DE4409966A1 - Zweifach mit Metalloxid beschichtete Carrier für die Elektrophotographie - Google Patents
Zweifach mit Metalloxid beschichtete Carrier für die ElektrophotographieInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G9/00—Developers
- G03G9/08—Developers with toner particles
- G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
- G03G9/113—Developers with toner particles characterised by carrier particles having coatings applied thereto
- G03G9/1139—Inorganic components of coatings
-
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- G03G9/00—Developers
- G03G9/08—Developers with toner particles
- G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
- G03G9/107—Developers with toner particles characterised by carrier particles having magnetic components
- G03G9/1075—Structural characteristics of the carrier particles, e.g. shape or crystallographic structure
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Carrier für die Elektro
photographie auf der Basis von mit verschiedenen Metalloxiden be
schichteten magnetischen Kernen, die
- A) eine erste, im wesentlichen aus elektrisch isolierendem Metalloxid bestehende Schicht und
- B) eine zweite, im wesentlichen aus die elektrostatische Aufladung des Toners steuerndem Metalloxid bestehende Schicht, welche den durch die Schicht (A) bewirkten elektri schen Widerstand der Carrier nicht wesentlich erniedrigt,
aufweisen.
Außerdem betrifft die Erfindung die Herstellung dieser Carrier
sowie ihre Verwendung zur Herstellung von elektrophotographischen
Zweikomponenten-Entwicklern.
Zweikomponenten-Entwickler werden in elektrophotographischen Ko
piergeräten und Laserdruckern zur Entwicklung eines elektrophoto
graphisch erzeugten, latenten Bildes eingesetzt und bestehen
üblicherweise aus Carrierteilchen und Tonerteilchen. Bei den
Carrierteilchen handelt es sich um magnetisierbare Teilchen mit
Größen von in der Regel 20 bis 1 000 µm. Die Tonerteilchen be
stehen im wesentlichen aus einer farbgebenden Komponente und
Bindemittel und sind etwa 5 bis 30 µm groß.
Das elektrostatische, latente Bild wird beim Kopierprozeß durch
selektive Belichtung einer elektrostatisch aufgeladenen Photolei
terwalze mit vom Original reflektiertem Licht erzeugt. Beim
Laserdrucker geschieht dies durch einen Laserstrahl.
Zur Entwicklung des elektrostatischen Bildes werden Tonerteilchen
über eine "Magnetbürste", das sind entlang der Feldlinien eines
Sektormagneten ausgerichtete Carrierteilchen, zur Photoleiterwal
ze transportiert. Die Tonerteilchen haften dabei elektrostatisch
an den Carrierteilchen und erhalten beim Transport im Magnetfeld
durch Reibung eine den Carrierteilchen entgegengesetzte elektro
statische Aufladung. Die so von der Magnetbürste auf die Photo
leiterwalze übertragenen Tonerteilchen ergeben ein "Tonerbild",
das anschließend auf elektrostatisch aufgeladenes Papier übertra
gen und fixiert wird.
An die verwendeten Carrierteilchen sind dabei eine Reihe von An
forderungen zu stellen: Sie sollen magnetisierbar sein und so
einen schnellen Aufbau der Magnetbürste ermöglichen. Weiterhin
soll ihre Oberfläche eine geringe Leitfähigkeit aufweisen, um
einen Kurzschluß zwischen Sektormagnet und Photoleiterwalze zu
verhindern. Diese Leitfähigkeit soll über lange Betriebszeiten
des Carriers konstant bleiben, um auch die triboelektrische Auf
ladung des Entwicklers lange konstant zu halten. Nicht zuletzt
sollen die Carrierteilchen auch fließfähig sein und nicht im Ent
wicklervorratsgefäß verklumpen.
Um diesen Anforderungen zu genügen, müssen die aus magnetischem
Material bestehenden Carrierteilchen in der Regel beschichtet
werden.
Aus der EP-A-303 918 und der DE-A-41 40 900 sind einfach metall
oxidbeschichtete Carrier beschrieben, mit denen beliebige
Toneraufladungen ermöglicht werden, wobei eine gleichzeitige
Steuerung des elektrischen Widerstands der Carrier jedoch nicht
möglich ist.
In der älteren deutschen Patentanmeldung P 44 03 678.7 sind
schließlich auch zweifach, mit einer Metall- und einer Metall
oxidschicht belegte Carrier beschrieben, die geringe Widerstände
von in der Regel 10³ bis 10⁸ Ohm aufweisen.
Carrier, die sowohl eine starke, insbesondere auch positive
Toneraufladung bewirken und gleichzeitig elektrisch isolierend
wirken (d. h. Widerstände < 10¹⁰ Ohm haben), sind jedoch noch nicht
bekannt. Derartige Carrier sind vor allem für Bürokopierer und
andere langsamer arbeitende Systeme von Interesse.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Carrier für die
Elektrophotographie bereitzustellen, welche diesem Eigenschafts
profil entsprechen.
Demgemäß wurden Carrier für die Elektrophotographie auf der Basis
von mit verschiedenen Metalloxiden beschichteten magnetischen
Kernen gefunden, die
- A) eine erste, im wesentlichen aus elektrisch isolierendem Metalloxid bestehende Schicht und
- B) eine zweite, im wesentlichen aus die elektrostatische Aufladung des Toners steuerndem Metalloxid bestehende Schicht, welche den durch die Schicht (A) bewirkten elektri schen Widerstand der Carrier nicht wesentlich erniedrigt,
aufweisen.
Außerdem wurde ein Verfahren zur Herstellung dieser Carrier ge
funden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Metall
oxidschichten naßchemisch durch Hydrolyse von organischen Metall
verbindungen, bei denen die organischen Reste über Sauerstoff
atome an die Metalle gebunden sind, in Gegenwart eines organi
schen Lösungsmittels, in welchem die Metallverbindungen löslich
sind, oder durch Gasphasenzersetzung flüchtiger Metall
verbindungen in Gegenwart von Sauerstoff und/oder Wasserdampf auf
die Carrierkerne aufbringt.
Zusätzlich wurde ein Verfahren zur Herstellung von mit Aluminium
oxid beschichteten Carrierkernen gefunden, welches dadurch ge
kennzeichnet ist, daß man Aluminiumalkyle in der Gasphase in Ge
genwart von Sauerstoff und bewegten Carrierkernen zersetzt.
Weiterhin wurde die Verwendung dieser Carrier zur Herstellung von
elektrophotographischen Zweikomponenten-Entwicklern gefunden.
Die Kerne der erfindungsgemäßen Carrier können aus den üblichen
weichmagnetischen Materialien wie Eisen, Stahl, Magnetit, Ferri
ten (beispielsweise Nickel/Zink-, Mangan/Zink- und Barium/Zink
ferriten), Kobalt und Nickel oder aus hartmagnetischen Materia
lien wie BaFe₁₂O₁₉ oder SrFe₁₂O₁₉ bestehen und als kugelförmige
oder unregelmäßig geformte Teilchen oder in Schwammform vorlie
gen. Weiterhin geeignet sind auch sog. Kompositcarrier, d. h., in
Polymerharz eingebettete Teilchen dieser Metalle oder Metall
verbindungen.
Für die erste, elektrisch isolierend wirkende Metalloxid
schicht (A) sind insbesondere Titandioxid, Aluminiumoxid, Eisen
oxid und vor allem Siliciumdioxid sowie auch deren Mischungen ge
eignet.
Die Dicke der Schicht (A) ist von der gewünschten Höhe des elek
trischen Widerstands des Carriers abhängig und beträgt im allge
meinen 10 bis 500 nm, bevorzugt 30 bis 300 nm, und besonders be
vorzugt 50 bis 200 nm.
Für die zweite, die elektrostatische Aufladung des Toners steu
ernde Metalloxidschicht (B) sind eine starke positive Toneraufla
dung bewirkende Metalloxide wie Molybdänoxid, Wolframoxid und
Zinndioxid besonders bevorzugt.
In Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit der verwende
ten Metalloxide sollte die Schicht (B) mehr oder weniger dünn ge
wählt werden. Zu dicke, leitfähige Schichten (B) setzen nämlich
den durch die Schicht (A) bewirkten elektrischen Widerstand des
Carriers wieder herab; geeignet sind insbesondere solche Schich
ten (B), die den Widerstand um nicht mehr als etwa 1,5 Zehnerpo
tenzen erniedrigen. In der Regel wird die Schicht (B) daher 1 bis
50 nm, vorzugsweise 2 bis 20 nm dick sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der beschich
teten Carrier werden die Metalloxidschichten entweder naßchemisch
durch Hydrolyse von organischen Metallverbindungen, bei denen die
organischen Reste über Sauerstoffatome an die Metalle gebunden
sind, in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels oder durch
Gasphasenzersetzung von flüchtigen Metallverbindungen in Gegen
wart von Sauerstoff und/oder Wasserdampf ("chemical vapor deposi
tion", CVD) auf die Carrierkerne aufgebracht.
Die naßchemische Verfahrensvariante ist insbesondere für die Be
schichtung mit Silicumoxid geeignet. Selbstverständlich können
aber auch die anderen Metalloxide durch Auffällen aus wäßrigen
Lösungen oder aus Lösungen in organischen Lösungsmitteln aufge
bracht werden.
Als organische Lösungsmittel eignen sich hierfür sowohl
aprotische Lösungsmittel wie Ketone, β-Diketone, Ether, vor allem
cyclische Ether und stickstoffhaltige Lösungsmittel, z. B. ami
dische Lösungsmittel, als auch protische Lösungsmittel wie
ein- oder mehrwertige Alkohole mit vorzugsweise 1 bis 6 Kohlen
stoffatomen, die mit Wasser mischbar sind.
Beispiele für bevorzugte Lösungsmittel sind Aceton, Tetrahydro
furan, Ethanol und n- und iso-Propanol sowie Diethylketon,
Acetylaceton, Dioxan, Trioxan, Ethylenglykol, Propylenglykol,
Glycerin, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon,
Pyridon und Acetonitril.
Als metallhaltige Ausgangsverbindungen sind in den genannten or
ganischen Lösungsmitteln lösliche organische Verbindungen, bei
denen die organischen Reste über Sauerstoffatome gebunden sind,
geeignet. Bevorzugte Beispiele sind die Acetylacetonate und ins
besondere Alkoholate, vor allem C₁-C₄-Alkanolate, z. B. Tetra
ethoxysilan und Aluminiumtriisopropanolat.
Die Hydrolyse wird vorzugsweise in Gegenwart einer Base oder
einer Säure als Katalysator durchgeführt. Hierfür eignen sich
z. B. neben Alkalilaugen wie Natronlauge insbesondere wäßrige
Ammoniaklösungen. Geeignete saure Katalysatoren sind beispiels
weise Phosphorsäure und organische Säuren wie Essigsäure und
Oxalsäure.
Wasser muß mindestens in der stöchiometrisch für die Hydrolyse
erforderliche Menge vorliegen, bevorzugt ist jedoch die 2- bis
100fache, insbesondere die 5- bis 20fache Menge.
Bezogen auf die eingesetzte Wassermenge, gibt man in der Regel 3
bis 40 Vol.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Vol.-% einer 25 gew.-%igen
wäßrigen Ammoniaklösung zu.
Für die Temperaturführung hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
das Reaktionsgemisch innerhalb von 10 bis 48 h schrittweise auf
Rückflußtemperatur zu erhitzen. Bei Verwendung von iso-Propanol
als Lösungsmittel rührt man das Gemisch zum Beispiel bevorzugt
zunächst 4 bis 20 h bei 40°C, dann 4 bis 20 h bei 60°C und zum
Schluß 2 bis 8 h bei 80°C.
Verfahrenstechnisch geht man zweckmäßigerweise wie folgt vor:
Man legt die Carrierkerne, organisches Lösungsmittel, Wasser und Base vor und gibt die zu hydrolysierende Metallverbindung, pur oder gelöst, z. B. als 30 bis 70, bevorzugt 40 bis 60 vol-%ige Lösung im organischen Lösungsmittel, zu. Erfolgt die Zugabe der Metallverbindung in einem Schritt, dann wird die Suspension an schließend wie oben beschrieben unter Rühren erhitzt. Man kann die Metallverbindung aber auch bei erhöhter Temperatur kontinu ierlich zudosieren, wobei das Wasser vorzugsweise nicht vorgelegt wird, sondern ebenfalls kontinuierlich zudosiert wird. Nach been deter Beschichtung wird die Reaktionsmischung wieder auf Raumtem peratur abgekühlt.
Man legt die Carrierkerne, organisches Lösungsmittel, Wasser und Base vor und gibt die zu hydrolysierende Metallverbindung, pur oder gelöst, z. B. als 30 bis 70, bevorzugt 40 bis 60 vol-%ige Lösung im organischen Lösungsmittel, zu. Erfolgt die Zugabe der Metallverbindung in einem Schritt, dann wird die Suspension an schließend wie oben beschrieben unter Rühren erhitzt. Man kann die Metallverbindung aber auch bei erhöhter Temperatur kontinu ierlich zudosieren, wobei das Wasser vorzugsweise nicht vorgelegt wird, sondern ebenfalls kontinuierlich zudosiert wird. Nach been deter Beschichtung wird die Reaktionsmischung wieder auf Raumtem peratur abgekühlt.
Um eine Agglomeratbildung während des Beschichtungsvorgangs zu
verhindern, kann die Suspension einer starken mechanischen Bean
spruchung wie Pumpen, kräftigem Rühren oder Einwirken von Ultra
schall unterzogen werden.
Gewünschtenfalls kann man den Beschichtungsschritt wiederholen,
dies wird jedoch im allgemeinen nicht erforderlich sein. Sollte
die Mutterlauge milchig trüb aussehen, so empfiehlt es sich,
diese vor einer weiteren Beschichtung auszutauschen.
Die Isolierung der mit der Schicht (A) belegten Carrierkerne kann
in einfacher Weise durch Abfiltrieren, Waschen mit organischem
Lösungsmittel, vorzugsweise den auch als Lösungsmittel verwende
ten Alkoholen, und anschließendes Trocknen (üblicherweise 1 bis
5 h bei 100 bis 250°C) erfolgen.
Für die CVD-Verfahrensvariante sind als flüchtige Metall
verbindungen insbesondere die Metallakoholate, Metallhalogenide,
Metallcarbonyle und Metallorganyle geeignet.
Als bevorzugte Verbindungen seien im einzelnen beispielhaft ge
nannt:
Titanalkoholate, insbesondere Titantetraisopropanolat, auch Sili ciumhalogenide wie Siliciumtetrachlorid, Eisencarbonyle, ins besondere Eisenpentacarbonyl, Molybdäncarbonyle, insbesondere Molybdänhexacarbonyl, auch Molybdänaryle wie Dibenzolmolybdän, Wolframcarbonyle, insbesondere Wolframhexacarbonyl, auch Wolfra maryle wie Dibenzolwolfram, Zinnhalogenide, insbesondere Zinnte trachlorid, Zinnorganyle, insbesondere Zinntetrabutyl, Alumi niumalkyle, insbesondere -C₁-C₆-alkyle wie Aluminiumtrimethyl, -triethyl- und -triisobutyl.
Titanalkoholate, insbesondere Titantetraisopropanolat, auch Sili ciumhalogenide wie Siliciumtetrachlorid, Eisencarbonyle, ins besondere Eisenpentacarbonyl, Molybdäncarbonyle, insbesondere Molybdänhexacarbonyl, auch Molybdänaryle wie Dibenzolmolybdän, Wolframcarbonyle, insbesondere Wolframhexacarbonyl, auch Wolfra maryle wie Dibenzolwolfram, Zinnhalogenide, insbesondere Zinnte trachlorid, Zinnorganyle, insbesondere Zinntetrabutyl, Alumi niumalkyle, insbesondere -C₁-C₆-alkyle wie Aluminiumtrimethyl, -triethyl- und -triisobutyl.
Wie bereits in der älteren deutschen Patentanmeldung
P 44 03 679.5 beschrieben, sind als geeignete Zinnverbindungen
vor allem auch Zinnorganyle zu nennen, die unter inerten Bedin
gungen im wesentlichen unzersetzt verdampfbar sind und sich in
der Gasphase oxidativ, z. B. durch Reaktion mit Sauerstoff bzw.
Luft oder anderen Sauerstoff/Inertgas-Gemischen, zu Zinndioxid
zersetzen lassen, da sie eine besonders schonende Beschichtung
der Carrierkerne ermöglichen.
Besonders geeignet sind vor allem Verbindungen der Formel SnR₄,
in der die Reste R gleich oder verschieden sind und Alkyl,
Alkenyl oder Aryl bedeuten, also z. B. Zinntetraalkyle, Zinn
tetraalkenyle und Zinntetraaryle sowie gemischte Zinarylalkyle
und Zinnalkylalkenyle.
Auf die Zahl der Kohlenstoffatome in den Alkyl-, Alkenyl- und
Arylresten kommt es im Prinzip nicht an, bevorzugt sind jedoch
solche Verbindungen, die bei Temperaturen bis zu etwa 200°C einen
ausreichend hohen Dampfdruck aufweisen, um eine einfache Ver
dampfung zu gewährleisten.
Dementsprechend sind bei Zinnorganylen mit 4 gleichen Resten R
insbesondere C₁-C₆-, vor allem C₁-C₄-Alkylreste, C₂-C₆-Alkenyl-,
vor allem Allylreste und Phenylreste bevorzugt.
Schließlich können auch zwei- oder mehrkernige Zinnorganyle, die
beispielsweise über Sauerstoffatome verbrückt sein können, einge
setzt werden.
Als Beispiele für geeignete zinnorganische Verbindungen seien
Zinndiallyldibutyl, Zinntetraamyl, Zinntetra-n-propyl, Bis(tri-n-bu
tylzinn)oxid und vor allem Zinntetra-n-butyl und Zinntetra
methyl genannt.
Die Zersetzungstemperaturen betragen für die Zinnorganyle in der
Regel 200 bis 1 000°C, bevorzugt 300 bis 500°C.
Die Temperatur und auch die Sauerstoffmenge werden zweckmäßiger
weise so gewählt, daß die Oxidation der organischen Reste zu
Kohlendioxid und Wasser vollständig ist und kein Kohlenstoff in
die Zinndioxidschicht eingebaut wird. Wird nämlich weniger Sauer
stoff eingeleitet als stöchiometrisch erforderlich ist, so wird
in Abhängigkeit von der gewählten Temperatur entweder das Zinn
organyl nur teilweise zersetzt und kondensiert dann im Abgas
bereich oder es kommt zur Bildung von Ruß und anderen Zer
setzungsprodukten.
Weiterhin sollte der das Zinnorganyl enthaltende Verdampfergas
strom zweckmäßigerweise so eingestellt werden, daß das gasförmige
Zinnorganyl nicht mehr als etwa 10 Vol.-% der Gesamtgasmenge im
Reaktor ausmacht, um die Bildung von feinteiligem, partikulärem
Zinndioxid zu vermeiden. Günstige Zinnorganylkonzentration im
Trägerstrom selbst beträgt üblicherweise 5 Vol.-%.
Die oxidative Zersetzung der Metallcarbonyle sowie der weiteren
Metallorganyle zu den entsprechenden Metalloxiden erfolgt vor
zugsweise ebenfalls mit Sauerstoff bzw. Luft oder anderen Sauer
stoff/Inertgas-Gemischen. Hierfür sind im allgemeinen Reaktions
temperaturen von 100 bis 400°C geeignet. Der Zersetzung der Alumi
niumalkyle wird in der Regel bei 200 bis 1000°C, vorzugsweise 300
bis 500°C durchgeführt.
Die Hydrolyse der Metallhalogenide oder -alkoholate mit Wasser
dampf zur Bildung der Metalloxide wird üblicherweise bei 100 bis
600°C vorgenommen, wobei die Halogenide in der Regel die höheren
Temperaturen erfordern.
Als Reaktoren eignen sich für die Gasphasenbeschichtung festste
hende oder sich drehende Rohre oder bewegte Mischaggregate, in
denen sich ein bewegtes Festbett oder eine Wirbelschicht der zu
beschichtenden Carrierkerne befindet. Die Bewegung der Carrier
kerne kann durch Fluidisierung mit einem Gasstrom, durch Frei
fallmischung, durch Schwerkrafteinwirkung oder mit Hilfe von
Rührorganen im Reaktor erfolgen.
Bei der CVD-Beschichtung sollte die Konzentration der verdampften
Metallverbindung (sowie der Reaktionsgase) im Trägergas vorzugs
weise 5 Vol.-% betragen, um eine gleichmäßige Beschichtung
des Carriers zu gewährleisten. Die Verdampfungsraten und die
Reaktionstemperaturen sollten, wie bereits oben für die Zinn
organyle beschrieben, ebenfalls so gewählt werden, daß eine mög
lichst vollständige Umsetzung stattfindet und kein feinteiliges
Metalloxid gebildet wird, das mit dem Abgasstrom ausgetragen
würde. Weitere Einzelheiten können der DE-A-41 40 900 entnommen
werden.
Die Dicke der gebildeten Schichten hängt naturgemäß von der
zugeführten Menge an Metallverbindung ab und kann damit über
die Beschichtungsdauer gesteuert werden. Es können sowohl sehr
dünne als auch sehr dicke Schichten aufgebracht werden.
Die erfindungsgemäßen Carrier zeichnen sich durch die hohe Quali
tät der aufgebrachten Metalloxidschichten (homogen, filmartig und
abrasionsfest) aus und weisen einen im gewünschten Bereich von
< 10¹⁰ Ohm liegenden Widerstand auf, wirken also elektrisch iso
lierend.
Außerdem haben sie hohe Lebensdauern und können daher insgesamt
vorteilhaft mit den handelsüblichen Tonern zur Herstellung von
elektrophotographischen Zweikomponenten-Entwicklern eingesetzt
werden, wobei die sich durch hohe positive Toneraufladungen aus
zeichnenden, mit Molybdän-, Wolfram- und/oder Zinnoxid beschich
teten Carrier besonders hervorgehoben werden sollen.
Zu einer Suspension von 4,5 kg eines Ferritcarriers (Barium/Zink
ferrit, Teilchengröße 45 bis 105 µm, Typ KBN 100 der Fa. Hitachi,
Japan) in 2250 ml Isopropanol wurden 180 ml einer 25 gew.-%igen
wäßrigen Ammoniaklösung gegeben. Nach Erhitzen der Mischung auf
40°C wurden 720 ml (669,6 g) Tetraethoxysilan in 10 min zuge
tropft.
Nach weiterem, vierstündigem Rühren bei 40°C und jeweils einstün
digem Rühren bei 60°C und 80°C wurde die überstehende milchig
trübe flüssige Phase abdekantiert. Der mit SiO₂ bzw. SiO₂-Hydraten
beschichtete Carrier wurde dreimal mit 1500 ml Isopropanol gewa
schen, abfiltriert und 1 h bei 100°C getrocknet.
Mittels Atomabsorptionsspektroskopie wurde ein Siliciumgehalt von
0,42 Gew.-% ermittelt.
Anschließend wurden 4 kg des SiO₂-beschichteten Carriers in einem
elektrisch beheizten Wirbelschichtreaktor (150 mm Innendurchmes
ser, 130 cm Höhe, mit Zyklon und Carrierrückführung) unter
Fluidisierung mit insgesamt 1800 l/h Stickstoff auf 230°C aufge
heizt.
13,2 g Molybdänhexacarbonyl wurden mit Hilfe eines Stickstoff
stroms von 400 l/h Stickstoff aus einem auf 50°C erhitzten, vorge
schalteten Verdampfergefäß in 3 h in den Reaktor überführt.
Gleichzeitig wurden 400 l/h Luft zur Oxidation über das Wirbelgas
in den Reaktor geleitet.
Nach Abschluß der Molybdänoxidbeschichtung wurde der Carrier
unter weiterem Fluidisieren mit Stickstoff auf Raumtemperatur ab
gekühlt.
Mittels Atomabsorptionsspektroskopie wurde ein Molybdängehalt von
0,08 Gew.-% ermittelt.
Zur Untersuchung des beschichteten Carriers wurde dessen elektri
scher Widerstand sowie die elektrostatische Aufladbarkeit eines
Toners bestimmt.
Der elektrische Widerstand des Carriers wurde mit dem C-Meter von
PES-Laboratorium (Dr. R. Epping, Neufahrn) gemessen. Dazu wurden
die Carrierteilchen 30 s in einem Magnetfeld von 600 Gauß bei
einer Spannung Uo von 10 V bewegt. Die Kapazität C betrug dabei
1 nF.
Der Widerstand R kann nach der folgenden Formel aus dem zeit
lichen Spannungsabfall nach dem Abstellen des angelegten elek
trischen Feldes berechnet werden:
R = t/[C(ln(Uo/U)]
Dabei bedeuten
R: Widerstand [Ohm];
t: Zeit der Messung [s];
C: Kapazität [F);
Uo: Spannung zu Beginn der Messung [V];
U: Spannung am Ende der Messung [V].
t: Zeit der Messung [s];
C: Kapazität [F);
Uo: Spannung zu Beginn der Messung [V];
U: Spannung am Ende der Messung [V].
Der Widerstand R wird dabei normalerweise in logarithmierten
Werten angegeben (log R [log Ohm]).
Zur Bestimmung der elektrostatischen Aufladbarkeit wurde der
Carrier mit einem für kommerzielle Laserdrucker geeigneten
Polyesterharztoner (vernetztes Furmarsäure/propoxyliertes
Bisphenol A-Harz mit einer mittleren Teilchengröße von 11 µm
und einer Teilchengrößenverteilung von 6 bis 17 µm) im Gewichts
verhältnis 97 : 3 gemischt und zur Aktivierung in einem 30 ml
Glasgefäß 10 min in einem Taumelmischer bei 200 U/min durch
mischt.
2,5 g des so hergestellten Entwicklers wurden in eine mit einem
Elektrometer gekoppelte Hard-blow-off-Zelle (Q/M-Meter von PES-
Laboratorium, Dr. R. Epping, Neufahrn), in die Siebe der Maschen
weite 32 µm eingesetzt waren, eingewogen. Durch Ausblasen mit
einem kräftigen Luftstrom (ca. 3000 cm³/min) und gleichzeitiges
Absaugen wurde das Tonerpulver nahezu vollständig entfernt,
während die Carrierteilchen durch die Siebe in der Meßzelle
zurückgehalten wurden.
Dann wurde die durch Ladungstrennung entstandene Spannung am
Elektrometer abgelesen und daraus die Aufladung des Carriers
ermittelt (Q = C·U, C = 1 nF), die der Aufladung des Toners mit
umgekehrtem Vorzeichen entspricht und durch Zurückwägung der Meß
zelle auf das Gewicht des ausgeblasenen Toners bezogen und so
dessen elektrostatische Aufladung Q/m [µC/g] bestimmt.
Bei diesen Untersuchungen wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Claims (11)
1. Carrier für die Elektrophotographie auf der Basis von mit
verschiedenen Metalloxiden beschichteten magnetischen Kernen,
die
- A) eine erste, im wesentlichen aus elektrisch isolierendem Metalloxid bestehende Schicht und
- B) eine zweite, im wesentlichen aus die elektrostatische Aufladung des Toners steuerndem Metalloxid bestehende Schicht, welche den durch die Schicht (A) bewirkten elek trischen Widerstand der Carrier nicht wesentlich ernied rigt,
aufweisen.
2. Carrier nach Anspruch 1, bei denen die Schicht (A) im wesent
lichen aus Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Eisenoxid
oder deren Mischungen besteht.
3. Carrier nach Anspruch 1, bei denen die Schicht (B) im wesent
lichen aus Molybdänoxid, Wolframoxid, Zinnoxid oder deren
Mischungen besteht.
4. Carrier nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei denen die
Schicht (A) eine Schichtdicke von 10 bis 500 nm hat.
5. Carrier nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei denen die
Schicht (B) eine Schichtdicke von 1 bis 50 nm hat.
6. Verfahren zur Herstellung von Carriern gemäß den Ansprüchen 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metalloxidschich
ten naßchemisch durch Hydrolyse von organischen Metall
verbindungen, bei denen die organischen Reste über Sauer
stoffatome an die Metalle gebunden sind, in Gegenwart eines
organischen Lösungsmittels, in welchem die Metallverbindungen
löslich sind, oder durch Gasphasenzersetzung flüchtiger
Metallverbindungen in Gegenwart von Sauerstoff und/oder Was
serdampf auf die Carrierkerne aufbringt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man
als organische Metallverbindungen die C₁-C₄-Alkoholate oder
Acetylacetonate verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man
als flüchtige Metallverbindungen die Alkoholate, Halogenide,
Carbonyle oder Organyle verwendet.
9. Verfahren zur Herstellung von mit Aluminiumoxid beschichteten
Carrierkernen, dadurch gekennzeichnet, daß man Aluminiumal
kyle in der Gasphase in Gegenwart von Sauerstoff und bewegten
Carrierkernen zersetzt.
10. Verwendung von Carriern gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 zur Her
stellung von elektrophotographischen Zweikomponenten-Entwick
lern.
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