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Diese Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Trägerteilchen zur Verwendung
in elektrostatographischen Bilderzeugungsverfahren.
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Das elektrostatographische Verfahren
und insbesondere das xerographische Verfahren ist wohlbekannt. Dieses
Verfahren umfaßt
die Bildung eines elektrostatischen Latentbildes auf einem Photorezeptor,
gefolgt von der Entwicklung und der nachfolgenden Überführung des
Bildes auf ein geeignetes Substrat. Zahlreiche verschiedene Typen
xerographischer Bilderzeugungsverfahren sind bekannt, bei denen
zum Beispiel isolierende Entwicklerteilchen oder leitende Tonerzusammensetzungen
in Abhängigkeit von
den verwendeten Entwicklersystemen ausgewählt werden. Weiterhin sind
unter Bezug auf die vorstehend angeführten Entwicklerzusammensetzungen
die geeigneten, damit verbundenen triboelektrischen Ladungswerte
von Bedeutung, da es diese Werte sind, die fortwährende, gleichbleibende, entwickelte
Bilder mit hoher Qualität
und ausgezeichneter Auflösung
ermöglichen.
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Durch Aufbringen von Beschichtungen
aus isolierenden Harzen auf poröse
Metallträgerkerne mittels
Lösungsbeschichtungstechniken
erhaltene Trägerteilchen
des Standes der Technik sind unter vielen Gesichtspunkten unerwünscht. Zum
Beispiel verbleibt das Beschichtungsmaterial üblicherweise in den Poren der
Trägerkerne,
statt an deren Oberfläche
und steht deshalb nicht zur triboelektrischen Aufladung zur Verfügung, wenn
die beschichteten Trägerteilchen
mit fein verteilten Tonerteilchen gemischt werden. Versuche zum
Lösen dieses
Problems durch Erhöhen
des Trägerbeschichtungsgewichts
um zum Beispiel 3% oder mehr zum Bereitstellen einer wirkungsvollen
triboelektrischen Beschichtung bei den Trägerteilchen umfaßt notwendigerweise
das Handhaben übermäßiger Lösungsmittelmengen
und weiter führen
diese Verfahren üblicherweise
zu niedrigen Produktausbeuten. Ferner liefern lösungsbeschichtete Trägerteilchen,
wenn sie mit fein verteilten Tonerteilchen vereinigt und gemischt
werden, in einigen Fällen
triboelektrische Aufladungswerte, die für viele Verwendungen zu niedrig
sind. Die Pulverbeschichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung überwinden
diese Nachteile und ermöglichen
weiter Entwickler, die bei fein verteilten Tonerteilchen hohe und brauchbare
triboelektrische Aufladungswerte erzeugen können und wobei die Tonerteilchen
auch im wesentlichen eine konstante Leitfähigkeit aufweisen. Wenn die
harzbeschichteten Trägerteilchen
weiter durch das Pulverbeschichtungsvertahren der vorliegenden Erfindung
hergestellt wer den, wird die Hauptmenge der Beschichtungsmaterialien
auf die Trägeroberfläche aufgeschmolzen,
wodurch die Zahl der Tonerauftreffstellen auf dem Trägermaterial
verringert wird. Außerdem
können
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und deren Trägern unabhängig voneinander
die erwünschten
triboelektrischen Aufladungseigenschaften und Leitfähigkeitswerte
erzielt werden, das heißt,
der triboelektrische Aufladungsparameter ist zum Beispiel nicht
von dem Trägerbeschichtungsgewicht
abhängig,
wie es angenommen wird, bei dem Verfahren des US-Patents
4 233
387 der Fall zu sein, bei dem eine Zunahme des Beschichtungsgewichts
auf den Trägerteilchen
auch darin wirksam sein kann, daß sie eine Zunahme der triboelektrischen
Aufladungseigenschaften gestattet. Daher können insbesondere mit den Trägerzusammensetzungen
und Verfahren der vorliegenden Erfindung Entwickler mit ausgewählten triboelektrischen Aufladungseigenschaften
und/oder Leitfähigkeitswerten
bei einer Anzahl verschiedener Kombinationen formuliert werden.
So können
zum Beispiel gemäß der Erfindung
der vorliegenden Anmeldung Entwickler mit in einer leitenden Magnetbürstenzelle
bestimmten Leitfähigkeiten
von 10
-6 Ohm-cm bis 10
-17 Ohm-cm,
vorzugsweise von 10
-8 Ohm-cm bis 10-
6 Ohm-cm und einem durch die bekannte Technik
des Faradayschen Käfigs
bestimmten, breiten triboelektrischen Trägeraufladungswert von -30 bis
+40 und in Ausführungsformen
von -15 bis +20 Mikrocoulomb je Gramm auf den Trägerteilchen formuliert werden.
So können
Entwickler mit konstanten Leitfähigkeitswerten
mit unterschiedlichen triboelektrischen Aufladungswerten durch zum
Beispiel Aufrechterhalten desselben Beschichtungsgesamtgewichts
auf den Trägerteilchen
und Ändern
der Kupferiodidmenge und des Anteils des leitenden Bestandteils
formuliert werden. Ähnlich
können
Entwicklerzusammensetzungen formuliert werden, bei denen konstante
triboelektrische Aufladungswerte erzielt werden und die Leitfähigkeiten
durch Erhalten desselben Beschichtungsgesamtgewichts auf den Trägerteilchen
verändert
werden.
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Das US-Patent
5 595 851 ,
das aus derselben Patentfamilie wie die
JP-09-006 058 ist,
offenbart eine leitende Trägerzusammensetzung,
die einen Kern mit einer Beschichtung darüber umfaßt, die ein Gemisch aus einem
ersten Polymer und einem zweiten Polymer umfaßt, wobei das erste Polymer
einen leitfähigen
Bestandteil enthält
und das zweite Polymer ein Metalloxid enthält.
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Das US-Patent
4 810 611 offenbart
eine leitende Trägerzusammensetzung,
die einen Kern mit einer Beschichtung darüber umfaßt, wobei die Beschichtung
ein farbloses, leitendes Metallhalogenid wie etwa Kupferiodid umfaßt. Das
Metallhalogenid wird in einer Menge von 25 Gew.-% bis 75 Gew.-% zugesetzt.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist
das Bereitstellen von Trockenbeschichtungsverfahren zum Erzeugen
von Trägerteilchen
mit im wesentlichen konstanten Leitfähigkeitsparametern.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist das Bereitstellen von Trockenbeschichtungsverfahren zum Erzeugen
von Trägerteilchen
mit einem breiten Bereich vorgewählter
triboelektrischer Aufladungswerte.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Trägerteilchen zur Verwendung
in elektrostatographischen Bilderzeugungsverfahren bereit, wobei
das Verfahren
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- (1) das Mischen von Trägerkernteilchen
mit einem Gemisch aus einem ersten und zweiten Polymer, wobei das
erste Polymer einen leitenden Bestandteil enthält und das zweite Polymer Kupfer(I)-iodid
in einer Menge von mindestens 77 Gewichtsprozent bezogen auf die
Menge des zweiten Polymers und des lodid enthält;
- (2) das Trockenmischen des Gemisches aus Trägerkernteilchen und Polymeren über einen
Zeitraum, der ausreichend ist, den Polymeren das Haften an den Trägerkernteilchen
zu ermöglichen;
- (3) das nachfolgende Erhitzen des Gemisches aus Trägerkernteilchen
und Polymeren auf eine Temperatur zwischen 93°C (200°F) und 288°C (550°F), wodurch die Polymeren schmelzen
und auf die Trägerkernteilchen
aufschmelzen und
- (4) danach das Abkühlen
der sich daraus ergebenden, beschichteten Trägerteilchen umfaßt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden in den Unteransprüchen angeführt.
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Die Trägerteilchen umfassen einen
Kern mit bestimmten Beschichtungen darüber. Genauer können die
gewählten
Trägerteilchen
durch Mischen poröser
magnetischer oder magnetisch anziehbarer Metallkernteilchen niedriger
Dichte mit zum Beispiel zwischen 0,05 Gew.-% und 3 Gew.-% bezogen
auf das Gewicht der beschichteten Trägerteilchen eines ersten Polymers,
insbesondere Polymethacrylat, wobei in dem Polymer Ruß oder ein ähnlicher
leitender Bestandteil dispergiert ist, und einem zweiten Polymer,
das Kupferiodid in bestimmten, wichtigen Mengen enthält, bis
zu deren Haften an dem Träger kern durch
mechanischen Aufprall oder elektrostatische Anziehung, Erhitzen
des sich daraus ergebenden Gemisches aus Trägerkernteilchen und Polymer
auf eine Temperatur von 93°C
bis 288°C
(200°F bis 550°F) über einen
wirkungsvollen Zeitraum von zum Beispiel 10 Minuten bis 60 Minuten,
der es dem Polymer erlaubt, zu schmelzen und auf die Trägerkernteilchen
aufgeschmolzen zu werden, Abkühlen
der überzogenen
Trägerteilchen
und danach Klassieren der erhaltenen Trägerteilchen auf eine gewünschte Teilchengröße von zum
Beispiel von 50 bis 200 Mikrometer im Durchmesser hergestellt werden.
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Das Kupferiodid kann in einer Menge
von bis zu 95 Gew.-% bezogen auf die Menge des zweiten Polymers
und des lodids vorliegendes Kupfer(I)-iodid sein. Der leitende Bestandteil
für das
erste Polymer kann ein Metalloxid oder vorzugsweise Ruß sein und wenn
der leitfähige
Bestandteil für
das erste Polymer Ruß ist,
wird er vorzugsweise in einer Menge von 15 bis 50 Gew.-% ausgewählt. Das
erste Polymer kann ein Polyester oder ein Polymer auf Styrolgrundlage sein
und das zweite Polymer kann Polymethylmethacrylat sein, wobei das
erste Polymer in einer Menge von 1 bis 99 Gew.-% ausgewählt wird
und das zweite Polymer in einer Menge von 99 bis 1 Gew.-% ausgewählt wird.
Der Trägerkern
kann ein Metall, ein Ferrit, ein Metalloxid und dergleichen wie
etwa bekannte Trägerkerne
sein.
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Verschiedene geeignete feste Trägerkernmaterialien
können
für die
Entwickler gewählt
werden. Kennzeichnende Kerneigenschaften von Bedeutung schließen die
ein, die es den Tonerteilchen erlauben, eine positive Ladung oder
eine negative Ladung anzunehmen, und Trägerkerne, die bei dem Entwicklervorratsbehälter, der
in dem xerographischen Bilderzeugungsgerät vorhanden ist, die gewünschten
Fließeigenschaften
gestattet. Ferner sind in bezug auf die Trägerkerneigenschaften zum Beispiel
geeignete magnetische Eigenschaften von Wert, die die Bildung einer
Magnetbürste
bei Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren
erlauben und auch bei denen die Trägerkerne die gewünschten
mechanischen Alterungseigenschaften aufweisen. Beispiele von Trägerkernen,
die gewählt
werden können, schließen Eisen,
Stahl, Ferrite wie etwa Sr (Strontium)-Ferrit, Ba-Ferrit, Cu/Zn-Ferrit und
Ni/Zn-Ferrit, Magnetite, Nickel, Gemische daraus und dergleichen ein.
Bevorzugte Trägerkerne
schließen
Ferrite und Eisenschwamm oder Stahlsand mit einem durchschnittlichen
Teilchengrößendurchmesser
von 30 Mikrometer bis 200 Mikrometer ein.
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In der ersten Polymerbeschichtung
sind leitfähige
Bestandteile wie etwa Metalloxide wie Zinnoxid, leitende Ruße und dergleichen
in wirksamen Mengen von zum Beispiel 1 bis 70 und vorzugsweise 15
bis 60 Gew.-% dispergiert. Spezielle Beispiele leitender Bestandteile
schließen
den von Conductex, Inc. hergestellten, leitfähigen Ruß SC Ultra und von DuPont hergestelltes
Antimon-dotiertes Zinnoxid Zelec ECP3005-XC (Handelsname) ein.
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Bezüglich der vorliegenden Erfindung
ist die Anwesenheit von Kupfer(I)-iodid in wenigstens einer Polymerbeschichtung
und genauer in einem zweiten Polymer, das keinen anderen leitenden
Bestandteil enthält,
von Bedeutung, wobei das lodid in einer Menge von mindestens 77
Gew.-% und genauer bis zu 95 Gew.-% zugegen ist. Durch die Kombination zweier
Polymeren, des leitenden Bestandteils und des iodidhaltigen Bestandteils,
werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung einschließlich der
hierin angegebenen breiten Bereiche der Trägertribo und Trägerleitfähigkeit
ermöglicht.
Zum Beispiel liefert eine Polymerbeschichtung, die eine Kombination
von Pulvern aus (1) 19 Gew.-% in Poly(methylmethacrylat)polymer
eingearbeitetem, leitendem Ruß Conductex
SC Ultra und (2) 80 Gew.-% in einen reaktionsfähigen, extrudierten Polyester
eingearbeitetem Kupfer(I)-iodid umfaßt, triboelektrische Trägerwerte
von -10 Mikrocoulomb je Gramm bis +10 Mikrocoulomb je Gramm in Abhängigkeit
von den relativen Anteilen der beiden verwendeten Träger bei
Leitfähigkeiten
von mehr als 5 × 10-10 mhos je Zentimeter.
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Das Verfahren zum Verbinden dieser
Polymeren mit einem Trägerkern
kann fortlaufend sein, ein Verfahren, bei dem in einem ersten Schritt
eines der beiden Polymeren auf die Oberfläche aufgeschmolzen wird und
das zweite Polymer in einem nachfolgenden Aufschmelzschritt auf
die Oberfläche aufgeschmolzen
wird. Wahlweise kann das Verfahren zum Verbinden einen einzigen
Aufschmelzschritt umfassen, bei dem zwei Polymeren, die vor dem
Aufschmelzverfahren miteinander vermischt werden, in einem einzigen
Aufschmelzschritt mit dem Kern verbunden werden.
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Ferner können verschiedene ladungsverstärkende Additive
wie etwa quaternäre
Ammoniumsalze und genauer Distearyldimethylammoniummethylsulfat
(DDAMS), Bis[1-[(3,5-disubstituiert-2-hydroxyphenyl)azo]-3-(monosubstituiert)-2-naphthalinolato(2-)]chromat(1-),
Ammonium Natrium und Wasserstoff (TRH), Cetylpyridiniumchlorid (CPC), FANAL
PINK® D4830,
einschließlich
der hierin spezifisch veranschaulichten und andere wirkungsvolle, bekannte
Ladungsmittel oder -additive in die Trägerbeschichtung eingear beitet
sein. Die Ladungsadditive werden in verschiedenen wirksamen Mengen
wie etwa von 0,05 bis 15 Gew.-% ausgewählt.
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Beispiele der ausgewählten ersten
und zweiten Polymeren schließen
Polymethacrylat, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Polypentafluorstyrol,
Polyethylen, Polymethylmethacrylat, Copolyethylenvinylacetat, Copolyvinylidenfluorid-tetrafluorethylen und
Polyethylen, Polymethylmethacrylat, Polyurethan und Copolyethylen
ein, wobei sich das erste und zweite Polymer vorzugsweise nicht ähneln. Andere bekannte
verwandte, hierin nicht speziell angeführte Polymere, wie etwa die
in der
US-A-4 937 166 und
US-A4 935 326 veranschaulichten,
können
ebenfalls ausgewählt
werden.
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Verschiedene Verfahren können zum
Aufbringen des Polymers oder des Gemisches aus Polymerbeschichtungen
auf die Oberfläche
der Trägerteilchen
ausgewählt
werden. Beispiele typischer Verfahren zu diesem Zweck schließen das
Vereinigen des Trägerkernmaterials
und der Polymeren mit Kupfer(I)-iodid und einem leitfähigen Bestandteil
durch Kaskadenwalzenmischen oder Taumeln, Mahlen, Schütteln, elektrostatisches
Pulverwolkensprühen, Wirbelschicht,
elektrostatische Verarbeiten mit einer Scheibe und eine elektrostatische
Wand ein. Auf das Aufbringen des Polymers folgend wird begonnen
zu erhitzen, um das Verfließen
des Beschichtungsmaterials über
die Oberfläche
des Trägerkerns
zu gestatten. Die Konzentration der Pulverteilchen des Beschichtungsmaterials
und die Parameter des Heizschrittes können zum Ermöglichen
der Bildung eines ununterbrochenen Films aus den Beschichtungspolymeren
auf der Oberfläche
des Trägerkerns
oder nur zum Gestatten des Überziehens
ausgewählter
Bereiche des Trägerkerns
gewählt
werden. Wenn ausgewählte
Bereiche des Metallträgerkerns
unbeschichtet oder freiliegend bleiben, besitzen die Trägerteilchen elektrisch
leitende Eigenschaften, wenn das Kernmaterial ein Metall umfaßt. Die
vorstehend angeführten Leitfähigkeiten
können
verschiedene geeignete Werte einschließen. Im allgemeinen beträgt diese
Leitfähigkeit
jedoch von 10-9 bis 10-17 mho-cm-1, wie zum Beispiel entlang einer Magnetbürste von
2,54 mm (0,1 Zoll) bei einem angelegten Potential von 10 Volt gemessen
wird und wobei die Bedeckung der Beschichtung von 10% bis 100% der
Trägerfläche umfaßt.
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Anschauungsbeispiele der für den Toner ausgewählten Tonerharze,
die beim Mischen mit Träger
Entwicklerzusammensetzungen erzeugen, schließen eine Anzahl Thermoplaste
wie etwa Polyamide, Epoxies, Polyurethane, Diolefine, Vinylharze, Polyester
wie etwa die durch die polymeren Veresterungsprodukte einer Dicarbonsäure und
eines ein Diphenol umfassenden Diols erhaltenen ein. Spezielle Vinylmonomeren,
die verwendet werden können, sind
Styrol, p-Chlorstyrol, Vinylnaphthalin, ungesättigte Monoolefine wie etwa
Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen; Vinylhalogenide wie etwa
Vinylchlorid, Vinylbromid, Vinylfluorid, Vinylacetat, Vinylpropionat,
Vinylbenzoat und Vinylbutyrat; Vinylester wie etwa die Ester von
Monocarbonsäuren
einschließlich
Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat,
n-Octylacrylat, 2-Chlorethylacrylat, Phenylacrylat, Methylalphachloracrylat,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und Butylmethacrylat; Acrylnitril,
Methacrylnitril, Acrylamid, Vinylether einschließlich Vinylmethylether, Vinylisobutylether
und Vinylethylether; Vinylketone einschließlich Vinylmethylketon, Vinylhexylketon
und Methylisopropenylketon; Vinylidenhalogenide wie etwa Vinylidenchlorid
und Vinylidenchlorfluorid; N-Vinylindol, N-Vinylpyrrolidon, Styrol-Butadien-Copolymere und Gemische
daraus.
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Als ein bevorzugtes Tonerharz können die Veresterungsprodukte
einer Dicarbonsäure
und eines ein Diphenol umfassenden Diols, siehe US-Patent
3
590 000 , ausgewählt
werden. Andere bevorzugte Tonerharze schließen Styrol/Methacrylat-Copolymere,
Styrol/Butadien-Copolymere, durch die Reaktion von Bisphenol A und
Propylenoxid erhaltene Polyesterharze und sich aus der Reaktion
von Dimethylterephthalat, 1,3-Butandiol, 1,2-Propandiol und Pentaerythrit
ergebende, verzweigte Polyesterharze ausgewählt werden.
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Im allgemeinen werden von 1 Gewichtsteil bis
5 Gewichtsteile Tonerteilchen mit 10 bis 300 Gewichtsteilchen Trägerteilchen
gemischt.
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Zahlreiche wohlbekannte, geeignete
Pigmente oder Farbstoffe und vorzugsweise Pigmente einschließlich zum
Beispiel Ruß,
Nigrosinfarbstoff, Lampenruß,
Eisenoxiden, Magnetiten und Gemische daraus können als Farbmittel für die Tonerteilchen ausgewählt werden.
Das Pigment, das vorzugsweise Ruß ist, sollte in ausreichender
Menge vorhanden sein, um die Tonerzusammensetzung stark gefärbt zu machen.
So ist das Pigment in Mengen von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% und vorzugsweise
von 5 bis 12 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tonerzusammensetzung
zugegen, geringere oder größere Mengen
Pigment können
jedoch gewählt
werden.
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Wenn die Pigmentteilchen Magnetite
einschließlich
der als MAPICO BLACK® im
Handel erhältlichen,
die ein Gemisch aus Eisenoxiden (FeO·Fe2O3) sind, umfassen, liegen sie in der Tonerzusammensetzung
in einer Menge von 10 Gew.-% bis 70 Gew.-% und vorzugsweise in einer
Menge von 20 Gew.-% bis 50 Gew.-% vor.
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Die Harzteilchen liegen in ausreichender, aber
wirkungsvoller Menge vor. Wenn somit 10 Gew.-% Pigment oder Farbmittel
wie etwa Ruß wie REGAL
330® darin
vorhanden sind, werden etwa 90 Gew.-% Harzmaterial gewählt. Im
allgemeinen umfaßt
die Tonerzusammensetzung jedoch von 85 Gew.-% bis 97 Gew.-% Tonerharzteilchen
und von 3 Gew.-% bis 15 Gew.-% Pigmentteilchen wie etwa Ruß.
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Es können auch gefärbte Tonerzusammensetzungen,
die Tonerharzteilchen, Trägerteilchen
und als Pigmente oder Farbmittel magentafarbene, cyanfarbene und/oder
gelbe Teilchen sowie Gemische daraus umfassen, gewählt werden.
Diese Pigmente liegen im allgemeinen in der Tonerzusammensetzung
in einer Menge von 1 Gew.-% bis 15 Gew.% bezogen auf das Gewicht
der Tonerharzteilchen vor.
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Zum weiteren Verstärken der
positiven Aufladungseigenschaften der hierin beschriebenen Entwicklerzusammensetzungen
und als wahlfreie Bestandteile können
bezüglich
der Toner ladungsverstärkende
Additive einschließlich
Alkylpyridiniumhalogeniden, siehe US-Patent
4 298 672 ,
organischer Sulfat- oder Sulfonatzusammensetzungen, siehe US-Patent
4
338 390 , Distearyldimethylammoniumsulfat, siehe US-Patent
4
560 635 , und andere ähnliche,
bekannte ladungsverstärkende
Additive darin eingearbeitet sein. Diese Additive werden üblicherweise
in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-% in den Toner eingearbeitet.
Diese Ladungsadditive können
auch in dem hierin angeführten
Trägerpolymerüberzug dispergiert
sein.
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Die Tonerzusammensetzung kann durch eine
Anzahl bekannter Verfahren einschließlich des Schmelzmischens von
Tonerharzteilchen und Pigmentteilchen oder Farbmitteln, gefolgt
vom mechanischen Zerkleinern oder der Emulgierung/Aggregation hergestellt
werden.
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Die Toner und Entwicklerzusammensetzungen
können
zur Verwendung bei elektrostatographischen Bilderzeugungsverfahren
gewählt
werden, die dabei herkömmliche
Photorezeptoren einschließlich anorganischer
und organischer Photorezeptor-Bilderzeugungselemente enthalten.
Beispiele von Bilderzeugungselementen sind Selen, Selenlegierungen
und Selen oder Selenlegierungen, die darin Additive oder Dotierungsmittel
wie etwa Halogene enthalten. Weiterhin können organische Photorezeptoren
gewählt
werden, wovon Anschauungsbeispiele schichtförmige, auf Licht ansprechende
Vorrichtungen ein schließen,
die Transportschichten und mit Licht ladungserzeugende Schichten
umfassen, siehe US-Patent
4 265 990 .
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Mit dieser Entwicklerzusammensetzung
erhaltene Bilder wiesen einen annehmbaren Vollton, ausgezeichnete
Halbtöne
und die gewünschte
Zeilenauflösung
bei annehmbaren oder im wesentlichen keinen Hintergrundablagerungen
auf.
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In den folgenden Beispielen sind
Teile und Prozente solange nicht anders angegeben in Gewicht.
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BESPIEL I
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1,091 Gramm Kupferiodid und 273 Gramm eines
teilweise vernetzten Polyesterharzes mit 30 (Gew.-)% Gelgehalt,
das durch reaktive Extrusion eines linearen Polyesters erhalten
worden war, wobei der lineare Polyester durch polymere Veresterung der
Dicarbonsäure
Fumarsäure
und propoxyliertem Bisphenol A erhalten worden war, siehe US-Patente
5
376 494 und
5 227 460 , wurden vereinigt
und in einem Extruder (APV) mit den folgenden Verfahrensparametern
verarbeitet: 127°C
(260°F)
Zylindertemperatur, 127°C
(260°F)
Düsenkopftemperatur,
57% Beladung, Zufuhrrate 11,4 Gramm je Minute und eine Schneckengeschwindigkeit
von 150 Umdrehungen je Minute. Die Größe des sich daraus ergebenden
Extrudats, das 80 Gew.-% in dem Polymerharz gleichförmig dispergiertes
Kupferiodid umfaßte,
wurde durch mechanisches Mahlen in einem 0202 Jet-O-Mizer (Fluid Energy
Aljet) mit den folgenden Verfahrensparametern verringert: Zufuhrdruck
6,9 × 10
5 Pa (100 Pfund je Quadratzoll), Mahldruck
6,9 × 10
5 Pa (100 Pfund je Quadratzoll) und eine
Zufuhrrate von 146 Gramm je Minute. Das Volumenmittel der Teilchengröße nach
dem mechanischen Mahlen betrug 5,2 Mikrometer.
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Im ersten Schritt des zweistufigen
Trägerbeschichtungsverfahrens
wurden 4,55 kg kugelförmiger Stahlschrot
mit 100 Mikrometer (Nuclear Metals Inc.) mit 68 Gramm rußbeladenem
Poly(methylmethacrylat) mit etwa 20 Gew.-% des leitenden Rußes Conductex
SC Ultra, das vor dem Mischen in einem chemischen Verfahren mit
einem Volumenmittel der Teilchengröße von 2 Mikrometer hergestellt
worden war, gemischt. Das Mischen wurde durch einen Munson MR5 Minimixer-Mischer
(Handelsname) unter den folgenden Verfahrensbedingungen bewerkstelligt:
Mischergeschwindigkeit 50 Umdrehungen je Minute und eine Mischzeit
von 30 Minuten. Wie durch visuelle Beobachtung bestätigt wurde
ergab sich daraus das auf dem Trägerkern
gleichförmig
verteilte und elektrostatisch gebundene Polymer mit dem Ruß darin.
Danach wurden die sich daraus ergebenden Trä gerteilchen über einen
Zeitraum von 30 Minuten in einen Drehrohrofen eingebracht. Dieser
Ofen wurde bei einer Temperatur von 204°C (400°F) gehalten, wodurch das Polymer
mit Ruß dazu
veranlaßt
wurde, zu schmelzen und auf den Kern aufzuschmelzen.
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Der zweite Schritt des zweistufigen
Trägerbeschichtungsverfahrens
umfaßt
das Mischen des Produkts des vorstehenden ersten Verfahrensschritts,
das heißt
des Polymers mit Ruß,
mit dem vorstehend hergestellten Polyesterharz mit 30% Gel, in dem
80% Kupferiod in einer Konzentration von 0,5 Gew.-% sind. Dieses
Mischen wurde in einem Munson MR5 Minimixer-Mischer (Handelsname)
unter den folgenden Verfahrensbedingungen bewerkstelligt: Mischergeschwindigkeit
50 Umdrehungen je Minute und eine Mischzeit von 30 Minuten. Wie
durch visuelle Beobachtung bestätigt
wurde ergab sich daraus das auf dem Pulver, das sich aus dem ersten Verfahrensschritt
ergeben hatte, gleichförmig
verteilte und elektrostatisch gebundene Kupferiodid/Polymermaterial.
Das sich daraus ergebende Gemisch mit zwei Polymerbeschichtungen
wurde anschließend
30 Minuten in einen Drehofen zum Erreichen einer Spitzentemperatur
von 204°C
(400°F)
verbracht. Dies dient vornehmlich zum Aufschmelzen des mit Kupfer(I)-iodid
beladenen Polyesters auf die Oberfläche des rußbeladenen Poly(methylmethacrylats). Das
Endprodukt umfaßte
einen Trägerkern
mit insgesamt 2 Gew.-% Polymergemisch auf der Oberfläche, wobei
das Polymer eine Kombination von 75 Gew.-% rußbeladenem Poly(methylmethacryat)
und 25 Gew.-% mit Kupferiodid beladenem Polyester war.
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Anschließend wurde eine Entwicklerzusammensetzung
durch Mischen von 194 Gramm des vorstehend hergestellten Trägers mit
6 Gramm einer Tonerzusammensetzung, die 87 Gew.-% teilweise vernetztes
Polyesterharz mit 30 (Gew.-)% Gelgehalt, das durch Reaktionsextrusion
eines linearen Polyesters erhalten worden war (siehe derselbe, für die vorstehende
Polymerbeschichtung gewählte
Polyester), 5 Gew.-% Ruß,
4 Gew.-% eines Polypropylenwachses und 4 Gew.-% eines Verträglichkeitsvermittlers umfaßte, der
von Shell Chemicals erhaltenes KRATONTM umfaßte, hergestellt.
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Danach wurde die triboelektrische
Ladung auf den Trägerteilchen
durch das bekannte Verfahren des Faradayschen Käfigs bestimmt und auf dem Träger wurde
eine Ladung von 8,5 Mikrocoulomb je Gramm gemessen. Weiter betrug
die durch Bilden einer 2,5 mm (0,1 Zoll) langen Magnetbürste aus
den Trägerteilchen
und Messen der Leitfähigkeit
durch Anlegen eines Potentials von 10 Volt an die Bürste bestimmte
Leitfähigkeit
des Trägers
2,9 × 10-8 mho-cm-1. Diese
Trägerteilchen
waren daher leitend.
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In allen Beispielen wurden die triboelektrischen
Aufladungswerte und die Leitfähigkeitszahlen gemäß dem vorstehenden
Verfahren erhalten.
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BEISPIEL II
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Das Verfahren von Beispiel 1 wurde
wiederholt, außer
daß der
zweite Schritt des Trägerbeschichtungsverfahrens
das Mischen des Produkts des ersten Verfahrensschrittes, das heißt des Polymers
mit Ruß,
mit den in Polyesterharzteilchen dispergierten 80% Kupferiodid in
einer Konzentration von 1,0 Gew.-% umfaßte. Das Endprodukt umfaßte einen
Trägerkern
mit insgesamt 2,5 Gew.-% Polymergemisch auf der Oberfläche, wobei
das Polymergemisch eine Kombination aus 60 Gew.-% rußbeladenem
Poly(methylmethacrylat) als erstem Polymer und 40 Gew.-% mit Kupferiodid
beladenem Polyester als zweitem Polymer war.
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Anschließend wurde eine Entwicklerzusammensetzung
durch Mischen von 194 Gramm der vorstehend hergestellten Trägerteilchen
mit 6 Gramm einer Tonerzusammensetzung, die 87 Gew.-% vernetztes
Polyesterharz, 5 Gew.-% Ruß,
4 Gew.-% eines Polypropylenwachses und 4 Gew.-% eines Verträglichkeitsvermittlers
umfaßte,
der von Shell Chemicals erhaltenes KRATONTM umfaßte, hergestellt.
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Danach wurde die triboelektrische
Ladung auf den Trägerteilchen
durch das bekannte Verfahren des Faradayschen Käfigs bestimmt und auf dem Träger wurde
eine Ladung von -3,8 Mikrocoulomb je Gramm gemessen. Weiter betrug
die durch Bilden einer 2,5 mm (0,1 Zoll) langen Magnetbürste aus
den Trägerteilchen
und Messen der Leitfähigkeit
durch Anlegen eines Potentials von 10 Volt an die Bürste bestimmte
Leitfähigkeit
des Trägers
2,6 × 10-10 mho-cm-1. Diese
Trägerteilchen
waren daher leitend.
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BEISPIEL III
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Das Verfahren von Beispiel 1 wurde
wiederholt, außer
daß der
zweite Schritt des Trägerbeschichtungsverfahrens
das Mischen des Produkts des ersten Verfahrensschrittes mit den
in Polyesterharzteilchen dispergierten 80% Kupferiodid in einer Konzentration
von 1,5 Gew.-% beinhaltete. Das Endprodukt war ein Trägerkern
mit insgesamt 3 Gew.-% Polymeren auf der Oberfläche, wobei das Polymergemisch
eine Kombination aus 50 Gew.-% rußbeladenem Poly(methylmethacrylat)
und 50 Gew.-% mit Kupferiodid beladenem Polyester war.
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Anschließend wurde eine Entwicklerzusammensetzung
durch Mischen von 194 Gramm vorstehend hergestellten Trägerteilchen
mit 6 Gramm einer Tonerzusammensetzung, die 87 Gew.-% vernetztes Polyesterharz,
5 Gew.-% Ruß,
4 Gew.-% eines Polypropylenwachses und 4 Gew.-% eines Verträglichkeitsvermittlers
umfaßte,
der von Shell Chemicals erhaltenes KRATONTM umfaßte, hergestellt.
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Danach wurde die triboelektrische
Ladung auf den Trägerteilchen
durch das bekannte Verfahren des Faradayschen Käfigs bestimmt und auf dem Träger wurde
eine Ladung von -7,9 Mikrocoulomb je Gramm gemessen. Weiter betrug
die durch Bilden einer 2,5 mm (0,1 Zoll) langen Magnetbürste aus
den Trägerteilchen
und Messen der Leitfähigkeit
durch Anlegen eines Potentials von 10 Volt an die Bürste bestimmte
Leitfähigkeit
des Trägers
8,5 × 10-10 mho-cm-1. Diese
Trägerteilchen
waren daher leitend.
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BEISPIEL IV
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1,091 Gramm Kupferiodid und 273 Gramm eines
Poly(styrol-butadien)harzes, 91/9 Styrol/Butadien, wurden vereinigt
und in einem Extruder (APV) mit den folgenden Verfahrensparametern
verarbeitet: 204°C
(400°F)
Zylindertemperatur, 177°C
(350°F) Düsenkopftemperatur,
26% Beladung, Zufuhrrate von 23 Gramm je Minute und Schneckengeschwindigkeit
von 150 Umdrehungen je Minute. Die Größe des sich daraus ergebenden
Extrudats, das 80 Gew.-% in dem Styrol/Butadien-Polymerharz gleichförmig dispergiertes
Kupferiodid umfaßte,
wurde durch mechanisches Mahlen in einer Sturtevant Fluid Energy
Mill von 38,1 cm (15 Zoll) mit den folgenden Verfahrensparametern
verringert: Zufuhrdruck 6,9 × 105 Pa (100 Pfund je Quadratzoll), Mahldruck
6,9 × 105 Pa (100 Pfund je Quadratzoll) und eine
Zufuhrrate von 146 Gramm je Minute. Das Volumenmittel der Teilchengröße nach
dem mechanischen Mahlen betrug 5,2 Mikrometer.
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Bei dem Trägerbeschichtungsverfahren wurden
85 Gramm des vorstehend hergestellten, 80 gew.-%igen Kupferiodidpulvers
mit 28 Gramm rußbeladenem
Poly(methylmethacrylat) mit einem Volumenmittel der Teilchengröße von 2
Mikrometer in einem chemischen Verfahren vor dem Mischen der beiden
Polymeren gemischt. Dieses Pulvergemisch wurde anschließend mit
4,55 kg kugelförmigem Stahlschrot
mit 100 Mikrometer (Nuclear Metals Inc.) in einem Munson MR5 Minimixer-Mischer
(Handelsname) unter den folgenden Verfahrensbedingungen vereinigt:
Mischergeschwindigkeit 50 Umdrehungen je Minute und eine Mischzeit
von 30 Minuten. Wie durch visuelle Beobachtung bestätigt wurde
ergab sich daraus das auf dem Trägerkern
gleichförmig
verteilte und elektrostatisch gebundene Gemisch der beiden Polymeren.
Danach wurden die sich daraus ergebenden Trägerteilchen über einen
Zeitraum von 30 Minuten in einen Drehrohrofen eingebracht. Dieser
Ofen wurde bei einer Temperatur von 204°C (400°F) gehalten, wodurch das Polymer
dazu veranlaßt
wurde, zu schmelzen und auf den Kern aufzuschmelzen.
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Anschließend wurde eine Entwicklerzusammensetzung
durch Mischen von 194 Gramm vorstehend hergestellten Trägerteilchen
mit 6 Gramm einer Tonerzusammensetzung, die 87 Gew.-% vernetztes Polyesterharz,
5 Gew.-% Ruß,
4 Gew.-% eines Polypropylenwachses und 4 Gew.-% eines Verträglichkeitsvermittlers
umfaßte,
der von Shell Chemicals erhaltenes KRATONTM umfaßte, hergestellt.
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Danach wurde die triboelektrische
Ladung auf den Trägerteilchen
durch das bekannte Verfahren des Faradayschen Käfigs bestimmt und auf dem Träger wurde
eine Ladung von -4,7 Mikrocoulomb je Gramm gemessen. Weiter betrug
die durch Bilden einer 2,5 mm (0,1 Zoll) langen Magnetbürste aus
den Trägerteilchen
und Messen der Leitfähigkeit
durch Anlegen eines Potentials von 10 Volt an die Bürste bestimmte
Leitfähigkeit
des Trägers
7,6 × 10-8 mho-cm-1. Diese
Trägerteilchen
waren daher leitend.
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BEISPIEL V
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Das Verfahren von Beispiel 1 wurde
wiederholt, außer
daß das
Trägerbeschichtungsvefahren das
Mischen von 45 Gramm des 80 gew.-%igen Kupferiodidpulvers mit 45
Gramm des rußbeladenen,
mit einem mittleren Volumendurchmesser von 2 Mikrometer in einem
chemischen Verfahren vor dem Mischen der beiden Polymeren hergestellten
Poly(methylmethacrylats) beinhaltete.
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Anschließend wurde eine Entwicklerzusammensetzung
durch Mischen von 194 Gramm der vorstehend hergestellten Trägerteilchen
mit 6 Gramm einer Tonerzusammensetzung, die 87 Gew.-% vernetztes
Polyesterharz, 5 Gew.-% Ruß,
4 Gew.-% eines Polypropylenwachses und 4 Gew.-% eines Verträglichkeitsvermittlers
umfaßte,
das von Shell Chemicals erhaltenes KRATONTM umfaßte, hergestellt.
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Danach wurde die triboelektrische
Ladung auf den Trägerteilchen
durch das bekannte Verfahren des Faradayschen Käfigs bestimmt und auf dem Träger wurde
eine Ladung von 4,5 Mikrocoulomb je Gramm gemessen. Weiter betrug
die durch Bilden einer 2,5 mm (0,1 Zoll) langen Magnetbürste aus
den Trägerteilchen
und Messen der Leitfähigkeit
durch Anlegen eines Potentials von 10 Volt an die Bürste bestimmte
Leitfähigkeit
des Trägers
5,5 × 10-7 mho-cm-1. Diese
Trägerteilchen
waren daher leitend.
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BEISPIEL VI
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Das Verfahren von Beispiel IV wurde
wiederholt, außer
daß das
Trägerbeschichtungsverfahren das
Mischen von 16 Gramm des 80 gew.-%igen Kupferiodidpulvers mit 48
Gramm eines rußbeladenen, mit
einem mittleren Volumendurchmesser von 2 Mikrometer in einem chemischen
Verfahren vor dem Mischen der beiden Polymeren hergestellten Poly(methylmethacrylats)
beinhaltete. Der Rest des Verfahrens ist danach mit dem des Beispiels
IV identisch.
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Anschließend wurde eine Entwicklerzusammensetzung
durch Mischen von 194 Gramm der vorstehend hergestellten Trägerteilchen
mit 6 Gramm einer Tonerzusammensetzung, die 87 Gew.-% vernetztes
Polyesterharz, 5 Gew.-% Ruß,
4 Gew.-% eines Polypropylenwachses und 4 Gew.-% eines Verträglichkeitsvermittlers
umfaßte,
das von Shell Chemicals erhaltenes KRATONTM umfaßte, hergestellt.
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Danach wurde die triboelektrische
Ladung auf den Trägerteilchen
durch das bekannte Verfahren des Faradayschen Käfigs bestimmt und auf dem Träger wurde
eine Ladung von 7,9 Mikrocoulomb je Gramm gemessen. Weiter betrug
die durch Bilden einer 2,5 mm (0,1 Zoll) langen Magnetbürste aus
den Trägerteilchen
und Messen der Leitfähigkeit
durch Anlegen eines Potentials von 10 Volt an die Bürste bestimmte
Leitfähigkeit
des Trägers
1,1 × 10-6 mho-cm-1. Diese
Trägerteilchen
waren daher leitend.
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Der für die vorstehenden Beispiele
ausgewählte
Tonerruß war
solange nichts anderes angegeben REGAL 330®, das Polypropylen wies ein
niedriges Molekulargewicht auf, das zu etwa 7000 angenommen wird,
und wurde von Sanyo Chemicals of Japan erhalten oder VISCOL 660P®, und der
KRATON
TM-Verträglichkeitsvermittler war ein
Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer
(Shell KRATON G 1726X®),
siehe US-Patent
5 229 242 .