unten zu- fallen beginnen, so daß eine Überzugsschicht mit der gewünschten Dicke durch Wiederholung des obengenannten Verfahrens erzeugt werden kann. Nach diesem Verfahren kann jedes Körnchen gleichmäßig beschichtet werden. Es ist auch möglich, die anderen kompatiblen Harze in der obengenannten Beschichtungslösung zuzumischen und aufzulösen.

Bei diesem Verfahren kann irgendein beliebiges Lösungsmittel verwendet werden, vorausgesetzt, daß die obengenannten Harze darin gelöst werden können. Zu Lösungsmitteln, die bei diesem Verfahren verwendet werden können, gehören ein Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Butanol,

Isopropanol und dgl.; ein halogenierter Kohlenwasserstoff, wie Methylenchlorid, Dichlorethan, Trichlorethylen und dgl.; ein aromatischer Kohlenwasserstoff, wie Toluol, Xylol und dgl.; ein Keton, wie Aceton, Methylethylketon und dgl.; und außer den obengenannten kann auch ein organisches Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Dioxan und dgl. und gemischte Lösungsmittel davon verwendet werden.

Zur Herstellung der obengenannten mit einem isolierenden überzug beschichteten Träger liegt das geeignete Gewicht des Überzugsmaterials innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 3,0 Gew.-%.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen nachstehend näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein; es ist für den Fachmann klar, daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Beispiel 1

Eine Aufschlämmung wurde hergestellt durch Mischen und Rühren von 20 kg feinem Eisenpulver mit einer durchschnittliehen Teilchengröße von 3 μπι, 10 kg Wasser und 300 g Polyvinylalkohol. Die resultierende Aufschlämmung wurde auf eine sich mit einer Geschwindigkeit von 500 0 UpM drehende Scheibe tropfen gelassen, so daß die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen in der Luft schwebten. Die Flüssigkeitströpfchen wurden dann mit Heißluft von 160⁰C getrocknet, so daß 19,5 kg kugelförmiges Eisenpulver erhalten wurden. Das kugelförmige Eisenpulver wurde mit einem Sieb mit einer Sieböffnung von 0,15 bis 0,074 mm( 100-20 0 mesh) gesiebt, wobei 12,7 kg einer Probe erhalten wurden.

Dann wurde die Probe 60 min lang bei 1000⁰C in einem Wasserstoffgasstrom gesintert, wobei ein kugelförmiges Trägermaterial gemäß der Erfindung aus porösem Eisenpulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa 100 μπι

• to.

erhalten wurde.

Außer dem obengenannten Träger wurden ein Eisenpulverträger mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa 100 μπι und ein Kupfer-Zinkferrit -Träger mit einer durch.schnittlich.en Korngröße von etwa 100 μπι, die beide bereits bekannt sind, jeweils zum Vergleich hergestellt.

Die obengenannten drei Arten von Trägermaterialien wurden ,Q jeweils in einer Menge von 1 kg verwendet. Jedes der Trägermaterialien wurde sprühbeschichtet unter Verwendung einer BeSchichtungsvorrichtung vom Wirbelschicht-Typ, die auf 50⁰C erhitzt worden war, und unter Verwendung einer Beschichtungslösung, die hergestellt worden war durch ,c Auflösen von 15 kg eines Styrol-Methylmethacrylat-Harzes (Zusammensetzungsverhältnis 3:7) in 300 ml Methylethylketon, unter Bildung einer 1 ,0 μπι dicken Harz-überzugsschicht auf der Oberfläche des Trägers, wobei auf diese Weise ein isolierender Träger erhalten wurde.

Der jeweilige isolierende Träger wurde in der Entwicklungseinrichtung einer elektrophotographischen Kopiervorrichtung, U-Bix 4500, hergestellt von der Firma Konishiroku Photo Ind. Co., Ltd., Japan, gerührt und der Anteil des

„'j- verbleibenden Harzes wurde in der Weise gemessen, daß eine bestimmte Menge jeder der Proben vor und nach dem Rühren jeweils genommen, gewaschen und dann geröstet wurde in einer Vorrichtung zur Messung des Kohlenstoffgehaltes vom Typ EMIA-1110, hergestellt von der Firma

_o- HORIBA, Japan, unter Bildung von CO₀, das aus der Kohlenstoffkomponente der Harze stammte, und die Menge des an der Trägeroberfläche haften gebliebenen Harzes wurde aus der CO~-Menge ermittelt, so daß ein Verhältnis (%) der Menge des Harzes, das an einer Probe nach dem Rühren haftete, zu derjenigen vor dem Rühren erhalten wurde.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, zeigen die erzielten Er-

-AJ-

gebnisse, daß die Eisenpulver auf 89 % ihrer Anfangsmenge herabgesetzt wurden, indem man sie 8 h lang rührte, während 93 % der porösen Eisenpulver auch nach 10 0-stündigem Rühren verblieben. Daraus geht hervor, daß die Haltbarkeit durch Verwendung des erfindungsgemäßen porösen Eisenpulverträgers und des Ferritpulverträgers deutlich erhöht wurde. Es wird angenommen, daß diese Ergebnisse auf die Tatsache zurückzuführen sind, daß in dem Eisenträger, in dem die statische Dichte bis zu 3,6 beträgt, der Kollisionsaufprall der Körnchen stark war, wenn sie miteinander gemischt und gerührt wurden, und daß die Neigung bestand, daß die Überzugsschicht beschädigt wurde, während im Falle des porösen Eisenpulvers, dessen statische Dichte (2,7 bis 2·,8) relativ niedrig war, ein solcher Aufprall gering war.

Der hier verwendete und in der Fig. 2 auftretende Begriff "Rührzeit" entspricht der tatsächlichen Kopierzeit oder der Anzahl der Kopien. Es ist daher klar, daß der erfindungsgemäße poröse Eisenpulverträger beim Gebrauch eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufwies.

In diesem Beispiel wies der Kupfer-Zinkferrit-Träger Eigenschaften auf, die äquivalent zu denjenigen des erfindungsgemäßen Trägers waren, er wies jedoch schwerwiegende Nachteile in bezug auf andere Aspekte auf, wie in dem folgenden Beispiel 2 beschrieben.

Beispiel 2

Als Träger wurden drei Arten von Eisenpulver, Kupfer-Zinkferrit und poröses Eisenpulver jeweils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschichtet. Sie wurden getrennt mit den Tonern für eine U-Bix 4500-Kopiervorrichtung der Firma Konishiroku Photo Ind. Co., Ltd., Japan, gemischt zur Herstellung der jeweiligen Entwickler. Jeder dieser Entwickler wurde dann in eine modifizierte Ü-Bix

4500-Kopiervorrichtung eingeführt, so daß die jeweiligen Mengen des Trägers, die an der Oberfläche eines Photorezeptors hafteten, bestimmt wurden. Die anhaftende Menge des Trägers wurde in der Weise bestimmt, daß ein Kopiervorgang 1000 mal unter der Bedingung wiederholt wurde, daß jeweils ein Blatt blankes Papier der Größe A3 ohne irgendein Bild als Originalvorlage verwendet werde, so daß praktisch kein Tonerbild auf einem Photorezeptor gebildet wurde, und daß dann die Träger jeweils auf die Reinigungseinrichtung der Kopiervorrichtung übertragen, gesammelt und gemessen wurden. Die Menge jedes Trägers, die anhaftete, wurde ausgedrückt durch das Verhältnis (in Gew.-%) seiher Menge zur Gesamtmenge der in die Entwicklungseinrichtung eingeführten Träger. Der dabei verwendete Toner war ein solcher mit einer durchschnittlichen Korngröße von 10 μπι und wurde hergestellt durch Verwendung von 100 Gew.-Teilen Polyesterharz und 10 Gew.-Teilen Ruß. Dieser Toner wurde ferner mit hydrophobem SiO₂ (R-972) in einer Menge von 0,8 % gemischt, das als Fluidisierungsmittel (Fließverbesserer) diente.

Die Ergebnisse der Menge der Träger, die anhafteten,sind in der nachstehenden Tabelle angegeben, aus der zu ersehen ist, daß das erfindungsgemäße Trägermaterial in einer sehr geringen Menge haftete. Das Eisenpulver wies auch Eigenschaften auf, die äquivalent zu denjenigen des erfindungsgemäßen Trägers waren, was die anhaftende Menge angeht, es war jedoch in bezug auf die Haltbarkeit schlechter, wie in Beispiel 1 beschrieben.

Trägermaterial anhaftende Trägermenge (Gew.-%)

Eisenpulver 6,69 χ 10

Ferrit 9,30 χ 10~⁵

poröses Eisenpulver 8,08 χ 10

Beispiel 3

Zur Bestimmung der anhaftenden Trägermenge auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 wurde das gleiche poröse Eisenpulver wie in Beispiel 1, dessen durchschnittliche Korngröße jedoch geändert worden war, verwendet. Dadurch wurde bestätigt, daß die Adhäsionsmenge nahezu innerhalb des erlaubten Grenzwertes lag, wenn seine durchschnittliche Korngröße 30 um betrug, daß jedoch eine Zunahme der Adhäsionsmenge festgestellt wurde, wenn die durchschnittliche Korngröße unter 30 um lag.

Beispiel 4

Unter Verwendung einer Mischung aus dem gleichen porösen Eisenpulver wie in Beispiel 1, wobei diesmal jedoch dessen Korngröße geändert wurde, und dem Toner für eine U-Bix 450 0-Kopiervorrichtung, hergestellt von der Firma Konishiroku Photo Ind. Co., Ltd., Japan, wurde mittels einer modifizierten U-Bix 4500-Kopiervorrichtung eine Bildwiedergabe durchgeführt. Das Ergebnis zeigt, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, daß eine Anzahl von Trägerteilchen, die auf dem Übertragungsblatt zurückblieben, festgestellt wurde, wenn ihre Korngröße unter 30 um lag, während eine Anzahl von sogenannten Bürstenstreifen festgestellt wurde, wenn ihre Korngröße 200 um überstieg.

Beispiel 5

Zur Herstellung einer Mischung für einen Entwickler wurden das gleiche poröse Eisenpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet worden war, ein Träger mit einer durchschnittlichen Korngröße von 60 um, dessen magnetische Eigenschaften durch Änderung seiner Porosität (der Menge des freien Raumes in einem porösen Eisenteilchen) geändert wurden, und ein Eisenpulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 60 \im sowie der Toner für die U-Bix 4500-Kopier-

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vorrichtung miteinander gemischt. Unter Verwendung des Entwicklers wurde eine Bildwiedergabe durchgeführt. Als Ergebnis wurde eine Trägeradhäsion hervorgerufen, wenn die Sättigungsmagnetisierung weniger als 4000 emu/cm³ betrug, während die Menge der elektrostatischen Aufladung des Toners um mehr als 10 μσ/g herabgesetzt wurde, wenn ein 50 000-facher Kopiervorgang durchgeführt wurde unter Verwendung des Eisenpulvers mit einem kleinen Porositätswert und mit einer Sättigungsmagnetisierung von etwa 1500 emu/cm³ oder wenn diese in dem porösen Eisenpulver 1400 emu/cm³ überstieg. Es wurde auch bestätigt, daß eine besonders bevorzugte Sättigungsmagnetisierung 800 bis 1300 emu/cm³ ist, vorausgesetzt, daß der Wert der obengenannten Sättigungsmagnetisierung & bezogen ist nicht auf den Pulver zustand, sondern auf den ffessen-bzw. Schüttzustand d.h. auf einen Wert in einem Zustand, in dem jeder freie Raum zwischen den Pulverteilchen aufgefüllt ist, in dem jedoch das Innere der Pulver so bleibt wie es ist.

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Claims (16)

T 55 392 Anmelder: Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. 26-2 Nishishinjuku Ichome Shinjuku-ku Tokyo/Japan Patentansprüche

1. Har^-beschichteter Träger eines Entwicklers zum

Entwickeln eines elektrostatischen Bildes, dadurch gekennzeichnet , da'ß er enthält oder besteht aus porösen Körnchen mit einem kugelförmigen Aussehen und daß die Oberfläche der Körnchen einen Harzüberzug aufweist, wobei die porösen Körnchen hergestellt worden sind durch Sintern von zerstäubten Körnchen aus einem feinen magnetischen Pulver und einem Bindemittel, deren durchschnittlicher Durchmesser innerhalb des Bereiches von 30 bis 200 μπι liegt und wobei die Sättigungsmagnetisierung des Trägers innerhalb des Bereiches von 400 bis 1400 emu/cm³ liegt.

2. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugel-Koeffizient des Körnchens des Trägermaterials innerhalb des Bereiches von 5,8 χ 10~² bis 8,0 χ 10~² liegt.

3. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 1 oder 2, gO dadurch gekennzeichnet, daß das feine magnetische Pulver ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus einem feinen Eisenpulver, einem feinen Eisenlegierungspulver, bestehend aus Eisen und einem anderen metallischen Element, einer Mischung aus einem feinen Eisenpulver und einem anderen feinen Metallpulver und einer Mischung aus einem feinen Eisenpulver und einem feinen Metalloxidpulver.

4. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Metall ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Nickel, Mangan, Kupfer, Chrom, Kobalt und Zink.

5. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid und Calciumoxid.

6. Harz-beschichteter Träger nach einem der Ansprüche

1 bis.5, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Korndurchmesser des·'feinen magnetischen-Pulvers nicht mehr als 30 μπι beträgt.

7. Harz-beschichteter Träger nach einem der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Korndurchmesser des feinen magnetischen Pulvers innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 10 μπι liegt.

8. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Korndurchmesser des feinen magnetischen Pulvers innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 5 μπι liegt.

9. Harz-beschichteter Träger nach einem der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus einem Polyvinylalkohol, einem von einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure abgeleiteten Polyester, einer Alkylcellulose, einem Butyralharz, einem Acrylharz, einem Epoxyharz, einem Polycarbonsäuresalz und einem Naphthalinsulf onsäuresalz.

10. Harz-beschichteter Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zerstäubte Körnchen gebildet wird durch Zerstäuben einer Aufschläm-

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mung, die das feine magnetische Pulver, das Bindemittel und eine Flüssigkeit, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, enthält.

11. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Alkoholen und Ketonen.

12. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des feinen magnetischen Pulvers in der Aufschlämmung innerhalb des Bereiches von 30 bis 70 Gew.-% liegt.

13. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Flüssigkeit in der Aufschlämmung innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 5 Gew.-% liegt.

14. Harz-beschichteter Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern der zerstäubten Körnchen bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 400 bis 1200⁰C in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird.

15. Harz-beschichteter Träger nach Anspruch 14/ dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-oxidierende Atmosphäre Wasserstoff enthält oder daraus besteht.

16. Harz-beschichteter Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterkörnchen mit einem Isoliermaterial überzogen sind.