Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Träger für
die Entwicklung elektrostatischer Bilder, der zusammen mit
einem Toner einen elektrostatischen Bildentwickler bildet
für die Verwendung in einer elektrophotographischen
Kopiermaschine (nachfolgend der Einfachheit halber als "Träger"
bezeichnet).
Hintergrund der Erfindung
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Bekannte Träger umfassen solche, die mit einem Copolymer
beschichtet sind, welches Vinylidenfluorid (nachfolgend
allgemein als "VdF" bezeichnet) und Tetrafluoräthylen
(nachfolgend allgemein als "TFE" bezeichnet) (Japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung No. 58-20,875) enthält. Die
Copolymere in diesen Trägern haben jedoch eine niedrige
Lösungsmittellöslichkeit und es kann daher nur ein begrenzter
Bereich von Lösungsmitteln für das Aufbringen des Copolymeren
auf den Trägerkern benutzt werden, der aus Pulvern aus
Eisen, Ferrit und dergleichen zusammengesetzt ist. Des
weiteren kann das Copolymere nicht in einer hohen Konzentration
gelöst werden, was Probleme im Hinblick auf die niedrige
Produktivität ergibt und nur zu dünnen Überzügen mit
geringer Festigkeit und schlechter Haftung auf dem Kern führt.
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Es sind ebenfalls Träger bekannt, die mit einem
VdF/TFE/Vinylbutyrat-Copolymer beschichtet sind (Japanische
ungeprüfte
Patentveröffentlichung No. 54-110,839). Mit dem als
dritte Komponente vorhandenen fluorfreien Monomer weist
dieser Typ von Copolymer eine hohe Lösungsmittellöslichkeit
auf, besitzt jedoch eine geringe elektrostatische
Ladungskapazität, wenn er als Überzug für den Trägerkern verwendet
wird.
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FR-A-2080485 offenbart einen Träger, der einen Kern und
eine Beschichtung auf dem Kern umfaßt, wobei die
Beschichtung aus einer Mischung aus polymerisierten
Fluoralkenverbindungen gebildet ist.
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Das Japanische ungeprüfte Patent No. 62-153960 offenbart
einen elektrostatischen Bildentwicklungsträger, der eine
Beschichtungsschicht aufweist, die als Hauptkomponente eine
Mischung aus einem Copolymeren eines Vinylidenfluorids und
eines Tetrafluoräthylens und ein Copolymer, enthaltend eine
spezielle Vinyläthermonomer-Einheit, die mit einem
Fluoratom in einer Seitenkette desselben versehen ist, aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Träger zu schaffen, der einen Kern und eine Beschichtung auf
dem Kern aufweist, wobei der Träger aus einem Copolymeren
zusammengesetzt ist, welches ausgezeichnete
Lösungsmittellöslichkeit besitzt.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Träger zu schaffen, der einen Kern und eine Beschichtung auf
dem Kern aufweist, wobei die Beschichtung eine gute Haftung
auf dem Kern und hohe Festigkeit besitzt.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Träger zu
schaffen, der einen Kern und eine Beschichtung auf dem Kern
aufweist, wobei die Beschichtung eine große
elektrostatische Ladungskapazität besitzt.
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Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wurden umfangreiche Forschungen durchgeführt, um die
vorerwähnten Probleme der herkömmlichen Verfahrenstechniken
zu überwinden und es wurde gefunden, daß Copolymere, welche
VdF, TFE und eine fluorhaltige ungesättigte polymerisierte
Verbindung enthalten, ausgezeichnete Eigenschaften
aufweisen, wenn sie zur Beschichtung des Trägerkernes verwendet
werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Träger für die
Entwicklung elektrostatischer Bilder geschaffen, wobei der
Träger einen Kern und eine Beschichtung auf dem Kern
aufweist, die Beschichtung aus einem Copolymer gebildet wird,
welches etwa 50 bis etwa 90 Mol-% Vinylidenfluorid, etwa
5 bis etwa 45 Mol-% Tetrafluoräthylen und etwa 1 bis etwa
30 Mol-% von wenigstens einer fluorhaltigen ungesättigten
polymerisierbaren Verbindung enthält, die ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus Vinylfluorid,
Trifluoräthylen, Trifluorchloräthylen, Hexafluoraceton,
Perfluorpropylvinyläther und Hexafluorpropylen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Das Copolymer für die Verwendung als
Beschichtungsmaterialien für den Trägerkern in der Erfindung umfaßt etwa 50
bis etwa 90 Mol-% VdF, etwa 5 bis etwa 45 Mol-% TFE und
etwa 1 bis etwa 30 Mol-% der fluorhaltigen ungesättigten
polymerisierbaren Verbindung. Das Molekulargewicht des
Copolymeren liegt gemäß Bestimmung durch
Gel-Permeationschromatographie üblicherweise bei etwa 10000 bis etwa
150000 (zahlengemitteltes Nolekulargewicht, berechnet als
Polystyrol). Das Copolymer, welches weniger als 1 Mol-%
der fluorhaltigen ungesättigten polymerisierbaren
Verbindung aufweist, wird in ungenügender Weise in seinen
Eigenschaften verbessert (insbesondere in der Löslichkeit),
verglichen mit dem Zwei-Komponenten (VdF/TFE) Copolymer,
während die Verwendung von mehr als 30 Mol-% der
polymerisierbaren Verbindung ein gummiartiges Copolymer ergibt,
welches eine Überzugschicht mit verminderter Festigkeit
ergibt und daher unerwünscht ist. Eine mehr bevorzugte
Zusammensetzung des Copolymeren umfaßt etwa 60 bis etwa
90 Mol-% VdF, etwa 5 bis etwa 25 Mol-% TFE und etwa 1 bis
etwa 15 Mol-% der fluorhaltigen ungesättigten
polymerisierbaren Verbindung.
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Der Trägerkern kann gemäß einem herkömmlichen Verfahren
oder durch ein ähnliches Verfahren beschichtet werden.
Mehr speziell wird die Oberfläche des Trägerkernes durch
ein gewünschtes konventionelles Verfahren mit einer Lösung
des Terpolymeren in einem Lösungsmittel wie Aceton,
Methyläthylketon, Methylisobutylketon oder ähnliche
Keton-Lösungsmittel, Tetrahydrofuran, Dioxan, Athylacetat,
Dimethylformamid oder dergleichen beschichtet. Ein bevorzugtes
Lösungsmittel hat einen Siedepunkt von etwa 80 bis etwa 140ºC
im Hinblick auf die Verdampfungsrate und dergleichen.
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Die für die Bildung des Trägerkernes brauchbaren Materialien
sind gemäß der ersten Erfindung nicht speziell begrenzt und
sie können herkömmliche Materialien sein wie Eisen, Kobalt,
Nickel und dergleichen Metalle; Ferrite, Magnetite, Mn-Cu-Al,
Mn-Cu-Sn und ähnliche Legierungen; sowie CrO&sub2; und ähnliche
Metalloxide.
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Fakultativ kann das Überzugmaterial für die Beschichtung des
Trägerkernes in der vorliegenden Erfindung eine Mischung
aus der vorerwähnten Lösung des Terpolymeren mit einem
Homopolymer und/oder einem Copolymer sein,die beide mit der
Lösung verträglich sind. Die mit der Lösung zu mischenden
Polymeren sind nicht speziell beschränkt. Wünschenswert
sind solche die in der Lage sind, die Haftung zwischen dem
Kern und der Harzschicht zu verbessern, und mehr erwünscht
sind Methylmethacrylat-Polymere. Die Menge des zu
mischenden Polymeren beträgt etwa 10 bis etwa 100 Gewichtsteile
pro 100 Gewichtsteile des Terpolymeren.
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Die Dicke einer Überzugschicht, die auf dem Trägerkern in
der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird, kann wie
gewünscht variiert werden, sie sollte jedoch üblicherweise
etwa 0,5 bis etwa 50 um, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 5
betragen.
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Die Dicke einer Überzugschicht, die auf dem Trägerkern
gebildet wird, kann wie gewünscht variieren, sie sollte jedoch
üblicherweise im Bereich von 0,5 bis etwa 50 um, vorzugsweise
etwa 1 bis etwa 5 um, liegen.
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Die Copolymere für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung erleichtern die Produktion des Trägers wegen ihrer
hohen Lösungsmittellöslichkeit. Der auf dem Trägerkern
ausgebildete Überzug hat eine hohe Festigkeit und gute Haftung
an dem Kern.
Beispiele
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Nachfolgend werden Beispiele und Vergleichsbeispiele
aufgeführt, um die Merkmale der vorliegenden Erfindung zu klären.
Beispiele 1 bis 7
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Ein Copolymer, welches die spezifischen Anteile von VdF,
TFE und einer fluorhaltigen ungesättigten
polymerisierbaren Verbindung enthält, wurde in 500 ml eines Lösungsmittels
aufgelöst, um eine Beschichtungslösung zu erhalten. Ein
Kilogramm sphärische Eisenteilchen (Handelsbezeichnung
"DSP 135C", ein Produkt der Dowa Iron Powder Co., Ltd.)
diente als Trägerkern-Material und wurde mit der Lösung
nach einem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung eines
Fluidbett-Gerätes beschichtet und ergab den Träger der
vorliegenden Erfindung mit einer Überzugschicht von 2 um Dicke
gegenüber dem Kern.
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Die Einzelheiten der Copolymeren, der Lösungsmittel und der
in den entsprechenden Beispielen verwendeten anderen
Materialien waren wie folgt:
Beispiel 1
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Copolymer: VdF/TFE/Trifluorchloräthylen = 75/15/10,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 60000,
13 g
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 2
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Copolymer: VdF/TFE/Trifluoräthylen = 80/10/10,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 40000,
13 g
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 3
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Copolymer: VdF/TFE/Hexafluoraceton = 75/20/10,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 80000,
13 g
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Lösungsmittel: n-Butylacetat/n-Äthylacetat = 1/1
Beispiel 4
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Copolymer: VdF/TFE/Hexafluorpropylen = 70/20/10,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 100000,
13 g
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 5
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Copolymer: Eine Mischung aus 10 g des gleichen
Copolymeren,wie es in Beispiel 1 verwendet wurde,
mit 2 g eines Methylmethacrylat-Polymeren
(Warenzeichen "ACRYPET MF", ein Produkt der
Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 6
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Copolymer: 6 g des gleichen Copolymeren, wie es in
Beispiel 1 verwendet wurde, und 6 g eines
Methylmethacrylat-Polymeren (Warenzeichen
"ACRYPET MF", ein Produkt der Mitsubishi
Rayon Co., Ltd.)
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 7
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Copolymer: VdF/TFE/Trifluorchloräthylen = 80/15/5,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 60000,
25 g
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon
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Sphärische Eisenpartikel: "SHINTO 100-M" (Warenzeichen,
Produkt der Shinto Brater K.K.), 1 kg.
Vergleichsbeispiel 1
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Die Herstellung eines Trägers wurde versucht, indem das
gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde mit
der Ausnahme, daß ein VdF/TFE-Copolymer (VdF/TFE=80/20,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 130000) verwendet
wurde. Der Versuch schlug indessen fehl, weil das Copolymere
nicht in Methylisobutylketon auflösbar war.
Vergleichsbeispiel 2
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Ein vergleichbarer Träger wurde gemäß dem Verfahren nach
Beispiel 1 hergestellt, wobei VdF/TFE-Copolymer verwendet
wurde (VdF/TFE = 80/20, zahlengemitteltes Molekulargewicht
= 130000) und eine 1:1 Aceton/Methyläthylketon-Mischung
wurde als Lösungsmittel verwendet.
Vergleichsbeispiel 3
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Ein vergleichbarer Träger wurde unter Verwendung von
VdF/TFE/Vinylbutyrat-Copolymer (VdF/TFE/Vinylbutyrat = 70/20/10,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 100000) hergestellt
und eine 1:1 Aceton/Methyläthylketon-Mischung wurde als
Lösungsmittel verwendet.
Testbeispiel 1
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Jeder der in den Beispielen 1 bis 7 und in den
Vergleichsbei spielen 2 und 3 erhaltene Träger wurde mittels einer
Kugelmühle 100 Stunden lang gemahlen und dann der Grad der
Abschälbeständigkeit bestimmt, indem die Mengen des
Überzuges verglichen wurden, die vor und nach dem Mahlen
abgeschieden wurden.
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Figur 1 zeigt die Ergebnisse. Die Überzüge der erhaltenen
Trägerproben hatten eine Dicke von 2 um.
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Die Ermittlung der Abziehbeständigkeit wurde nach dem
folgenden Bewertungs-Schema bestimmt:
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A .... Keine Abschälung
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B .... Das Abschälen fand in weniger als 5% der
Beschichtung statt.
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C .... Das Abschälen fand bei 5 bis 10% der Beschichtung
statt.
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D .... Das Abschälen fand bei 10% oder mehr der
Beschichtung statt.
Tabelle 1
Beispiel
Grad der Abschälbeständigkeit
Vergleichsbeispiel
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Tabelle 1 zeigt, daß die Träger der ersten Erfindung
Überzüge mit hoher Festigkeit und ausgezeichneter Haftung
aufwiesen.
Testbeispiel 2
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Es wurde ein Toner hergestellt durch Mischen von 100
Gewichtsteilen eines
Styrol/Methylmethacrylat/n-Butylmethacrylat-Copolymeren (= 50/20/30), 10 Gewichtsteilen Ruß
(Warenzeichen "Regal 660R", ein Produkt der Cabot Co., Ltd.)
und 3,5 Gewichtsteilen eines niedermolekularen
Polypropylens (Warenzeichen "Viscol 660P", ein Produkt der Sanyo
Chemical lndustry, Ltd.), Kneten und Mahlen der Mischung
und Klassifizieren der Teilchen, um so Tonerteilchen mit
einer mittleren Teilchengröße von 9 um zu erhalten. Fünf
Gewichtsteile des Toners wurden mit 100 Gewichtsteilen
eines jeden in den Beispielen 1 bis 7 und in den
Vergleichsbeispielen 2 und 3 erhaltenen Trägers gemischt und ergaben
einen Entwickler für elektrophotographische
Kopiermaschinen.
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Unter Verwendung der so hergestellten Entwickler wurde ein
Kopierverfahren kontinuierlich durchgeführt, um 2500
Fotokopien auf einer modifizierten Version der
elektrophotographischen Kopiermaschine("U-Bix 3000" (Warenzeichen, Produkt
der Konishiroku Photo Industry Co., Ltd.) herzustellen.
Dabei wurde eine negative elektrostatische Doppelschicht
eines organischen photoleitfähigen photoempfindlichen
Gliedes inkorporiert, welches ein anthoanthronartiges
Pigment als Ladung erzeugendes Material und ein
Carbazol-Derivat als ein Ladung transportierendes Material enthielt.
Es wurden Bilder ohne Schleier erzeugt, wobei Entwickler
verwendet wurden, welche die Träger der Beispiele 1 bis 7
aufwiesen.
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Andererseits wurde der Kopiervorgang unter Verwendung der
Entwickler mit dem Träger nach Vergleichsbeispiel 2
durchgeführt, wobei eine Schleierbildung bei 2000 Fotokopien
auftrat, und bei der Durchführung des Kopiervorganges unter
Verwendung des Entwicklers mit dem Träger nach
Vergleichsbeispiel 3 ergab sich eine Schleierbildung nach Erzeugung
von 1000 Fotokopien. In jedem Falle wurde der Test beendet,
wenn dunkle Bilder bei der Erzeugung von etwa 100 bis etwa
500 Fotokopien nach dem Auftreten von Schleier erzeugt
wurden.
Beispiele 8 bis 14
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Ein Copolymer, welches spezielle Anteile (Molverhältnis) VdF
und eine fluorhaltige ungesättigte polymerisierbare
Verbindung enthielt, wurde in 500 ml eines Lösungsmittels
aufgelöst, um eine Beschichtungslösung zu erhalten. Ein Kilogramm
sphärischer Eisenpartikel (Warenzeichen "DSP 135C", ein
Produkt der Dowa Iron Powder Co., Ltd.) diente als
Trägerkern-Material und wurde mit der Lösung durch ein
herkömmliches Verfahren unter Verwendung einer Fluidbett-Vorrichtung
beschichtet, wodurch der Träger der vorliegenden Erfindung
erhalten wurde, der eine Überzugschicht von 2 um Dicke auf
dem Kern aufwies.
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Die Einzelheiten der Copolymeren, der Lösungsmittel und der
anderen Materialien, die in den entsprechenden Beispielen
verwendet wurden, sind nachfolgend aufgeführt.
Beispiel 8
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Copolymer: VdF/Trifluorchloräthylen = 82,5/17,5,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 80000,
20 g
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 9
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Copolymer: VdF/Trifluoräthylen = 80/20,
zahlengemitteltes Molekulargewicht = 50000,
20 g
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 10
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Copolymer: VdF/Hexafluoraceton = 88/12,
zahlengemitteltes Molekulargewicht= 100000,
20 g
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Lösungsmittel: Äthylacetat/Cyclohexanon (= 95/5)
Beispiel 11
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Copolymer: VdF/Hexafluorpropylen = 85/15,
zahlengemitteltes Molekulargewicht= 100000,
20 g,
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Lösungsmittel: Methyläthylketon/Methylisobutylketon
(= 50/50).
Beispiel 12
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Copolymer: Eine Mischung aus 10 g des gleichen
Copolymeren, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde,
und 10 g eines Methylmethacrylat-Polymeren
(Warenzeichen "ACRYPET MF", ein Produkt der
Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
-
Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
Beispiel 13
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Copolymer: 12 g des gleichen Copolymeren, wie es in
Beispiel 1 verwendet wurde.
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Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
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Sphärische Eisenteilchen: "Shinto 100-M" (Warenzeichen,
Produkt der Shinto Brator K.K.), 1 kg.
Beispiel 14
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Copolymer: VdF/Trifluorchloräthylen/Trifluoräthylen =
78/15/7,
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zahlengemitteltes Molekulargewicht = 60000,
20 g
-
Lösungsmittel: Methylisobutylketon.
-
Sphärische Eisenpartikel: "SHINT0 100-M" (Warenzeichen,
ein Produkt der Shinto Brater K.K.), 1 kg
Vergleichsbeispiel 4
-
Unter Verwendung eines VdF/TFE Copolymeren (VdF/TFE= 80/20,
zahlengemitteltes Molekulargewicht von 130000) und Aceton
als Lösungsmittel wurde ein Vergleichsträger erhalten.
Testbeispiel 3
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Jeder der in den Beispielen 8 bis 14 und im
Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Träger wurde 100 Stunden lang in einer
Kugelinühle gemahlen und der Grad der Abschälbeständigkeit
wurde ermittelt, indem die Mengen des gelösten Überzuges
vor und nach dem Mahlen bestimmt wurden.
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Figur 2 zeigt die Ergebnisse. Die Überzüge der Trägerproben
der Beispiele 13 und 14 hatten eine Dicke von 2 um und die
Überzüge der anderen Proben hatten eine Dicke von 3um.
Tabelle 2
Beispiel
Grad der Abschälbeständigkeit
Vergleichsbeispiel
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Tabelle 2 zeigt, daß die Träger der zweiten Erfindung
Überzüge von hoher Festigkeit und ausgezeichneter Haftung
ergaben.
Testbeispiel 4
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Fünf Gewichtsteile des in der gleichen Weise wie in
Testbeispiel 2 hergestellten Toners wurden mit 100
Gewichtsteilen von jedem der in den Beispielen 8 bis 14 und im
Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Träger gemischt, um einen
Entwickler für elektrophotographische Kopiermaschinen zu
erzeugen.
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Unter Verwendung der so hergestellten Entwickler wurde ein
Kopiervorgang kontinuierlich in der gleichen Weise wie in
Testbeispiel 2 durchgeführt, um 2500 Fotokopien
herzustellen. Dabei wurde in den so unter Verwendung der Entwickler
mit den Trägern nach den Beispielen 8 bis 14 hergestellten
Bildern keine Schleierbildung festgestellt.
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Andererseits führte die Kopiermaßnahme unter Verwendung des
Entwicklers mit dem Träger nach Vergleichsbeispiel 4 bei
der Erzeugung von 2000 Kopien zu einer Schleierbildung.
Der Test wurde beendet, wenn unklare Bilder nach der
Erzeugung von etwa 100 bis etwa 500 Fotokopien und Auftreten
von Schleiern festgestellt wurde.