DE60202164T2

DE60202164T2 - Träger für elektrophotographische Entwickler und elektrophotographischer Entwickler

Info

Publication number: DE60202164T2
Application number: DE60202164T
Authority: DE
Inventors: Kanao Kashiwa-shi Kayamoto; Issei Kashiwa-shi Shinmura; Yuji Kashiwa-shi Sato
Original assignee: Powdertech Co Ltd
Current assignee: Powdertech Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: US6582870B2; EP1246024A1; JP2002296846A; EP1246024B1; DE60202164D1; US20020172884A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Träger für einen elektrofotografischen Entwickler und einen denselben enthaltenden elektrofotografischen Entwickler, welche das Problem der Trägerstreuung beseitigen und eine hohe Bildqualität bereitstellen.
Hintergrund der Erfindung
Eine Größenreduktion von Trägerteilchen ist gefordert worden, um mit der fortgeschrittenen Technologie zum Erhalten von hoher Bildqualität und der zunehmenden Tendenz zum Vollfarbdrucken mitzuhalten. Insbesondere in Hinsicht auf Vollfarbdrucken sollte eine Tonerkonzentration erhöht werden, um eine Entwicklung über einen weiten Bereich durchzuführen. Eine Trägergrößenverringerung resultiert in einer vergrößerten spezifischen Oberflächenfläche und verbesserten Tonerhalteeigenschaften, welche es möglich machen werden, eine Tonerstreuung zu verhindern, und dadurch Hochqualitätsbilder, die frei von Schleier sind, für eine verlängerte Zeitdauer herzustellen.
Wenn die Trägergröße verkleinert wird, wird die gebildete Magnetbürste weicher, wodurch es ermöglicht wird, die Bildqualitätsbedingungen, wie z.B. die Reproduzierbarkeit von feinen Querlinien (senkrecht zur Bildtransportrichtung) mit keinen Kratzern und Halbtoneinheitlichkeit, zu ermöglichen.
Eine Trägergrößenverringerung ist notwendigerweise von dem Problem des Trägerstreuens begleitet. Auf einen Fotorezeptor gestreute Trägerteilchen verursachen einen "weiße Flecke" genannten Bildfehler und geben Kratzer auf dem Fotorezeptor, was auch in einem "weiße Streifen" genannten Bildfehler resultiert. Folglich ist es schwierig gewesen, ein Hochqualitätstonerbild zu erhalten, ohne daß damit das Problem des Trägerstreuens verbunden ist. Eine Anzahl von Vorschlägen sind bis heute gemacht worden, um diese kollidierenden Gegenstände zu erreichen.
Aus der Druckschrift EP 0 693 712 A1 ist ein Träger für die Elektrofotografie mit magnetischen Trägerkernteilchen von einem Durchmesser von 15 bis 45 μm und 1 bis 20% Trägerteilchen mit einem Durchmesser unter 22 μm bekannt.
Aus der Druckschrift US 5,512,402 ist ein Träger für die Elektrofotografie mit Teilchen eines mittleren Durchmessers von 15 bis 45 μm, enthaltend 1% bis 20% Trägerteilchen mit einer Größe kleiner als 22 μm, bekannt.
Zum Beispiel benennt das Japanische Patent 2,769,854 einen Träger, der eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 60 μM bezüglich des Prozentsatzes, der ein 250-mesh-, ein 350-mesh- und ein 400-mesh-Sieb passiert, und eine Magnetisierung in ein Magnetfeld von 2,39·10⁵ A/m (3 kOe) hat. Wie vorgeschlagen könnte das Streuen eines Trägers durch Verringerung des Anteils an feinen Teilchen reduziert werden.
Jedoch reicht es für das praktische elektrofotografische Entwicklungssystem nicht aus, die magnetischen Eigenschaften eines Trägers in einem Magnetfeld von 2,39·10⁵ A/m (3 kOe) zu spezifizieren, weil das tatsächliche Magnetfeld zum Bilden einer Magnetbürste auf einer Hülse höchstens 7,96·10⁴ A/m beträgt. Von diesem Blickpunkt sind die Fortschritte zur Verhinderung von Trägerstreuung unbefriedigend, obwohl sie eine hohe Bildqualität erreichen.
Das Japanische Patent 2,832,013 offenbart einen harzbeschichteten Träger mit einer gewichteten mittleren Teilchengröße von 30 bis 65 μm, in welchem der Trägerkern eine spezifische mittlere Oberflächenporengröße hat. Es scheint, daß das Patent die Oberflächenporosität spezifiziert, um die Oberflächeneigenschaften der Trägerteilchen bezüglich der Lücken (Spalten) zwischen den Trägerteilchen und den Oberflächenporen der Trägerteilchen wiederzugeben. Jedoch sind die Lücken zwischen den Trägerteilchen so klein, daß ein Toner nicht glatt auf einen Fotorezeptor übertragen wird und daß die Magnetbürste gewöhnlich hart ist, und somit eine befriedigend hohe Bildqualität, wie z.B. die Reproduzierbarkeit von feinen Linien, nicht erreicht wird. Indem es zusätzlich die Teilchengrößenverteilung und die magnetischen Eigenschaften des Trägers, welches wichtige Faktoren in bezug auf das Trägerstreuen sind, nicht begreift, erreicht das Patent keine befriedigende Verhinderung von Trägerstreuung.
Das Japanische Patent 2,854,317 spezifiziert einen Träger, der eine gewichtete mittlere Teilchengröße von 20 bis 60 μm bezüglich des Prozentsatzes, der ein 250-mesh-, ein 350-mesh-, ein 400-mesh- und ein 500-mesh-Sieb passiert, und magnetische Eigenschaften in einem Magnetfeld von 2,39·10⁵ A/m (3 kOe), d.h. eine Magnetisierung, eine Restmagnetisierung und eine Koerzitivkraft, hat. Obwohl die Teilchengrößenverteilung spezifiert ist, wird ein solch hohes Magnetfeld wie 2,39·10⁵ A/m (3 kOe) nicht tatsächlich auf einer Hülse erreicht. Deshalb kann die Gegenmaßnahme gegen Trägerstreuen nicht als ausreichend angesehen werden, was noch weniger übereinstimmend mit Bildqualität ist.
Das Japanische Patent 3,029,180 schlägt einen Träger mit einem Mediandurchmesser (D₅₀) von 15 bis 45 μm vor, welcher bezüglich einer Teilchengrößenverteilung (wie z.B. Anteile von 22 μm oder kleineren Teilchen und 16 μm oder kleineren Teilchen), einer spezifischen Oberflächenfläche, gemessen durch ein Luftpermeationsverfahren, und eine arithmetische Oberflächenfläche, berechnet aus einer mittleren Teilchengröße und einer spezifischen Dichte spezifiziert wird. Um eine spezifische Oberflächenfläche zu vergrößern, ist es wirksam, die Tonerhalteeigenschaften zu verbessern, aber unzureichend gegen Tonerstreuung. Unter Berücksichtigung, daß eine glatte Tonerbewegung durch Trägerteilchen wichtig für die Entwickelbarkeit ist, ist die offenbarte Technik unzureichend für Bildqualität.
JP-A-10-198077 offenbart einen Träger mit einem 50%-Durchmesser D₅₀ (Volumenbasis) von 30 bis 80 μm, welcher spezifische Anteile von 10%-Durchmesser D₁₀, 50%-Durchmesser D₅₀ und 90%-Durchmesser D₉₀ hat, nicht mehr als 3% von 20 μm oder kleineren Teilchen enthält, und eine Magnetisierbarkeit von 52 bis 65 Am²/kg (52 bis 65 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) hat. Dies ist ein Versuch, Tonerstreuung durch Spezifizieren der Teilchengrößenverteilung und der Magnetisierung in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) zu verhindern. Wenn jedoch eine Tonerkonzentration variiert und der Widerstand des Entwickler abnimmt, tritt Tonerstreuung leicht auf. Wegen der niedrigen Magnetisierung kann der Spielraum gegen Tonerstreuung nicht als ausreichend breit angesehen werden.
JP-A-2001-27828 schlägt einen Entwickler und eine Bildgebungsvorrichtung vor, welche befriedigenden Tonertransport zeigt und ein Hochqualitätsbild bereitstellt. Der dabei verwendete Träger hat eine gewichtete mittlere Teilchengröße von 35 bis 55 μm, einen Anteil von 22 μm oder kleineren Teilchen von 0 bis 15%, und einen Anteil von 88 μm oder größeren Teilchen von 0 bis 5% und ist mit einer spezifischen Harzschicht zur Verbesserung der Fließfähigkeit beschichtet. Der Träger hat vorzugsweise eine Magnetisierung von 70 bis 120 Am²/kg (70 bis 120 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe). Obwohl eine Verbesserung der Entwicklerfließfähigkeit wichtig ist, führt eine übermäßige Zunahme der magnetischen Eigenschaften zu Nachteilen, die aus einer harten Magnetbürste entstehen, und die Wirkungen der weichen Entwicklung unter Verwendung von kleinen Teilchen werden behindert. In anderen Worten, obwohl eine erhöhte Magnetisierung hochgradig wirksam zur Verhinderung von Trägerstreuung ist, ist eine Gegenmaßnahme gegen die Verringerung der Bildqualität aufgrund einer verhärteten Magnetbürste unzureichend.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Träger für einen elektrofotografischen Entwickler und einen den Träger enthaltenden elektrofotografischen Entwickler bereitzustellen, welche das Problem der Trägerstreuung beseitigen und eine hohe Bildqualität bereitstellen.
Als ein Ergebnis von ausgedehnten Untersuchungen haben die gegenwärtigen Erfinder gefunden, daß die obige Aufgabe durch einen Träger erreicht wird, dessen Kern aus kugelförmigen magnetischen Teilchen mit spezifischen Pulvereigenschaften und magnetischen Eigenschaften besteht.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Träger für einen elektrofotografischen Entwickler bereit, der kugelförmige magnetische Kernteilchen umfaßt, welche eine volumengemittelte Teilchengröße von 25 bis 45 μm, eine mittlere Lückengröße von 10 bis 20 μm, einen volumenbasierte Teilchengrößenverteilung mit weniger als 1% an 22 μm oder kleineren Teilchen, eine Magnetisierung von 67 bis 88 Am²/kg (67 bis 88 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) und einen Unterschied von 10 Am²/kg (10 emu/g) oder kleiner bezüglich der Magnetisierung in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen haben.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen elektrofotografischen Entwickler bereit, der den Träger und einen Toner mit einer mittleren Teilchengröße von 4 bis 11 um umfaßt.
Die vorliegende Erfindung erzeugt die folgenden vorteilhaften Wirkungen.

(1) Der Träger, der einen Kern von kleiner Größe zur Bildung einer weichen Magnetbürste hat, sichert eine stabile Entwicklung, um Hochqualitätsbilder für eine verlängerte Zeitperiode bereitzustellen.
(2) Mit einer vorgegebenen Lückengröße zwischen den Teilchen lädt der Träger einen Toner mit einem scharfen Anstieg auf, wenn ein Entwickler mit einem Toner aufgefüllt wird. Als ein Ergebnis tritt eine Tonerstreuung kaum auf, und schleierfreie Tonerbilder werden erhalten. Weiterhin kann der Toner glatt von einer Hülse auf einen Fotorezeptor transportiert werden, um ein Bild mit verbesserter Halbtoneinheitlichheit, Reproduzierbarkeit von feinen Querlinien und dergleichen zu bilden.
(3) Die erhöhten magnetischen Eigenschaften des Trägers erweitern den Spielraum gegen Trägerstreuung. Weiterhin halten die erhöhten magnetischen Eigenschaften und eine vorgegebene Lückengröße die Magnetbürste weich, um die Bildqualität zu verbessern, während Tonerstreuung verhindert wird.
(4) Solange wie der Magnetisierungsunterschied zwischen gestreuten Trägerteilchen und verbleibenden Trägerteilchen so gering wie spezifiziert ist, ist der Spielraum gegen ein Streuen von Trägerteilchen mit einer scharfen Magnetisierungsverteilung weiter verbreitert.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Der kugelförmige magnetische Trägerkern der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise Mangan. Manganferrite können bezüglich ihres Widerstandes zwischen der 6. und 10. Potenz eingestellt werden und ihre Magnetisierung kann zwischen 67 und 90 Am²/kg (67 und 90 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) durch Einstellen der Zusammensetzung und Ausglühbedingungen eingestellt werden, und sie können deshalb leicht für verschiedene Entwicklungssysteme eingestellt werden. Andererseits sind Cu-Zn-Ferrite, während sie in Abhängigkeit der Zusammensetzung unterschiedliche Magnetisierungen haben, nicht fähig eine derartig hohe Magnetisierung, wie in der vorliegenden Erfindung spezifiziert, zu erreichen.
Die Trägerkernteilchen haben eine volumengemittelte Teilchengröße von 25 bis 45 μm. Innerhalb dieses Bereichs bildet der Entwickler eine dichte und weiche Magnetbürste auf einer Hülse, um verbesserte Entwicklungsleistung bezüglich der Reproduzierbarkeit von feinen Querlinien, Halbtoneinheitlichheit und dergleichen zu zeigen. Falls die volumengemittelte Teilchengröße weniger als 25 μm ist, streut der Träger leicht, was in einer ernsten Verschlechterung der Bildqualität resultiert. Falls die volumengemittelte Teilchengröße größer als 45 μm ist, wird eine Trägerstreuung verhindert, aber es ist schwierig, eine hohe Bildqualität bezüglich der Reproduzierbarkeit von feinen Querlinien und Halbtoneinheitlichheit aufrechtzuerhalten.
Die Trägerkernteilchen haben eine mittlere Lückengröße (Durchmesser) von 10 bis 20 μm, vorzugsweise 12 bis 18 μm. Innerhalb des Bereichs von 10 bis 20 μm kann die gebildete Magnetbürste weich gehalten werden, selbst mit der erhöhten Magnetisierung des Trägers. Da Lücken einer vorgegebenen Größe zwischen individuellen Trägerteilchen bereitgestellt werden, werden Tonerteilchen glatt auf einen Fotorezeptor übertragen, um ein Hochqualitätstonerbild zu bilden. Eine mittlere Lückengröße von weniger als 10 μm resultiert in einer harten Magnetbürste, die keine hohe Bildqualität bereitstellt. Falls die mittlere Lückengröße größer als 20 μm ist, wird die Anzahl der Kontaktpunkte in Teilchenketten der Magnetbürste verringert, um Trägerstreuung zu verursachen, und zusätzlich nehmen Anteile von Teilchen einer Größe zu, was in einer schlechten Wirtschaftlichkeit resultiert.
Die volumenbasierte Teilchengrößenverteilung der Trägerkernteilchen ist derartig, daß der Anteil von 22 μm oder kleineren Teilchen weniger als 1% ist, vorzugsweise 0,5% oder weniger, um Trägerstreuung zu verhindern. Falls der Anteil von 22 μm oder kleineren Teilchen 1% oder mehr ist, tritt eine Trägerstreuung leicht auf und derartige feine Teilchen füllen die Spalten zwischen Trägerteilchen, um die Magnetbürste hart zu machen, welches in einer Verringerung der Bildqualität resultiert.
Die Trägerkernteilchen haben eine Magnetisierung von 67 bis 88 Am²/kg (67 bis 88 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe), um Trägerstreuung wirksam zu verhindern. Eine Magnetisierung von weniger 67 Am²/kg (67 emu/g) verursacht leicht, daß der Träger gestreut wird. Eine Magnetisierung von mehr als 88 Am²/kg (88 emu/g) resultiert in der Bildung einer harten Magnetbürste, um die Bildqualität zu verringern.
Der Unterschied bezüglich Magnetisierung zwischen gestreuten Trägerkernteilchen und verbleibenden Trägerkernteilchen in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) ist bis zu 10 Am²/kg (10 emu/g), vorzugsweise 5 Am²/kg (5 emu/g) oder weniger. Dieser kleine Unterschied bezüglich der Magnetisierung sichert einen verbreiteten Spielraum gegen Trägerstreuung. Falls der Unterschied 10 Am²/kg (10 emu/g) übersteigt, tritt Trägerstreuung auf, um die Bildqualität beträchtlich zu verringern.
Die volumengemittelte Teilchengröße, die volumenbasierte Teilchengrößenverteilung, die mittlere Spaltengröße, die magnetische Eigenschaften und der Magnetisierungsunterschied zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen werden gemäß der folgenden Verfahren gemessen.
(1) Volumengemittelte Teilchengröße und ihre Verteilung
Die Messung wurde mit einem Teilchengrößenanalysator MICROTRAC 9320-X100, erhältlich von Nikkiso Co., Ltd., gemacht.
(2) Mittlere Spaltgröße
Die mittlere Spaltgröße wurde mit einem Quecksilber-Porosimeter Model 220, geliefert von Carlo Erba Instruments, gemessen. Die Meßtheorie eines Quecksilber-Porosimeters ist wie folgt. Ein Feststoff weist eine Flüssigkeit mit einem Kontaktwinkel von 90° oder mehr ab. Mit einer großen Oberflächenspannung zeigt Quecksilber einen Kontaktwinkel von 90° oder größer (gewöhnlich 115° bis 145°) auf fast allen Arten von Festkörpern und dringt deshalb nicht in die Poren einer Probe mit feinen Poren ein. Unter einem zunehmenden Druck dringt Quecksilber in die Poren in einer abnehmenden Reihenfolge der Porengröße ein.
Während ein Quecksilber-Porosimeter im wesentlichen verwendet wird, um die Poren auf die Oberflächen eines Festkörpers gemäß der Natur der oben beschriebenen Theorie zu messen, ist es anwendbar auf die Messung der Größe der Lücken (Spalten), die zwischen Teilchen mit kleinem Durchmesser einer gegebenen Menge gebildet werden. Die feinen Poren auf der Oberfläche der individuellen Teilchen werden auch gemessen, aber scheinen einen geringen Beitrag zu den Ergebnissen zu leisten, weil sie viel kleiner als die Lücken zwischen den Teilchen sind. Es wäre sicher, die Porosität, wie mit einem Quecksilber-Porosimeter erhalten, als einen Hohlraumanteil anzusehen. Die Messung wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.

Probenmenge: 500 mg

Quecksilberoberflächenspannung: 480,00 dyn/cm

Quecksilber-Kontaktwinkel: 141,30°

Kapillardurchmesser: 3 mm
(3) Magnetische Eigenschaften
Die Messung wurde mit einem B-H-Schleifenspurfolger BHU-60 vom integralen Typ, geliefert von Riken Denshi Co., Ltd. gemacht. Eine H-Spule zur Magnetfeldmessung und eine 4πI-Spule zur Magnetisierungsmessung wurden zwischen Elektromagneten angeordnet. Eine Probe wurde in die 4πI-Spule gesetzt. Der elektrische Strom der Elektromagneten wurde variiert, um das Magnetfeld H zu variieren. Die Ausgaben der H-Spule und der 4πI-Spule wurden jeweils integriert und die H-Ausgabe wurde auf eine X-Achse und die 4πI-Spulenausgabe auf eine Y-Achse aufgetragen, um eine Hysterese-Schleife aufzuzeichnen. Probenmenge: etwa 1 g; Probenzelle: 7 mm ± 0,02 mm innerer Durchmesser, 10 mm Höhe; Anzahl der Windung der 4πI-Spule: 30.
(4) Unterschied der Magnetisierung zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen
Trägerteilchen wurden auf einer Hülse mit einem innenliegenden Magneten gehalten. Die Hülse wurde gedreht und gestreute Trägerteilchen wurden gesammelt. Die Magnetisierungen der gestreuten Teilchen und die der auf der Hülse verbleibenden Teilchen wurde mit einem Magnetometer mit vibrierender Probe VSM-P7, geliefert von Toei Kogyo K. K., in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) gemessen und die erste wurde von der zweiteren abgezogen, um einen Unterschied zu erhalten.
Der Träger der vorliegenden Erfindung umfaßt einen harzbeschichteten Träger, der durch Bildung einer Harzbeschichtung um die Trägerkernteilchen erhalten wird. Bekannte Materialien sind als ein Beschichtungsharz verwendbar, wie z.B. Siliconharze, verschiedene modifizierte Siliconharze, Acrylharze, Styrolharze, Fluorharze, und Kombinationen davon. Kombinationen eines Siliconharzes, eines modifizierten Siliconharzes und eines Fluorharzes werden für die Haltbarkeit bevorzugt. Ein reines Siliconharz ist weiter bevorzugt. Das Harzbeschichtungsgewicht ist bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%, basierend auf den Kernteilchen.
Wo eine isolierte Harzbeschichtung den Trägerwiderstand erhöht, kann der Widerstand optimisiert werden, indem feine leitende Teilchen, wie z.B. Ruß, anorganische Metalle, anorganische Oxide und anorganische Nitride, in das Harz eingefügt werden.
Verfahren zur Beschichtung des Trägerkerns mit einem Harz sind nicht besonders eingeschränkt. Zum Beispiel wird eine Harzlösung auf den Trägerkern durch Eintauchen, Sprühen oder eine ähnliche Beschichtungstechnik aufgebracht, gefolgt von Verdunsten des Lösungmittels. Die Beschichtungsschicht kann, falls gewünscht, gebacken werden, entweder durch externes Heizen oder internes Heizen mittels, z.B. einem Festbett- oder Fließbett-elektrischen Ofen, einem elektrischen Ofen vom rotierenden Kiln-Typ, einem Brennerofen, oder einem Mikrowellenofen. Die Backtemperatur erstreckt sich vorzugsweise von 180 bis 300°C für Siliconharze oder von 100 bis 180°C für Acrylharze oder Styrolharze.
Der Träger gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit einem Toner gemischt, um einen Zwei-Komponenten-Entwickler für die Elektrofotografie bereitzustellen. Der zu verwendende Toner umfaßt ein Bindeharz mit darin dispergiertem Farbmittel, Ladungskontrollmittel etc.
Das Bindeharz, welches in dem Toner verwendet werden kann, umfaßt, aber ist nicht beschränkt auf, Polystyrol, Chlorpolystyrol, ein Styrol-Chlorstyrol-Copolymer, ein Styrol-Acrylester-Copolymer, ein Styrol-Methacrylsäure-Copolymer, ein Epoxydharz, ein Polyesterharz und ein Polyurethanharz. Diese Bindeharze können entweder einzeln oder als eine Mischung davon verwendet werden.
Das Ladungskontrollmittel, welches in dem Toner verwendet werden kann, wird beliebig aus bekannten Materialien ausgewählt. Geeignete Ladungskontrollmittel umfassen Salicylsäuremetallchelate, metallisierte Monoazofarbstoffe und Nigrosinfarbstoffe.
Alle wohlbekannten Farbstoffe und Pigmente sind als ein Farbmittel geeignet. Beispiele von geeigneten Farbmitteln für Schwarz sind Ruß und schwarze Metallpulver. Diese für Farben umfassen Phthalocyaninblau, Permanentrot und Permanentgelb. Das Farbmittel wird in einer Menge von etwa 0,5 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Bindeharz, verwendet.
Ein oder mehrere externe Zusätze, wie zum Beispiel feines Silicapulver oder Titanoxidpulver, welche hydrophobisiert sein können, können zu den Tonerteilchen zugegeben werden.
Der Toner wird hergestellt durch, z.B., inniges Trockenmischen eines Bindeharzes, eines Ladungkontrollmittels und eines Farbmittels in einer Mischmaschine, z.B. einem Henschel-Mischer, und die Mischung wird schmelzgeknetet, z.B. in einem Doppelschneckenextruder. Nach dem Abkühlen wird die Mischung in einer Federmühle etc. zerbrochen und in einer Düsenmühle etc. pulverisiert, in einem Luftklassifizierer etc. klassifiziert, um Teilchen mit einer Teilchengröße von 4 bis 11 μm zu erhalten, welche dann mit notwendigen externen Zusätzen in einer Mischmaschine gemischt werden.
Der Toner kann auch durch Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymerisation hergestellt werden. Diese chemischen Verfahren sind vom Standpunkt der Transferwirksamkeit bevorzugt, weil die resultierenden Tonerteilchen eine enge Größenverteilung haben.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter unter Verweis auf Beispiele dargestellt werden. Solange nicht anders angemerkt sind alle Angaben Gew.-%.
Beispiel 1
Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Trägerteilchengröße von 35 μm, einem Anteil an 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,5%, einer mittleren Lückengröße von 15,9 μm, einer Magnetisierung von 85 Am²/kg (85 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) und einem Magnetisierungsunterschied von 3 Am²/kg (3 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) als ein Trägerkern wurden gleichmäßig mit einer Harzlösung in einer Fließbettbeschichtungsvorrichtung beschichtet. Die Harzlösung wurde hergestellt, indem 2,0% (Feststoffbasis) eines Siliconharzes SR-2411, erhältlich von Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd., basierend auf dem Trägerkern, und 10% γ-Aminopropyltriethoxysilan, basierend auf dem Harzfeststoffanteil, gemischt wurden und die Mischung mit einem organischen Lösungsmittel verdünnt wurde. Die Beschichtungsschicht wurde bei 250°C für 3 Stunden gebacken, zerkleinert und durch ein 150-mesh-Sieb gesiebt, um grobe Körner zu entfernen. Der resultierende Träger wurde als Träger I bezeichnet.
Träger I wurde mit einem magentafarbenen, einem cyanfarbenen, einem gelben und einem schwarzen Toner für CF-70, erhältlich von Minolta Co., Ltd., gemischt, um einen Farbentwickler mit einer Tonerkonzentration von 10% herzustellen. Die resultierenden vier Entwickler wurden in einen Kopierer CF-70 von Minolta geladen, um einen Kopiertest durchzuführen. Die resultierenden Farbkopien wurden bezüglich Bilddichte, Schleier, Tonerstreuung, Trägerstreuung, Reproduzierbarkeit von feinen Querlinien, Halbtoneinheitlichkeit und Tonerkonzentrationsstabilität gemäß der folgenden Verfahren ausgewertet und auf einer auf den folgenden Standards basierenden A- bis E-Skala eingestuft. Einstufungen A bis C sind für praktische Verwendungen akzeptierbare Stufen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Verfahren und Standard zur Auswertung der Bilddichte: Die Festbilddichte von unter geeigneten Belichtungsbedingungen hergestellten Kopien wurde mit einem X-Rite-Densitometer, geliefert von Nippon Heihan Kizai K. K., gemessen.

A ... Sehr gut
B ... Innerhalb eines angestrebten Dichtebereiches
C ... Etwas niedrig, aber akzeptierbar
D ... Unter der unteren Akzeptanzgröße
E ... Sehr niedrig und unpraktisch

Verfahren und Standard zur Auswertung von Schleier:
Die Schleierdichte von unter geeigneten Belichtungsbedingungen hergestellten Kopien wurde mit einem Farbdifferenzmessgerät Z-300A, geliefert von Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., gemessen.

A ... Weniger als 0,5
B ... 0,5 bis 1,0
C ... 1,0 bis 1,5
D ... 1,5 bis 2,5
E ... mehr als 2,5

Verfahren und Standard zur Auswertung von Tonerstreuung:
Tonerstreuung in dem Kopierer wurde mit dem bloßen Auge betrachtet.

A ... Keine Streuung
B ... Wenig Streuung
C ... Kritisch, aber akzeptierbar
D ... Viel Streuung
E ... Sehr viel Streuung

Verfahren und Standard zur Bewertung von Trägerstreuung:
Die Anzahl von durch Übertragung von Trägerteilchen auf den Fotorezeptor verursachten weißen Flecken wurde auf zehn Kopien der Größe A3 gezählt.

A ... Keine
B ... 1 bis 5
C ... 6 bis 10
D ... 11 bis 20
E ... 21 oder mehr

Standard zur Bewertung der Reproduzierbarkeit von feinen Querlinien:

A ... Sehr gut
B ... Fast gut
C ... Kritisch, aber akzeptierbar
D ... Merkliche Kratzer
E ... Keine Wiedergabe

Standard für die Bewertung von Halbtoneinheitlichkeit:

A ... Sehr einheitlich
B ... Einheitlich
C ... Etwas ungleichmäßig, aber akzeptierbar
D ... Merklich ungleichmäßig
E ... Nicht einheitlich mit bLeträchtlichen Unebenheiten

Standard zur Bewertung der Tonerkonzentrationsstabilität:

A ... Sehr stabil
B ... Stabil
C ... Leicht instabil
D ... Verändert
E ... Bemerkenswert verändert

Beispiel 2
Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 45 μm, einem Anteil an 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,1%, einer mittleren Lückengröße von 14 μm, einer Magnetisierung von 67 Am²/kg (67 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe), und einem Magnetisierungsunterschied von 4 Am²/kg (4 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) als ein Trägerkern wurden mit einer Harzlösung, enthaltend 0,5% (Feststoffbasis) eines acrylmodifizierten Siliconharzes KR-9706, erhältlich von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., basierend auf dem Trägerkern, in einem organischen Lösungsmittel in einer Fließbettbeschichtungsvorrichtung beschichtet. Die Beschichtungsschicht wurde bei 200°C für 3 Stunden gebacken, zerkleinert und in derselben Weise wie in Beispiel 1 klassifiziert, um Träger 2 zu erhalten. Träger 2 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 30 μm, einem Anteil von 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,7%, einer mittleren Lückengröße von 15 μm, einer Magnetisierung von 88 Am²/kg (88 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe), und einem Magnetisierungsunterschied von 5 Am²/kg (5 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) als ein Trägerkern wurden gleichmäßig mit einer Harzlösung in einer Fließbettbeschichtungsvorrichtung beschichtet. Die Harzlösung wurde hergestellt, indem 2,5% (Feststoffbasis) desselben Siliconharzes wie in Beispiel 1 verwendet, basierend auf dem Trägerkern, und 16% γ-Aminopropyltriethoxysilan, basierend auf dem Harzfeststoffanteil, gemischt wurden und die Mischung mit einem organischen Lösungsmittel verdünnt wurde. Die Beschichtungsschicht wurde bei 270°C für 3 Stunden gebacken, zerkleinert und in derselben Weise wie in Beispiel 1 klassifiziert, um Träger 3 zu erhalten. Träger 3 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 4
Träger 4 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, daß als ein Trägerkern Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 25 μm, einem Anteil von 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,9%, einer mittleren Lückengröße von 11 μm, einer Magnetisierung von 70 Am²/kg (70 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) und einem Magnetisierungsunterschied von 4 Am²/kg (4 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) verwendet wurden. Träger 4 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 5
Träger 5 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, daß als ein Trägerkern Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 30 μm, einem Anteil an 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,8%, einer mittleren Lückengröße von 14,5 μm, einer Magnetisierung von 70 Am²/kg (70 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) und einem Magnetisierungsunterschied von 9 Am²/kg (9 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) verwendet wurden. Träger 5 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Träger 6 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, daß als ein Trägerkern Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 50 μm, einem Anteil an 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,3%, einer mittleren Lückengröße von 4 μm, einer Magnetisierung von 70 Am²/kg (70 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) und einem Magnetisierungsunterschied von 4 Am²/kg (4 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) verwendet wurden. Träger 6 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Cu-Zn-Ferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 35 μm, einem Anteil an 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,7%, einer mittleren Lückengröße von 16 μm, einer Magnetisierung von 60 Am²/kg (60 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe), und einem Magnetisierungsunterschied von 5 Am²/kg (5 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) als ein Trägerkern wurden gleichmäßig mit einer Harzlösung in einer Fließbettbeschichtungsvorrichtung beschichtet. Die Harzlösung wurde hergestellt, indem 3,0% (Feststoffbasis) desselben Siliconharzes, wie in Beispiel 1 verwendet, basierend auf dem Trägerkern, und 18% γ-Aminopropyltriethoxysilan, basierend auf dem Harzfeststoffanteil, in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst wurden. Die Beschichtungsschicht wurde bei 285°C für 3 Stunden gebacken, zerkleinert und in derselben Weise wie in Beispiel 1 klassifiziert, um Träger 7 zu erhalten. Träger 7 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Träger 8 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer, daß als ein Trägerkern Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 30 μm, einem Anteil an 22 μm oder kleineren Teilchen von 4,8%, einer mittleren Lückengröße von 7 μm, einer Magnetisierung von 85 Am²/kg (85 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) und einem Magnetisierungsunterschied von 4 Am²/kg (4 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) verwendet wurden. Träger 8 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
Träger 9 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, daß als ein Trägerkern Manganferritteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 35 μm, einem Anteil an 22 μm oder kleineren Teilchen von 0,4%, einer mittleren Lückengröße von 15 μm, einer Magnetisierung von 70 Am²/kg (70 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) und einem Magnetisierungsunterschied von 13 Am²/kg (13 emu/g) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen (in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe)) verwendet wurden. Träger 9 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Claims

Träger für einen elektrofotografischen Entwickler, umfassend kugelförmige magnetische Kernteilchen mit einer volumengemittelten Teilchengröße von 25 bis 45 μm, gekennzeichnet durch – eine mittlere Lückengröße der Trägerkernteilchen von 10 bis 20 μm, – eine volumenbasierte Teilchengrößenverteilung der Trägerkernteilchen mit weniger als 1% von 22 μm oder kleineren Teilchen, – eine Magnetisierung der Trägerkernteilchen von 67 Am²/kg bis 88 Am²/kg (67 bis 88 emu/g) in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe), und – einen Unterschied von 10 Am²/kg (10 emu/g) oder kleiner bezüglich der Magnetisierung in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) zwischen gestreuten Trägerkernteilchen, die von einer drehbaren Hülse mit einer magnetischen Innenseite gestreut wurden, und verbleibenden Trägerkernteilchen, die auf der Hülse verbleiben.
Träger für einen elektrofotografischen Entwickler gemäß Anspruch 1, wobei die Kernteilchen einen Harzbeschichtung haben, die mittlere Lückengröße der Kernteilchen 12 bis 18 μm ist, und der Unterschied in der Magnetisierung in einem Magnetfeld von 7,96·10⁴ A/m (1 kOe) zwischen gestreuten Teilchen und verbleibenden Teilchen 5 Am²/kg (5 emu/g) oder kleiner ist.
Elektrofotografischer Entwickler, umfassend den Träger gemäß Anspruch 1 oder 2 und einen Toner mit einer mittleren Teilchengröße von 4 bis 11 μm.