-
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Träger für
einen Zweikomponentenentwickler, der für eine
dielektrische Aufnahme, ein elektrostatisches
Druckverfahren und Elektrofotografie anwendbar ist, und
insbesondere einen magnetischen Träger von leichtem
Gewicht für einen Entwickler mit einer längeren
Gebrauchszeit und hervorragenden
Entwicklungseigenschaften.
-
Die üblichen bekannten Entwicklungsverfahren zur
Entwicklung eines elektrostatischen, latenten, auf
einer lichtempfindlichen Trommel gebildeten Bildes
umfassen das magnetische Bürstenverfahren, das
Pelzbürstenverfahren, das Druckentwicklungsverfahren,
das Kaskadenverfahren und ähnliche. Aufgrund der
Qualität der erhaltenen Bilder ist jedoch das
magnetische Bürstenverfahren dasjenige, was am meisten
eingesetzt wird.
-
Im magnetischen Bürstenverfahren werden als Toner
bezeichnete Harzteilchen zunächst mittels Einwirkung
von Reibung zwischen den Partikeln triboelektrisch
geladen, anschließend läßt man den Toner durch den Turf
transportieren, welcher einen Träger (zum Beispiel
Eisen- oder Ferritteilchen) enthält, und der auf der
Oberfläche des Zylinders (sleeve), in dessen Innenseite
ein Magnet angebracht ist, gebildet wird, wodurch das
Tonerpulver auf die Oberfläche des lichtempfindlichen
Teils transportiert wird. Anschließend lagert sich der
Toner elektrostatisch an das elektrostatisch latente
Bild mit einer negativen Ladungen, das auf dem
lichtempfindlichen Teil gebildet wurde, wodurch das
Bild entwickelt wird. Folglich enthält der für diesen
Zweck verwendete Entwickler zwei Bestandteile: Toner
und Träger.
-
Eisenpulver oder behandeltes Eisenpulver, das als
Träger verwendet wird, hat instabile elektrische
Eigenschaften und führt zu einer Verschlechterung der
Bildqualität aufgrund des harten Turfs, welcher auf
eine hochgesättigte Magnetisierung zurückzuführen ist.
Zusätzlich hat das Eisenpulver eine größere spezifische
Dichte, welches mehr Energie für die triboelektrische
Aufladung erforderlich macht. Die Hitze, die durch ein
erhöhtes Drehmoment erzeugt wird, läßt den Toner leicht
an der Oberfläche der einzelnen Trägerteilchen
anhaften. Ein Ferritträger wurde als verbesserter
Eisenträger vorgeschlagen. Ein Ferritträger erfordert
jedoch ein kompliziertes Herstellungsverfahren.
Zusätzlich genügt der Ferritträger nicht
notwendigerweise den Anforderungen für eine kleinere
und energiesparende Kopiermaschine, obwohl er leichter
als Eisenpulver ist (2/3 des Eisenpulvers). Zusätzlich
hat ein Träger diesem Typs eine breitere Verteilung in
den magnetischen Eigenschaften aufgrund einer höheren
Variation der Teilchengrößen.
-
Verfahren zur Ausbildung eines Hohlraums in einzelnen
Ferritteilchen um das Trägermaterial leicht zu machen,
wurden in den japanischen offengelegten
Patentveröffentlichungen Nummern: 177160/1982 und
23032/1983 offenbart. Die Bedingungen für das Sprayen,
Trocknen und ähnliches nach diesen Verfahren sollten
strikt eingehalten werden. Eine minimale Abweichung in
den Bedingungen führt zu Trägerteilchen mit einer
breiteren Dichteverteilung. Bei Anwendung in einer
Entwicklungsapparatur können Trägerteilchen mit
geringerer Dichte und Tonerteilchen intensiv aneinander
reiben. Dagegen reiben Trägerteilchen mit größerer
Dichte und Tonerteilchen nicht ausreichend aneinander,
was beim Toner eine größere triboelektrische Verteilung
bewirkt und in großem Ausmaß die Bildqualität
verschlechtert.
-
Um eine verbesserte Bildqualität sicherzustellen sind
Trägerteilchen mit kleinerer Größe erforderlich. Zur
Herstellung von Trägerteilchen mit kleinerer Größe
offenbarte die japanische offengelegte
Patentveröffentlichung Nr. 66134/1979 Trägerteilchen
mit kleiner Größe, wobei die kleinen magnetischen
Teilchen in einem Binderharz dispergiert sind. Mit
einem solchen Träger vom magnetischen Dispersionstyp
ist es schwierig, einheitlich magnetische Teilchen zu
verteilen. Demzufolge sind die magnetischen Teilchen
unregelmäßig auf der Oberfläche des Trägers verteilt,
was zu einer Unstetigkeit sowohl der magnetischen
Eigenschaften wie auch der elektrischen Eigenschaften
führt. Bei längerwährendem Gebrauch wird das Binderharz
selektiv abgerieben und die Oberflächeneigenschaften,
besonders die elektrischen Eigenschaften des Trägers,
werden sich verändern, was auf diese Weise zu
verschlechterten Entwicklungseigenschaften führt.
-
Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung
Nummer 34902/1986 offenbart magnetische Teilchen, bei
denen Hydroxid und/oder Oxid von Eisen auf einzelnen
porösen Polymerteilchen abgeschieden wird, und worauf
ferner ein Polymerfilm gebildet wird. Dieser Typ von
magnetischen Teilchen beruht auf der einfachen
Abscheidung von Eisenhydroxid und/oder Eisenoxid, und
folglich kann die magnetische Substanz in den Teilchen
abgestreift werden. Aus diesem Grund ist es notwendig
einen Polymerfilm auszubilden, nachdem die magnetische
Substanz abgeschieden worden ist.
-
Ferner offenbarte die japanische offengelegte
Patentveröffentlichung Nr. 93603/1986 ein Verfahren,
worin einzelne magnetische Teilchen auf der Oberfläche
mit einem magnetischen Pulver unter Einsatz des
thermischen Verhaltens der Kernteilchen aufgebracht
wurden. In diesen Verfahren besteht eine geringe
Möglichkeit, falls überhaupt, obwohl das magnetische
Pulver sicher auf und in der Nähe der Oberfläche der
einzelnen Polymerteilchen aufgebracht ist, einer
gegenseitigen Bindung zwischen den feinen
Magnetteilchen. Demzufolge ist die Menge des auf den
einzelnen Polymerteilchen abgeschiedenen magnetischen
Pulvers beschränkt, daher ist die Einstellung der
magnetischen Eigenschaften (was ein wesentliches
Erfordernis für den Träger ist) unmöglich.
-
In JP-A-188 548 wird ein Entwicklungsträger offenbart,
welcher einen Kern von Eisenteilchen und einen
Ferritfilm, der auf diesen Kern aufgebracht ist,
enthält. Der Ferritfilm hat eine Zusammensetzung von Mo
x Fe&sub2;O&sub3;. Ferner wird ein Koprezipitationsverfahren
offenbart, worin zum Beispiel ein Kobaltferritfilm auf
der Oberfläche des Eisenteilchens koprezipitiert wird
und diese bedeckt. Die Sättigungsmagnetisierung des
Ferritträgers liegt im Bereich von 100 bis 200 emu/g.
DE-A-1 901 643 offenbart magnetische Trägerteilchen,
die für einen Entwickler verwendet werden. Die
magnetischen Teilchen enthalten einen Kern aus einer
nicht-magnetischen Substanz, auf die mindestens eine
dünne Schicht einer ferromagnetischer Substanz
aufgebracht ist. Dieser Träger ist mit einer dünnen
Schicht aus einem filmbildenden Polymer bedeckt. Die
ferromagnetische Substanz enthält Metalle wie Fe, Co,
Ni oder Legierungen davon.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Träger mit
leichtem Gewicht für einen Entwickler zur Verfügung zu
stellen, worin der Träger durch Ausbilden einer
einheitlichen magnetischen Auflageschicht auf der
Oberfläche von beliebig ausgewählten einzelnen Teilchen
mit leichtem Gewicht hergestellt wird, worin im
Gegensatz zum üblichen Träger das leichte Gewicht des
Trägers kein höheres Drehmoment in einer
Entwicklungsapparatur erforderlich macht und sonst die
weniger bestimmten magnetischen Eigenschaften aufgrund
der weit gestreuten Teilchengrößen kontrolliert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Träger
für einen Entwickler zur Verfügung zu stellen, worin
der leichtere Träger die Menge des Toners, der nach
längerem Gebrauch auf der Oberfläche der einzelnen
Trägerteilchen aufgrund von Hitze anhaftet, vermindert,
wobei dieses Merkmal seinerseits zu einem Bild von
hoher Qualität führt, und zusätzlich, die höhere
Tonerdichte aufgrund des kleineren mittleren
Teilchendurchmessers die nicht stabile Qualität des
erhaltenen Bildes aufgrund der Dichteschwankungen des
Toners, der in der Entwicklungsapparatur eingesetzt
wird, eliminiert.
-
Die Erfindung stellt einen magnetischen Träger für
einen Entwickler zur Verfügung, der einzelne
Kernteilchen enthält, auf die eine magnetische
Auflageschicht aus Eisenoxid aufgebracht ist. Der
Träger hat eine Sättigungsmagnetisierung ((y e) von 20
bis 80 emu/g.
-
Insbesondere stellt die Erfindung einen magnetischen
Träger für einen Entwickler zur Verfügung, der
Kernteilchen enthält, die einzeln mit einer
magnetischen Auflageschicht aus einem Eisenoxid auf
ihrer Oberfläche mittels eines stromlosen
Ferritplattierungsverfahrens versehen sind, und der
eine Sättigungsmagnetisierung von (σ e) von 20 bis 80
emu/g hat.
-
Erfindungsgemäß sind geeignete Kernteilchen solche, die
beliebig ausgewählt werden und eine spezifische Dichte
von weniger als 4,0 aufweisen, wenn das Plattieren der
magnetischen Substanz vorgenommen wird. Insbesondere
sind die verwendbaren Materialien für solche Teilchen
wie folgt: Harzteilchen, einschließlich verschiedener
elastischer Gummisubstanzen; anorganische Hohlteilchen
wie Glasballons, Siliciumoxidballons und
Shirasuballons. Zusätzlich bedeutet erfindungsgemäß die
spezifische Dichte einen Meßwert, der mit einem
Differenzialdruckaerometer (hergestellt von Tokyo
Science Co., Ltd.; Air Comparison Pycnometer, Model
930) bestimmt wurde. Eine spezifische Dichte von mehr
als 4,0 wird die Langlebigkeit des Entwicklers im hohen
Ausmaße verschlechtern.
-
Die Verfahren zur Herstellung der Harzteilchen sind wie
folgt: Ein Verfahren zur Pulverisierung synthetisierten
Harzes und Klassifizierung der Teilchen; Verfahren zur
Granulierungspolymerisation einschließlich
Emulgationspolymerisation, Suspensionspolymerisation,
nicht-wäßrige Suspensionspolymerisation,
Keimpolymerisation und ähnliche. Die
Granulationspolymerisationsverfahren sind jedoch
vorteilhaft, weil die kugelförmigen Teilchen, deren
Konfigurationen bei der Verbesserung der Fluidität der
Teilchen bei Verwendung in einer Entwicklungsapparatur
wirksam sind, geringere Verfahrensschritte erfordern,
wodurch ein höherer Materialausgleich und ein
geringerer Energieverbrauch sichergestellt wird.
-
Bei dem Pulverisierungs/Klassifizierungsverfahren
werden die Teilchen durch Pulverisierung von einem der
folgenden Harze hergestellt und die erhaltenen Teilchen
klassifiziert. Beispiele geeigneter Harze, die einzeln
oder zu mehreren verschmolzen oder gemischt eingesetzt
werden können, sind wie folgt Styrolharze wie
Polystyrol, Poly-α-styrol und ähnliche;
α-methylenaliphatische Monocarboxylatharze wie
Methylpolymethacrylat, Ethylpolymethacrylat und
ähnliche; Phenolharze; harzmodifizierte
Phenolformalinharze; Polyesterharze; Polyurethanharze;
Polyetherharze und andere.
-
Im allgemeinen wird bei der Emulgationspolymerisation
in das deionisierte Wasser, oder in das deionisierte
Wasser, worin der Emulgator gelöst worden war, ein Teil
des polymeren Monomers und auch der
Polymerisationsstarter gegeben und gerührt und
emulgiert, dann wild darauf der Rest des polymeren
Monomers langsam zugetropft. Polymerteilchen mit einem
Durchmesser von 0,2 bis 1 um werden auf diese Weise
hergestellt. Unter Verwendung der Teilchen als Keime
werden die erfindungsgemäß verwendeten und erwünschten
Teilchen auf diese Weise durch Keimpolymerisation des
polymeren Monomers hergestellt.
-
Polymere Monomere, die zur Emulgationspolymerisation
geeignet sind, sind solche, die beliebig ausgewählt
werden, wobei sie in dem Umfang verwendet werden
können, soweit sie polymerisierbar sind, und auch
einzeln oder zu mehreren eingesetzt werden können.
Beispiele solcher Monomere sind wie folgt: Ethylen,
Propylen, Styrol, α-Chlorstyrol, α-Methylstyrol, 4-
Fluorstyrol, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylnitril,
Methacrylnitril, Acrylamid, Methylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat,
Butylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat,
Polyethylenglykoldimethacrylate wie
Diethylenglykoldimethacrylat,
Triethylenglykoldimethacrylat und ähnliche,
Trifluorethylmethacrylat, Vinylacetat,
Maleinsäureanhydrid, 2 -Vinylpyridin, Butadien, Isopren
und ähnliche.
-
Andere Zusätze sind wie folgt: Polymerisationstarter
vom freien Radikaltyp wie Wasserstoffperoxid,
Peressigsäure, Azo-bis-isobutyronitril, t-
Butylhydroperoxid, Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat
und ähnliche Polymerisationsstarter vom Redoxtyp wie
Natriumpersulfat-natriumformaldehydsulfoxylat,
Wasserstoffperoxid-ascorbinsäure und ähnliche;
Emulgatoren in Form von anionischen
oberflächlichenaktiven Mitteln wie Kaliumstearat,
Kaliumoleat, Natriumdodecylsulfonat, Natriumlaurat und
ähnliche; Emulgatoren in Form von kationischen
ober flächenaktiven Substanzen, wie langkettigen
quarternären Aminsalzen und ähnlichen Emulgatoren in
Form von nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln,
wie dem Ethylenoxidkondensationsprodukt von
Linolensäure oder Laurinsäure und ähnlichen.
-
Bei der Suspensionspolymerisation werden die
erwünschten Teilchen im allgemeinen durch Zusatz des
polymeren Monomers mit konstanter Geschwindigkeit unter
Rühren zu entionisiertem Wasser zugesetzt, worin das
wasserlösliche Polymer oder das leicht wasserlösliche
anorganische Pulver gelöst oder dispergiert wurde, um
die Polymerisation zu ermöglichen.
-
Zur Suspensionspolymerisation geeignete polymere
Monomere sind solche, die beliebig ausgewählt werden,
und sie können, soweit sie polymerisierbar sind,
verwendet werden, und solche die zuvor für die
Emulgationspolymerisation erwähnt wurden, können
entweder einzeln oder zu mehreren eingesetzt werden.
-
Beispiele geeigneter Dipersionsmittel sind wie folgt:
wasserlösliche hochmolekulare Substanzen wie Gelatine,
Stärke, Polyvinylalkohol, Karboxymethylzellulose und
ähnliche; leicht wasserlösliche Salze wie Bariumsulfat
Kalziumsulfat, Bariumcarbonat, Kalziumcarbonat,
Magnesiumcarbonat und ähnliche; anorganische
hochmolekulare Substanzen wie Talg, Kieselsäure,
Kieselerde und ähnliche.
-
Beispiele von Polymerisationstartern sind wie folgt
Azopolymerisationsstarter einschließlich
Azobisisobutyronitril,
Azobis-4-methoxydimethylvaleronitril,
Dimethylazobis-isobutylat und ähnliche
Peroxidpolymerisationstarter einschließlich t -
Butylperoxy-2-ethylhexanoat, di-t-Butylperoxid,
Benzoylperoxid, Cumenperoxid und ähnliche. Zusätzlich
können die oben erwähnten wäßrigen Starter je nach
spezifischen Erfordernissen eingesetzt werden.
-
Unabhängig vom Verfahren zur Herstellung der
Kernteilchen liegt der bevorzugte mittlere
Teilchendurchmesser innerhalb eines Bereiches von 10
bis 200 um. Bei einem mittleren Teilchendurchmesser von
weniger als 10 um haftet der Träger leicht auf der
Oberfläche des lichtempfindlichen Teils. Andererseits,
wenn der Durchmesser 200 um übersteigt, neigt der auf
der Oberfläche des Zylinders gebildete Turf zur
Rauhheit, was zu einer verschlechterten Bildauflösung
führt, wie auch zu einer im großen Maße fluktuierenden
Bilddichte aufgrund der Schwierigkeit bei der
Einstellung des Tonergehalts.
-
Bei Verwendung von erfindungsgemäßen Harzteilchen als
Kernteilchen sind solche Teilchen vorteilhaft, die
nicht gegenseitig miteinander während der Ausbildung
der Auflageschicht verschmelzen.
-
Die anorganischen Hohlteilchen werden durch Behandlung
von Shirasu bei hohen Temperaturen oder durch
Abtrennung von Flugasche aus brennenden feinen
Kohleteilchen hergestellt.
-
Erfindungsgemäß besteht ein Auflagefilm aus einer
magnetischen Substanz von Eisenoxid, die auf der
Oberfläche der einzelnen Kernteilchen mittels eines
stromlosen Elektroplattierungsverfahrens aufgebracht
wurde. Mit anderen Worten sind die einzelnen
Kernteilchen-mit einer magnetischen Substanz verkapselt
und daher geschützt. Die magnetische Substanz wird im
allgemeinen aus Ferrit oder Magnetit gebildet.
-
Das stromlose Ferritplattierungsverfahren wird in der
japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr.
111929/1984 vorgeschlagen. In dieser
Patentveröffentlichung wird das nasse
Ferritplattierungsverfahren, das auf plattenähnliches
Material anwendbar ist, vorgeschlagen. Wenn es jedoch
auf Teilchen angewendet wird, wird eine Ferritschicht
aufgrund der Aktivität der Oberfläche der einzelnen
Teilchen gebildet.
-
Die Ausbildung eines Ferritfilms erfolgt in einer
wäßrigen Lösung, die die Kernteilchen enthält. Die für
die Ausbildung des Ferritfilms wesentlichen
Eisen(II)ionen sind in der wäßrigen Lösung vorhanden.
Die Eisen(II)ionen werden in die wäßrige Lösung in Form
von Eisen(II)salzen, wie Eisen(II)chlorid, -sulfat oder
-acetat eingebracht. Wenn die wäßrige Lösung allein
Eisen(II)ionen als Metallionen enthält, besteht der
erhaltene Film aus Magnetit Fe&sub3;O&sub4;, was ein Spinellferrit
ist, mit Eisen als alleiniges metallisches Element.
Andere Übergangsmetailionen Mn+ oder andere
Eisen(II)ionen können in der wäßrigen Lösung enthalten
sein. Andere Metallionenspezies umfassen Zinkionen,
Kobaltionen, Nickelionen, Manganionen, Kupferionen,
Vanadinionen, Antimonionen, Litiumionen, Molybdänionen,
Titanionen, Rubidiumionen, Aluminiumionen,
Siliziumionen, Chromionen, Zinnionen, Kalziumionen,
Kadmiumionen, Indiumionen und ähnliche. Wenn Mn+ Kobalt
darstellt, wird Kobaltferrit (CoxFe&sub3;-xO&sub4;) erhalten, und
wenn Mn+ eine Vielzahl an Ionenspezies enthält, wird
ein Mischkristallferrit erhalten. Die obigen anderen
Metallionenspezies als Eisen(II)ionen können in die
wäßrige Lösung in Form der wäßrig löslichen Salze
gemischt werden.
-
Erfindungsgemäß wird die Bildung des Ferritfilms durch
Zusatz einer Oxidationslösung zu einer entoxidierten
wäßrigen Lösung mit Eisen(II)ionen und Kernteilchen
ausgelöst. Beispiele von Oxidationsmitteln zur
Verwendung in der Erfindung umfassen Nitrit, Nitrat,
Wasserstoffperoxid, organisches Peroxid, Perchlorat und
Wasser mit gelöstem Sauerstoff. Die wäßrige
Oxidationslösung sollte bevorzugt kontinuierlich zur
entoxidierten wäßrigen Lösung zugetropft werden, wie
bei Titration in der analytischen Chemie. Die
kontinuierliche Zugabe der Lösung ermöglicht die
Einstellung der Ferritfilmdicke.
-
Der pH-Wert der wäßrigen Lösung wird beliebig
ausgewählt und in Abhängigkeit vom Typ des Metallions
eingestellt und ist bevorzugt 6 bis 11, insbesondere 7
bis 11. Zur Einstellung eines stabilen pH-Wertes kann
eine Pufferlösung oder ein Salz mit puffernder Wirkung,
zum Beispiel Ammoniumacetat, zugegeben werden.
-
Die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Reaktion
erforderliche Temperatur ist niedriger als die
Siedetemperatur des wäßrigen Lösung, und eine
Temperatur im Bereich von 60 bis 90ºC ist bevorzugt.
Diese Reaktion wird im wesentlichen unter einer
nichtoxidierenden Atmosphäre durchgeführt. Eine Atmosphäre,
die einen großen Anteil an Sauerstoff enthält, ist
nicht vorteilhaft, da dies eine unnötige
Oxidationsreaktion fördert. Insbesondere sollte die
Reaktion unter Stickstoffatmosphäre durchgeführt
werden. Aus demselben Grund sollte die wäßrige Lösung
entoxidiert werden, um eine entoxidierte wäßrige Lösung
zu bereiten.
-
Falls die durch das zuvor erwähnte
Granulationspolymerisationsverfahren hergestellten
Harzteilchen als Kernteilchen in der Erfindung
verwendet werden, kann die Dispersion der Teilchen ohne
weitere Behandlung eingesetzt werden. Wenn jedoch
pulverisierte Harzteilchen oder Teilchen aus einem
anderen Material verwendet werden, können solche
Teilchen einer Vorbehandlung unterzogen werden, die für
plattenähnliche Materialien einschließlich
Magnetscheiben durchgeführt wird, zum Beispiel einer
Plasmabehandlung, Alkalibehandlung, Säurebehandlung
oder physikalischen Behandlungen. Die Durchführung
dieser Behandlungen verbessert die Benetzbarkeit der
Teilchen gegenüber einer wäßrigen Lösung, was einen
einheitlichen Film liefert. Das erfindungsgemäß
vorteilhafte Verfahren ist wie folgt: Zuerst werden
Kernteilchen im entoxidierten Wasser suspendiert.
Gleichzeitig können Additive wie oberflächenaktives
Mittel oder ein Alkohol je nach spezifischen
Erfordernissen zugesetzt werden, um die Benetzbarkeit
der Teilchen für Wasser zu verbessern. Anschließend
kann ein pH-Puffer der Lösung zugemischt werden, falls
notwendig, um einen bestimmten pH-Bereich
aufrechtzuerhalten, wobei das Salz mit Eisen(II)ionen
zugesetzt wird. Andere Metallionen können zusammen mit
den Eisen(II)ionen je nach Erfordernis zugesetzt
werden. Nach Mischung aller Materialien in der Lösung
läßt man die Reaktion durch Zusatz einer
Oxidationslösung, die zur wäßrigen Lösung, wie zuvor
beschrieben, zugetropft wird, fortschreiten. Dieser
Schritt ist deswegen vorteilhaft, weil die Dicke des
Ferritfilms über die Konzentration der
Metallionenspezies oder der in der Lösung enthaltenen
Oxidationsmittel eingestellt wird. Die Teilchen mit dem
aufgebrachten Ferrit erhält man durch Filtrieren und
Trocknen der Dispersion nach dem Plattierungsschritt.
-
Da bei diesem Verfahren Eisen(II)hydroxidionen und/oder
andere Metallionenspezies von der gebildeten
Kristallschicht absorbiert werden, kann die Dicke der
Kristallschicht durch Einstellung der Konzentration der
Metallionen im Bad reguliert werden. Demzufolge wird
ein Träger mit einer bestimmten Magnetisierung erhalten
durch Einstellung der Metallionenkonzentration im Bad.
Zusätzlich kann die elektrische Leitfähigkeit und
ähnliches der gebildeten magnetischen Kristallschicht
nach Wunsch durch Einstellung der Konzentration der
Eisen(II)hydroxidionen und anderer Metallionenspezies
im Bad bestimmt werden.
-
Die gebildete magnetische Auflageschicht ist so
ausgebildet, daß der Träger eine
Sättigungsmagnetisierung (σ e) von 20 bis 80 emu/g oder
bevorzugt 30 bis 65-emu/g hat. Bei einer
Sättigungsmagnetisierung von weniger als 20 emu/g wird
sich der Träger von der Oberfläche des magnetischen
Überzugs ablösen und an der Oberfläche der
lichtempfindlichen Trommel anhaften. Andererseits wird
bei einer Sättigungsmagnetisierung von mehr als 80
emu/g, die auf dem Überzug gebildete magnetische Bürste
zur Verfestigung neigen, was eine Reihe von Nachteilen
hervorruft, einschließlich einer verschlechterten
Reproduktion von Zwischentönen und die Erzeugung von
Bürstenflecken. Aus diesem Grund liegt die erwünschte
Dicke der magnetischen Plattierung innerhalb des oben
erwähnten Bereichs der Sättigungsmagnetisierung.
-
Zur Einstellung des elektrischen Widerstands und der
triboelektrischen Ladungseigenschaft des
erfindungsgemäßen Trägers, wie auch um weiter die
Lebensdauer des Trägers zu verbessern, indem man
verhindert, daß die Oberfläche eines einzelnen
Trägerteilchens mit Tonerteilchen kontaminiert wird,
ein Phänomen das als "spent toner" bekannt ist, kann
die Oberfläche der magnetischen Auflageschicht mit
einem Harz überzogen sein. Für diesen Zweck bevorzugte
Harze umfassen Ethylentetrafluoridharz,
Polyvinylidenfluoridharz, Silikonharz und ähnliche, da
sie nicht leicht am Tonerteilchen anhaften. Die
Überzugsverfahren für ein solches Harz sind übliche,
bekannte Verfahren, wie das fluidisierte Bettverfahren,
das Sprühtrocknungsverfahren und ähnliche.
-
Der erfindungsgemäß erhaltene Träger hat ein leichtes
Gewicht. Falls ein kleinerer Teilchendurchmesser für
den Träger gewählt wird, ist die Toner dichte dem
zufolge größer, wodurch Bilder mit gleichbleibend hoher
Qualität für einen langen Zeitraum zur Verfügung
gestellt werden. Entsprechend kann das Kopiergerät
kleiner und energiesparender ausgelegt sein. Durch
Bildung einer Ferritschicht nach dem
Naßplattierungsverfahren wird ein Träger mit einer
einheitlichen und einer ausreichend gesättigten
Magnetisierung ohne Hochtemperaturbehandlung oder
andere Verfahren zur Verfügung gestellt.
-
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die Beispiele, welche Ausführungsformen der Erfindung
darstellen, beschrieben. Der Umfang der Erfindung ist
jedoch nicht notwendigerweise nur auf die Beispiele
beschränkt. In den folgenden Beispielen beziehen sich
"Teil"- und "Prozent"-Angaben auf das Gewicht.
Beispiel 1
-
Zunächst wurden 150 Teile entionisiertes Wasser in
einen Polymerisationsreaktionsbehälter gefüllt, der mit
einem Rührer, einem Thermometer, einen
Monomertropftrichter, einem Rückflußkühler, einer
Heizvorrichtung und einer Stickstoffeinlaßvorrichtung
ausgerüstet war. Anschließend wurde bei einer
Temperatur von 80 ein Teil des vermischten Monomers
(A), dessen Zusammensetzungsverhältnis 90:10 Styrol zu
2-Ethylhexylacrylat war, und 10 Teile einer 10 %-igen
wäßrigen Ammoniumpersulfatlösung zugegeben.
Anschließend wurden 99 Teile des oben beschriebenen
Monomers über drei Stunden zugetropft, wodurch ein
Keimlatex erhalten wurde. Die so erhaltenen Teilchen
wurden mit einem Elektronenmikroskops zur Messung des
Teichendurchmessers beobachtet. Die Durchmesser zeigten
eine Monodispersion von 0,6 um.
-
Unter Verwendung desselben Systems wurden 0,2 Teile
Keimlatex zunächst zu 250 Teile entionisiertem Wasser
zugegeben, anschließend bei einer Temperatur von 80 10
Teile einer wäßrigen 10 %-igen Ammoniumpersulfatlösung
und 100 Teile des gemischten Monomers (A) über acht
Stunden zugetropft, wodurch Latexteilchen mit
Durchmesser im Bereich von 6 bis 8 um mit dieser
Keimpolymerisation erhalten wurden.
-
Anschließend wurden im selben System 10 Teile des
Keimlatex zu 250 Teile etionisierten Wasser gegeben,
und bei einer Temperatur von 80ºC wurden 10 Teile
einer wässerigen 10 %-igen Ammoniumpersulfatlösung
zugegeben und dann 110 Teile der Monomermischung (B)
aus dem Styrol und dem Tetraethylen-glykoldimethacrylat
in einem Verhaltnis von 85:15 über acht Stunden
zugetropft. Auf diese Weise wurde eine
Harzteilchenemulsion erhalten. Der mittlere
Teilchendurchmesser der Harzteilchen, ermittelt mit
einer Verteilungsskala für die Größen nasser Teichen
(Colter counter vom Typ TA-II; Colter Co., Ltd.) war 25
um.
-
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht.
-
Vor der Durchführung der Ausbildung der Auflageschicht
wurden eine 50 %-ige (Gewichtsverhältnis) Lösung von
entionisiertem Wasser mit Eisen(II)chlorid,
Manganchlorid, Nickelchlorid, Zinkchlorid,
Ammoniumacetat und ebenfalls eine 10 %-ige
(Gewichtsverhältnis) Lösung von entionisierten Wasser
mit Natriumnitrit hergestellt. Die oben erwähnten drei
Arten von wäßriger Lösungen wurden ebenfalls in den
anderen Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet.
-
Ein Anteil von 100 Teilen (Festkörperanteil 30%) der
oben genannten Emulsionen, wie auch N&sub2;-Gas wurden in
eine Apparatur zur Erzeugung des magnetischen Materials
erzeugendes System eingeleitet, das mit einem Rührer,
einem Thermometer, einer Oxidationsmittellösung, einem
Monomertropftrichter, einer Heizvorrichtung und einer
Stickstoffeinleitvorrichtung ausgerüstet war, wobei der
Sauerstoff in der Emulsion ausgetrieben wurde.
-
Anschließend wurden 240 Teile der hergestellten
Eisen(II)chloridlösung (120 Teile Festkörper) und 400
Teile von Ammoniumacetat (200 Teile Festkörper) in das
System eingeleitet, das anschließend auf 70ºC unter
ausreichenden Rühren und Mischen erhitzt wurde. Danach
wurde die Mischung auf einen pH von 7,2 mit wäßrigem
Ammoniak unter Rühren eingestellt.
-
Die obige Lösung wurde mit 270 Teilen (27 Teile
Festkörper) einer Natriumnitritlösung unter Zutropfen
über eine Stunde versehen. Während des Zutropfens und
während der Reaktion wurde Stickstoff in die Lösung
eingeleitet und gerührt, so daß die Temperatur der
Flüssigkeit bei 70ºC und auch der pH im Bereich von
7,0 bis 7,2 aufrechterhalten wurde, wodurch Magnetit
auf der Oberfläche der Teilchen gebildet wurde. Nach
ca. 20 Minuten wurde die Lösung gekühlt und nach
Wiederholung des Filtrierens und Waschens mit
entionisiertem Wasser wurden die Teilchen gewonnen und
getrocknet, wodurch die magnetischen, plattierten
Teilchen (I) erhalten wurden. Die so erhaltenen
magnetischen Teilchen (I) wurden einer
Röntgenstrahlanalyse unterzogen und mit einem
Elektronenmikroskop beobachtet, wobei festgestellt
wurde, daß sich eine einheitliche kristalline
Magnetitschicht auf ihrer Oberfläche gebildet hatte.
Diese plattierten Teilchen hatten eine spezifische
Dichte von 2,15, einen elektrischen Widerstand von 2 ·
10&sup6; Ohm cm und eine Sättigiungsmagnetisierung von 50
emu/g.
Harzbeschichtung
-
Eine Menge von 5 Teilen eines flüssigen Silikonharzes
(KR 9706, The Shin-Etsu Chemical Co., Ldt.) in Form
eines Festkörpers und 20 Teile Methylethylketon wurden
in einen 100 ml Rundkolben gegossen und vermischt, und
100 Teile der oben beschriebenen magnetischen
plattierten Teilchen (I) wurden zugegeben; es wurde
gerührt und 10 Minuten vermischt und anschließend wurde
das Lösungsmittel mit einem Verdampfer entfernt.
-
Nach dem Trocknen wurden die Teilchen mit einem Filter
mit 281 Mesh sortiert und die Teilchen wurden weiter
der Größe nach mit einem Luftsortierer sortiert, um
Teilchen mit weniger als 10 um Durchmesser
auszuscheiden, wodurch der Träger (I) erhalten wurde.
Der Widerstand des Trägers (I) war 5 · 10&sup8; Ohm cm.
-
Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung, Bedingungen und
Eigenschaften eines jeden Beispiels wie auch eines
Vergleichsbeispiels.
Beispiel 2
Herstellung einer Nuklidteilchen-Dispersionslösung
-
Eine Menge von 100 Anteilen des handelsüblich
erhältlichen Siliciumoxid-Mikroballons (Filite 52/7
(FG)):Japan Filite Co., Ldt.) wurde zuerst in 0,1 Mol
wäßriger Lösung (500 Teile) von Salzsäure dispergiert.
Anschließend wurden die aufgebrochenen Siliciumoxid-
Ballons entfernt und die flotierenden Teilchen
entnommen und mit entionisierten Wasser zur Entfernung
des Alkalimetallüberschusses gewaschen. Die
Silicumoxid-Mikroballons wurden dann mit einem Filter
von 100 Mesh und 200 Mesh sortiert, wodurch die
Nuklidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 110
um erhalten wurden. Eine Menge von 15 Teilchen der oben
beschriebenen Nuklidteilchen wurden anschließend in 70
Teilen entionisierten Wasser dispergiert, wodurch eine
flüssige Nuklidteilchendispersion mit einer
Konzentration von 15 Gewichtsprozent an Festkörper
erhalten wurde.
Ausbildung der magnetischen Auflageschicht
-
Der Träger (II) wurde nach dem selben Verfahren und
Vorrichtung wie in Beispiel 1 erhalten, mit Ausnahme
der folgenden Bedingungen, worin 100 Teile der obigen
dispergierten Flüssigkeit, 160 Teile
Eisen(II)chloridlösung, 80 Teile Nickelchloridlösung,
300 Teile Ammoniumacetatlösung und 22 Teile
Nartiumnitritlösung eingesetzt wurden und der pH auf
7,0 und die Temperatur auf 65 eingestellt wurden. Ein
Teil der so erhaltenen Teilchen wurde in 10 ml 5 M
Salzsäurelösung gegeben und die Zusammensetzung der
Schicht mittels Röntgenstrahlanalyse, wie auch durch
Atomabsorption, analysiert, wodurch die Zusammensetzung
zu Ni0,4Fe2,6O&sub4; bestimmt wurde.
Beispiel 3
-
Die Teilchen wurden nach dem
Suspensionspolymerisations-Verfahren synthetisiert und
anschließend gereinigt und mit 200 Mesh und 400 Mesh
Filter sortiert. Die so erhaltenen kugelförmigen
Phenolharzteilchen (PF-Harz vom 5-Typ, Unitica
Co. ,Ltd.) wurden im entionisierten Wasser verteilt, so
daß das Gewichtsverhältnis des festen Anteils 30 %
betrug. Anschließend wurden magnetisch plattierte
Teilchen (III) und Träger (III) nach dem selben
Verfahren wie in Beispiel 1 unter den Bedingungen und
mit den Zusammensetzungen wie in Tabelle 1 gezeigt
erhalten.
Beispiel 4
Herstellung von Nuklidteilchen
-
Das Styrolmethacrylsäure/n-Butylcopolymer
(Zusammensetzungsverhältnis 85:15) wurde unter
Verwendung einer Nadelmühle pulverisiert. Anschließend
wurde das Pulver in heiße Luft gesprüht um eine
Kugelbildung zu bewirken. Das Pulver wurde anschließend
mit von 50 Mesh und 75 Mesh Filter sortiert, wodurch
Nuklidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 200
um erhalten wurden.
-
Eine Menge von 100 Teilen der obigen Teilchen wurde
einheitlich mittels eines Dispergators (TK-Homomixer
vom M-Typ; Special Chemical Co., Ltd.) in 223 Teilen
entionisierten Wasser dispergiert, welches mit einem
Teil eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels
(Nonipol 100; Sanyo Chemical Co., Ltd.) verdünnt worden
war, und anschließend wurden die Teilchen mit einer
Vakuumpumpe entgast.
Bildung der magnetischen Auflageschichten
-
Mit dem selben System wie in Beispiel 1 wurden Träger
(IV) unter Bildung der magnetischen Auflageschicht nach
den Bedingungen und Zusammensetzungen wie in Tabelle 1
gezeigt erhalten.
-
Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften eines jeden
Teilchens.
Beispiel 5
Synthese von Nuklidharzteilchen
-
Zunächst wurden 150 Teile entionisiertes Wasser in
einen Polymerisationsraktions-Behälter gegeben, der mit
einem Rührer, einem Thermometer, einem
Monomertropftrichter, einem Rückflußkondensator, einer
Heizvorrichtung und einer Stickstoffeinlaßvorrichtung
ausgerüstet war. Anschließend wurden bei einer
Temperatur von 80º ein Teil der Monomermischung A mit
dem Zusammensetzungsverhältnis vom 90:10 von Styrol zu
2-Ethylhexylacrylat und 10 Teile wäßrige
Ammoniumpersulfatlösung zugegeben. Anschließend wurden
99 Teile der obigen Monomermischung A über einen
Zeitraum von drei Stunden zugetropft, wobei ein
Keimlatex erhalten wurde. Die so erhaltenen Teilchen
wurden unter dem Elektronenmikroskop zur Messung des
Durchmessers der Teilchen beobachtet, die Teilchen
zeigten eine Monodispersion von 0,6 um.
-
Mit dem selben System wurden 0,2 Teile von Keimlatex
zunächst zu 250 Teilen entionisierten Wasser gegeben,
anschließend wurden bei einer Temperatur von 80ºC 10
Teile wäßriger 10 %-iger Ammoniumpersulfatlösung und
100 Teile der Monomermischung A über einen Zeitraum von
acht Stunden zugetropft, wodurch Latexteilchen mit
Durchmessern im Bereich von 6 bis 8 um durch diese
Keimpolymerisation erhalten wurden.
-
Mit dem selben System wurden dann 30 Teile des
Keimlatex zu 213 Teilen entionisiertes Wasser gegeben,
und bei einer Temperatur von 80ºC wurden 10 Teile
wäßriger 10%-iger Ammoniumpersulfatlösung zugegeben
und 93 Teile der Monomermischung B über einen Zeitraum
von acht Stunden zur Lösung zugetropft, wodurch eine
Harzteilchenemulsion erhalten wurde. Der mittlere
Teilchendurchmesser der Harzteilchen, bestimmt durch
einen Naßteilchen-Größenverteilungsmesser (Colter
counter TA (II) Typ; Colter Co., Ltd.) war 20 um.
Ausbildung der magnetischen Auflageschicht
-
Der magnetische plattierte Träger (V) und der Träger
(V) wurden nach einem Verfahren, wie zum Beispiel der
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht oder
Harzüberzugs im selben System wie in Beispiel 1 und
unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen und
Zusammensetzungen erhalten.
Beispiel 6
Synthese der Nuklidteilchen
-
Es wurden die Harzteilchen aus Beispiel 1 verwendet.
Bildung der magnetischen Auflageschicht und
Harzbeschichtung
-
Die magnetischen plattierten Träger (VI) und Träger
(VI) wurden durch ein Verfahren, wie der Ausbildung
einer magnetischen Auflageschicht oder Harzüberzugs
unter Verwendung des selben Systems wie in Beispiel 1
und unter den Bedingungen und mit den Zusammensetzungen
wie in Tabelle 1 gezeigt, erhalten.
Beispiel 7
Synthese von Nuklidteilchen
-
Es wurden die Harzteilchen aus Beispiel 1 verwendet.
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht
-
Die magnetischen plattierten Träger (VII) und die
Träger (VII) wurden nach einem Verfahren, wie der
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht oder eines
Harzüberzugs unter Verwendung des in Beispiel 1
verwendeten Systems und unter den Bedingungen und den
in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen erhalten.
Beispiel 8
Synthese von Nuklidharzteilchen
-
Ein Medium, in dem 3 Teile Polyvinylalkohol (Gosenole
KH 17; Japan Synthesising Chemical Co., Ltd.) in 600
Teilen entionisierten Wassers gelöst waren, wurde in
das selbe Reaktionssystem wie in Beispiel 1 eingefüllt.
Anschließend wurde die Temperatur der Flüssigkeit auf
70ºC erhöht und die Lösung wurde mit einer
Geschwindigkeit von 200 upm gerührt. Gleichzeitig wurde
eine Mischung von 170 Teilen Styrol, 30 Teilen
Acrylsäure n-Butyl, 57 Teilen
Ethylenglykoldimethaacrylat und 2,5 Teilen Azobis-dimethyl-valeronitril mit
einer konstanten Geschwindigkeit über 1,5 Stunden
zugetropft. Diese Mischung wurde gerührt und bei der
selben Temperatur über fünf Stunden belassen. Nach
Abkühlen wurde die Mischung mit einem 180 Mesh und
einem 129 Mesh Filter filtriert, anschließend wurden
190 Teile der Teichen in 450 Teilen entionisierten
Wassers redispergiert und auf diese Weise eine flüssige
Dispersion mit einem 30 %-igen Festkörperanteil
erhalten. Diese erhaltenen Teilchen hatten einen
mittleren Durchmesser von 100 um.
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht und
Harzbeschichtung
-
Die magnetischen plattierten Teilchen (VIII) und
Trägerteilchen (VIII) wurden nach einem Verfahren
erhalten, wie der Ausbildung einer magnetischen
Auflageschicht oder eines Harzüberzugs nach dem selben
Verfahren wie in Beispiel 1, und unter den in Tabelle 1
gezeigten Bedingungen und mit den angegebenen
Zusammensetzungen.
Beispiel 9
Herstellung einer flüssigen Nuklidteilchendispersion
-
Nach Sortierung der käuflich erhältlichen kugelförmig
verbrückten Polystrolharzteilchen (Fine Pearl PB-3002;
Sumitomo Chemical Co., Ltd) in Teilchen mit einem
mittleren Durchmesser von 30 um, wurden 100 Teile der
Teilchen in 233 Teilen entionisierten Wasser, in dem 6
Teile eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels
(Nonipol 100; Sanyo Chemical Co., Ltd.) gelöst waren,
mit einem Dispergator (TK-Homomixer M-Typs; Special
Chemical Co., Ltd.) dispergiert. Anschließend wurden
die Teilchen mit einer Vakuumpumpe entgast.
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht und
Harzüberzug
-
Die magnetischen plattierten Teichen (VIII) und Träger
(VIII) wurden nach einem Verfahren, wie der Ausbildung
einer magnetischen Auflageschicht oder eines
Harzüberzugs nach dem selben Verfahren wie in Beispiel
1, und unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen und
mit den angegebenen Zusammensetzungen erhalten.
Vergleichsbeispiel 1
Synthese der Harzteilchen
-
Zunächst wurden 150 Teile entionisierten Wassers in
einen Polymerisationsreaktions-Behälter gegeben,
welcher mit einem Rührer, einem Thermometer, einem
Monomertropftrichter einem Rückflußkondensator, einer
Heizvorrichtung und einer Stickstoffeinlaß-Vorrichtung
ausgerüstet war. Anschließend wurden bei einer
Temperatur von 80ºC ein Teil der Monomermischung A
deren Zusammensetzungsverhältnis 90:10 von Styrol zu 2-
Ethylhexylacrylat war, und 10 Teile wäßriger 10 %-iger
Ammoniumpersulfatlösung zugegeben.
-
Dann wurden 99 Teile der oben erwähnten Monomermischung
A über einen Zeitraum von drei Stunden zugetropft,
wodurch ein Keimlatex erhalten wurde. Diese Teilchen
wurden unter einem Elektronenmikroskop zur Messung
ihres Durchmessers beobachtet. Die Durchmesser zeigten
eine Monodispersion 0,6 um
-
Mit dem selben System wurden 0,2 Teilchen Keimlatex
zunächst zu 250 Teilen entionisierten Wassers gegeben.
Anschließend wurden bei einer Temperatur von 80ºC 10
Teile wäßriger 10 %-iger Ammoniumpersulfatlösung und
100 Teile Monomermischung B, wie in Beispiel 1
verwendet, über einen Zeitraum von acht Stunden
zugetropft, wodurch Latexharzteilchen mit Durchmessern
im Bereich von 6 bis 8 um mittels dieser
Keimpolimerisation erhalten wurden. Der mittlere
Durchmesser der Harzteilchen war 7,5 um.
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht und
Harzüberzug
-
Die magnetisch plattierten Teilchen (X) und Träger (X)
wurden durch ein Verfahren erhalten, zum Beispiel einer
Ausbildung einer magnetischen Auflageschicht oder einen
Harzüberzug unter Verwendung des in Beispiel 1
verwendeten Systems und unter den in Tabelle 1
angegebenen Bedingungen und Zusammensetzungen.
-
Die Entwickler wurden hergestellt durch Vermischen des
Toners mit einem mittleren Durchmesser von 11 um,
hergestellt nach einem üblichen Trockentyptoner-
Herstellungsverfahren, mit den Trägern (I) - (X) aus
den Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispiel 1 und dem
handelsüblichen Ferritträger 9 mit einem mittleren
Teilchendurchmesser von 50 um. Das Kopieren mit diesen
Entwicklern wurde durchgeführt mit einer umgebauten
Normalpapierkopier-Maschine (U-Bix 3000 Konishiroku
Photo Industry Co., Ltd.). Tabelle 1 zeigt die
Testergebnisse.
-
Tonerzusammensetzung Gewichtsverhältnis
-
Styrolharz 85
(Handelsbezeichnung
"Piccolastic D-150''; Hercules Co. Ltd)
-
Ruß 8
(Handelsbezeichnung "Monarch 880"
Cabot Corp.)
-
Polypropylenwachs 7
(Handelsbezeichnung "Biscole 550P"
Sanyo Chemical Industry Co.Ltd.
-
Schwarzöl 2
(Handelsbezeichnung "Bontron S-34"
Orient Chemical Co.Ltd.
Tabelle 1
Beispiele Vergleichsbeispiele Gewichtsverhältnis Nuklidteilchen Bad Zusammensetzung Natriumacetat salpetrige Säure Temperatur Oberflächen plattierte Teilch. Silikonharz1) Methylethylketon Ethylacetat Nuklidteilchendurchmesser
Tabelle 1 Forts.
Eigenschaften d. platierten Teilchen Spezifische Dichte Sättigungsmagnetisierung Zusammensetzung Eigenschaften d. Entwicklers Drehmoment3) (kg/cm) Flugträger4) Bürstenflecken 1) KR 9706 Shinetsu Chemical Co., Ltd. 2) Magnetometer vom Vibrationstyp (VSM-3 Type Toshiba Co., Ltd.) 3) Gemessen ü ber den Stromwert des Motors beim Betrieb der Entwicklungsmaschine 4) Bestimmt durch Beobachtung