DE3941035A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines elektrostatischen bildentwicklers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Bildentwicklers, welche für die Herstellung eines elektrostatischen Bildent­ wickler-Trägers geeignet ist.

Ein Zwei-Komponenten-Entwickler, welcher aus einen Toner und einem Träger besteht, weist den Vorteil auf, daß die Elek­ trifizierungscharakteristika und der Elektrifizierungsbetrag des Toners in einem beträchtlichen Ausmaß gesteuert werden kann und daß die dem Toner zu gebenden Farben aus einen relativ breiten Farbbereich ausgewählt werden können.

Bei den bei einem Zwei-Komponenten-Entwickler zu verwenden­ den Träger besteht der Beschichtungsträger aus Kernmateria­ lien, deren Oberflächen mit einem Beschichtungs-Kunstharz bedeckt sind, um eine höhere Haltbarkeit und eine Verbesse­ rung in den Reibungselektrizitäts-Charakteristiken zu schaffen.

Als Vorrichtung zur Herstellung des Beschichtungsträgers sind Vorrichtungen der Flüssigbeschichtungsbauart, der Ein­ tauchbauart und der Sinterbauart allgemein bekannt, eine Vorrichtung der Fluidbeschichtungs-Bauart wird jedoch des­ halb weitgehend verwendet, da sie eine hohe Leistungsfähig­ keit aufweist.

Eine Vorrichtung der Fluidschicht-Bauart weist jedoch Nach­ teile auf, so etwa die hohen Herstellungskosten, welche sich aus der Notwendigkeit der angeschlossenen Einrichtungen ergeben, wie etwa eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung des Lösungsmittels, um gebrauchtes Lösungsmittel wiederzuver­ wenden, und der Lösungsmittelbrenner sowie das Sicherheits­ problem hinsichtlich der Verwendung des brennbaren Lösungs­ mittels. Weiterhin weist das Fluidschicht-Bauart-Sprühbe­ schichtungsverfahren gewisse Begrenzungen hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit auf. Beispielsweise bewirkt eine Erhöhung der Anzahl von Zerstäubern und der Sprührate zur Erhöhung der Zuführung von Beschichtungslösung pro Zeitein­ heit für eine höhere Leistungsfähigkeit eine Vergasung der Lösung, welche zwischen den Kernmaterialien, welche verzö­ gert werden, vorliegt, um zu bewirken, daß die Lösung in die Partikel von unnötigen großen Partikelgrößen umgewandelt wird. Andererseits führt eine Erhöhung der Konzentration der Lösung zu einem Anstieg der Viskosität der Lösung, welche ebenso die Bildung von Lösungspartikeln bewirkt. Zusätzlich ist es bei diesem Verfahren für den in dem Lösungsmittel zu lösendem Beschichtungs-Kunstharzstoff wichtig, daß die Arten der verwendbaren Kunstharze im Hinblick auf ihr Molekularge­ wicht begrenzt werden. Ein weiterer Nachteil dieses Verfah­ rens liegt darin, daß es für die Kerne der Träger schwierig ist, geeignete Fluidschichten auszubilden, bedingt durch deren geringe individuelle Massen, welche sich aus deren sehr geringer Partikelgröße zur Erzielung eines Bildes von hoher Qualität und einer höhen Entwicklungs-Leistungsfähig­ keit ergeben, welche zu einem schlechten Bedeckungs-Wir­ kungsgrad führen.

Es bestand somit eine zunehmende Forderung nach der Entwick­ lung eines neuen Verfahrens und es wurde jüngst ein Trocken­ verfahren realisiert, welches sich dadurch auszeichnet, daß ein Stoß auf die Kunstharzpartikel aufgebracht wird, um zu bewirken, daß die Partikel an den Kernen anhaften.

Das Trocken-Beschichtungsverfahren weist folgende Vorteile auf:

• 1. Auf die Reinigungs- und Trocknungsvorgänge kann verzich­ tet werden, um die zur Beschichtung erforderliche Zeit wesentlich zu verkürzen.
• 2. Die Granulationsrate der Lösung ist relativ gering, so daß der Träger mit der Verteilung, welche den Kernen entspricht, welche in Form der magnetischen Partikeln bereitgestellt sind, mit einer hohen Produktionsrate erhalten werden kann.
• 3. Die Lösungsmittel-Rückgewinnungsvorrichtung und der Brenner sind nicht mehr notwendig, so daß sowohl eine Senkung der Herstellungskosten als auch eine höhere Sicherheit erzielt werden können.
• 4. Das quantitative Verhältnis der Kunstharz-Partikel zu den magnetischen Partikeln kann in der Herstellungsvor­ richtung zur wirtschaftlicheren Verwendung der Materia­ lien reduziert werden.
• 5. Die magnetischen Partikel werden durch die Kunstharzpar­ tikel, welche an den Oberflächen der magnetischen Parti­ kel anhaften, vergrößert, so daß die schwer zu entfer­ nenden Beschichtungsfilme ausgebildet werden können, um eine hohe Beständigkeit und stabile Reibungselektrizi­ tätswerte zu erhalten.
• 6. Durch Ermöglichung des Gebrauches von Kunstharzen mit relativ niedriger Lösungsmöglichkeit einem Lösungsmittel gegenüber können die Kunstharze nicht nur auf einem wesentlich breiteren Bereich ausgewählt werden, sondern auch die Beschichtung, welche gleichförmig zu dem fei­ nen, spezifischen Träger ist, kann leicht hergestellt werden, um Beschichtungsträger mit unterschiedlichen Charakteristika zu erhalten.

Die Trocken-Beschichtungsvorrichtungen, welche kein Lösungs­ mittel verwenden, können grob in zwei Klassen unterteilt werden, nämlich in eine, welche Wärme verwendet, um eine verschmelzende Verbindung zu bewirken, und die andere, welche einen mechanochemischen Effekt verwendet.

Als Beispiele für die erste Vorrichtung sind die Ofen- Bauart-Vorrichtungen anzuführen, welche in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 1 18 047/1980 und in der japani­ schen Patentschrift 1 63 544/1980 beachrieben sind. Weiter­ hin ist die Drehofen-Bauart-Vorrichtung zu nennen, welche in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 1 70 865/1985 und in der japanischen Patentschrift 1 06 475/1987 beschrieben sind. Ein anderes Verfahren zur schmelzenden Verbindung, welches einen Hochgeschwindigkeits-Rührer verwendet, um die Verbindung der Kunststoffpartikel zu bewirken, ist in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 27 858/1988 beschrieben, obwohl die Konstruktion der Vorrichtung nicht im Detail beschrieben ist.

Bei diesen Schmelzverbindungsverfahren, welche eine Heiz­ einrichtung verwenden, wird die Temperatur des Beschich­ tungs-Kunstharzes über den Erweichungs- oder Schmelzpunkt angehoben, so daß die Kerne der Träger durch das Kunstharz miteinander verbunden werden, welches als Binder dient. Dies bewirkt den Granulationseffekt wegen des Anstiegs der Parti­ kelgröße. Wenn die Partikelgröße zu groß wird, wird der Effekt des Entwicklungsmittels in dem Entwicklunggerät un­ gleichmäßig, so daß die Ausbildung eines gleichmäßigen, hochqualitativen Bildes ungünstig beeinflußt wird.

Wenn weiterhin der Träger, welcher durch ein Aufbrechen des granulierten Trägers erhalten wird, nicht gleichmäßig hin­ sichtlich der Beschichtung ist, wird dadurch eine Ungleich­ mäßigkeit in den Reibungselektrizitäts-Charakteristiken des Toners bewirkt, dies führt zu Störungen des Bildes, wie etwa einem Schleier oder einer Zerstreuung des Toners. Weiterhin erfordert dieses Verfahren eine Verarbeitung bei einer hohen Temperatur, aus welcher sich ein Sicherheitsproblem ergibt.

Als Beispiel der letztgenannten Einrichtung ist andererseits eine Beschreibung der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2 35 962/1988 anzuführen, bei welcher der Stoß durch einen Drehkörper aufgebracht wird, welcher in vertikaler Richtung angeordnet ist, um den Träger durch Aufwärtsbewegung des Trägers im Kreis zu bewegen, und bei diesem Vorgang einen unnötig langen Stoß auf den Träger aufzubringen. Wenn somit ein gesinterter Träger, wie etwa Ferrit-Träger verwendet wird, besteht die Möglichkeit, daß der Träger innere Brüche aufweist, welche die Beständigkeit des Trägers reduziert.

Wenn der Träger mit inneren Brüchen verwendet wird, wird der Träger schrittweise brechen, wenn er in der Entwicklungs­ vorrichtung verrührt wird, was zu dem Ergebnis führt, daß die Flächen des Trägers, welche nicht mit einer Kunststoff- Beschichtung abgedeckt sind, vergrößert sind. Da die rei­ bungselektrischen Charakteristiken der unbeschichteten Ober­ flächen des Trägera sich von denen der Oberfläche des Trägers mit einer Kunstharz-Beschichtung unterscheiden, werden die reibungselektrischen Charakteristika des Toners instabil und beeinflussen negativ die Bildqualität. Weiterhin weisen die gebrochenen Partikel kleinere Partikelgrößen auf als die normalen Partikel, so daß die Haltefestigkeit der kleineren Partikel an der Hülsenoberfläche geringer sind als die der normalen Partikel, und die kleineren Partikel somit dazu neigen, sich in den fotosensitiven Körper (den elektro­ statischen Bildhaltekörper) zu bewegen. Dies führt zu dem Ergebnis, daß diese Partikel eine Verminderung der Bild­ qualität wegen der Adhäsion des Trägers auf dem Bild, oder eine schlechte Reinigung bewirken.

Wie oben beschrieben, wurde bisher, soweit Beschichtungs­ vorrichtungen der Trocken-Bauart betroffen sind, noch keine vollständigen Vorrichtungen entwickelt.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Trägers zu schaffen, welche geeignet ist, den Träger mit der Fähigkeit herzu­ stellen, gleichmäßige Kunststoffschichten zu bilden sowie eine hohe Produktionsrate und eine hohe Beständigkeit auf­ zuweisen.

Die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung umfaßt ein horizontales, drehbares Bauteil, um einen Stoß auf das in eine Kammer zugeführte Material aufzubringen sowie eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung zur Steuerung der Innentempe­ ratur der Kammer.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung eine Funktion auf, um zu ermöglichen, daß das Material, welches dem Stoß durch das horizontale Drehelement ausge­ setzt wurde, gegen die Innenwandung der Kammer, bedingt durch die Zentrifugalkraft auftrifft und daraufhin in den Drehbereich der Drehblätter des horizontalen Drehelementes zurückkehrt.

Die erfindungsgemäßen Materialien betreffen die Materialien zur Bildung des Trägers, wie etwa die Mischung des Kernmate­ rials des Trägers und der Kunstharzpartikel, welche an den Oberflächen des Kernmaterials anhaften, die Mittel zur Ver­ besserung der Oberfläche, welche die Oberflächen der Kern­ materialien bedecken, die Kunstharzpartikel und die Schicht der Beschichtung sowie die Zusätze, welche in der Schicht der Beschichtung enthalten sind, sind jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung. Normalerweise umfaßt die Vorrichtung bevor­ zugterweise sowohl Heiz- als auch Kühlvorrichtungen, sie kann jedoch auch nur eine dieser Vorrichtungen umfassen, ab­ hängig von den Einbaubedingungen und den Betriebsbedingun­ gen.

Bei der üblichen Anwendung wird die Heizvorrichtung verwen­ det, während der Vorgang der Ausbildung der Beschichtungs­ lage abläuft, während die Kühlvorrichtung verwendet wird, nachdem die Ausbildung der Beschichtungslage beendet ist. Das Umschalten zwischen der Heizvorrichtung und der Kühl­ vorrichtung erfolgt bevorzugterweise einfach und schnell.

Die Wärmeübertragung erfolgt durch die Wandung und/oder den Boden der Kammer. Die Heiz- und/oder Kühleinrichtung kann eine Mantelkonstruktion aufweisen, durch welche das heiße Wasser oder das kalte Wasser durchgeleitet werden kann, es ist auch möglich, eine Konstruktion vorzusehen, welche es gestattet, daß heiße oder kalte Luft gegen die Außenseite der Kammer geblasen oder in die Innenseite der Kammer einge­ blasen wird. Es ist auch möglich, die Kammer durch Hochfre­ quenz- oder Infrarotstrahlung zu beheizen. Von diesen Kon­ struktionsvarianten wird die Mantelkonstruktion bevorzugt, welche eine schnelle Erwärmung oder Abkühlung ermöglicht und einfach in ihrem Aufbau ist.

Die Heiz- und/oder Kühlvorrichtung wird bevorzugterweise an der Wandung der Kammer eingebaut, an welcher das Material umgerührt wird und in guter Weise die äußere Umfangsfläche des Drehelemetes umgibt, um in der horizontalen und im oberen Teil der Kammerwandung festgelegt zu werden. Es ist auch vorteilhaft, die Heiz- und/oder Kühleinrichtung in der Bodenfläche der Kammer einzubauen.

Der Übergangspunkt, bei welchem die Kunstharzpartikel, welche zur Beschichtung des Trägers zu verwenden sind, sich in den glasförmigen Zustand umwandeln, liegt bevorzugter­ weise bei 65°C oder mehr, so daß die Heizeinrichtung bevor­ zugterweise in der Lage ist, die Temperatur der Gegenstände in der Kammer bei 65°C oder einer höheren Temperatur zu halten.

Die Temperatur der Gegenstände bedeutet den Durchschnitt der angenäherten Oberflächentemperaturen der Partikel, welche in den Kernen und den Kunstharzpartikeln vorliegen, welche die Oberflächen der Kerne bedecken, gemessen bei einer Tempera­ turmeßprobe, welche in die Masse der Partikel eingeführt ist, welche durch den Einfluß der auf sie einwirkenden Stöße fluidisiert ist, so daß die Probe im Kontakt mit den Parti­ keln in einer Zufallsverteilung kommt, um die Oberflächen­ temperaturen der Partikel zu messen. Die Temperaturmeßprobe besteht aus einem Thermoelement und einem Widerstandsthermo­ meterkolben und ist in der Lage, die Temperatur der Gegen­ stände durch elektrische Messung ihrer elektromotorischen Kraft und des Widerstandes zu messen. Als Thermoelement kann beispielsweise ein Chromel-Alumel-Thermoelement verwendet werden.

Das horizontale Drehelement überträgt die Stoßkraft auf das Material. Die Stoßkraft wird als eine Energie aufgebracht, um eine gleichförmige Beschichtung, welche an der Oberfläche des Kernmaterial aufgebracht werden soll, zu ermöglichen, ohne daß das Kernmaterial beschädigt wird, weiterhin wird die Stoßkraft wiederholt aufgebracht, so daß die Kunstharz­ partikel an der Oberfläche des Kernmaterials anhaften.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt bevorzugterweise eine Vorrichtung, welche in der Lage ist, das Material in die Kammer nach oben zu bewegen oder zu blasen, so daß das Material, welches, bedingt durch den Effekt der auf dieses wirkenden Stoßkraft gegen die innere Wandung der Kammer prallt, in den Drehbereich der Flügel des horizontalen Dreh­ elementes zurückkehren kann.

Nachfolgend wird die Ausgestaltung der aufwärts werfenden oder aufwärts blasenden Vorrichtung beschrieben, wobei je­ doch die Mittel zur Bewegung des Materials gemäß der vorlie­ genden Erfindung nicht auf diese Vorrichtungen beschränkt sind.

Die nach oben werfende Vorrichtung besteh aus dem horizon­ talen Drehkörper, wobei der Querschnitt der Blätter in einem speziellen Winkel von R=20° bis 60° zu der Drehrichtung geneigt ist.

Der obere Bereich der Kammer ist bevorzugterweise so ausge­ bildet, daß er einen kleineren Raum aufweist, als der restliche Bereich. Im speziellen ist die innere Wandung des oberen Bereichs der Kammer zum Zentrum der Achse des horizontalen Drehkörpers geneigt. In diesem Falle kann die innere Wandung des unteren Bereichs der Kammer entweder parallel oder nach innen geneigt zu der zentrischen Achse des horizontalen Drehkörpers ausgebildet sein.

Die nach oben blasende Einrichtung besteht aus einem hori­ zontalen Drehkörper, welcher in der Kammer angeordnet ist. Aus einem Schlitz im Boden der Kammer wird Luft ausgeleitet. In dem Falle der nach oben blasenden Vorrichtung, welche derart ausgebildet ist, muß die Luft mit einer beträcht­ lichen Intensität ausgeblasen werden, so daß das Kunstharz, welches an der Oberfläche des Kernmaterials des Trägers ab­ gelagert ist, dazu neigt, sich von der Oberfläche zu tren­ nen, um aus dem System zerstreut zu werden, bevor die Be­ schichtung an der Oberfläche jedes Kernmaterials ausgebildet wird. Im Gegensatz dazu ist die erforderliche Intensität der Luftstrahlung im Falle der nach oben werfenden Einrichtung viel geringer, da nur der Luftstrahl mit einer Intensität erforderlich ist, welche groß genug ist, um einen Luftein­ schluß zu der Drehachse vorzusehen.

Somit kann im Falle der nach oben werfenden Vorrichtung die Beschichtung in einem größeren Verhältnis zu der zugeführten Menge des Materials durchgeführt werden, verglichen mit der im Falle der nach oben werfenden Vorrichtung. Zusätzlich tendieren im Falle der vorgenannten Vorrichtung die feinen Partikel des Trägers weniger dazu, aus dem System zerstreut zu werden, so daß eine gleichmäßige Beschichtung in wesent­ lich einfacherer Weise ausgebildet werden kann.

Somit ist die nach oben werfende Vorrichtung besser für die Herstellung eines Trägers in Form von feinen Partikel geeig­ net, ebenso für die Ausbildung einer wirksamen Beschichtung bei einem größeren Verhältnis und einer größeren Gleichmä­ ßigkeit, so daß die nach oben werfende Vorrichtung in weite­ rem Umfang verwendbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch einen vertikalen Drehkörper für eine wirksamere Trocken-Bauart-Beschichtung umfassen.

Die durchschnittliche Partikelgröße des Kernmaterials, hin­ sichtlich des Gewichtes beträgt 10-200 µm, während die Größe der Kunstharzpartikel bevorzugterweise in einem Be­ reich von 0,01-2 µm liegt. Wenn die Kunstharzpartikel in dieser Partikelgröße verwendet werden, kann ein Beschich­ tungsträger bei einer höheren Produktionsrate erhalten werden, die am meisten bevorzugte Abmeasung der Kunstharz­ partikel liegt jedoch, in einem Bereich von 0,01-0,5 µm.

Die Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch für die Herstellung eines Trägermaterials verwen­ det werden, welches aus Kernen und an den Oberflächen der Kerne anhafteten Kunstharzpartikeln besteht.

Die Partikel des zusammen mit dem Träger zu verwendenden Toners, welche unter Verwendung der erfindungsgemäßen Her­ stellvorrichtung hergestellt sind, bestehen aus positiv oder negativ elektrifizierten Partikeln des Kunstharzes und/oder positiv oder negativ elektrifizierten Tonerpartikeln, welche die Farbstoffe enthalten.

Das Mischverhältnis, bezogen auf das Gewicht, zwischen den Träger- und den Tonerpartikeln, welche durch die Herstell­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung herstellbar sind, kann ein beliebiges Verhältnis sein, das bevorzugte Verhältnis der Tonerpartikel zu den Trägerpartikeln liegt jedoch in einem Bereich von 1 : 99-10 : 90, das bevorzugteste Verhältnis beträgt 2 : 98-8 : 92.

Der Träger und der Toner können gemäß der üblichen Herstel­ lungsweise gemischt werden.

Die Vorrichtung der Trocken-Bauart-Beschichtung für eine elektrofotografische Verwendung umfaßt einen horizontalen Drehkörper und eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung.

Die horizontale Dreheinrichtung wirft das Material nach oben, während eine Schlagkraft auf das Material aufgebracht wird. Das nach oben geworfene Material prallt gegen die ge­ neigte innere Wandung der Kammer und springt in den Drehbe­ reich des Blattes des horizontalen Drehkörpers zurück. Somit kann eine Stoßkraft auf das Material in wirkungsvoller Weise und gleichmäßiger Weise aufgebracht werden, um den mechano­ chemischen Effekt auf das Material zu erleichtern. Da in diesem Falle die innere Wandung der Kammer nach innen ge­ neigt ist, kann das nach obenen geworfene Material in wir­ kungsvollerweise in den Drehbereich des Blattes zurückge­ bracht werden.

Das von dem aus dem Schlitz austretenden Luftstrom nach oben geworfene Material kann auch in wirkungsvoller und gleich­ mäßiger Weise der Stoßkraft ausgesetzt werden, um den mecha­ nochemischen Effekt auf das Material zu erleichtern.

Bei dem Beschichtungsbildungsvorgang ist es zur Erzielung eines Trägers mit einer hoher Beschichtungsausbildungs- Fähigkeit günstig, die Kunstharzpartikel, welche an der Oberfläche des Kernmaterials haften, in geeigneter Weise zu erweichen, und zwar dadurch, daß die Temperatur des Gegen­ standes an einem Niveau nahe dem Glasumwandlungspunkt gehal­ ten wird.

Erfindungsgemäß kann die Temperatur des Objekts in der Kammer dadurch variiert werden, daß eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung vorgesehen wird, so daß die geeignete Tempe­ ratur des Objekts zu den Herstellungs- und Umgebungsbedin­ gungen passend in Abhängigkeit von der Art der Kunstharzpar­ tikel ausgewählt werden kann.

Nach Vollendung des Beschichtungs-Ausbildungsvorganges kann die Innenseite der Kammer schnell auf Raumtemperatur abge­ kühlt werden, so daß verhindert werden kann, daß der Träger entladen wird, während er einer Temperatur ausgesetzt ist, welche nahe der Temperatur des Glasumwandlungspunktes liegt, weiterhin kann eine Koagulation zwischen den einzelnen Trägern ebenfalls verhindert werden.

Wie oben beschrieben, ist die erfindungsgemäße Herstel­ lungs-Vorrichtung nicht nur zur Vereinfachung des mechano­ chemischen Effektes auf das Material geeignet, um die Be­ schichtung bei einer geeigneten Temperatur auf das Objekt aufzubringen, sie ist vielmehr auch in der Läge, den Träger mit der gleichmäßigen, hochwirksamen und lochbeständigen Be­ schichtung ohne Granulation herzustellen, da die schnelle Abkühlung folgend auf die Vollendung des Beschichtungs-For­ mungsvorganges bewirkt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 und 5 schematische Schnittansichten von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen von Vorrichtungen der Trocken-Bauart zur Erzeugung von Beschichtungs­ trägern,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten horizon­ telen Drehkörper 18,

Fig. 3a eine Schnitt-Vorderansicht des in Fig. 1 gezeigten Drehkörpers,

Fig. 3b eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Bereichs des in Fig. 3a gezeigten horizontalen Drehkörpers,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrich­ tung,

Fig. 6 und 7 Schnittansichten weiterer Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen der Trocken-Bauart für Beschichtungs­ material,

Fig. 8 und 9 konventionelle, bekannte Vorrichtungen der Trocken- Bauart zur Beschichtung.

Im nachfolgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Be­ schichtungsvorrichtung der Trocken-Bauart ist in den Fig. 1, 2, 3 und 4 beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung, in welcher die Ausgestaltung der Beschichtungseinrichtung der Trocken­ typ-Bauert dargestellt ist. Die Fig. 2, 3a und 3b stellen jeweils eine Draufsicht, eine Teil-Vorderansicht und eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils des horizonta­ len Drehkörpers dar. Die Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Eine obere Abdeckung 11 der Haupteinheit ist mit einem Mate­ rialeinlaß 12 mit einem Zuführventil 13 versehen sowie mit einem Filter 14 und einer Inspektionsöffnung 15.

Das von dem Materialeinlaß 12 durch das Zuführventil 13 zu­ geführte Material wird durch einen horizontalen Drehkörper 18, welcher über einen Motor 22 angetrieben ist, einer Stoß­ kraft unterworf en.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt der Drehkörper 18 einen zentrischen Teil 18 d und die Blätter 18 a, 18 b und 18 c. Wie in den Fig. 3a und 3b dargestellt ist jedes Blatt in einem Winkel von 35° zu einem Boden 10 a eines Behälters der Haupteinheit geneigt, so daß das Material nach oben geworfen werden kann. Das vordere Ende jedes Blattes des horizontalen Drehkörpers ist in der gleichen Richtung angeordnet, wie die innere Wandung des unteren Bereichs der Kammer.

Das nach oben geworfene Material wird zu einer Kollision gegen die innere Wandung des oberen Bereichs der Kammer ge­ bracht, welches zu dem Zentrum des horizontalen Drehkörpers 18 oder der inneren Wandung des unteren Bereichs der Kammer neigt, um das Material in den Bereich des Drehbereich der Blätter 18 a, 18 b und 18 c des horizontalen Drehkörpers einzu­ führen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein vertikaler Drehkörper 19 über den horizontalen Drehkörper 18 angeordnet. Der ver­ tikale Drehkörper 19 umfaßt zwei Blätter und dreht sich in einer auf- und abwärts gerichteten Richtung, um gegen das Material zu kollidieren, welches von der inneren Wandung der Kammer zurückprallt. Somit erleichtert der vertikale Dreh­ körper 19 das Bewegen des Materials, um koaguliertes Mate­ rial anfzubringen.

Obwohl der horizontale Drehkörper 18 auch koaguliertes Ma­ terial zerbricht, kann dieser Zerbrechungsvorgang durch Ver­ wendung des vertikalen Drehkörpers wirkungsvoller ablaufen.

Das Material wird der Stoßkraft ausgesetzt, welche von den horizontalen Drehkörper 18, den vertikalen Drehkörper 19, durch die Kollision gegen die innere Wandung der Kammer und durch die Kollision zwischen den Partikeln des Materials hervorgerufen wird, was dazu führt, daß die Kunstharzparti­ kel an der Oberfläche des Kernmaterials anhaften. Der be­ schichtete Träger wird durch einen Materialauslaß 20 über ein geöffnetes Abgabeventil 21 abgeführt.

Ein Mantel 17 bedeckt bis zur 3/4 der Höhe der äußeren Wandung der Kammer oder erstreckt sich bis zu der Anordnung des vertikalen Drehkörpers 19. Der Mantel 17 dient normaler­ weise als Heizeinrichtung, wenn das Material umgerührt wird, er dient jedoch auch als Kühleinrichtung, nach dem der Um­ wälzprozeß beendet wurde, so daß die Betriebsbedingungen des Mantels sich in Abhängigkeit von dem Glasumwandlungspunkt (glass-transition-point) der Kunstharzpartikel und der Tem­ peratur des in der Kammer befindlichen Gegenstandes ändern.

Die Temperatur des Gegenstandes oder des Objekts wird mit­ tels eines Objekttemperatur-Thermometer 16 gemessen. Das Objekttemperatur-Thermometer 16 ist ein Chromel-Alumel- Thermoelement (T 40-K-2-6, 4-100-U-304-KX-G-3000, hergestellt von Hayashi Denko Co., Ltd.) mit einem nicht rostenden Stahlmantel (SUS 304) in einer Länge von 10 cm und einem Durchmesser von 6,4 mm. Dieses Objekttemperatur-Thermometer wird in den Behälter 10 an einem Punkt eingeführt, welcher ungefähr 1/3 der Höhe des Behälters entspricht sowie paral­ lel zu dem Boden 10 a des Behälters und in Richtung auf das Zentrum des horizontalen Drehkörpers 18, um auf diese Weise in den Container 10 eingesetzt zu sein. Das Objekttempe­ ratur-Thermometer wird eingeführt, um über das Blatt des horizontalen Drehkörpers zu kommen und um ungefähr 1/5 des Blattes, gemessen von dem Ende des Blattes zu bedecken.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der vertikale Drehkörper 19 mit zwei Blättern versehen, es können jedoch drei oder mehr Blätter vorgesehen sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist weiterhin der vertikale Drehkörper 19 verwendet worden, es kann jedoch auch auf ihn verzichtet werden.

Die Fig. 5 zeigt in schematischer Weise den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Trocken- Bauart-Beschichtungsvorrichtung. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel entsprechen die Bauelemente 10 bis 22 den Ausführungen des ersten Ausführungsbeispiels.

Die Form des Behälters 10 in dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Form des ersten Ausführungsbei­ spiels.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die innere Wandung des unteren Bereichs der Kammer entgegengesetzt in die Richtung auf das Drehzentrum des horizontalen Drehkörpers geneigt, während die innere Wandung des oberen Bereichs der Kammer ebenfalls in Richtung auf die Drehachse geneigt ist. Somit ist die oben beschriebene Kammer so ausgebildet, daß der Durchmesser in dem zentrischen Bereich zwischen der Oberseite und dem Boden der Kammer am größten ist.

Aus diesem Grunde wird das Material, welches gegen die innere Wandung es unteren Bereichs der Kammer kollidiert, gegen die innere Wandung des oberen Bereichs der Kammer ge­ worfen, so daß das Material auf den zentrischen Bereich der Blätter zurückfällt oder zurücktropft.

Die vorderen Enden der Blätter des horizontalen Drehkörpers 18 weisen in die gleiche Richtung, wie die innere Wandung des unteren Bereichs der Kammer und ist umgekehrt in die Richtung des Drehzentrums des horizontalen Drehkörpers ge­ neigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein vertikaler Drehkörper 19 vorgesehen, es kann jedoch auf diesen auch verzichtet werden.

Anhand der Fig. 6 wird ein drittes Ausführungsbeispiel be­ schrieben, die Fig. 6 zeigt den horizontalen Drehkörper 18 und die Ausgestaltung des Behälters 10.

Der Behälter 10 ist zylindrisch ausgebildet und umfaßt den horizontalen Drehkörper ähnlich wie bei dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel. Der äußere Umfangsbereich des Bodens der Kammer ist nach oben gebogen, um dem durch die Zentrifugal­ kraft nach außen geworfenen Material eine nach oben gerich­ tete kinetische Energie zu vermitteln, um das Material umzu­ rühren.

Das vordere Ende des Blattes des horizontalen Drehkörpers weist in die gleiche Richtung, wie die innere Wandung des unteren Bereichs der Kammer, wobei das oben beschriebene vordere Ende nach oben gebogen ist.

Die restliche Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ist gleich zu dem Ausführungsbeispiel Nr. 1.

Die Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Bei diesem umfaßt die Kammer den horizontalen Drehkörper 18. Weiterhin wird Luft durch einen Schlitz 23 nach oben geblasen, welcher an dem Boden vorgesehen ist, um die Mischung durch die Luft nach oben zu bewegen. In Fig. 7 zeigen die Pfeile die Bewe­ gungsrichtung der Luft. In diesem Falle kann die gewünschte Heizung in wirkungsvoller Weise dadurch erfolgen, daß die Luft angewärmt wird.

In Fig. 8 wird ein Vergleichsbeispiel gezeigt, welches eine konventionelle Beschichtungsvorrichtung der Trocken-Bauart zeigt.

Das Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Material-Einfüllbe­ reich 51, weiterhin sind eine Einlaßabdeckung 52, ein Mate­ rialauslaß 53, eine Auslaßabdeckung 54, ein Rührmotor 55, ein Drehblatt 56 und Rückführleitungen 57 A und 58 B vorgese­ hen.

Bei dieser Vorrichtung wird dem durch den Einfüllbereich 51 eingeführten Material von dem Drehblatt 56 eine Stoßkraft auferlegt, um zu bewirken, daß die an der Oberfläche des Kernmaterials angelagerten Kunstharzpartikel fest an der Oberfläche anhaften. Daraufhin gelangen die oben beschriebe­ nen Partikel durch die Rückführleitungen 57 A oder 58 B, um wiederum gegen die Drehblätter zu stoßen. Der Vorgang wird wiederholt, um die gewünschte Trocken-Beschichtung zu erzie­ len.

Ein zweites Vergleichsbeispiel einer weiteren bekannten Be­ schichtungsvorrichtung der Trockenbauart wird nachfolgend anhand der Fig. 9 beschrieben.

Das Bezugszeichen 61 bezeichnet ein Material-Einfüllventil 61, weiterhin sind ein Material-Einfüllbereich 62, eine Ma­ terial-Rückführleitung 63, ein Gehäuse 64, eine Drehscheibe 65, ein Blatt 66, ein Stator 67, ein Kühl- oder Heizmantel 68, ein Materialauslaßbereich 69 und ein Materialabgabeven­ til 70 vorgesehen.

Das durch den Einfüllbereich 62 zugeführte Material zirku­ liert durch die Rückführleitung oder den Rückführkreis 63. Bei diesem Rückführvorgang kollidiert das Material mit den Blättern 66, um von diesen die Stoßkraft aufgebracht zube­ kommen, wodurch die an der Oberfläche des Kernmaterials an­ gelagerten Kunstharzpartikel dazu gebracht werden, fest an der Oberfläche zu haften, um einen Träger mit einer Trocken­ typ-Beschichtung auszubilden.

Um die innere Temperatur der Vorrichtung zu steuern, können die Rückführleitung 63 und der Materialauslaß 69 durch den Mantel 68 gekühlt oder beheizt werden.

Nachfolgend werden Herstellungsgbeispiele für den Träger beschrieben, bei welchen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und die Herstellvorrichtungen der Vergleichsbeispiele erläutert werden.

Bei der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Her­ stellungsvorrichtung wurde eine Beschichtungsvorrichtung der Trocken-Bauart verwendet, welche keinen vertikalen Drehkör­ per 19 aufweist. Bei diesem Beispiel werden Kunstharzparti­ kel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,4 µm und einer Menge von 0,4 Gew.% einem Kupfer-Zink-Ferrit mit einer gewichtsmäßigen durchschnittlichen Partikelgröße von 80 µm zugegeben und in einem YGG-Mixer über einen Zeitraum von 20 Minuten gerührt, um eine Mischung dieser Materialien zu erhalten.

Die Mischung wird in die Herstellungsvorrichtung eingeführt und über einen Zeitraum von 15 Minuten einer Stoßkraft aus­ gesetzt, während heißes Wasser durch den Mantel zirkuliert wird, um die Temperatur der Mischung bei 80°C zu halten. Nachfolgend wird Kühlwasser durch den Mantel geleitet, um die Mischung auf 40°C abzukühlen. In diesem Falle beträgt die Umfangsgeschwindigkeit der Drehscheibe 10 m/sec.

Eine Betrachtung des hierbei erhaltenen Trägers mittels eines abtastenden Elektronenmikroskops brachte das Ergebnis, daß eine gleichförmige Kunststoffbeschichtung ausgebildet wurde.

Nachfolgend wird ein Herstellungsbeispiel beschrieben, bei welchem eine Herstellungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel verwendet wird. Bei diesem Beispiel werden Kunstharzpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,10 µm und einer Menge von 0,8 Gew.% zu Kupfer-Zink- Ferrit mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 40 µm gegeben und über einen Zeitraum von 20 Minuten mit einem YGG-Mixer gerührt, um eine Mischung dieser Materialien zu erhalten.

Die Mischung wurde daraufhin dem in dem Ausführungbeispiel 1 beschriebenen Gerät zugeführt, um einen Träger unter den gleichen Bedingungen, wie oben beschrieben zu erzeugen.

Das Ergebnis der Betrachtung der erhaltenen Träger unter Verwendung eines abtastenden Elektronenmikroskops zeigte, daß eine gleichförmige Kunstharzbeschichtung ausgebildet wurde.

Nachfolgend wird ein weiteres Herstellungsbeispiel beschrie­ ben, bei welchem die als Vergleichsbeispiel 2 beschriebene Vorrichtung verwendet wurde.

Bei diesem Beispiel wurden Kunstharzpartikel mit einer Durchschnittsgröße von 0,4 µm in einer Gewichtsmenge von 0,4 Gew.% zu Kupfer-Zink-Ferrit mit einer durchschnittlichen Gewichts-Partikelgröße von 80 µm zugegeben und in einem YGG-Mixer über einen Zeitraum von ungefähr 20 Minuten ge­ rührt, um eine Mischung zu erhalten. Die somit erhaltene Mischung wurde mit einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Ver­ gleichsbeispiel (Fig. 9) zugeführt und über einen Zeitraum von 8 Minuten einer Stoßkraft ausgesetzt, während heißes Wasser durch den Mantel zirkuliert wurde, um die Temperatur der Mischung bei 80°C zu halten. Daraufhin wurde Kühlwasser durch den Mantel geleitet, um die Temperatur der Mischung auf 60°C zu senken. In diesem Falle betrug die Umfangsge­ schwindigkeit der Drehscheibe 20 m/sec. Wenn die Umfangsge­ schwindigkeit geringer ist als 20 m/sec. kann der Trägerkern nicht nach oben geworfen werden, was dazu führt, daß die Beschichtung ungleichmäßig ausgebildet wird.

Bei diesem Produktionsverfahren wurde der Träger einer zu intensiven Stoßkraft unterworfen. Deshalb zeigte in diesem Beispiel das Ergebnis einer Untersuchung des erzielten Trägers unter einem abtastenden Elektronenmikroskop, daß die Kunstharzbeschichtung ungleichmäßig ausgebildet war.

Wie oben beschrieben, war die erfindungsgemäße Herstellungs­ vorrichtung in der Lage, den Träger mittels einer gleich­ mäßigen Kunstharzbeschichtung bei einem hohen Beschichtungs­ verhältnis herzustellen, während der Träger, welcher unter Verwendung der Vorrichtung, die in dem Vergleichsbeispiel beschrieben wurde, als Ergebnis ein geringfügig kleineres Beschichtungsverhältnis aufwies. Das Ergebnis der Auswertung des Trägers unter Verwendung einer kommerziellen Produk­ tionsvorrichtung zeigte, daß der Träger, welcher gemäß dem Verfahren des Vergleichsbeispiels hergestellt wurde, wegen des Verschmierens und Zerstreuens des Toners fehlerhafte Bilder erzeugte, wenn mehrere 10 000 Kopien gemacht wurden, während der Träger, welcher nach dem oben beschriebenen Ver­ fahren in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel herge­ stellt wurde, sich als frei von jeder Art von Problemen er­ wies, gemäß dem Resulatat des Beständigkeitstestes, welcher durch die Erstellung von 60 000 Kopien durchgeführt wurde.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Herstellung eines elektrostatischen Bildentwicklerträgers aus einem Material, gekennzeichnet durch eine Kammereinrichtung (10) zum Schaffen eines um­ schlossenen Raumes, in welchem das Material verarbeitbar ist, eine Rühreinrichtung (18) zum Umrühren des Mate­ rials in horizontaler Richtung in der Kammereinrichtung (10), und eine Heizeinrichtung (17) zum Erwärmen der Kammer (10) auf eine vorgegebene Temperatur und/oder eine Kühleinrichtung (17) zum Abkühlen der Kammerein­ richtung (10) auf eine vorbestimmte Temperatur.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine nach oben gerichtete Blaseinrichtung (23) zum Verblasen des Materials in der Kammereinrichtung (10).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine nach oben gerichtete Werfeinrichtung (18 a, 18 b, 18 c) zur Bewegung des Materials in der Kammereinrichtung (10).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben gerichtete Werfeinrichtung (18 a, 18 b, 18 c) ein Rippenbauteil der Rühreinrichtung (18) ist, wobei das Rippenbauteil in einem vorgegebenen Winkel zu der horizontalen Richtung angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich der Kammereinrich­ tung (10) zu dem oberen zentrischen Bereich der Kammer­ einrichtung (19) verengt ausgebildet ist.