DE69613252T2

DE69613252T2 - Beschichtete Trägerteilchen und deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69613252T2
Application number: DE69613252T
Authority: DE
Inventors: John A. Creatura; Michael F. Cunningham; Thomas C. Dombroski; Michael J. Duggan; Bernard A. Kelly; Hadi K. Mahabadi; Catherine A. Mcknight
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1996-01-15
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: BR9600094A; CA2164015A1; JPH08240938A; CA2164015C; JP3703550B2; EP0725321B1; EP0725321A1; US5518855A; US5567562A; ES2158240T3; DE69613252D1

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Trägerpartikelzusammensetzungen und genauer gesagt Trägerpartikelzusammensetzungen mit beschichteten Trägerpartikeln, hergestellt durch einen Trockenpulverprozess (dry powder process).
Trägerpartikelzusammensetzungen, umfassend die Trägerpartikel der vorliegenden Erfindung sind nützlich in elektrostatografischen oder elektrofotografischen Bildgebungs- und Drucksystemen, insbesondere xerografischen Bildgebungsverfahren.
Trägerpartikel mit Polymerbeschichtungen, wobei die Polymere nicht dicht beieinander in dertriboelektrischen Serie sind, sind bekannt, siehe beispielsweise US-A-4,937,166 und US-A-4,935,326.
EP-A-011 688 beschreibt Trägerpartikel, umfassend einen Kem beschichtet mit einem Harzsystem aus Tetrafluorethylen, fluoriertem Polyethylenpropylen und Poly(amidimid). Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Band 5, John Wiley & Sons, USA, 1966, beschreibt die Abhängigkeit des Volumenwiderstands verschiedener Plastikmaterialien, einschließlich Polyamid, von der Temperatur.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung Verfahren für die Herstellung beschichteter Trägerpartikel zur Verfügung zu stellen, welche Entwicklermischungen ermöglichen, die fähig zur Erzeugung hoher und nützlicher triboelektrischer Aufladungswerte sind, mit feinverteilten Tonerpartikeln; wobei auch die Trägerpartikel eine zuvor gewählte konstante Leitfähigkeit aufweisen.
Dieses Ziel wurde erreicht mit einer Trägerpartikelzusammensetzung in Übereinstimmung mit den Ansprüchen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiter das Verfahren für die Herstellung beschichteter Trägerpartikel in Übereinstimmung mit den Ansprüchen zur Verfügung.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen Trägerpartikel einen Kern mit einer Beschichtung darüber, erzeugt z. B. aus einer Mischung von drei Polymeren, wobei die Polymere in einigen Ausführungsformen nicht dicht beieinander in der triboelektrischen Serie sind (are not in close proximity thereto in the triboelectric series). Darüber hinaus, in Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren für die Herstellung leitfähiger Trägerpartikel, d. h. mit einer Leitfähigkeit von 10&supmin;¹&sup4; bis 10&supmin;&sup6; (Ohmcm)&supmin;¹, wobei die Träger stabile triboelektrische Eigenschaften im Bereich von einem Negativwert von 40 bis zu einem Positivwert von 40 zeigen, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 25 Mikrocoulomb pro Gramm.
Die Trägerpartikel der vorliegenden Erfindung sind nützlich in Bildgebungsverfahren, in denen relativ konstante Leitfähigkeitsparameter erwünscht sind. Weiterhin, in den zuvor genannten Bildgebungsverfahren, kann die triboelektrische Aufladung auf den Trägerpartikeln zuvor gewählt werden, in Abhängigkeit von der Polymerzusammensetzung, aufgetragen auf den Trägerkern.
Mit den Trägern der vorliegenden Erfindung, die vorzugsweise im Wesentlichen vollständig beschichtet sind, d. h., 100% Beschichtung, wird Leitfähigkeit durch das Beschichtungspolymer zur Verfügung gestellt, z. B. vier Polymere, zwei Polymerpaare, und drei Polymere, und eine Anzahl von verschiedenen Leitfähigkeiten kann im Bereich von z. B. 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹ erreicht werden. Weiterhin ist mit den Trägern der vorliegenden Erfindung, in Ausführungsformen, eine längere Lebenszeit, überlegene Abriebwiderstandsfähigkeit und ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit erreichbar, verglichen mit den Trägern der zuvor genannten Patente.
Werden darüber hinaus die harzbeschichteten Trägerpartikel durch das Pulverbeschichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung beschichtet, so wird der Hauptteil der Beschichtungsmaterialien auf die Trägeroberfläche aufgeschmolzen, was die Anzahl von Tonerauftrittflächen auf dem Trägermaterial verringert. Zusätzlich kann mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, unabhängig voneinander, erreicht werden, dass erwünschte triboelektrische Aufladungseigenschaften und Leitfähigkeitswerte erhalten werden, d. h., z. B. dass der triboelektrische Aufladungsparameter nicht vom Trägerbeschichtungsgewicht abhängig ist, wie z. B. angenommen wird in dem Verfahren der US- A-4,233,387, wo ein Anstieg des Beschichtungsgewichts auf den Trägerpartikeln auch die Funktion haben kann einen Anstieg der triboelektrischen Aufladungseigenschaften hervorzurufen. Besonders mit den Trägerzusammensetzungen und den Verfahren der vorliegenden Erfindung können Entwickler mit ausgewählten triboelektrischen Aufladungseigenschaften und/oder Leitfähigkeitswerten in einer Anzahl von verschiedenen Kombinationen formuliert werden.
Also können z. B. in Übereinstimmung mit der Erfindung der vorliegenden Anmeldung Entwickler formuliert werden, mit Leitfähigkeit von 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹ bis 10&supmin;&sup6; (Ohm-cm)&supmin;¹, bestimmt in einer Leitfähigkeitszelle vom magnetischen Bürstentyp; sowie mit triboelektrischen Aufladungswerten von -40 bis +40 Mikrocoulomb pro Gramm und den Ausführungsformen von +10 bis +30, auf den Trägerpartikeln bestimmt durch die bekannte Faraday-Käfig-Technik. Also können die Entwickler der vorliegenden Erfindung mit konstanten Leitfähigkeitswerten formuliert werden, mit verschiedenen triboelektrischen Aufladungseigenschaften, z. B. durch die Auswahl bestimmter Trägerbeschichtungsmischungen.
Vorteile, assoziiert mit der vorliegenden Erfindung, schließen die Ermöglichung des Erhalts eines Bereichs von zuvor gewählten Leitfähigkeiten für Trägerpartikel ein, sowie das Erlauben der Vorauswahl der gewünschten triboelektrischen Aufladung auf den Trägerpartikeln, das unabhängige Variieren und Auswählen sowohl der Leitfähigkeit als auch der triboelektrischen Aufladung, das Erhalten von vollständig und komplett beschichteten Kernen, wobei die Leitfähigkeitseigenschaften nicht primär von der Menge der Beschichtung abhängen oder davon zur Verfügung gestellt werden, sowie eine lange Entwicklerlebenszeit, die z. B. eine Million xerografische Bildgebungszyklen übersteigt und wobei die Trägerleitfähigkeit von 10&supmin;¹&sup4; bis 10&supmin;&sup6; (Ohm-cm)&supmin;¹ ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Entwicklung von elektrostatischen Latentbildem, wobei die Entwicklermischung Trägerpartikel mit einer Beschichtung umfasst, wobei die Beschichtung aus einer Mischung aus zwei Paaren an Polymeren besteht. In einem anderen Bereich der vorliegenden Erfindung werden positiv aufgeladene Tonerzusammensetzungen zur Verfügung gestellt oder negativ geladene Tonerzusammensetzungen, inkorporiert darin Trägerpartikel mit einer Beschichtung, umfassend eine Mischung aus vier Polymeren oder zwei Polymerpaaren, wobei für jedes Polymerpaar ein leitfähiges Polymer ausgewählt wird. Darüber hinaus werden in einem anderen Bereich der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Verfügung gestellt, einschließlich Ökonomische kontinuierliche Verfahren für die Herstellung von semileitfähigen Trägern durch die Zugabe, zu Trägerkernen, einer Mischung von zwei Polymeren oder eines leitfähigen Polymers, z. B. Polymethylmethacrylat enthaltend eine leitfähige Komponente wie Ruß, und eine Mischung aus zwei Polymeren, wie KYNAR® und Polymethylmethacrylat, wodurch die Kontrolle und das Design der triboelektrischen Aufladung (im Folgenden Tribo) und der Leitfähigkeit über einen breiten Bereich ermöglicht wird.
Darüber hinaus werden in einem anderen Bereich der vorliegenden Erfindung Verfahren für die Herstellung von Trägerpartikeln zur Verfügung gestellt, wobei die Triboaufladung und Leitfähigkeit unabhängig kontrolliert werden können.
Die Trägerpartikel der Erfindung umfassen einen Kern mit einer Beschichtung darüber, wobei die Beschichtung mehr als zwei Polymere umfasst und vorzugsweise vier Polymere. Genauer gesagt, die ausgewählten Trägerpartikel können hergestellt werden durch das Mischen von Trägerkemen oder eines Trägerkems, wie eines porösen magnetischen oder magnetisch anziehbaren Metallkerns mit geringer Dichte, mit z. B. zwischen 0,05% und 3 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der beschichteten Trägerpartikel, mit einer Mischung aus drei oder vier Polymeren, bis deren Haftung auf den Trägerkern durch mechanisches Anbringen und/oder elektrostatische Anziehung erreicht ist; Erwärmen der Mischung der Trägerkempartikel und Polymere auf eine Temperatur von z. B. von 93ºC bis 343ºC und in Ausführungsformen von 160ºC bis 343ºC; für eine Zeitperiode wie hier angegeben und in Ausführungsformen von 10 Minuten bis 60 Minuten, was es ermöglicht die Polymere zu schmelzen und auf die Trägerkempartikel aufzuschmelzen; Abkühlen der beschichteten Trägerpartikel und anschließend Klassifizieren der erhaltenen Trägerpartikel auf eine gewünschte Partikelgröße. Beispiele der zwei Polymerpaare schließen ein erstes Polymerpaar eines leitfähigen Polymers und eines isolierenden Polymers und ein zweites Polymerpaar eines leitfähigen Polymers und eines isolierenden Polymers ein, wobei die Polymerpaare triboelektrisch verschieden sind. In Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren für die Herstellung von leitfähigen Trägerpartikeln, umfassend das Mischen von Trägerkemen mit einem ersten Polymerpaar und einem zweiten Polymerpaar, Erwärmen der Mischung und Abkühlen der Mischung, wobei das erste und das zweite Polymerpaar jeweils ein isolierendes Polymer und einleitfähiges Polymer umfassen und wobei die Trägerleitfähigkeit von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹ ist; sowie ein Verfahren für die Herstellung von Trägerpartikeln mit im Wesentlichen stabilen Leitfähigkeitsparametern, umfassend (1) Mischen von Trägerkernen mit einem ersten Polymerpaar und einem zweiten Polymerpaar, wobei das erste und das zweite Polymerpaar ein isolierendes Polymer und ein leitfähiges Polymer enthält; (2) Trockenmischen der Trägerkernpartikel und der Polymermischungen für eine ausreichende Zeitperiode um das Anhaften der Polymermischung auf die Trägerkernpartikel zu erlauben; (3) Erwärmen der Mischung aus Trägerkempartikeln und Polymermischung auf eine Temperatur zwischen 93ºC und 142ºC (288ºF), wodurch die Polymermischung schmilzt und auf die Trägerkernpartikel aufgeschmolzen wird; und (4) anschließendes Abkühlen der resultierenden beschichteten Trägerpartikel; sowie ein Verfahren für die Herstellung von leitfähigen Trägerpartikeln, umfassend das Mischen eines Trägerkerns mit einem ersten Polymer und einem zweiten Polymerpaar, Erwärmen der Mischung und Abkühlen der Mischung, wobei das erste Polymer isolierend ist und das zweite Polymerpaar ein isolierendes Polymer und ein leitfähiges Polymer umfasst, wobei die Trägerleitfähigkeit von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹ ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung in den Ausführungsformen ein Verfahren für die Herstellung von Trägerpartikeln, umfassend das Mischen von Trägerkernen mit einem ersten Polymerpaar und einem zweiten Polymerpaar, Erwärmen der Mischung und Abkühlen der Mischung, wobei das erste und das zweite Polymerpaar jeweils ein isolierendes Polymer und ein leitfähiges Polymer enthalten; sowie eine Trägerzusammensetzung, umfassend einen Kern mit Beschichtungen, umfassend ein erstes Polymerpaar oder ein erstes Polymer und ein zweites Polymerpaar und wobei das erste und das zweite Polymerpaar jeweils ein isolierendes Polymer und ein leitfähiges Polymer enthalten.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Trägerpartikel zur Verfügung gestellt, umfassend einen Kern mit einer Beschichtung darauf, umfassend eine erste trockene Polymerpaarkomponente und eine zweite trockene Polymerpaarkomponente, wobei das erste Paar ein leitfähiges Polymer, wie Polymethylmethacrylat mit einer darin dispergierten leitfähigen Komponente, wie Ruß, und ein isolierendes Polymer, wie Polymethylmethacrylat, umfasst, und das zweite Paar ein leitfähiges Polymer, wie Polyvinylidenfluorid mit einer leitfähigen Komponente, wie Ruß, dispergiert darin, und ein isolierendes Polymer enthält.
Beispiele an Polymeren, ausgewählt für das erste Polymerpaar schließen ein erstes Polymerpaar aus Polymethylmethacrylat und Polymethylmethacrylat mit einer leitfähigen Komponente, wie Ruß, darin dispergiert, oder Polystyrol und Polystyrol mit einer leitfähigen Komponente, wie Ruß, und ein zweites Paar aus Polytrifluorethylmethacrylat oder Polyvinylidenfluorid und Polytrifluorethylmethacrylat oder Polyvinylidenfluorid mit einer leitfähigen Komponente dispergiert darin, wie Ruß, und ähnliche ein. Im Allgemeinen enthalten die Polymerpaare jeweils ein isolierendes Polymer, wie PMMA, und ein leitfähiges Polymer, wie PMMA mit Ruß. Also können für die zwei Polymerpaare PMMA, leitfähiges PMMA, KYNAR® und leitfähiges KYNAR® ausgewählt werden. In Ausführungsformen können drei Polymere ausgewählt werden, umfassend ein erstes isolierendes Polymer, wie KYNAR®, in einer Menge von z. B. etwa 20 Gew.-%, und ein Polymerpaar, wie isolierendes PMMA, 70 Gew.-%, und etwa 10 Gew.-% leitfähiges PMMA, d. h., PMMA mit einer leitfähigen Komponente dispergiert darin. Beispiele an Polymeren schließen die ein, die in den hier genannten Patenten illustriert sind, wie US-A- 4,937,166 und US-A-4,935,326, mit der Maßgabe, dass zwei Polymerpaare oder drei Polymere, wie hier angegeben, vorliegen. Die Menge an Polymeren, ausgewählt für die Polymerpaare oder das Drei-Polymersystem, können in Abhängigkeit von z. B. der erwünschten Trägereigenschaft variiert werden. Zum Beispiel kann das erste Polymerpaar ein isolierendes Polymer in einer Menge von 35 bis 70 Gew.-% und ein leitfähiges Polymer in einer Menge von 35 bis 70 Gew.-% enthalten und das zweite Polymerpaar kann ein isolierendes Polymer in einer Menge von 35 bis 70 Gew.-% und ein leitfähiges Polymer in einer Menge von 35 bis 70 Gew.-% enthalten. Beispiele von Mengen jedes Polymeren sind hier illustriert, sowie in den folgenden Diagrammen. Das erste Polymerpaar liegt z. B. in einer Menge von 1 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-% vor und das zweite Polymerpaar liegt in einer Menge von 1 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 40 Gew.-% vor.
Beispiele an leitfähigen Komponenten, die in die Polymerbeschichtungsmischungen gegeben werden können, schließen Ruße, Metalle, Metalloxidpulver, insbesondere Zinnoxid, fluorierte Ruße und gepulverte Magnetite in verschiedenen effektiven Mengen ein, wie von 1 bis 50, 1 bis 30 und vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%.
Bei der Beschreibung der Polymerbeschichtungsmischung wird durch den hier verwendeten Ausdruck "Nähe im Hinblick auf triboelektrischen Eigenschaften" im Hinblick auf die Auswahl der Polymere gemeint, dass die Auswahl der Polymere durch ihre Position in der triboelektrischen Serie diktiert wird. Daher kann z. B. in Ausführungsformen ein erstes Polymerpaar ausgewählt werden, mit signifikant geringeren triboelektrischen Aufladungswerten als das zweite Polymerpaar. Genauer gesagt, nicht in dichter Nähe bezieht sich auf das erste und das zweite Polymerpaar, die verschiedene elektronische Arbeitsfunktionswerte aufweisen, d. h., sie haben nicht die gleichen elektronischen Arbeitsfunktionswerte (electronic work function value). Zusätzlich ist die Differenz im Hinblick auf die elektronische Arbeitsfunktion zwischen dem ersten und dem zweiten Polymerpaar mindestens 0,2 Elektronenvolt und vorzugsweise etwa 2 Elektronenvolt. Darüber hinaus ist bekannt, dass die triboelektrische Serie den bekannten elektronischen Arbeitsfunktionsserien für Polymere entspricht, verwiesen wird hier auf Electrical Properties of Polymers, Seanor, D. A., Kapitel 17, Polymer Science, A. D. Jenkins, Editor, North Holland Publishing (1972).
Der Anteil jedes Polymeren, vorliegend in der Trägerbeschichtungsmischung, kann in Abhängigkeit von den spezifischen ausgewählten Komponenten, und den gewünschten Eigenschaften variieren. Im Allgemeinen enthält dis Beschichtungspolymermischung von 10 bis 90% des ersten Polymerpaares und von 90 bis 10 Gew.-% des zweiten Polymerpaares. Vorzugsweise werden Mischungen von Polymeren mit von 20 bis 40 Gew.-% des ersten Polymerpaares und von 80 bis 60 Gew.-% des zweiten Polymerpaares ausgewählt.
Entwicklerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können erzeugt werden durch Mischen der zuvor genannten Trägerpartikel mit einer Tonerzusammensetzung, umfassend Harzpartikel und Pigmentpartikel.
Verschiedene geeignete feste Trägerkemmaterialien oder Mischungen davon können für die vorliegende Erfindung ausgewählt werden. Charakteristische Kerneigenschaften, die wichtig sind, schließen die ein, die es ermöglichen, dass die Tonerpartikel eine positive Ladung oder eine negative Ladung aufnehmen und Trägerkeme, die erwünschte Fließeigenschaften im Entwicklerreservoir ermöglichen, vorliegend in einem xerografischen Bildgebungsapparat. Auch ein wichtiger Betrachtungspunkt im Hinblick auf Trägerkemeigenschaften sind z. B. geeignete magnetische Eigenschaften, die die Formung einer magnetischen Bürste in einem Entwicklungsverfahren vom magnetischen Bürstentyp ermöglichen und ebenso erwünschte mechanische Alterungseigenschaften der Trägerkerne. Beispiele der Trägerkeme, die ausgewählt werden können, schließen Eisen, Stahl, Ferrite, wie von Kupfer, Zink und Mangan, erhältlich von Steward Chemicals, Magnetite, Nickel und Mischungen davon ein. Bevorzugte Trägerkerne schließen Ferrite und Schwammeisen (sponge iron), oder Stahl ein, mit einem mittleren Partikelgrößendurchmesser von zwischen 30 um (Mikron) bis 200 um (Mikron).
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung resultieren Trägerpartikel mit relativ konstanten Leitfähigkeiten von zwischen etwa 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹ bis 10&supmin;&sup6; (Ohm-cm)&supmin;¹, z. B. mit einem 10 Volt-Schlag über eine 2,54 mm Lücke enthaltend Trägerkügelchen, gehalten im Platz durch einen Magneten, wobei die Trägerpartikel einen triboelektrischen Aufladungswert von -40 Mikrocoulomb pro Gramm bis +40 Mikrocoulomb pro Gramm aufweisen, wobei diese Parameter abhängig von den ausgewählten Beschichtungen und den Anteilen der verwendeten Polymere sind, wie hier zuvor aufgeführt. Verschiedene effektive geeignete Mittel können verwendet werden, um die Polymerpaarmischungsbeschichtungen auf die Oberfläche der Trägerpartikel aufzubringen. Beispiele typischer Mittel für diesen Zweck schließen das Kombinieren des Trägerkernmaterials und der Paarmischung der Polymere durch Kaskadenwalzenmischen oder Taumelmischen, Mahlmischen, Schüttelmischen, elektrostatisches Pulversprühen, Wirbelschichtverfahren, elektrostatische Scheibenverarbeitung und elektrostatische Vorhangsbeschichtung ein. Nach der Anwendung der Polymermischung wird Erwärmung eingeleitet, um das Fließen des Beschichtungsmaterials über die Oberfläche des Trägerkerns zu erlauben. Die Konzentration der Partikel an Beschichtungsmaterialpulver, ebenso wie die Parameter des Erwärmungsschrittes, können ausgewählt werden, um die Formung eines kontinuierlichen Films der Beschichtung auf der Oberfläche des Trägerkems zu erlauben, oder um zu erlauben, dass lediglich ausgewählte Flächen des Trägerkems beschichtet werden. Verbleiben ausgewählte Flächen des metallischen Trägerkerns unbeschichtet oder ausgesetzt, so können die Trägerpartikel elektrisch leitfähige Eigenschaften aufweisen, wenn das Kernmaterial ein Metall umfasst. Die zuvor genannten Leitfähigkeiten können verschiedene geeignete Werte umfassen. Im Allgemeinen ist diese Leitfähigkeit jedoch von etwa 10&supmin;¹&sup4; bis etwa 10&supmin;&sup6; (Ohm-cm)&supmin;¹, wie gemessen z. B. über einen 2,54 mm magnetischen Bürstenkopf bei einem angewendeten Potential von 10 Volt, wobei die Beschichtungsbedeckung von 10 bis 100 Prozent des Trägerkerns umfasst.
Illustrative Beispiele von fein verteilten Tonerharzen, ausgewählt für die Entwicklerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, schließen Polyamide, Epoxiharze, Polyurethane, Diolefine, Vinylharze, Styrolacrylate, Styrolmethacrylate, Styrolbutadiene, Polyester, wie das polymere Veresterungsprodukt einer Dicarboxylsäure und eines Diols, umfassend ein Diphenol, und vernetzte Polyester ein.
Als ein Tonerharz kann ausgewählt werden das Veresterungsprodukt einer Dicarboxylsäure und eines Diols, umfassend ein Diphenol, verwiesen wird in diesem Zusammenhang auf die US-A-3,590,000. Andere bevorzugte Tonerharze schließen Styrolmethacrylatcopolymere, Styrolbutadiencopolymere, Polyesterharze, erhalten aus der Reaktion von Bisphenol A und Propylenoxid, und verzweigte Polyesterharze, resultierend aus der Reaktion von Dimethylterephthalat, 1,3-Butandiol, 1,2-Propandiol und Pentaerythritol, und reaktive extrudierte Polyester ein. Im Allgemeinen werden von 1 bis 5 Gew.-Teile Tonerpartikel mit von 10 bis 300 Gew.-Teilen Trägerpartikel der vorliegenden Erfindung vermischt.
Verschiedene gut bekannte geeignete Pigmente oder Farbstoffe können als Farbmittel für die Tonerpartikel ausgewählt werden, einschließlich z. B. Ruß, wie REGAL 330®, Nigrosinfarbstoff, Lampenruß, Eisenoxide, Magnetite, gefärbte Magnetite, verschieden von schwarz, und Mischungen davon. Das Pigment, das vorzugsweise Ruß ist, sollte in einer ausreichenden Menge vorliegen, um die Tonerzusammensetzung hoch gefärbt zu machen. Also können Pigmentpartikel in Mengen von 3 bis 20 und vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tonerzusammensetzung, vorliegen. Wie dem auch sei, geringere oder größere Mengen an Pigmentpartikeln können in den Ausführungsformen ausgewählt werden.
Umfassen die Pigmentpartikel Magnetite, welche Mischungen von Eisenoxiden sind (FeO, Fe&sub2;O&sub3;), so schließen diese kommerziell erhältliche ein, wie MAPICO BLACK". Sie liegen in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-% vor, vorzugsweise in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-%.
Die Harzpartikel liegen in einer ausreichenden aber effektiven Menge vor, also wenn 10 Gew.-% Pigment oder Farbmittel, wie Ruß, vorliegen, werden 90 Gew.-% Harzmaterial ausgewählt. Im Allgemeinen jedoch umfasst die Tonerzusammensetzung von 85 bis 97 Gew.-% Tonerharzpartikel und von 3 bis 15 Gew.-% Pigmentpartikel, wie Ruß.
Auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen sind gefärbte Toner- und Entwicklerzusammensetzungen, umfassend Tonerharzpartikel, Trägerpartikel und als Pigmente oder Farbmittel rote, grüne, braune, blaue, magenta, cyan und/oder gelbe Partikel, ebenso wie Mischungen davon. Diese Pigmente liegen im Allgemeinen in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-% vor, basierend auf dem Gewicht der Tonerharzpartikel.
Für das weitere Verbessern der positiven Aufladungseigenschaften der Entwicklerzusammensetzungen, hier beschrieben, und als optionale Komponenten können in den Toner oder auf seine Oberfläche ladungsvergrößernde Additive aufgebracht werden, einschließlich Alkylpyridiniumhalogenide, siehe US-A-4,298,672, organische Sulfat- oder Sulfonatzusammensetzungen, siehe US-A-4,338,390, Distearyldimethylammoniumsulfat, Disulfate und andere ähnliche bekannte ladungsvergrößernde Additive. Auch negative ladungsvergrößernde Additive können ausgewählt werden, wie Aluminiumkomplexe, wie BONTRON E-88®. Diese Additive werden üblicherweise in den Toner in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-% eingebracht, und vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-%.
Die Tonerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch eine Anzahl von bekannten Verfahren, einschließlich Schmelzmischen der Tonerharzpartikel und Pigmentpartikel oder Farbmittel gefolgt durch mechanisches Mahlen (attrition).
Die Toner- und Entwicklerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch für die Verwendung in elektrostatografischen Bildgebungsverfahren, enthaltend übliche Fotorezeptoren, einschließlich anorganischer und organischer Fotorezeptorbildgebungselemente, ausgewählt werden. Beispiele an Bildgebungselementen sind Selen, Selenlegierungen und Selen oder Selenlegierungen enthaltend Additive oder Dotiermittel, wie Halogene. Weiter können organische Fotorezeptoren ausgewählt werden, wobei illustrative Beispiele davon beschichtete fotoansprechende Vorrichtungen, umfassend Transportschichten und Fotoerzeugungsschichten, aufweisen, siehe US-A-4,265,990.
Bilder, erhalten mit den Entwicklerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zeigen in Ausführungsformen akzeptable Werte für Feststoffe, ausgezeichnete Halbtonwerte und erwünschte Linienauflösung, wobei akzeptable oder im Wesentlichen keine Hintergrundablagerungen auftreten. In Übereinstimmung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können Trägerpartikel mit positiven triboelektrischen Aufladungswerten erhalten werden, von 10 bis 80 Mikrocoulomb pro Gramm, z. B. durch Auswahl als Trägerbeschichtung Polyethylen und Polymethylmethacrylate.
Die Verfahren und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden weiter illustriert im Hinblick auf die folgenden Diagramme. Darin ist PMMA Polymethylmethacrylat, CB ist Ruß, PFV&sub2; ist KYNAR®, ein Polyvinylidenfluorid, Log Leitfähigkeit bezieht sich auf die Träger, wobei der Trägerkern Eisen ist, Tribo bezieht sich auf den Träger, wobei der Trägerkern Eisen war und wobei z. B. der Wert -13,6 im Log Diagramm 20 Prozent Ruß beladenes PMMA, 40 Prozent PVF&sub2; (KYNAR®) und 40 Prozent PMMA repräsentiert.
Die folgenden Beispiele werden zur Verfügung gestellt, um die vorliegende Erfindung weiter zu definieren. Es sollte verstanden werden, dass diese Beispiele zur Illustration gedacht sind und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken. Teile und Prozentangaben beziehen sich auf Gewicht, so nicht anders angegeben. Vergleichsdaten sind auch dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Trägerpartikel wurden hergestellt durch Beschichten von 2268 g Hoeganaes Stahlkeme, 90 Mikron Durchmesser des Gewichtsmedians, mit 22,7 g (1% Beschichtungsgewicht) einer Polymermischung umfassend 6,81 g (30%) eines Polyvinylidenfluorids, erhältlich als KYNAR® 301 F, und 15,89 g (70%) Polymethylmethacrylat, erhältlich von Soken Chemicals. Diese Komponenten wurden in einem Twincone-Mischer für 20 Minuten bei 23,5 Upm vermischt, resultierend in einer einheitlichen Verteilung der Polymere über die Trägerkerne, wobei die Polymere mechanisch und/oder elektrostatisch an die Kerne angeheftet waren. Anschließend wurden die resultierenden Trägerpartikel in einen rotierenden Röhrenofen gegeben. Der Ofen wurde bei 204,4ºC gehalten, wodurch die Polymere geschmolzen und auf die Kerne aufgeschmolzen wurden.
Eine Entwicklermischung wurde dann hergestellt durch Mischen von 200 g der oben hergestellten Träger mit 6 g Toner, umfassend 89 Gew.-% des extrudierten vernetzten Polyesters aus US-A-5,227,460, REGAL 330® Ruß, 5 Gew.-%, 6 Gew.-% des Wachses mit geringem Molekulargewicht 660P, erhältlich von Sanyo Chemicals of Japan und als Oberflächenadditiv geflammtes Silica TS530 AEROSIL®, erhältlich von Degussa Chemicals, 1 Gew.-%.
Anschließend wurde die triboelektrische Ladung auf dem Träger bestimmt durch den bekannten Faraday Käfigprozess und wurde auf dem Träger zu 23,2 Mikrocoulomb pro g bestimmt. Weiter wurde die Leitfähigkeit des Trägers bestimmt, durch Formen einer 2,54 mm langen magnetischen Bürste an Trägerpartikeln und Messen der Leitfähigkeit durch Anbringen eines Potentials von 10 Volt über die Bürste. Die Leitfähigkeit war 1 · 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹. Daher sind diese Trägerpartikel isolierend.
In allen Beispielen wurden triboelektrische Aufladungswerte und Leitfähigkeitszahlen in Übereinstimmung mit den zuvor genannten Prozeduren erhalten.

Beispiel II

Das Verfahren aus Beispiel I wurde wiederholt, mit einer Trägerbeschichtung aus 65 Gew.-% Polymethylmethacrylat, 25 Gew.-% KYNAR® und 10 Gew.-% Polymethylmethacrylat mit 20% Ruß. Die Triboaufladung des Trägers war 23,9 Mikrocoulomb pro g und die Trägerleitfähigkeit war 3 · 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹.

Beispiel III

Ein Entwickler der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt durch Wiederholen des Verfahrens des Beispiels II, mit der Ausnahme, dass 4,54 g (20%) leitfähiges Polymethylmethacrylat in die Polymermischung eingeführt wurden. Die Mengen an Polyvinylidenfluorid und Polymethylmethacrylat wurden jeweils um 10% reduziert, was eine Polymermischung zur Verfügung stellte, umfassend 4,54 g (20%) Polyvinylidenfluorid, 13,62 g (60%) Polymethylmethacrylat und 4,54 g (20%) rußbeladendes leitfähiges Polymethylmethacrylat. Die resultierenden Trägerpartikel hatten eine gemessene triboelektrische Aufladung von 23,1 Mikrocoulomb pro g. Die Trägerpartikel hatten auch eine Leitfähigkeit von 6 · 10&supmin;&sup9; (Ohm-cm)&supmin;¹, was als halbleitend angesehen wird. Daher, durch Halten der Mengen an Polyvinylidenfiuorid und Polymethylmethacrylat relativ konstant und durch das Einführen von 20 Gew.-% rußbeladenem leitfähigem Polymethylmethacrylat werden die Trägerpartikel von isolierend zu halbleitend geändert, ohne dass die triboelektrische Aufladung der Trägerpartikel beeinträchtigt wird.

Beispiel IV

Das Verfahren aus Beispiel III wurde wiederholt, mit 45 Gew.-% Polymethylmethacrylat, 15 Gew.-% KYNAR® und 40 Gew.-% rußbeladenes Polymethylmethacrylat. Die Leitfähigkeit der Träger war 6 · 10&supmin;&sup8; (Ohm-cm)&supmin;¹ und Tribo war 22,6 (Mikrocoulomb pro g).

Beispiel V

Eine Entwicklerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt durch Wiederholen des Verfahrens aus Beispiel I und weiteres Erhöhen des Anteils an rußbeladenem Polymethylmethacrylat in der Polymermischung. Die Polymermischung umfasste 2,27 g (10%) Polyvinylidenfluorid, 6,81 g (30%) Polymethylmethacrylat und 13,62 g (60%) rußbeladenes Polymethylmethacrylat. Auf den Trägerpartikeln resultierte eine trioelektrische Aufladung von 23,0 Mikrocoulomb pro g und die Trägerpartikel hatten eine Leitfähigkeit von 2 · 10&supmin;&sup9; (Ohm-cm)&supmin;¹. Die triboelektrischen Aufladungseigenschaften der Träger war ähnlich denen in Beispiel I, wie dem auch sei, die Leitfähigkeit wurde weiter erhöht, um einen voll leitfähigen Träger zu ergeben. Ein Träger kann als voll leitfähig angesehen werden, wenn die gemessene Leitfähigkeit im gleichen Bereich liegt wie die des nichtbeschichteten Trägerkerns.

Beispiel VI

Eine Entwicklerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt durch Wiederholen des Verfahrens des Beispiels I mit der Ausnahme, dass die Polymermischung 6,81 g (30%) Polyvinylidenfluorid, 2,27 g (10%) Polymethylmethacrylat und 13,62 g (60%) rußbeladenes Polymethylmethacrylat umfasste. Auf den Trägerpartikeln resultierte eine trioelektrische Aufladung von 13,3 Mikrocoulomb pro g und die Trägerpartikel hatten eine Leitfähigkeit von 1 · 10&supmin;&sup8; (Ohm-cm)&supmin;¹. Also, verglichen mit Beispiel II, ist dieser Träger auch halbleitend, wie dem auch sei, die triboelektrischen Aufladungseigenschaften wurden verändert, um Trägerpartikel zu produzieren mit einem geringeren triboelektrischen Aufladungspotential. Ein Träger mit einer Leitfähigkeit und einem geringeren Tribo als Beispiel II kann mit 30% Polyvinylidenfluorid, 20% Polymethylmethacrylat und 50% rußbeladenem leitfähigen Polymethylmethacrylat formuliert werden.

Beispiel VII

Das Verfahren aus Beispiel III wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Trägerbeschichtungsmischung vier Polymere umfasste, 30 Gew.-% PMMA, 60 Gew.-% rußbeladenes leitfähiges PMMA, mit 10 Gew.-% Ruß darin dispergiert, 5 Gew.-% Polytrifluorethylmethacrylat und 5 Gew.-% leitfähiges Polytrifluorethylmethacrylat mit 10 Gew.-% Ruß darin dispergiert. Trägertribo war 23 und Trägerleitfähigkeit war 1 · 10&supmin;&sup9; (Ohm-cm)&supmin;¹.

Beispiel VIII

Das Verfahren aus Beispiel III wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Trägerbeschichtungsmischung vier Polymere umfasste, 45 Gew.-% PMMA, 40 Gew.-% rußbeladenes PMMA, mit 10 Gew.-% Ruß darin dispergiert, 10 Gew.-% Polytrifluorethylmethacrylat und 5 Gew.-% leitfähiges Polytrifluorethylmethacrylat mit 10 Gew.-% Ruß darin dispergiert. Trägertribo war 23 und Trägerleitfähigkeit war 3 · 10&supmin;¹¹ (Ohm-cm)&supmin;¹.

Claims

1. Trägerpartikelzusammensetzung, umfassend einen Kern mit einer Beschichtung, umfassend ein erstes Polymerpaar oder ein erstes Polymer und ein zweites Polymerpaar, wobei das erste und das zweite Polymerpaar jeweils ein isolierendes Polymer und ein leitfähiges Polymer enthalten und wobei die Leitfähigkeit besagter Trägerpartikel von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup4; (Ohm-cm)&supmin;¹ ist.

2. Trägerpartikelzusammensetzung in Übereinstimmung mit Anspruch 1, wobei besagtes leitfähiges Polymer eine leitfähige Komponente dispergiert aufweist und ein isolierendes Polymer.

3. Verfahren für die Herstellung beschichteter Trägerpartikel in Übereinstimmung mit Anspruch 1, umfassend

Mischen der Trägerkerne mit dem ersten Polymerpaar oder dem ersten Polymer

und dem zweiten Polymerpaar,

Erwärmen der Mischung und

Abkühlen der Mischung.

4. Verfahren in Übereinstimmung mit Anspruch 3, wobei das erste Polymer isolierend ist.

5. Verfahren in Übereinstimmung mit Ansprüchen 3 oder 4, umfassend

(1) Trockenmischen der Trägerkempartikel und der Polymermischung für eine ausreichende Zeitperiode, um das Anhaften der Polymermischung auf die Trägerkernpartikel zu ermöglichen;

(2) Erwärmen der Mischung aus Trägerkempartikel und Polymermischung auf eine Temperatur zwischen 93ºC und 288ºC, wodurch die Polymermischung schmilzt und auf die Trägerkempartikel aufschmilzt; und

(3) anschließendes Abkühlen der resultierenden beschichteten Trägerpartikel.

6. Verfahren in Übereinstimmung mit Ansprüchen 3 oder 5, wobei das erste und das zweite Polymerpaar jeweils ein isolierendes Polymer enthalten, mit einer Leitfähigkeit von etwa 10&supmin;¹&sup5; (Ohm-cm)&supmin;¹, und ein leitfähiges Polymer mit einer Leitfähigkeit von etwa 102 (Ohm-cm)&supmin;¹.

7. Verfahren in Übereinstimmung mit irgendeinem der Ansprüche 3, 5 oder 6, wobei das erste Polymerpaar ein isolierendes Polymer mit einer Leitfähigkeit von 10&supmin;¹&sup5; (Ohm-cm)&supmin;¹ und das zweite Polymerpaar ein leitfähiges Polymer mit einer Leitfähigkeit von 10&supmin;² (Ohm-cm)&supmin;¹ enthält.

8. Verfahren in Übereinstimmung mit irgendeinem der Ansprüche 3 oder 5 bis 7, wobei das erste Polymerpaar in einer Menge von 40 bis 60 Gew.-% und das zweite Polymerpaar in einer Menge von 60 bis 40 Gew.-% vorliegt.

9. Verfahren in Übereinstimmung mit irgendeinem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Beschichtung kontinuierlich ist und mit einer Dicke von 0,2 um (Mikron) bis 1,5 um (Mikron) vorliegt.