DE69911520T2

DE69911520T2 - Träger für die Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder und diesen Träger benutzendes Bildherstellungsgerät

Info

Publication number: DE69911520T2
Application number: DE69911520T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Kawata; Akinori Koyama; Nobuaki Higashiosaka-shi Kawano
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: EP0977094A1; EP0977094B1; US6130018A; DE69911520D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes und insbesondere auf einen Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das mit einem thermoplastischen Harz beschichtet ist, was eine verlängerte Verwendung und stabiles Aufladungsvermögen gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Bild-formende Vorrichtung unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers als Entwickler und insbesondere auf eine Bild-formende Vorrichtung unter Verwendung des obigen Trägers zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes.
In der Elektrofotografie wird das „magnetische Bürstenverfahren" als verbreitete Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes gesehen, und als Entwickler hierfür ist ein Zweikomponentenentwickler, der ein Gemisch aus magnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen umfaßt, vielfältig verwendet worden.
Einer der Nachteile des Zweikomponentenentwicklers ist, daß die Tonerteilchen dazu neigen, auf der Trägeroberfläche geschmolzen zu werden, nämlich die Herstellung von verbrauchtem Toner. Es ist bekannt, daß verbrauchter Toner Schleier verursacht und das Aufladungsvermögen eines Trägers und die Bildschwärzung verringert. Speziell ist der verbrauchte Toner das Phänomen, daß Tonerteilchen auf der Oberfläche eines magnetischen Trägers in einer Filmform haften und sich darauf absetzen. Der Anteil der magnetischen Trägeroberfläche wird dem Toneranteil ähnlich, was eine Reibungsladung verursacht, wodurch kein vorbestimmtes Aufladungsvermögen erhalten wird. Daher muß neben dem Auftreten des verbrauchten Toners der magnetische Träger verworfen und dann durch einem neuen magnetischen Träger ersetzt werden.
Um das obige Problem zu lösen, sind eine Vielzahl an Harz-beschichteten Trägern vorgeschlagen worden, bei denen die Trägerteilchenoberfläche mit verschiedenen Harzen beschichtet wird. In Hinblick auf die Beständigkeit gegen Oberflächenkontamination wird die Verwendung von Fluorkohlenstoffpolymeren vorgeschlagen. JP-A-314198/1996 schlägt vor, als ein Beschichtungsharz Polyolefin mit einem spezifischen gewichtsmittleren Molekulargewicht (Mw) und einem zahlenmittleren Molekulargewicht (Mn) zu verwenden, um die Haftung des Toners usw. zu vermeiden. Dies weist in gewisser Hinsicht Erfolg beim Verhindern der Haftung der Tonerteilchen und dergleichen auf.
In bezug auf die vorhergehende Möglichkeit weist jedoch Fluor selbst ein starkes negatives Aufladungsvermögen auf. Folglich ist das negative Aufladungsvermögen vom Toner gering, wodurch seine Verwendung beschränkt wird. In bezug auf die letztere Möglichkeit wird die Entwicklungseigenschaft nach einer verlängerten Verwendung noch nicht vollständig erfüllt.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes und eine Bild-formende Vorrichtung bereitzustellen, welche die Probleme, die beim Stand der Technik liegen, überwunden hat, und ein stabiles Aufladungsvermögen über einen verlängerten Zeitraum und ein Bild hoher Schwärzung ohne Schleier gewährleistet.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt ein Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes ein Teilchen aus einem magnetischen Material, das mit einem Beschichtungsharz beschichtet wird. Das Beschichtungsharz ist ein thermoplastisches Harz mit einer Härte der Stufe F bis B hinsichtlich eines Bleistiftkratztests, und liegt in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Teilchens aus einem magnetischen Material, vor.
Gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt eine Bild-formende Vorrichtung einen Entwicklungsabschnitt zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes, das auf einem Bild-tragenden Teil durch einen Entwickler, der eine Trä gerkomponente und eine Tonerkomponente umfaßt, gebildet ist; einen Übertragungsabschnitt zum Übertragen eines Tonerbildes auf dem Bild-tragenden Teil auf Kopierpapier; und einen Reinigungsabschnitt mit einer Reinigungsklinge zum Reinigen einer Oberfläche des Bild-tragenden Teils nach der Übertragung. Die Trägerkomponente umfaßt Trägerteilchen, die jeweils ein Teilchen aus einem magnetischen Material aufweisen, welches mit einem Beschichtungsharz beschichtet ist. Das Beschichtungsharz ist ein thermoplastisches Harz mit einer Härte der Stufe F bis B hinsichtlich eines Bleistiftkratztests, und liegt in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Teilchen aus einem magnetischen Material, vor.
Selbst wenn der verbrauchte Toner haftet, gewährleistet der Träger eine lange Verwendung und bietet ein stabiles Aufladungsvermögen, da die Harzoberfläche des Trägers durch aufeinanderfolgendes Ablösen der Harzoberflächen erneuert wird.
Die Bild-formende Vorrichtung ermöglicht, dank der Verwendung des obigen Trägers, ein stabiles Aufladen des Toners für einen verlängerten Zeitraum. Selbst wenn sich Beschichtungsharzstücke, die von der Trägeroberfläche abgetrennt werden, zu dem Bild-tragenden Teil bewegen und daran haften, können sie außerdem, dank der Reinigungsklinge zum Reinigen der Oberfläche des Bild-tragenden Teils, wirkungsvoll von der Oberfläche des Bild-tragenden Teils entfernt werden.
1 ist eine schematische Ansicht einer Bild-formenden Vorrichtung, welche die vorliegende Erfindung verkörpert;
2 ist ein Diagramm, das ein Ladungsmeßsystem mit Trennabsauger schematisch darstellt; und
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Meßteil des Meßsystems zeigt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen, ersten bevorzugten Ausführungsform weist ein Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das Teilchen aus einem magnetischen Material, die mit einem Beschichtungsharz beschichtet sind, aufweist (nachstehend in einigen Fällen als „Träger" bezeichnet), eine bemerkenswerte Eigenschaft dahingehend auf, daß das Beschichtungsharz ein thermoplastisches Harz mit einer Härte der Stufe F bis B hinsichtlich des Bleistiftkratztests ist. Dies gewährleistet ein stabiles Aufladungsvermögen über einen verlängerten Zeitraum und ermöglicht die Bildung eines Bildes hoher Schwärzung ohne Schleier.
Konventionell ist es größtenteils beabsichtigt worden, das Haften des verbrauchten Toners an der Trägeroberfläche zu verhindern. Ausgehend davon, daß es unvermeidlich ist, daß der verbrauchte Toner an der Trägeroberfläche zu einem bestimmten Grad haftet, wird es dem Harz der Trägeroberfläche, an der der verbrauchte Toner haftet, in der vorliegenden Erfindung ermöglicht, sich nacheinander abzulösen, so daß eine neue Harzoberfläche ohne verbrauchtem Toner auf der Trägeroberfläche erscheint.
Zum aufeinanderfolgenden Ablösen eines Beschichtungsharzes ist es notwendig, ein thermoplastisches Harz als ein Beschichtungsharz zu verwenden. Da ein hitzehärtbares Harz sehr fest wird, kann das Harzablösen unterdrückt werden. Es ist ebenfalls notwendig, daß das Beschichtungsharz eine Härte der Stufe F bis B hinsichtlich des Bleistiftkratztests aufweist. Über dem Wert F wird das Ablösen des Harzes verzögert, und auf der Trägeroberfläche erscheint nur schwer eine neue Beschichtungsoberfläche. Unter dem Wert B schreitet das Ablösen des Harzes übermäßig fort und es wird möglich, den Träger über einen langen Zeitraum zu verwenden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stufen des Bleistiftkratztests diese, die durch die folgende Verfahrensweise bestimmt werden. Zunächst wird eine zu messende Toluenlösung von Harz einheitlich mit einer Bürste auf eine Testplatte (eine Stahlplatte von 150 mm × 70 mm × 0,8 mm) aufgetragen. Die Testplatte wird dann in einen Ofen („PERFECT OVEN PS-212", hergestellt von Tabai Espec Co., Ltd.) gegeben und getrocknet und eine Stunde bei 100°C für ein thermoplastisches Harz gehärtet. Für ein hitzehärtbares Harz, wird dies bei einer Temperatur durchgeführt, bei der das hitzehärtbare Harz gehärtet wird. Die resultierende Platte wird der Mes sung durch Handschriftverfahren, das im JIS-Standard (K 5400-1990) definiert wird, unterzogen.
Außerdem liegt eine Harzbeschichtung in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, vor. Unter 0,5 Gewichtssteilen kann die vollständige Oberfläche der Teilchen aus einem magnetischen Material nicht mit einem Beschichtungsharz beschichtet werden, oder aber, selbst wenn es beschichtet wird, ist die Harzschicht dünn und der Träger kann nicht lange verwendet werden. Über 5 Gewichtsteilen treten dahingehend Probleme auf, daß der Träger aggregieren kann, und die Teilchen aus einem magnetischen Material nicht gleichmäßig mit Harz beschichtet werden können.
Ein Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen Bildes kann vorzugsweise der folgenden Gleichung (1) genügen (Y + 2) ≤ X ≤ (Y + 10) (1)wobei X einen Absolutwert der Sättigungsladungsmenge von Tonerteilchen infolge der Reibung mit den Teilchen aus einem magnetischen Material bezeichnet, und Y einen Absolutwert der Sättigungsladungsmenge von Tonerteilchen infolge der Reibung mit den Trägerteilchen bezeichnet. Speziell im Falle, daß das Ablösen eines Beschichtungsharzes durch wiederholte Verwendung des Trägers fortschreitet, und die Harzschicht dünn wird und kein Harz enthält, was ein Teilbelichten der Oberfläche von Teilchen aus einem magnetischen Material verursacht, ist es möglich, das Aufladungsvermögen des Toners aufrechtzuerhalten und außerdem die Betriebsdauer des Trägers durch Verfestigen zu verlängern, so daß das Aufladungsvermögen der Teilchen aus einem magnetischen Material höher als das des Trägers ist, der mit dem Beschichtungsharz beschichtet wurde.
Wenn die Sättigungsladungsmenge X von Tonerteilchen infolge der Reibung mit Teilchen aus einem magnetischen Material unter der unteren Grenze der Gleichung (1) liegt, ist das Aufladungsvermögen der Teilchen aus einem magnetischen Material unzureichend und die Betriebsdauer des Trägers kann nicht zufriedenstellend verlängert werden. Wenn die Sättigungsladungsmenge X über der oberen Grenze der Gleichung (1) liegt, ist das Aufladungsvermögen der Teilchen aus einem magneti schen Material sehr hoch, und der Toner wird überladen, was die Bildschwärzung vermindern kann.
Ein Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes kann vorzugsweise Teilchen mit Aufladungsvermögen und/oder Leitfähigkeit mit einer Teilchengröße von 0,005 bis 1 μm in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Beschichtungsharzes, enthalten. Das heißt, die Gegenwart von Teilchen mit Aufladungsvermögen und/oder Leitfähigkeit in einem Beschichtungsharz erleichtert die Kontrolle des Aufladens auf Tonerteilchen und beschleunigt ebenso das Ablösen von Harz, wodurch das Aufladungsvermögen des Trägers über einen langen Zeitraum aufrechterhalten wird.
Wenn die Teilchengröße unter 0,005 μm liegt, wird die Beschleunigung des Ablösens von Harz nicht erreicht. Über 1 μm wird eine derartige Beschleunigung im Übermaß ausgeübt, und dadurch kann es schwierig werden, den Träger für einen langen Zeitraum zu verwenden.
Wenn die Menge an Teilchen unter 0,1 Gewichtsteilen liegt, kann die Aufladekontrolle nicht zufriedenstellend durchgeführt werden. Über 10 Gewichtsteilen wird das Ablösen von Harz beschleunigt, und es kann schwierig werden, den Träger für einen langen Zeitraum zu verwenden.
Eine erfindungsgemäße Bild-formende Vorrichtung verwendet den oben genannten Träger mit Teilchen aus einem magnetischen Material, die mit einem speziellen Beschichtungsharz als Träger beschichtet werden. Eine Reinigungsklinge wird als Mittel zur Reinigung der Oberfläche des Bild-tragenden Teils eingesetzt. Die Verwendung des obigen Trägers gewährleistet ein stabiles Aufladungsvermögen über einen langen Zeitraum und ermöglicht die Bildung eines Bildes mit hohem Schwärzungsgrad ohne Schleier. Da andererseits ein Beschichtungsharz als ein Aufladematerial auf Tonerteilchen funktioniert, wird zwangsläufig eines verwendet, das entgegengesetzt zu der Polarität der Tonerteilchen aufgeladen werden kann. Wenn insbesondere ein Umkehrverfahren als ein Entwicklungsverfahren eingesetzt wird, kann das Beschichtungsharz, das von einem Trägerteilchen (nachstehend in einigen Fällen als „Beschichtungsharzstücke" bezeichnet) abgetrennt wird, in einen Entwickler gemischt werden, und die Beschichtungsharzstücke können sich zu dem nicht-latenten Bildteil eines Bild-tragenden Teils bewegen und daran haften. Da der Hauptteil der Beschichtungsharzstücke, die an dem Bild-tragenden Teil haften, auf die den Tonerteilchen entgegensetzte Polarität aufgeladen wird, verbleiben sie auf dem Bildtragenden Teil, ohne sich bei einem Übertragungsverfahren zu dem Kopierpapier zu bewegen. Bild-formende Vorrichtungen sind normalerweise mit einem Reiniger zum Reinigen nicht-übertragener Tonerteilchen oder dergleichen auf einen Bild-tragenden Teil ausgestattet. Jedoch richten sich derartige Reiniger in erster Linie auf die Rückführung nicht-übertragener Tonerteilchen, Papierpulver usw. Daher können einige der konventionellen Reiniger die Beschichtungsstücke nicht vollständig rückführen.
Mit diesem Gedanken im Hinterkopf stellten die betreffenden Erfinder verstärkte Überlegungen hinsichtlich der Möglichkeit zum Reinigen von Beschichtungsharzteilchen auf einem Bild-tragenden Teil an, und die vorliegende Erfindung wurde erreicht, als festgestellt wurde, das der Reiniger unter Verwendung einer Reinigungsklinge am besten geeignet war.
Eine Bild-formende Vorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bezüglich 1 beschrieben. Ein Photorezeptor 1 wird als ein Bild-tragender Teil verwendet. Der Photorezeptor 1, dessen Oberfläche durch eine Aufladeeinheit 2 gleichmäßig positiv geladen wird, wird durch eine Belichtungseinheit 3 dem elektrostatischen latenten Bildaufbau unterzogen. In einer Entwicklereinheit 4 werden die Tonerteilchen an das elektrostatische latente Bild zum Visualisieren durch eine magnetische Bürste eines Entwicklers 42, bestehend aus Tonerteilchen und den oben genannten Trägerteilchen, der auf einer Entwicklerrolle 41, die ein Magnet darin enthält, bereitgestellt wird, angehaftet. In einer Übertragungseinheit 5 wird ein Tonerbild auf dem Photorezeptor 1 auf Kopierpapier übertragen. Deshalb wird das Kopierpapier mit dem übertragenen Tonerbild erwärmt und auf dem Kopierpapier durch Druck in einer Fixiereinheit (nicht gezeigt) fixiert. Nicht-übertragene Tonerteilchen und Beschichtungsharzstücke verbleiben auf dem Photorezeptor 1, und sie werden vorher durch eine Reinigungsbürste 61 gereinigt und dann durch eine Reinigungsklinge 62, die in einer Reinigungseinheit 6 bereitgestellt wird, vollständig entfernt.
Es kann bevorzugt werden, den Bild-tragenden Teil oder Photorezeptor mit einer photosensiblen Schicht, die amorphes Silicium umfaßt, bereitzustellen. Da der Photorezeptor eine hohe Oberflächenhärte aufweist, kann der Kontaktdruck einer Reinigungsklinge zu dem Photorezeptor erhöht werden, um eine vollständige Reinigung der Beschichtungsharzstücke, die auf dem Photorezeptor verbleiben, zu gewährleisten. Außerdem weist dieser Photorezeptor im Bereich der sichtbaren Strahlung eine hohe Empfindlichkeit auf und besitzt ausgezeichnete Wärmebeständigkeit.
Als Beschichtungsharz, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist jedes thermoplastische Harz verwendbar, und es werden keine speziellen Beschränkungen darauf auferlegt. Es gibt beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Poly-4-methylpenten-1, Polyvinylidenchlorid, ABS-Harz (Acrylonitril-Butadien-Styren), Polystyren, (Meth)acrylharz, Polyvinylalkoholharz, und thermoplastische Elastomere wie die der Polyvinylchlorid-, Polyurethan-, Polyester-, Polyamid- und Polybutadien-Reihe.
Von diesen wird (Meth)acrylharz stärker bevorzugt. Speziell bevorzugtes Harz kann eins sein, das durch Copolymerisieren von Acrylat oder Methacrylat als die Hauptkomponente, und einem ungesättigten Monomer, dargestellt durch die folgende Formel, erhalten wird:
worin R¹ ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe oder Ethylgruppe ist, und Z eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 oder mehreren Kohlenstoffatomen ist.
Beispiele von Acrylat und Methacrylat sind Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acryiat, n-Amyl(meth)acrylat, Isoamyl(meth)acrylat, n-Hexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat und n-Octyl(meth)acrylat. Die Bezeichnung „(Meth)acrylat" wird so verstanden, daß es Acrylsäure oder Methacrylsäure bedeutet.
Beispiele von Substituenten, die durch Z in der Formel (2) dargestellt werden, können eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen, wie eine Cyclohexylgruppe, eine Methylcyclohexylgruppe und eine Cyclododecylgruppe; geradkettige oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen, wie Butylgruppe, Isobutylgruppe, tert-Butylgruppe, 2-Ethylhexylgruppe, Heptylgruppe, Octylgruppe, Nonylgruppe, Decylgruppe, Undecylgruppe, Dodecylgruppe, Pentadecylgruppe und Octadecylgruppe; und eine polycyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen, wie eine Bornylgruppe und Isobornylgruppe, sein. Von diesen werden die alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, verzweigtkettige Alkylgruppe und geradkettige Alkylgruppe mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen bevorzugt.
Beispiele des ungesättigten Monomers, dargestellt durch die Formel (2), können Cyclohexyl(meth)acrylat, Methylcyclohexyl(meth)acrylat, Cyclododecyl(meth)acrylat, tert-Butylcyclohexyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, tert-Butyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat sein. Sie können einzeln oder in Kombination von zumindest zwei von diesen verwendet werden.
Die Härte des Harzes kann durch die Art und den Anteil des verwendeten Monomers und dem Molekulargewicht des Harzes kontrolliert werden. Als ein Beispiel werden ein Copolymer von (Meth)acrylharz, das ein geeignetes Harz ist, und ein ungesättigtes Monomer der Formel (2) hier zur Erläuterung angegeben. Das (Meth)acrylharz kann die Dichtheit von Harz vermitteln und das ungesättigte Monomer der Formel (2) kann die Spröde von Harz vermitteln. Daher wird die gewünschte Härte durch Einstellen des Anteils des Monomers erhältlich.
Das Material für Teilchen aus einem magnetischen Material, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, ist nicht besonders eingeschränkt. Es kann beispielsweise Metalle aus einem magnetischen Material, wie Eisen, Nickel und Kobalt; und Legierungen davon, wobei die Legierungen Seltenerdmetalle enthalten; und Eisenoxid, wie weiches Ferrit, beispielsweise Hämatit, Magnetit, Mangan/Zink-Ferrit, Nickel/Zink-Ferrit, Mangan/Magnesium-Ferrit und Lithiumferrit und Kup fer/Zink-Ferrit und Gemische davon geben. Teilchen aus einem magnetischen Material, die in der Ausführungsform verwendet werden, können mit Sinter- oder Zerstäubungsverfahren unter Verwendung des obigen Materials hergestellt werden.
Dispersionsharz aus einem magnetischen Material kann ebenfalls als Teilchen aus einem magnetischen Material nützlich sein. Als magnetisches Material kann das oben genannte Material für Teilchen aus einem magnetischen Material verwendet werden. Beispiele für ein Bindemittelharz können Vinylharz, Polyesterharz, Epoxyharz, Phenolharz, Harnstoffharz, Polyurethanharz, Polyimidharz, Celluloseharz und Polyetherharz und Gemische davon sein.
Die bevorzugte Teilchengröße von Teilchen aus einem magnetischen Material kann normalerweise zwischen 30 und 200 μm, insbesondere zwischen 50 und 150 μm, basierend auf der Elektronenmikroskopie, liegen.
Die scheinbare Dichte von Teilchen aus einem magnetischen Material kann normalerweise zwischen 2,0 und 3,0 g/cm³ liegen, obwohl die des magnetischen Materials von seiner Zusammensetzung und Oberflächenstruktur abhängt.
Die Sättigungsmagnetisierung von Teilchen aus einem magnetischen Material kann vorzugsweise 40 bis 70 Am²/kg betragen.
Um die Oberfläche von Teilchen aus einem magnetischen Material mit einem Beschichtungsharz zu beschichten, kann in der vorliegenden Ausführungsform eine Lösungs- oder Dispersionsflüssigkeit eines Beschichtungsharzes auf die Teilchen aus einem magnetischen Material aufgetragen werden. Beispiele für Lösungsmittel für die Auftragflüssigkeit können aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Toluen und Xylen; Ketonlösungsmittel, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexan; cyclische Etherlösungsmittel, wie Tetrahydrofuran und Dioxan; Alkohollösungsmittel, wie Ethanol, Propanol und Butanol; Cellosolve-Lösungsmittel, wie Ethyl-Cellosolve und Butyl-Cellosolve; Esterlösungsmittel, wie Ethylacetat und Butylacetat; und Amidlösungsmittel, wie Dimethylformamid und Dimethylacetamid sein. Sie können einzeln oder in Kombination von zumindest zwei derjenigen verwendet werden. Die bevorzugte Konzentration von Harzzusammensetzungen in einer Auftragflüssigkeit kann normalerweise zwischen 0,001 und 30 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,01 bis 2 Gew.-%, liegen.
Als ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsharzes auf Teilchen aus einem magnetischen Material gibt es beispielsweise Sprühtrocknungsverfahren, Fließbettverfahren, Sprühtrocknungsverfahren unter Verwendung eines Fließbettes und Eintauchverfahren. Von diesen kann das Fließbettverfahren besonders bevorzugt werden, da ein wirksames Auftragen mit wenig Beschichtungsharz erreicht wird.
Die Menge des Beschichtungsharzes ist einstellbar. Für das Fließbettverfahren kann deren Einstellung durch die Menge der Harzflüssigkeit und der Sprühzeit erzielt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hängt die Sättigungsladungsmenge von Teilchen aus einem magnetischen Material von ihrer chemischen Zusammensetzung, Teilchengröße, Teilchenform und dem Teilchenoberflächenzustand ab. Die Sättigungsladungsmenge von Trägerteilchen hängt von der chemischen Zusammensetzung eines Beschichtungsharzes, den physikalischen Eigenschaften einschließlich Reibungsladungstendenz, und der Beschichtungsmenge zusätzlich zu den oben genannten Faktoren in bezug auf die Sättigungsladungsmenge von Teilchen aus einem magnetischen Material ab. Ein Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das der Gleichung (1) genügt, kann durch die Auswahl und Kombination dieser Faktoren erhalten werden.
Der Absolutwert der Sättigungsladungsmenge von Tonerteilchen infolge der Reibung mit Teilchen aus einem magnetischen Material beträgt normalerweise 5 bis 35 μC/g, vorzugsweise 10 bis 30 μC/g. Der Träger kann hohen oder geringen elektrischen Widerstand haben, und sein elektrischer Widerstand beträgt normalerweise 2 × 10⁵ bis 2 × 10¹⁵ Ω·cm, vorzugsweise 2 × 10⁷ bis 2 × 10¹³ Ω·cm.
In der Ausführungsform wird die Messung der Sättigungsladungsmenge mit einem Ladungsmeßsystem mit Trennabsauger, hergestellt von Sankyo Piotech Co., Ltd., durchgeführt. 2 zeigt schematisch dieses Meßsystem, umfassend einen Hauptkörper-Meßteil 7, einen Hauptkörper-Kontrollteil 8, einen Ladungsmesser 9, eine Waage 10 und Saugpumpe 11. 3 zeigt einen Querschnitt des Hauptkörper-Meßteils 7. Eine Meßverfahrensweise wird beschrieben. Zunächst wird ein Maschendraht 72 mit 400 Mesh an einem Faraday-Meßgerät 71 bei einer oberen Position bzw. einer unteren Position befestigt und die Masse des leeren Faraday-Meßgerätes 71 wird gemessen. Der Maschendraht 72 wird pro zehn Messungen ersetzt. Eine Probe, die Trägerteilchen und Tonerteilchen umfaßt, wird mit der Waage 10 auf 0,50 ± 0,10 g abgewogen, und die Probe wird dann in das Faraday-Meßgerät 71, das an dem Hauptkörper-Meßteil 7 befestigt ist, eingebracht. Das Absaugen aus dem Faraday-Meßgerät 71 wird bei einem Saugdruck von 2,0 × 10³ ± 0,1 × 10³ Pa und einer Saugzeit von 60 s begonnen. Eine maximale Ladungsmenge während der Saugzeit wird an dem Ladungsmesser 9 gemessen. Danach wird die Masse des Faraday-Meßgerätes 71 gemessen. Dann wird die Masse des Faraday-Meßgerätes 71 nach der Messung von der Masse des Faraday-Meßgerätes 71 direkt nach dem Einbringen der Probe abgezogen, um die aufgesaugte Tonermasse umzuwandeln. Basierend auf den obigen Messungen wird die Ladungsmenge des Trägers aus der folgenden Gleichung berechnet: Trägerladungsmenge (μC/g) = Gemessene Ladungsmenge/Tonermasse
Als Standardtoner, der in der obigen Messung verwendet wird, wird einer eingesetzt, der in der folgenden Verfahrensweise erhalten wird. Speziell werden (i) 100 Gewichtsteile von Harz, bei dem das Verhältnis von aliphatischem Alkoholpolyesterharz als ein Bindemittelharz (20,1 Mol-% Ethylenglykol; 27,5 Mol-% Neopentylglykol; 40,2 Mol-% Terephthalsäure und 12,2 Mol-% 1,2,4-Benzentricarbonsäureanhydrid) zu aromatischem Polyesterharz (48,6 Mol-% Polyoxypropylen-(2,2)-2-2-bis(4-hydroxyphenyl)propan und 49,6 Mol-% Terephthalsäure) 75 zu 25 beträgt, (ii) 8,0 Gewichtsteile „Raven 1255" als Rußschwarz, und (iii) 5,0 Gewichtsteile „Carnaubawachs" als Wachs gemischt und geknetet, gefolgt von Pulverisierung und Klassifizierung, um Tonerteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 9,0 μm zu erhalten. Zu diesen Tonerteilchen werden 0,9 Gewichtsteile Magnetit als Haftvermittler („BL220W", hergestellt von Titan Kogyo K.K.) und ein hydrophobes Siliciumdioxid („R812S", hergestellt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) zugegeben und unter schnellem Rühren durch einen Henschel-Mischer gemischt, um Tonerteilchen zu erhalten, die als ein Standardtoner eingesetzt werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, können, um Teilchen, die Aufladungsvermögen und/oder Leitfähigkeit aufweisen, mit einer vorbestimmten Teilchengröße in einem Beschichtungsharz aufzunehmen, die Teilchen in eine Lösungs- oder Dispersionsflüssigkeit des Beschichtungsharzes gegeben werden, wobei die Lösung oder Dispersion dann auf die Teilchen aus einem magnetischen Material aufgetragen werden kann. Alternativ wird es den Teilchen, nachdem ein Beschichtungsharz auf die Oberfläche der Teilchen aus einem magnetischen Material aufgetragen und dann getrocknet wird, ermöglicht, daran zu haften und sich durch mechanische Stoßkraft in dem Harz zu vergraben.
Teilchen mit Aufladungsvermögen, die entsprechend in der Ausführungsform verwendet werden, können beispielsweise Metalloxide, wie Siliciumdioxid, Chromoxid, Eisenoxid, Manganoxide, Molybdänoxid, Titanoxid, Wolframoxid, Vanadiumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Silanoxid und Zirkoniumdioxid; Farbstoffe, wie Salicylsäurederivat und Azometallkomplex; und organisches Salz, wie quartäres Ammoniumsalz, sein.
Leitfähige Teilchen können beispielsweise Rußschwarz, wie Acetylenschwarz und Ofenschwarz; Carbid, wie Silancarbid, Titancarbid und Zirkoniumcarbid; und Nitrid, wie Bornitrid, Neodymnitrid, Titannitrid und Zirkoniumnitrid, sein.
Ein Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes gemäß der Ausführungsformen kann mit an sich bekannten Tonerteilchen zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes als ein Zwei-Komponenten-Entwickler kombiniert werden. Tonerteilchen für Zwei-Komponenten-Entwickler werden durch Dispergieren eines Farbmittels, Ladungskontrollmittels und Trennmittels zu einem Bindemittelharz, gefolgt von Granulieren und, wenn erwünscht, Zugabe eines Fließverbesserers erhalten.
Bevorzugte Tonerteilchen, die zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes mit einem Träger kombiniert werden sollen, können die sein, die kein Ladungskontrollmittel enthalten, da dieses im Hinblick auf die Erhöhung der Trägerlebensdauer die Hauptursache des verbrauchten Toners ist (nachstehend in einigen Fällen als „CCA-loser Toner" bezeichnet).
Als ein Bindemittelharz, das eine Tonerkomponente ist, kann ein thermoplastisches Harz und ein hitzehärtbares Harz, das nicht gehärtet wird oder ein anfängliches Kondensationsprodukt ist, verwendet werden. Es gibt beispielsweise aromatisches Vinylharz, wie Polystyren, Styren-Acrylcopolymer, Acrylharz, Poly(vinylacetal)harz, Polyesterharz, Epoxyharz und Phenolharz.
Ein Ladungskontrollmittel wird normalerweise eingesetzt, um die Ladungsmenge des Toners zu kontrollieren. Bevorzugte Ladungskontrollmittel, die positives Aufladungsvermögen aufweisen, können Nigrosinbase und quartäres Ammoniumsalz sein. Ein bevorzugtes Ladungskontrollmittel, das negatives Aufladungsvermögen aufweist, kann ein Metallkomplexfarbstoff, ein Salicylsäurederivat und ein Sulfonsäurederivat sein. Wenn CCA-loser Toner verwendet wird, ist kein Ladungskontrollmittel erforderlich, und es ist daher notwendig, einem Bindemittelharz zu ermöglichen, einen Teil der Ladungskontrollwirkung durchzuführen. Dafür ist es notwendig, als Teil des Tonerbindemittelharzes eine Copolymer- oder Harzzusammensetzung mit einer anionischen oder kationischen polaren Gruppe zu verwenden. Als Beispiele von kationischen polaren Gruppen kann es eine Gruppe sein, die basischen Stickstoff enthält, wie primäre, sekundäre, tertiäre oder quaternäre Ammoniumgruppe, Amidgruppe, Iminogruppe, Imidgruppe, Hydrazingruppe, Guanidingruppe und Amidingruppe. Als Beispiele von anionischen polaren Gruppen können es beliebige polare Gruppen, wie Carbonsäure, Sulfonsäure und Phosphonsäure, sein. Beispiele des obigen Harzes können die sein, die durch Copolymerisieren eines Monomers, das eine kationische oder anionische polare Gruppe enthält, und eines anderen Monomers oder Harzes durch statistisches Copolymerisation, Blockcopolymerisation oder Propfcopolymerisation erhältlich sind.
Als Farbmittel, das in das Harz aufgenommen wird, sind die folgenden Pigmente verwendbar:
Schwarze Pigmente, wie Acetylenschwarz, Lampenschwarz und Anilinschwarz;
Gelbe Pigmente, wie Chromgelb, Zinkchromat, Cadmiumgelb, gelbes Eisenoxid, Mineralechtgelb, Nickeltitangelb, Neapelgelb, Naphtolgelb S, Hansagelb G, Hansagelb 10G, Benzidingelb GR, Chinolingelblack, Permanentgelb NCG und Tartrazin-Farblack;
Orange Farbpigmente, wie Chromorange, Molybdänorange, Permanentorange GTR, Pyrazolonorange, Vulkanorange, Indanthren brillant Orange RK, Benzidin-Orange G, Indanthren brillant Orange GK;
Rote Pigmente, wie Eisenoxidrot, Cadmiumrot, rotes Bleioxid, Quecksilbersulfidcadmium, Permanentrot 4R, Litholrot, Pyrazolonrot, Watching Red Calciumsalz, Lackrot D, Brillant-Karminrot 6B, Eosinlak, Rhodaminlack B, Alizarin-Krapplack und Brillant-Karminrot 3B;
Violette Pigmente, wie Manganviolett, Echtviolett B und Methylviolettlack;
Blaue Pigmente, wie Eisenblau, Kobaltblau, Alkaliblaulack, Victoria-Blaulack, Phthalocyaninblau, metallfreies Phthalocyaninblau, Partialchlorid von Phthalocyaninblau, Echthimmelblau und Indanthrenblau BC;
Grüne Pigmente, wie Chromgrün, Chromoxid, Pigmentgrün B, Malachitgrünlack und Fanal-Gelbgrün G; und
Weiße Pigmente, wie Zinkweiß, Titanoxid, Antimonweiß, Zinksulfid, Barytpulver, Bariumcarbonat, Ton, Siliciumdioxid, weißer Kohlenstoff, Talk und Aluminiumoxidweiß.
Das obige Pigment liegt vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 20 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt 5 bis 15 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Bindemittelharzes, vor.
Als ein Formtrennmittel, das in das Bindemittelharz aufgenommen wird, kann eine Vielzahl an Wachsen und Olefinharzen mit niedrigem Molekulargewicht eingesetzt werden. Olefinharz weist ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 1.000 bis 10.000, vorzugsweise 2.000 bis 6.000 auf. Beispiele des Olefinharzes sind Polypropylen, Polyethylen und Propylen-Ethylen-Copolymer. Besonders bevorzugt wird Polypropylen.
Für CCA-lose Toner ist es wünschenswert, außerdem magnetisches Pulver zuzugeben, um die Tonerstreuung aufgrund der unzureichenden Ladungsmenge zu vermeiden. Das magnetische Pulver kann in kleinen Mengen zugegeben werden, d. h., von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen, insbesondere 0,5 bis 3,0 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Bindemittelharzes.
Beispiele des obigen magnetischen Pulvers sind Trieisentetroxid (Fe₃O₄), Dieisentrioxid (γ-Fe₂O₃), Eisenoxidzink (ZnFe₃O₄), Eisenoxidyttrium (Y₃Fe₅O₁₂), Eisenoxidcadmium (CdFe₂O₄), Eisenoxidgadolinium (Gd₃Fe₅O₁₂), Eisenoxidkupfer (CuFe₂O₄), Eisenoxidblei (PbFe₁₂O₁₉), Eisenoxidnickel (NiFe₂O₄), Eisenoxidneodym (NdFeO₃), Eisenoxidbarium (BaFe₁₂O₁₉), Eisenoxidmagnesium (MgFe₂O₄), Eisenoxidmangan (MnFe₂O₄), Eisenoxidlanthan (LaFeO₃), Eisenpulver (Fe), Kobaltpulver (Co) und Nickelpulver (Ni). Besonders bevorzugtes magnetisches Pulver kann feine Teilchen von Trieisentetroxid (Magnetit) sein. Bevorzugter Magnetit ist ein regelmäßiger Oktaeder mit einer Teilchengröße von 0,05 bis 1 μm. Dieser Magnetit kann der Oberflächenbearbeitung mit Silanhaftvermittler, Titanhaftvermittler usw. unterzogen werden.
Tonerteilchen können durch ein an sich bekanntes Verfahren, wie Pulverisierungsklassifizieren, Schmelzgranulieren, Sprühgranulieren, Copolymerisieren, hergestellt werden. Pulverisierungsklassifikation ist das normalerweise verwendete. Die jeweiligen Tonerteilchen, wie beschrieben, werden durch einen Mischer, wie Henschel-Mischer, vorgemischt und durch einen Kneter, wie einen biaxialen Extruder, gekne tet. Dies wird dann abgekühlt, pulverisiert und klassifiziert, um Tonerteilchen zu erhalten.
Die bevorzugte Tonerteilchengröße kann normalerweise zwischen 5 und 15 μm, insbesondere zwischen 7 und 12 μm, liegen, was auf der mittleren Größe mit einem Coulter-Zähler basiert.
Wenn notwendig kann ein Fließverbesserer, wie hydrophobes, vakuumaufgedampftes Siliciumdioxid zu der Tonerteilchenoberfläche zugegeben werden, so daß es daran haftet, um die Tonerfließfähigkeit zu verbessern. Der Fließverbesserer wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% pro Toner zugegeben.
Die Wirksamkeit des Übertragens kann ebenso durch Aufnahme von Spacerteilchen in den Fließverbesserer, deren Teilchengröße größer als die des Fließverbesserers ist, nämlich 0,05 bis 1 μm, verbessert werden.
Als Spacerteilchen können beliebige organische oder anorganische inaktive Teilchen verwendet werden. Im allgemeinen wird das oben genannte magnetische Pulver bevorzugt, und die feinen Teilchen von Trieisentetroxid (Magnetit) werden besonders bevorzugt. Dies ist so, da das magnetische Pulver, das auf der Tonerteilchenoberfläche liegt, ebenso wirksam hinsichtlich der Vermeidung von Tonerstreuung ist.
Spacerteilchen, wie feine Teilchen von Trieisentetroxid (Magnetit), liegen vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% pro Toner vor.
Wenn ein Fließverbesserer und Spacerteilchen zu Tonerteilchen gegeben werden, ist es wünschenswert, daß beide vorher innig gemischt werden und das Gemisch zu den Tonerteilchen zugegeben und dann ausreichend gemischt wird.
Bevorzugtes Material einer Reinigungsklinge, die in der Ausführungsform verwendet wird, kann Elastomer, wie Urethankautschuk und Siliciumkautschuk, und Schaum davon sein. Insbesondere verursacht der Siliciumkautschuk im Verlauf der Zeit we niger Verschlechterung, wodurch gute charakteristische Merkmale aufrechterhalten werden.
Als ein Klingendrucksystem kann entweder ein Führungssystem oder ein Schleppsystem eingesetzt werden. Der angrenzende Winkel zu einem Bild-tragenden Teil hängt von dem Drucksystem ab. Von diesen wird das Führungssystem, bei dem die Summe der Druckkraft und der Reibungskraft in der Richtung des Zusammenpressens einer elastischen Kautschukklinge ausgeübt wird, beim Reinigen von Beschichtungsharzstücken mit einer Teilchengröße, die kleiner als die der Tonerteilchen ist, bevorzugt, da es hohe Reinigungskraft aufweist und wirkungsvoll mit einer relativ kleinen Druckkraft durchgeführt werden kann.
Um einen Bild-tragenden Teil zu schützen und ebenso das Kriechen einer Reinigungsklinge zu vermindern, kann gemeinsam ein Druckfreisetzungsmechanismus zum Freisetzen des Klingendrucks zur Zeit des Haltepunktes und eine Vorreinigungswalze oder -bürste verwendet werden, um geringe Reinigung aufgrund des Hinzukommens von Beschichtungsharzstücken zu vermeiden. Alternativ können ein Schubmechanismus und eine Abstreifklinge eingesetzt werden. Der Schubmechanismus bewegt eine Reinigungsklinge in axialer Richtung des Bild-tragenden Teils. Die Abstreifklinge entfernt die Substanzen, wie Beschichtungsharzstücke, die an der Kante einer Reinigungsklinge kleben, pro vorbestimmte Anzahl an kopierten Blättern.
Druckbedingungen einer Reinigungsklinge können in Abhängigkeit des Materials und der Eigenschaften eines Bild-tragenden Teils, der charakteristischen Merkmale des Toners und des Beschichtungsharzes und der Temperatur in einer Bild-formenden Vorrichtung entsprechend eingestellt werden. Beispielsweise sind bevorzugte Druckbedingungen im Führungssystem die folgenden: die Härte des Kautschuks beträgt 55 bis 80°, der angrenzende Winkel zwischen einer Klinge und einem Bildtragenden Teil beträgt 15 bis 30° und der Druck beträgt 5 bis 15 g/cm.
Ein Bild-tragender Teil, der in der Ausführungsform verwendet wird, kann so verstanden werden, daß er einen bedeutet, der auf seiner Oberfläche eine photosensible Schicht aufweist. Bevorzugtes photosensibles Material, das in eine photosensible Schicht aufgenommen werden soll, kann Material aus amorphen Chalkogenid einschließlich amorphes Selen und Legierung davon; Materialien aus anorganischen Verbindungen der II.–VI. Gruppe, wie Zinkoxid und Cadmiumsulfid; Material aus organischem Photoleiter einschließlich hoher Molekularreihen und Harzdispersionskomplexreihen von organischen Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht; und Material aus amorphem Silicium sein. Von diesen wird ein Bild-tragender Teil mit einer photosensiblen Schicht, bestehend aus amorphem Silicium, mit einer hohen Oberflächenhärte bevorzugt, da eine Reinigungsklinge stark gepreßt werden kann. Als Beispiele von amorphem Silicium gibt es amorphes Siliciumgermanium, amporhes Siliciumnitrid und Material, bei dem etwas Wasserstoff durch Fluor ersetzt wird.
Der Bild-tragende Teil, der in der Ausführungsform verwendet wird, kann in jeder beliebigen Form eines Bogens, eines Bandes, von Gewebe oder einer Trommel vorliegen. Die Band- oder Trommelform wird im Hinblick auf die hohe Geschwindigkeit und Kompaktheit bevorzugt.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele werden angegeben, um die vorliegende Erfindung weiter zu definieren. Es wird angemerkt, daß diese Beispiele beabsichtigen, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen und nicht zu beschränken.
Beispiel 1
In eine Auftragmaschine („SPIR-A-FLOW" (MINI)", hergestellt von Freund Industrial Co., Ltd.) wurden 3 kg von Teilchen aus einem magnetischen Material von Mangan-Zinkferrit mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm, einer Sättigungsmagnetisierung von 60 Am²/kg und einem elektrischen Widerstand von 5 × 10⁸ Ω·cm eingebracht. Diese Maschine wurde dann aktiviert, um sie in einem Fließzustand zu halten.
Separat wurden zu 100 Gewichtsteilen von Teilchen aus einem magnetischen Material 2 Gewichtsteile Methylmethacrylat und ein thermoplastisches Copolymerharz (gewichtsmittleres Molekulargewicht: 10.000 bis 20.000) als sein Derivat in Toluen gelöst, um eine Harzlösung zu erhalten. Nachdem die Harzlösung der Auftragmaschine zugeführt wurde, wurde die Oberfläche von Teilchen aus einem magnetischen Material mit der Harzlösung durch Sprühen beschichtet, gefolgt von kontinuierlichem Trocknen in einem Fließzustand bei 40°C für 1 Stunde, wodurch Trägerteilchen hergestellt wurden.
Dann wurde die Beschichtungsharzlösung getrocknet und ihre Härte wurde durch Meßverfahren, wie oben beschrieben, bestimmt. Die Härte war Stufe F.
Die beschichteten Träger wurden dann mit dem oben genannten Standardtoner gemischt. Unter Verwendung einer Reinigungsklinge (62° in der Klingenhärte, 8,8 g/cm im Druck und 18,63° im angrenzenden Winkel) und einer in 1 gezeigten Bildformenden Vorrichtung als Einrichtungsbedingungen wurden Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung durch die folgenden Meßverfahren und Kriterien bestimmt.
(i) Trägerlebensdauer:
Ein Entwickler, der aus beschichteten Trägerteilchen und Standardtonerteilchen besteht, wurde in eine Entwicklereinheit der Bild-formenden Vorrichtung eingebracht. Der Entwickler wurde kontinuierlich gerührt und die Zeit, bei der das sogenannte „Vorderseitenabziehen" im Bild auftrat, wurde als Trägerlebensdauer betrachtet.
(ii) Messung der Bildschwärzung (I.D.):
Die Schwärzung eines schwarzen Feststoffanteils eines kopierten Bildes wurde auf einem Schwärzungsdichtemesser (Modell #TC-6D, Tokyo Denshoku Co., Ltd.) gemessen. Der erhaltene Wert wurde als Bildschwärzung eingesetzt.
(iii) Messung der Schleierschwärzung (F.D.):
Die Schwärzung eines leeren Anteils eines Papierblattes, das kein Kopierbild aufweist, wurde auf dem Schwärzungsdichtemesser gemessen. Der erhaltene Wert wurde als Schleierschwärzung eingesetzt.
(iv) T/D:
Der Entwickler wurde aus der entwickelnden Überzugsoberfläche gesammelt und sein Gewicht wurde gemessen. Nachdem die Tonerteilchen von dem Entwickler durch Absaugen getrennt wurden, wurde deren Gewicht gemessen und das Gewichtsprozent des Toners pro Entwickler wurde berechnet.
(v) Ladungsmenge:
Der Entwickler wurde aus der entwickelnden Überzugsoberfläche gesammelt und auf einem Ladungsmeßsystem mit Trennabsauger, hergestellt von Sankyo Piotech Co., Ltd., gemessen.
(vi) Verbrauchte Menge:
Nach Beenden der nützlichen Lebensdauer, wurden nur die Trägerteilchen aus dem Entwickler getrennt. Der Gehalt an Kohlenstoff von anfänglichen Trägerteilchen und der Gehalt an Kohlenstoff von Tonerteilchen, die an den abgetrennten Trägerteilchen klebten, wurden durch einen Kohlenstoffanalysator gemessen. Danach wurde die Differenz zwischen ihnen berechnet. Die Menge an haftenden Tonerteilchen (verbrauchter Toner) wurde in Gewichtsprozent, basierend auf der berechneten Differenz des Kohlenstoffgehalts, berechnet.
(vii) Reinigungsleistung:
Die Gegenwart oder Abwesenheit von Bildverunreinigung wurde beobachtet, um die Reinigungsleistung gemäß den folgenden Kriterien zu bewerten: Zeichen „X" bedeutet die Gegenwart von Bildverunreinigung: Zeichen „O" bedeutet die Abwesenheit von Bildverunreinigung (die Lebensdauer der Reinigungsklinge entspricht 200.000 kopierten Blättern); und Zeichen „⊙" bedeutet die Abwesenheit von Bildverunreinigung (die Lebensdauer der Reinigungsklinge entspricht 400.000 kopierten Blättern).
Beispiel 2
Die Reinigungsleistung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 beobachtet, außer daß die Reinigungsklingeneigenschaft und Einrichtungsbedingungen auf 72° in der Härte und 10,5 g/cm beim Druck geändert wurden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 3
Die Reinigungsleistung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 beobachtet, außer daß die Reinigungsklingeneigenschaft und Einrichtungsbedingungen auf 63° in der Härte und 8,9 g/cm beim Druck geändert wurden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 4
Die Reinigungsleistung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 beobachtet, außer daß die Reinigungsklingeneigenschaft und Einrichtungsbedingungen auf 71° in der Klingenhärte und 10,4 g/cm beim Druck geändert wurden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 5
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer das ein thermoplastisches Copolymerharz verwendet wurde, das aus Methylmethacrylat mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 25.000 bis 30.000 und seinem Derivat besteht. Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war Stufe B. Nachdem die beschichteten Träger mit den oben genannten Standardtonerteilchen gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bild-formenden Vorrichtung gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 6
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 0,5 Gewichtsteile eines thermoplastischen Copolymerharzes, das aus Methylmethacrylat (gewichtsmittleres Molekulargewicht: 10.000 bis 20.000) und seinem Derivat besteht, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in Toluen gelöst wurden, um eine Beschichtungsharzlösung herzustellen. Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war Stufe F.
Nachdem die beschichteten Träger mit dem oben genannten Standardtoner gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bildformenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 7
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 5 Gewichtsteile eines thermoplastischen Copolymerharzes, das aus Methylmethacrylat (gewichtsmittleres Molekulargewicht: 10.000 bis 20.000) und seinem Derivat besteht, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in Toluen gelöst wurden, um eine Beschichtungsharzlösung herzustellen.
Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war die Stufe F.
Nachdem die beschichteten Träger mit dem oben genannten Standardtoner gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bildformenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 8
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 0,1 Gewichtsteile Aluminiumoxid (Teilchengröße: 0,02 μm), bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in einer Beschichtungsharzlösung dispergiert wurden.
Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war Stufe F.
Nachdem die beschichteten Träger mit dem oben genannten Standardtoner gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bildformenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 9
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 10 Gewichtsteile Aluminiumoxid (Teilchengröße: 0,02 μm), bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in einer Beschichtungsharzlösung dispergiert wurden.
Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war Stufe F.
Nachdem die beschichteten Träger mit dem oben genannten Standardtoner gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bildformenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 10
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 5 Gewichtsteile Aluminiumoxid (Teilchengröße: 0,005 μm), bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in einer Beschichtungsharzlösung dispergiert wurden.
Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war Stufe F.
Nachdem die beschichteten Träger mit dem oben genannten Standardtoner gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bildformenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 11
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 5 Gewichtsteile Aluminiumoxid (Teilchengröße: 1 μm), bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in einer Beschichtungsharzlösung dispergiert wurden.
Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war Stufe F.
Nachdem die beschichteten Träger mit dem oben genannten Standardtoner gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bildformenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 12
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 5 Gewichtsteile Aluminiumoxid (Teilchengröße: 0,02 μm), bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in einer Beschichtungsharzlösung dispergiert wurden.
Die Beschichtungsharzlösung wurde getrocknet und ihre Härte wurde durch das oben genannte Meßverfahren gemessen. Die Härte war Stufe F.
Nachdem die beschichteten Träger mit dem oben genannten Standardtoner gemischt wurden, wurden die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung unter Verwendung der oben genannten Bildformenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 13
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß ein magnetisches Material aus Mangan-Zinkferrit mit einem elektrischen Widerstand von 1,6 × 10⁸ Ω·cm verwendet wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 14
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß Mangan-Zinkferrit mit einem elektrischen Widerstand von 1,2 × 10¹⁰ Ω·cm verwendet wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 1
In eine Auftragmaschine („universale Misch-Rühr-Maschine", hergestellt von Dalton Co., Ltd.) wurden 3 kg von Teilchen aus einem magnetischen Material eines magnetischen Materials aus Mangan-Zinkferrit mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm und einer Sättigungsmagnetisierung von 60 Am²/kg eingebracht. Separat wurden, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, 0,5 Gewichtsteile eines hitzehärtbaren, Acryl-modifizierten Siliciumharzes in Toluen gelöst, um eine Beschichtungsharzlösung zu erhalten. Diese Lösung wurde der Auftragmaschine zugeführt und unter Rühren zusammen mit Teilchen aus einem magnetischen Material gemischt. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Temperatur bei 150°C aufrechterhalten und das Toluen wurde zum Härten des Beschichtungsharzes eingedampft.
Nachdem die Beschichtungsharzlösung getrocknet und bei 150°C gehärtet wurde, wurde ihre Härte durch das oben beschriebene Meßverfahren bestimmt. Die Härte war Stufe H.
Die beschichteten Träger wurden dann mit dem oben genannten Standardtoner gemischt. Die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung wurden unter Verwendung der oben genannten Bild-formenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Vergleichsbeispiel 2
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer daß die Härtetemperatur auf 150°C bis 180° geändert wurde. Nachdem die verwendete Beschichtungsharzlösung getrocknet und bei 180°C gehärtet wurde, wurde ihre Härte durch das oben beschriebene Meßverfahren bestimmt. Die Härte war Stufe 2H.
Die beschichteten Träger wurden dann mit dem oben genannten Standardtoner gemischt. Die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung wurden unter Verwendung der oben genannten Bild-formenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Vergleichsbeispiel 3
In eine Auftragmaschine („SPIR-A-FLOW" (MINI)", hergestellt von Freund Industrial. Co., Ltd.) wurden 3 kg Teilchen aus einem magnetischen Material aus Mangan-Zinkferrit mit einer mittleren Teilchengröße von 70 μm und einer Sättigungsmagnetisierung von 60 Am²/kg eingebracht. Diese Maschine wurde dann aktiviert, um sie in einem Fließzustand zu halten.
Separat wurden, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, 2 Gewichtsteile Methylmethacrylat und ein thermoplastisches Copolymerharz (gewichtsmittleres Molekulargewicht: 30.000 bis 40.000) als sein Derivat in Toluen gelöst, um eine Beschichtungsharzlösung zu erhalten. Die Beschichtungsharzlösung wurde der Auftragmaschine zugeführt und die Oberfläche der Teilchen aus einem magnetischen Material wurde mit der Beschichtungsharzlösung durch Sprühen, gefolgt von kontinuierlichem Trocknen in einem Fließzustand bei 40°C für eine Stunde, beschichtet.
Nachdem die Beschichtungsharzlösung getrocknet wurde, wurde ihre Härte durch das oben beschriebene Meßverfahren bestimmt. Die Härte war Stufe 2B.
Die beschichteten Träger wurden dann mit dem oben genannten Standardtoner gemischt. Die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung wurden unter Verwendung der oben genannten Bild-formenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Vergleichsbeispiel 4
Die Reinigungsleistung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 beobachtet, außer daß die Reinigung nur durch eine Reinigungsbürste in der oben genannten Bildformenden Vorrichtung durchgeführt wird. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 5
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 0,4 Gewichtsteile Methylmethacrylat und ein thermoplastisches Copolymerharz (gewichtsmittleres Molekulargewicht: 10.000 bis 20.000) als sein Derivat, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in Toluen gelöst wurden, um eine Beschichtungsharzlösung herzustellen.
Nachdem die Beschichtungsharzlösung getrocknet wurde, wurde ihre Härte durch das oben beschriebene Meßverfahren bestimmt. Die Härte war Stufe F.
Die beschichteten Träger wurden dann mit dem oben genannten Standardtoner gemischt. Die Trägerlebensdauer, das Bild, die physikalischen Eigenschaften und die Reinigungsleistung wurden unter Verwendung der oben genannten Bild-formenden Vorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Vergleichsbeispiel 6
Beschichtete Trägerteilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß 6 Gewichtsteile Methylmethacrylat und ein thermoplastisches Copolymerharz (gewichtsmittleres Molekulargewicht: 10.000 bis 20.000) als sein Derivat, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, in Toluen gelöst wurden, um eine Beschichtungsharzlösung herzustellen. Eine Anzahl von Aggregaten einer Größe von einigen Zentimetern wurde in den beschichteten Trägern erkannt.
Bei dem Träger zur Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes der Beispiele 1 bis 14 lag die Trägerlebensdauer zwischen 90 und 120 Stunden, was 350.000 bis 470.000 kopierten Blättern entspricht und eine verlängerte Lebensdauer zeigt. Außerdem war in jedem Beispiel die verbrauchte Menge nach Beenden der nützlichen Lebensdauer negativ, was zeigt, daß sich das Beschichtungsharz auf der Trägeroberfläche während der nützlichen Lebensdauer ablöste. Das Ablösen des Beschichtungsharzes verringert den Unterschied zwischen der anfänglichen Ladungsmenge und der Ladungsmenge nach Beenden der nützlichen Lebensdauer. Da die Beschichtungsharzstücke, die von der Trägeroberfläche abgetrennt wurden, gereinigt und durch die Reinigungsklinge entfernt wurden, wurde bei der Bild-formenden Vorrichtung der Beispiele 1 bis 14 keine Bildverunreinigung unter 200.000 kopierten Blättern beobachtet, was gute Reinigungsleistung zeigt.
Jeder der Träger der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, 5 und 6 wies ein „Vorderseitenabzieh-Phänomen" unter 75 Stunden auf (was 283.000 kopierten Blättern entspricht). In den Vergleichsbeispielen 1 und 2, die das hitzehärtbare Harz als ein Beschichtungsharz verwenden, war die verbrauchte Menge 0,030 Gew.-% bzw. 0,050 Gew.-% und die Tonerteilchen hafteten an der Trägeroberfläche. In den Vergleichsbeispielen 3 und 5, die das thermoplastische Harz verwenden, war die verbrauchte Menge negativ und das Ablösen des Beschichtungsharzes wurde beobachtet. Da jedoch das Beschichtungsharz weich war, war deren Ablösegeschwindigkeit zu hoch, und nach Ablauf von 74,1 Stunden bzw. 73 Stunden trat das „Vorderseitenabziehen" auf. Der Träger von Vergleichsbeispiel 6 aggregierte und konnte nicht verwendet werden. Andererseits betrug in Vergleichsbeispiel 4, bei dem die Reinigung des Photorezeptors nur durch eine Reinigungsbürste durchgeführt wurde, die Trägerlebensdauer 100 Stunden und die verbrauchte Menge nach Beenden der nützlichen Lebensdauer war negativ. Daher war der Unterschied zwischen der anfänglichen Ladungsmenge und der nach Beenden der nützlichen Lebensdauer klein, jedoch konnten die Beschichtungsharzstücke, die von der Trägeroberfläche abgetrennt wurden, nicht ausreichend gereinigt und nur durch die Reinigungsbürste als Reiniger für Photorezeptor entfernt werden. Infolgedessen trat Bildverunreinigung unter 200.000 kopierten Blättern auf.

Claims

Träger für die Verwendung in der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, umfassend Teilchen aus einem magnetischen Material, die mit einem Beschichtungsharz beschichtet sind, wobei das Beschichtungsharz ein thermoplastisches Harz mit einer Härte der Stufe F bis B hinsichtlich eines Bleistiftkratztests ist und in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile von Teilchen aus einem magnetischen Material, vorhanden ist.
Träger nach Anspruch 1, wobei der Träger der folgenden Gleichung genügt: (Y + 2) ≤ X ≤ (Y + 10) (1)wobei X (μC/g) einen Absolutwert der Sättigungsladungsmenge von Tonerteilchen infolge der Reibung mit den Teilchen aus einem magnetischen Material und Y (μC/g) einen Absolutwert der Sättigungsladungsmenge von Tonerteilchen infolge der Reibung mit den Trägerteilchen bezeichnet.
Träger nach Anspruch 1 oder 2, wobei Teilchen mit Aufladungsvermögen und/oder Leitfähigkeit und einer Teilchengröße von 0,005 bis 1 μm in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Beschichtungsharzes, vorhanden sind.
Bild-formende Vorrichtung, umfassend: einen Entwicklungsabschnitt zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes, gebildet auf einem Bild-tragenden Teil durch einen Entwickler, der ei ne Trägerkomponente und eine Tonerkomponente umfaßt, einen Übertragungsabschnitt zum Übertragen eines Tonerbildes auf dem Bild-tragenden Teil auf Kopierpapier und einen Reinigungsabschnitt mit einer Reinigungsklinge zum Reinigen einer Oberfläche des Bild-tragenden Teils nach Übertragen, wobei die Trägerkomponente Trägerteilchen einschließt, die jeweils Teilchen aus einem magnetischen Material aufweisen, die mit einem Beschichtungsharz beschichtet sind, wobei das Beschichtungsharz ein thermoplastisches Harz mit einer Härte der Stufe F bis B hinsichtlich eines Bleistiftkratztests ist und in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Teilchen aus einem magnetischen Material, vorhanden ist.
Bild-formende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Trägerteilchen der Gleichung genügen: (Y + 2) ≤ X ≤ (Y + 10) (1)wobei X (μC/g) einen Absolutwert der Sättigungsladungsmenge der Tonerteilchen infolge der Reibung mit den Teilchen aus einem magnetischen Material und Y (μC/g) einen Absolutwert der Sättigungsladungsmenge der Tonerteilchen infolge der Reibung mit den Trägerteilchen bezeichnet.
Bild-formende Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Trägerteilchen Teilchen mit Aufladungsvermögen und/oder Leitfähigkeit und einer Teilchengröße von 0,005 bis 1 μm in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Beschichtungsharzes, enthalten.
Bild-formende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Bild-tragende Teil einen Photorezeptor mit einer photosensiblen Schicht, die amorphes Silicium umfaßt, einschließt.