DE60013339T2

DE60013339T2 - Trägerteilchen zur elektrophotographischen Entwicklung und elektrophotographischer Entwickler

Info

Publication number: DE60013339T2
Application number: DE60013339T
Authority: DE
Inventors: Kanao Kashiwa-shi Kayamoto; Kazunori Kashiwa-shi Takagi; Yuji Kashiwa-shi Sato
Original assignee: Powdertech Co Ltd
Current assignee: Powdertech Co Ltd
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: EP1030224B1; US6235443B1; JP3904174B2; DE60013339D1; EP1030224A1; JP2000242044A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Träger für einen elektrofotografischen Zweikomponentenentwickler, der in Kopier- oder Druckmaschinen verwendet wird, und einen Entwickler, der den Träger enthält. Genauer bezieht sie sich auf einen Träger, welcher besonders für die Verwendung in Farbentwicklern geeignet ist, keine Verschlechterung der Bildqualität verursacht, wie z.B. Farbmischung, Verringerung der Bilddichte, Kanteneffekt, und dergleichen, eine verminderte Umweltabhängigkeit hat und eine hohe Haltbarkeit zeigt, und auf einen Entwickler, der den Träger enthält.
Beschreibung des verwandten Fachgebietes:
Es ist vorgeschlagen worden, Trägerteilchen für Zweikomponentenentwickler mit verschiedenen Harzen zu beschichten, um so einem Träger eine verbesserte Haltbarkeit gegen ein "Toner verbraucht"-Phänomen zu geben.
Jedoch erhöht eine Harzbeschichtung den Widerstand eines Trägers, was eine Verschlechterung der Bildqualität verursacht, insbesondere eine Verringerung in bezug auf Bilddichte, Kanteneffekt und dergleichen. Der Trägerwiderstand sollte optimiert werden, indem die Maschinenanlage manipuliert oder die Entwicklungsbedingungen eingestellt werden. Es gibt viele Berichte über einen Zusatz einer leitenden Substanz (Leitungsmittel) zu der Harzbeschichtungsschicht, um so den Trägerwiderstand einzustel len. Verschiedene Arten von Ruß sind weit und breit als eine Allzweckleitungssubstanz mit gutem Wettbewerbspreis und Leichtigkeit bei der Einstellung des Widerstandes bekannt.
Die Zugabe von Ruß zu der Harzbeschichtung, um den Widerstand eines harzbeschichteten Trägers einzustellen, ist erfolgreich zur Verhinderung von Farbdichteverminderung oder eines Kanteneffekts. Wo er jedoch mit Farbtonern, insbesondere mit hellen Farben (z.B. Gelb) angewendet wird, wird Ruß in die Tonerteilchen gemischt, um Verschmutzung zu verursachen (Farbmischung).
Um das Problem der Farbmischung zu überwinden, welche durch Verwendung von Ruß zur Widerstandseinstellung entsteht, sind bisher die folgenden Vorschläge gemacht worden. Die offengelegte japanische Patentschrift Nr. 286429/96 offenbart einen doppelt beschichteten Träger mit zwei Harzbeschichtungsschichten, wobei die innere Schicht leitenden Kohlenstoff enthält, während die äußere Schicht ein weißes Leitungsmittel enthält. Die offengelegte japanische Patentschrift Nr. 140723/95 schlägt einen harzbeschichteten Träger vor, der ein Leitungsmittel gleichmäßig auf der Oberfläche des Trägerkernes, nicht aber in der Harzschicht, verteilt hat. Die offengelegte japanische Patentschrift Nr. 179570/96 lehrt einen harzbeschichteten Träger für vollständige Farbentwicklung, dessen Harzbeschichtungsschicht Ruß in einer allmählich gegen die Oberfläche abnehmenden Konzentration, die auf der Oberfläche auf Null fällt, enthält.
Jedoch wird nach langzeitiger Verwendung die Beschichtungsschicht dieser vorgeschlagenen harzbeschichteten Träger abgekratzt, um Farbmischung zu verursachen. Das heisst, solange wie Ruß verwendet wird, stellt der Stand der Technik keine fundamentale Lösung der ausstehenden Probleme bereit.
Bezüglich der Umweltabhängigkeit sind rußenthaltende Träger aufgrund des niedrigen Widerstandes des Rußes selbst stark von der Umgebung abhängig. Es werden oft Fälle angetroffen, in denen Ladungen insbesondere bei einer Hochtemperatur- und Hochluftfeuchtigkeits-Bedingung lecken, und eine merkbare Entladung beim Anschalten der Maschine erfolgt. Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme neigt deshalb Hintergrundbefleckung dazu, aufzutreten, und der Anstieg der Ladungsleistung ist schlecht, was in einem Versagen, ein klares Bild zu erhalten, resultiert.
Andererseits wird ein harzbeschichteter Träger, dessen Harzbeschichtungsschicht nur anorganische Oxide als ein Leitungsmittel enthält, in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 35561/98 offenbart, in welchem die Harzbeschichtungsschicht wenigstens ein anorganisches Oxid, ausgewählt aus Titanoxid, Zinkoxid und Zinnoxid, enthält. Mit seinem eigenen hohen Widerstand muss das anorganische Oxid zu dem Harz in einer viel größeren Menge als der Ruß zugegeben werden, um so den Widerstand auf einer gewünschten Stufe einzustellen, welches die Haltbarkeit der Harzbeschichtungsschicht verringern wird.
Mit der zunehmenden Nachfrage nach hoher Bildqualität sind Tonerteilchen in der Größe verringert worden. Folglich sind jüngere Studien auf die Verwendung in einer Hochladungsmengenfläche gerichtet worden. Bezüglich eines Trägerkerns haben die Nachfragen nach hoher Bildqualität und Langzeithaltbarkeit hochmagnetische Kernmaterialien, wie z.B. Eisenpulver, mit niedrigmagnetischen Kernmaterialien, wie z.B. Ferrit, welcher einen höheren Widerstand als der vorhergehende hat, ersetzt. Es folgt, dass die üblichen Techniken nun unzureichend geworden sind, angesichts des Problems, dass der Entwickler einen so hohen Widerstand hat, um die Bilddichte zu verringern oder einen Kanteneffekt zu verursachen, was in einem Versagen, die gewünschte Bild qualität oder eine gewünschte Entwicklerlebenszeit zu erhalten, resultiert. Falls eine Leitsubstanz in einer erhöhten Menge zugegeben wird, um den Widerstand zu optimieren, wird das Beschichtungsharz eine reduzierte Festigkeit haben, was auch zur Verringerung der Lebenszeit führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Träger für einen elektrofotografischen Entwickler bereitzustellen, der keine Verschlechterung der Bildqualität, wie z.B. eine Verschmutzung eines Farbtoners (Farbmischung), Verringerung der Bilddichte (verursacht durch einen hohen Widerstand eines Träger), oder einen Kanteneffekt verursacht, und eine verringerte Umweltabhängigkeit und verbesserte Haltbarkeit hat, und einen Entwickler, der den Träger enthält, bereitzustellen.
Als ein Ergebnis von ausgedehnten Untersuchungen haben die gegenwärtigen Erfinder gefunden, dass die obige Aufgabe gelöst wird, indem zwei oder mehr weiße Leitungsmittel mit unterschiedlicher mittlerer Teilchengröße verwendet werden, welche kugelförmige bis klumpige Teilchen TiO₂, ZnO₂ oder SnO₂ umfassen, wobei auf der Oberfläche davon eine vorgegebene Dicke einer leitenden Schicht aus SnO₂, das ein Gruppe-V-Metall oder Phosphor darin als Feststoff aufgelöst hat, vorliegt.
Basierend auf dieser Erkenntnis stellt die vorliegende Erfindung einen Träger für einen elektrofotografischen Entwickler bereit, der mit einem isolierenden Harz, das ein weißes Leitungsmittel enthält, beschichtet ist, wobei das weiße Leitungsmittel zwei oder mehr Arten von kugelförmigen bis klumpigen Teilchen TiO₂, ZnO₂ oder SnO₂ mit unterschiedlicher mittleren Teilchengröße umfasst, und wobei die Teilchen darauf eine 0,5 nm bis 5 nm (5 bis 50 Å) dicke leitende Schicht aus SnO₂, das ein Gruppe-V-Metall oder Phosphor darin als Feststoff gelöst hat, haben.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen elektrofotografischen Entwickler bereit, der den Träger und einen Toner umfasst.
Der Träger für einen elektrofotografischen Entwickler und der denselben enthaltenden Entwickler gemäss der vorliegenden Entwicklung verursachen keine Verschlechterung der Bildqualität, wie z.B. eine Verschmutzung eines Farbtoners (d.h. Farbmischung), Verringerung der Bilddichte (verursacht durch den hohen Widerstand eines Trägers) oder einen Kanteneffekt, und haben eine erniedrigte Umweltabhängigkeit und verbesserte Haltbarkeit.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der Träger der vorliegenden Erfindung hat seine Oberfläche beschichtet mit einem isolierenden Harz, das ein weißes Leitungsmittel enthält. Das isolierende Harz, welches verwendet werden kann, umfasst Polyolefinharze, wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, chloriertes Polyethylen, und chlorsulfoniertes Polyethylen; Polyvinyl- oder Polyvinylidenharze, wie z.B. Polystyrol, Acrylharze (z.B. Polymethylmetacrylat), Polyacrylonitril, Polyvinylacetat, Polyvinylakohol, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid, Polyvinylcarbazol, Polyvinylether und Polyvinylketon; Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere, Styrol-Acrylsäure-Copolymere; Siliconharze, wie z.B. ein reines Siliconharz, zusammengesetzt aus einer Organosilixanbindung, oder modifizierte Harze davon (z.B. alkyd-, polyester-, epoxy-, oder polyurethan-modifizierte Siliconharze); Fluorharze, wie z.B. Polytetrafluorethylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid und Polychlortrifluorethylen; Polyamid; Polyesterharze, wie z.B. Polyethylenterephthalat; Polyurethan; Polycarbonat; Aminoharze, wie z.B. Harnstoff-Formaldehyd-Harze und Epoxyharze.
Von diesen Harzen sind bevorzugt acrylische Harze, Siliconharze oder modifizierte Siliconharze und Fluorharze, wegen ihrem Widerstand gegen die Adhäsion von verbrauchten Tonerteilchen daran. Siliconharze und modifizierte Siliconharze sind besonders bevorzugt. Kommerziell erhältliche Silicon- oder modifizierte Siliconharze können verwendet werden. Z.B. umfassen geeignete Siliconharze KR-271, KR-255 und KR-251 (alle hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) und SR-2400, SR-2406, und SR-2411 (alle hergestellt von Toray-Dow Corning Silicone); und geeignete modifizierte Siliconharze umfassen KR-206 (alkydmodifiziertes Siliconharz), KR-9706 (acrylmodifiziertes Siliconharz), KR-3093 (acrylmodifiziertes Siliconharz), und ES-101N (epoxymodifiziertes Siliconharz) (alle hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) und SR-2115 (epoxymodifiziertes Siliconharz) und SR-2110 (alkydmodifiziertes Siliconharz) (beide hergestellt von Toray-Dow Corning Silicone).
Das in der Erfindung verwendete weiße Leitungsmittel ist eine Mischung aus zwei oder mehr Arten von Teilchen, welche kugelförmig bis klumpig in der Gestalt sind, TiO₂, ZnO₂ oder SnO₂ umfassen und sich voneinander in der mittleren Teilchengröße unterscheiden. Nadelförmige Teilchen sind unvorteilhaft, weil sie leicht brechen, wenn sie in einem isolierenden Harz (Beschichtungsharz) intensiv dispergiert werden, und die gebrochenen Teile zeigen keine elektrische Leitfähigkeit, wodurch der Träger nicht mit befriedigendem Widerstand versehen wird. TiO₂ ist als ein Kernmaterial des weißen Leitungsmittels besonders bevorzugt.
Das weiße teilchenförmige Leitungsmittel hat auf der Oberfläche davon eine leitende Schicht aus SnO₂, das ein Gruppe-V-Metall darin gelöst hat. Das Gruppe-V-Metall umfasst Phosphor und Antimon. Antimon ist besonders bevorzugt, nicht nur wegen seiner Leitfähigkeit, sondern auch wegen der Leistung, einen Entwickler mit befriedigenden Ladungseigenschaften zu versehen, und für seine geringe Umweltabhängigkeit. Die Menge des Gruppe-V-Metalls, das als Feststoff gelöst werden soll, ist bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 35 Gew.-%, basierend auf SnO₂, Die Dicke der leitenden Schicht ist 0,5 bis 5 nm (5 bis 50 Å), vorzugsweise 1,5 bis 4 nm (15 bis 40 Å), weiter bevorzugt 2,5 bis 3,5 nm (25 bis 35 Å). Mit einer Dicke von geringer als 0,5 nm (5 Å) ist es schwierig, dass der beschichtete Träger einen gewünschten Widerstand hat. Eine 5 nm (50 Å) übersteigende Dicke bringt keine weitere Wirkung auf die elektrische Leitung mit sich, aber ist wirtschaftlich schlecht und daneben würde die Leitungsschicht sich während des Dispergierens beträchtlich abnutzen.
Zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung wird das weiße Leitungsmittel mit einer kleineren mittleren Teilchengröße als A bezeichnet, und das mit einer größeren als B. Es ist bevorzugt, dass die mittlere Teilchengröße des Leitungsmittels A von 0,01 bis 0,08 μm ist, die mittlere Teilchengröße des Leistungsmittels B von 0,1 bis 0,5 μm ist und das A/B-Gewichtsverhältnis von 10:90 bis 90:10 ist, insbesondere 25:75 bis 75:25. Das Zusammenfügen von leitenden Pulvern mit unterschiedlichen Größen in einem bestimmten Mischungsverhältnis erreicht eine dichteste Packung und macht es leicht, Leitfähigkeit wirksam zu erreichen, während der Anteil des weißen Leitungsmittels auf ein Minimum gebracht wird. Die mittlere Teilchengröße des weißen Leitungsmittels kann bequem, z.B. mit Microtrack UPA, hergestellt von Nikkiso, gemessen werden.
Das Leitungsmittel A hat weiter bevorzugt eine mittlere Teilchengröße von 0,02 bis 0,06 μm, eine BET-spezifische Oberflächenfläche von 25 bis 40 m²/g und eine DBP-Ölabsorption von 25 bis 40 ml/100 g. Das Leitungsmittel B hat weiter bevorzugt eine mittlere Teilchengröße von 0,1 bis 0,4 μm, eine BET-spezifische Oberflächenfläche von 5 bis 8 m²/g und eine DBP-Ölabsorption von 10 bis 20 ml/100 g.
Es ist wünschenswert, dass das weiße Leitungsmittel einen Gestalt-Oberflächen-Index von 2,0 bis 6,0 hat. Falls der Gestalt-Oberflächen-Index außerhalb dieses Bereiches ist, ist die Gestalt der Teilchen instabil, so dass das weiße Leitungsmittel dazu neigt, zu zerbrechen, wodurch die Leitungswirkung nicht erreicht wird.
Der Begriff "Gestalt-Oberflächen-Index", wie er hierin verwendet wird, meint einen Quotienten aus einer durch ein BET-Verfahren erhaltenen spezifischen Oberfläche durch eine durch ein Luftpermeationsverfahren erhaltene spezifische Oberflächenfläche, welches ein Maß für die Kontrolle der Gestalt und Oberflächeneigenschaften des Leitungsmittels sein kann. Ein auf Stickstoffgasverdrängung basierendes BET-Verfahren ist für die präzise Messung der Oberflächenfläche von einzelnen Teilchen geeignet, während ein Luftpermeationsverfahren ein Verfahren zur Messung der spezifischen Oberflächenfläche von der Zeit, die Luft benötigt, um durch eine Schicht aus in eine Zelle gepackten Teilchen zu durchlaufen ist, und eher einen mit der Gestalt und Größe der Teilchen korrelierten Wert angibt.
Entsprechend kann ein Gestalt-Oberflächen-Index aus den durch diese Verfahren erhaltenen spezifischen Oberflächenflächen gemäss der folgenden Formel berechnet werden: Gestalt-Oberflächen-Index = (spezifische Oberflächenfläche durch BET-Verfahren (m²/g)]/(spezifische Oberflächenfläche durch Luftpermeationsverfahren (m²/g)]
Die BET-spezifische Oberflächenfläche wird z.B. mit einem "Gemini 2360", hergestellt von der Shimadzu Corp., oder seinem Äquivalent gemessen, und die spezifische Oberflächenfläche durch ein Luftpermeationsverfahren wird z.B. mit einem "SS-200", hergestellt von der Shimadzu Corp., oder seinem Äquivalent, gemessen.
Das weiße Leitungsmittel kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Z.B. werden TiO₂-Teilchen als ein Kern des weißen Leitungsmittels aufgeschlämmt und mit Sb-enthaltendem SnO₂ beschichtet, welches durch Neutralisation und Hydrolyse einer wässrigen Lösung von Zinnchlorid und Antimonchlorid erhalten wird. Die beschichteten TiO₂-Teilchen werden durch Filtration gesammelt, gewaschen, kalziniert und gemahlen, um ein TiO₂-Leitungsmittel zu erhalten, das mit SnO₂, das Sb als Feststoff gelöst darin enthalten hat, beschichtet ist.
Das weiße Leitungsmittel wird in ein isolierendes Harz in einer bevorzugten Menge von 2 bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 60 Gew.-%, und besonders bevorzugt 15 bis 50 Gew.-% eingebracht. Falls der Anteil des weißen Leitungsmittels weniger als 2 Gew.-% ist, kann eine ausreichende Wirkung auf die Leitfähigkeit nicht erhalten werden. Falls er 75 Gew.-% übersteigt, hat die Schicht aus isolierendem Harz eine verringerte Festigkeit und der resultierende harzbeschichtete Träger und der Entwickler werden eine verringerte Haltbarkeit haben.
Das weiße Leitungsmittel wird in dem isolierenden Harz mittels einem Malwerk mit Mitteln wie "Pearlmill", hergestellt von Ashizawa Co., Ltd., "Dyno-mill", hergestellt von der Willy A.
Bachofen AG, etc. dispergiert. Ein Dispergierhilfmittel kann zur Beschleunigung der Dispersion verwendet werden.
Es ist eine bevorzugte Ausführungsform, ein Aminosilan-Kopplungsmittel zu dem isolierenden Harz hinzuzugeben. Die Zugabe eines Aminosilan-Kopplungsmittels erhöht die Ladungsfähigkeit für Tonerteilchen, insbesondere für negativ ladbare Tonerteilchen, welches besonders wirksam bei der Anwendung auf vollständige Farbentwicklung, die einen öfteren Kontakt zwischen einem Träger und einem Toner mit sich bringt, ist. Ein bevorzugter Anteil des Aminosilan-Kopplungsmittels in dem isolierenden Harz ist 1 bis 35 Gew.-%, insbesondere 5 bis 35 Gew.-%.
Das zuzugebende Aminosilan-Kopplungsmittel ist bezüglich seiner Art nicht besonders eingeschränkt, und übliche weitverbreitete Verbindungen, die durch die folgende Formel wiedergegeben sind, werden verwendet.
wobei R₁ eine Alkylengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylengruppe bezeichnet; R₂ und R₃ jeweils eine Alkylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen bezeichnen; R₄ und R₅ jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Phenylgruppe, eine Aminomethylgruppe, eine Aminoethylgruppe, oder eine Aminophenylgruppe bezeichnen; und n 2 oder 3 ist.
Besonders bevorzugt von diesen sind, wegen ihrer großen Fähigkeit zur Ladung eines Toners, diejenigen mit einer primären Aminogruppe, die durch die folgende Formel wiedergegeben sind
wobei R₁ eine Alkylengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bezeichnet; R₂ und R₃ jeweils eine Alkylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen bezeichnen; und n 2 oder 3 ist.
Üblich bekannte Träger können als ein Kernmaterial, das gemäss der vorliegenden Erfindung beschichtet werden soll, verwendet werden, wie z.B. Eisenpulver, Ferritpulver und Magnetitpulver. Ferritpulver ist bevorzugt, weil es leicht ist, die Oberflächenbedingung, die Gestalt, den Widerstand etc. von Ferritpulver einzustellen, welche einen Einfluss auf die Eigenschaften des Trägers nach der Beschichtung haben. Mn-Mg-Sr-Ferrit ist besonders bevorzugt, weil (1) ein Kornwachstum einheitlich kontrollierbar ist, (2) eine glatte und einheitliche Oberfläche, welche vorteilhaft für Harzbeschichtung ist, erhalten werden kann, (3) die Magnetisierung unter den Teilchen wenig schwankt, und (4) die Trägermagnetisierungseigenschaften ausgezeichnet sind.
Die Trägerteilchen haben vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 15 bis 100 μm und umfassen Teilchen mit kleinem Durchmesser von 16 μm oder weniger in einem Verhältnis von nicht mehr als 5,0 Gew.-%. Trägerteilchen, die eine mittlere Teilchengröße kleiner als 25 μm haben und mehr als 5 Gew.-% Teilchen mit kleinem Durchmesser von 16 μm oder weniger enthalten, umfassen einen großen Anteil von feinen Teilchen mit niedriger Magnetisierung pro Teilchen, welche dazu neigen, während der Entwicklung zu streuen. Falls die mittlere Teilchengröße der Trägerteilchen 100 μm übersteigt, nimmt die spezifische Oberflächenfläche ab, um die Fähigkeit zur Ladung eines Toners zu verringern.
Der Mn-Mg-Sr-Ferrit wird wie folgt hergestellt. Rohmaterialien, wie z.B. Metalloxide, Metallcarbonate und Metallhydroxide, werden in einem geeigneten Verhältnis gemischt und feucht mit Wasser in einer Feuchtkugelmühle oder einer Feuchtvibrationsmühle etc. für 1 Stunde oder länger, vorzugsweise 1 bis 20 Stunden, zusammen gemahlen. Die Aufschlämmung wird getrocknet und granuliert. In einigen Fällen werden die Rohmaterialien gemischt, trocken gemahlen und dann granuliert. Die resultierenden Körner werden bei 700 bis 1200°C kalziniert. Der Kalzinierungsschritt kann ausgelassen werden, wenn eine Abnahme der scheinbaren Dichte gewünscht ist. Die kalzinierten Teilchen werden wiederum in einer feuchten Kugelmühle oder einer feuchten Vibrationsmühle auf eine mittlere Teilchengröße von 15 μm oder kleiner, vorzugsweise 5 μm oder kleiner, weiter bevorzugt 2 μm oder kleiner gemahlen. Falls gewünscht werden ein Dispergiermittel, ein Bindemittel und dergleichen zu der resultierenden Aufschlämmung zugegeben. Nach Viskositätseinstellung wird die Aufschlämmung granuliert und das Pulver bei 1000 bis 1500°C für 1 bis 24 Stunden gebrannt. Die Magnetisierungseigenschaften und der Widerstand des Ferrits kann durch Kontrolle der Brennatmosphäre, d.h. der Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre, beliebig eingestellt werden. Das gebrannte Produkt wird zerkleinert und gesiebt. Trägerkernteilchen mit einem kleinen Durchmesser, die eine mittlere Teilchengröße von 60 μm oder kleiner haben, werden durch Klassifizieren mit einem Luftklassifizierer etc. erhalten. Falls notwendig kann das resultierende Pulver einer geringfügigen Reduktion, gefolgt von einer Oberflächenoxidation bei niedriger Temperatur unterzogen werden.
Das Beschichtungsgewicht des Harzes auf dem Kern ist 0,03 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Kern. Ein Beschichtungsgewicht von weniger als 0,03% neigt dazu, eine gleichmäßige Beschichtung auf der Trägeroberfläche nicht auszubilden. Ein 5,0% übersteigendes Beschichtungsgewicht bildet eine so dicke Harzbeschichtung, dass die beschichteten Trägerteilchen miteinander zusammenklumpen können und es schwierig ist, gleichmässige Trägerteilchen zu erhalten.
Die Beschichtung des Trägerkerns mit dem Harz wird normalerweise durch ein feuchtes Verfahren durchgeführt, welches umfasst, dass das mit einem Lösungsmittel verdünnte Harz auf die Oberfläche des Kerns durch Eintauchen, Sprühen, Aufbürsten, Kneten oder ein ähnliches Verfahren aufgebracht wird und das Lösungsmittel verflüchtigt wird. Ein trockenes Verfahren, das ein Beschichten des Kernes mit einem pulverförmigen Harz umfasst, ist auch wirksam.
Nach der Beschichtung kann die Beschichtungsschicht gebacken werden, falls gewünscht, entweder durch externes Heizen oder durch internes Heizen mittels, z.B., einem Festbett- oder Fließbett-Elektroofen, einem Elektroofen vom rotierenden Kiln-Typ, einem Brennerofen oder einem Mikrowellenofen. Die Backtemperatur erstreckt sich vorzugsweise von 150 bis 300°C.
Der harzbeschichtete Träger der vorliegenden Erfindung wird mit einem Toner gemischt, um einen Zweikomponentenentwickler bereitzustellen. Der zu verwendende Toner umfasst ein Bindeharz, das darin ein Farbmittel, ein Ladungskontrollmittel etc. dispergiert hat. Bekannte schwarze und Farbtoner können verwendet werden.
Während es nicht eingeschränkt ist, umfasst das Bindeharz, welches in dem Toner verwendet werden kann, Polystyrol, Chlorpolystyrol, ein Styrol-Chlorstyrol-Copolymer, ein Styrol-Acrylsäureester-Copolymer, ein Styrol-Methacrylsäure-Copolymer, ein harz-modifiziertes Maleinsäureharz, ein Epoxyharz, ein Polyesterharz, ein Polyethylenharz, ein Polypropylenharz und ein Po lyurethanharz. Diese Bindeharze können entweder alleine oder als eine Mischung davon verwendet werden. Um mit dem Träger der vorliegenden Erfindung kombiniert zu werden, sind polyesterbasierte Farbtoner besonders geeignet.
Das Ladungskontrollmittel, welches in dem Toner verwendet werden kann, wird beliebig ausgewählt. Geeignete Ladungskontrollmittel für positiv ladbare Toner umfassen Nigrosinfarbstoffe und quartäre Ammoniumsalze und diese für negativ ladbare Toner umfassen metallisierte Monoazofarbstoffe.
Alle wohlbekannten Farbstoffe und/oder Pigmente sind als ein Farbmittel geeignet. Beispiele von geeigneten Farbmitteln sind Ruß, Phthalocyanin-Blau, Permanent-Rot, Chromgelb, und Phthalocyanin-Grün. Das Farbmittel wird gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,5 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Bindeharzes verwendet. Externe Zusätze, wie z.B. feines Silicapulver und Titania, können zu den Tonerteilchen zur Verbesserung der Fließfähigkeit und Verhinderung des Zusammenklumpens zugegeben werden.
Das Verfahren zur Herstellung des Toners ist nicht besonders eingeschränkt. Z.B. werden ein Bindeharz, ein Ladungskontrollmittel und ein Farbmittel trocken in einer Mischmaschine, z.B. einem Henschel-Mischer, innig miteinander vermischt und die Mischung wird schmelzgeknetet in, z.B., einem Doppelschneckenextruder. Nach dem Abkühlen wird die Mischung gemahlen, klassifiziert und mit notwendigen externen Zusätzen in einer Mischmaschine etc. gemischt.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele veranschaulicht werden. Solange nicht anderwei tig angegeben, sind alle Prozentangaben und Teile auf Gewicht bezogen.
Beispiel 1
Mn-Mg-Sr-Ferritpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 80 μm, umfassend 40 mol-% MnO, 10 mol-% MgO, und 50 mol-% Fe₂O₃, mit dazu zugegebenen 0,8% SrO als ein externer Zusatz, wurde als ein Trägerkern verwendet.
Gleiche Gewichte von Leitungsmitteln A1 (Teilchengröße: 0,04 μm; kugelförmige TiO₂-Teilchen mit einer 30 Å dicken Beschichtungsschicht aus SnO₂ mit darin als Feststoff gelösten 10% Sb, basierend auf SnO₂) und Leitungsmittel B1 (Teilchengröße: 0,25 μm; kugelförmiges TiO₂ mit einer 3 nm (30 Å) dicken Beschichtungsschicht SnO₂ mit darin als Feststoff gelösten 10% Sb, basierend auf SnO₂) wurden gemischt. Das gemischte A1/B1-Pulver hatte einen Gestalt-Oberflächen-Index von 3,39.
Ein Siliconharz (SR-2411) wurde mit 20,0% des gemischten A1/B1-Pulvers (10% A1 und 10% B1), 10% γ-Aminopropyltriethoxysilan, jeweils auf dem Harzfeststoffanteil basierend, und einem Lösungsmittel gemischt und innig in einer Dispergiermaschine dispergiert, um eine Harzlösung herzustellen.
Einhundert Teile des Trägerkerns wurden mit 1,0 Teilen, bezüglich des Siliconharzes, der resultierenden Harzlösung in einer Fließbettbeschichtungsvorrichtung beschichtet und bei 250°C für 2 Stunden gebacken. Die harzbeschichteten Teilchen wurden gesiebt, um Teilchen größer als 100 mesh zu entfernen und weiterhin gemäss der Magnetisierung selektiert, um einen harzbeschich teten Träger zu erhalten. Der gemäss dem folgenden Verfahren gemessene elektrische Strom war 1,1 μA.
Der harzbeschichtete Träger wurde mit einem magentafarbenen Toner für vollständige Farbentwicklung gemischt, um einen Entwickler mit einer Tonerkonzentration von 4% herzustellen. Der Entwickler wurde in einem digitalen Kopierer AR-5130 (Sharp Corp.; modifiziert) getestet. Die Kopien, die in dem anfänglichen Zustand und nach der Herstellung von 100.000 Kopien erhalten wurden, wurden mit dem bloßem Auge betrachtet, um die Bildqualität bezüglich Bilddichte, Schleier, Kantenteffekt und Farbmischung zu beurteilen, und wie folgt eingestuft. Weiterhin wurde der elektrische Strom des Trägers und die Ladungsmenge des Entwicklers wie folgt im anfänglichen Zustand und nach der Herstellung von 100.000 Kopien gemessen und ihre Änderungsraten wurden erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 unten gezeigt.
1) Strom
Der Träger wurde auf eine Magnetbürste gesetzt. Die Magnetbürste wurde mit einer Aluminiumröhre als Gegenelektrode betrieben. Der Strom unter einer angelegten Spannung von 200 V wurde abgelesen.
2) Ladungsmenge
Der Toner und der Träger (Tonerkonzentration: 4%) wurden bei 200 rpm für 30 Minuten gemischt. Die Ladungsmenge des Entwicklers wurde mit einem Ladungsmessinstrument vom Saugtyp, hergestellt von Sankyo Piotec, unter Verwendung eines 400 mesh Stahlnetzes gemessen.
3) Bildqualität (visuelle Betrachtung)
Die Bilddichte (einheitliches Bild) wurde als AA (sehr gut), A (gut), B (mittelmäßig) oder C (schlecht) eingestuft. Freiheit von Schleier (Hintergrundflecken) wurde mit AA (sehr gut), A (gut), B (mittelmäßig) oder C (schlecht) eingestuft. Freiheit von einem Kanteneffekt und/oder Farbmischung wurde mit AA (sehr gut), A (gut), B (mittelmäßig) oder C (schlecht) eingestuft.
Beispiel 2
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die in Tabelle 1 gezeigten Leitungsmittel A2 und B2 und γ-Aminopropyltriethoxysilan jeweils in einer Menge von 10%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil (SR-2411), verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 3
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass das Siliconharz mit einem acrylmodifizierten Siliconharz (KR-9706) ersetzt wurde und die in Tabelle 1 gezeigten Leitmittel A3 und B3 und γ-Aminopropyltriethoxysilan in Mengen von 12,5%, 37,5% bzw. 5,0%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 4
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die Leitungsmittel A2 und B2 und γ-Aminopropyltriethoxysilan in Mengen von 2,0%, 2,0% bzw. 10%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil (SR-2411), verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 5
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die Leitungsmittel A3 und B3 in Mengen von 1,25% bzw. 3,75%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil (SR-2411), verwendet wurden und kein Aminosilan-Kopplungsmittel hinzugefügt wurde. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 6
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die Leitungsmittel A3 und B3 und γ-Aminopropyltriethoxysilan in Mengen von 0,25%, 4,75% bzw. 10%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil (SR-2411), verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die in Tabelle 1 gezeigten Leitungsmittel A4 und B4 und γ-Aminopropyltriethoxysilan jeweils in einer Menge 10%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil (SR-2411), verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass ein acrylmodifiziertes Siliconharz (KR-9706) und das in Tabelle 1 Leitungsmittel C1 in einer Menge von 30,0%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil, verwendet wurden und kein Aminosilan-Kopplungsmittel zugegeben wur de. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, die in Tabelle 1 gezeigten Leitungsmittel D1 und E1 und γ-Aminopropyltriethoxysilan in Mengen von 10,0%, 10,0% bzw. 5,0%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil (SR-2411), verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass das in Tabelle 1 gezeigte Leitungsmittel D2 und γ-Aminopropyltriethoxysilan in Mengen von 60,0% bzw. 5,0%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil (SR-2411), verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 5
Ein Träger und ein Entwickler wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass ein acrylmodifiziertes Siliconharz (KR-9706) und leitender Ruß (Ketjen Black EC-600JD) als ein Leitungsmittel und γ-Aminopropyltriethoxysilan jeweils in einer Menge von 5,0%, basierend auf dem Harzfeststoffanteil, verwendet wurden. Auswertung und Messung wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Wie in Tabelle 3 gezeigt, zeigen die Beispiele 1 bis 6 einen wünschenswerten Widerstand und stellen befriedigende Bildqualität sicher, wohingegen die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 ein Streuen bezüglich Trägerwiderstand und Minderwertigkeit bezüglich Bildqualität zeigen.

Claims

Träger für einen elektrofotografischen Entwickler, der mit einem isolierenden Harz beschichtet ist, das ein weißes Leitungsmittel enthält, wobei das weiße Leitungsmittel zwei oder mehr Arten von kugelförmigen bis klumpigen Teilchen TiO₂, ZnO₂ oder SnO₂ mit unterschiedlicher mittlerer Teilchengröße umfasst, und wobei die Teilchen darauf eine 0,5 nm bis 5 nm (5 bis 50 Å) dicke leitende Schicht aus SnO₂, das ein Gruppe-V-Metall oder Phosphor darin als Feststoff gelöst hat, haben.
Träger nach Anspruch 1, wobei das weiße Leitungsmittel zwei Arten der Teilchen mit unterschiedlicher mittlerer Teilchengröße umfasst, wobei die kleineren Teilchen eine mittlere Teilchengröße von 0,01 bis 0,08 μm haben, die größeren Teilchen eine mittlere Teilchengröße von 0,1 bis 0,5 μm haben, und das Gewichtsverhältnis der kleineren Teilchen zu den größeren Teilchen von 10:90 bis 90:10 ist.
Träger nach Anspruch 1 oder 2, wobei das weiße Leitungsmittel einen Gestalt-Oberflächen-Index von 2,0 bis 6,0 hat, wie durch die folgende Formel wiedergegeben:
und der Anteil des weißen Leitungsmittels in dem Isolierharz von 2 bis 75 Gew.-% ist.
Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das weiße Leitungsmittel kugelförmiges bis klumpiges TiO₂ umfasst.
Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Isolierharz weiterhin ein Aminosilan-Kopplungsmittel enthält.
Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Isolierharz ein Siliconharz oder ein modifiziertes Siliconharz ist.
Träger nach Anspruch 6, wobei das Siliconharz oder modifizierte Siliconharz ein Aminosilan-Kopplungsmittel enthält.
Elektrofotografischer Entwickler, umfassend einen Toner und den Träger gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7.