DE69816139T2

DE69816139T2 - Verfahren um Trägerteilchen herzustellen

Info

Publication number: DE69816139T2
Application number: DE69816139T
Authority: DE
Inventors: Scott M. Silence; John A. Creatura; Bing R. Hsieh; Ronald F. Ziolo; Richard W. Ellis
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2018-01-17
Also published as: EP0854391A1; US5700615A; DE69816139D1; JP3916314B2; EP0854391B1; JPH10207127A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Trägerteilchen zur Verwendung in elektrostatographischen Bilderzeugungsverfahren.
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.
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.
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.
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.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen von Trockenbeschichtungsverfahren zum Erzeugen von Trägerteilchen mit im wesentlichen konstanten Leitfähigkeitsparametern.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen von Trockenbeschichtungsverfahren zum Erzeugen von Trägerteilchen mit einem breiten Bereich vorgewählter triboelektrischer Aufladungswerte.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Trägerteilchen zur Verwendung in elektrostatographischen Bilderzeugungsverfahren bereit, wobei das Verfahren

(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.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen angeführt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Im allgemeinen werden von 1 Gewichtsteil bis 5 Gewichtsteile Tonerteilchen mit 10 bis 300 Gewichtsteilchen Trägerteilchen gemischt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 .
Mit dieser Entwicklerzusammensetzung erhaltene Bilder wiesen einen annehmbaren Vollton, ausgezeichnete Halbtöne und die gewünschte Zeilenauflösung bei annehmbaren oder im wesentlichen keinen Hintergrundablagerungen auf.
In den folgenden Beispielen sind Teile und Prozente solange nicht anders angegeben in Gewicht.
BESPIEL I
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 × 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.
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.
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.
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 KRATON^TM umfaßte, hergestellt.
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.
In allen Beispielen wurden die triboelektrischen Aufladungswerte und die Leitfähigkeitszahlen gemäß dem vorstehenden Verfahren erhalten.
BEISPIEL II
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.
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 KRATON^TM umfaßte, hergestellt.
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.
BEISPIEL III
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.
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 KRATON^TM umfaßte, hergestellt.
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.
BEISPIEL IV
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.
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.
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 KRATON^TM umfaßte, hergestellt.
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.
BEISPIEL V
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.
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 KRATON^TM umfaßte, hergestellt.
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.
BEISPIEL VI
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.
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 KRATON^TM umfaßte, hergestellt.
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.
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 .

Claims

Verfahren zur Herstellung beschichteter Trägerteilchen zur Verwendung in elektrostatographischen Bilderzeugungsverfahren, wobei das Verfahren (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 lodids 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 Trägerkemteilchen 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.
Verfahren des Anspruchs 1, wobei die Trägerkerne aus der aus Eisen, Stahl, Ferriten, Magnetiten und Nickel bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Verfahren des Anspruchs 1 oder 2, wobei der leitende Bestandteil für das erste Polymer aus der aus Metalloxiden und Ruß bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren des Anspruchs 3, wobei der leitende Bestandteil für das erste Polymer in einer Menge von 15 bis 60 Gewichtsprozent vorliegender Ruß ist.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Polymer ein Polyester oder ein Polymer auf Styrolgrundlage ist und das zweite Polymer Polymethylmethacrylat ist.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kupfer(I)-iodid in dem zweiten Polymer in einer Menge von 80 bis 95 Gewichtsprozent vorliegt.
Verfahren des Anspruchs 1, wobei der leitende Bestandteil ein in einer Menge von 15 bis 50 Gewichtsprozent vorliegender, leitender Ruß ist, das Kupfer(I)-iodid in einer Menge von 80 bis 95 Gewichtsprozent vorliegt, die Trägerleitfähigkeit 10-⁶ bis 10^-6 (Ohm-cm)^-1 beträgt und die triboelektrische Ladung des Trägers von -30 bis +40 Mikrocoulomb je Gramm beträgt.