DE2328314C3

DE2328314C3 - Electrophotographic developer carrier

Info

Publication number: DE2328314C3
Application number: DE19732328314
Authority: DE
Inventors: Shigeru Minamiashigara Kanagawa Sadamatsu (Japan)
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1972-06-06
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1976-12-16

Description

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Die Erfindung betrifft einen Träger für einen elektrophotographischen Entwickler zur Anwendung bei der Flügelradentwicklung, bestehend aus einem Eisenpulver, das oberflächlich mit einer Eisenoxidschicht überzogen ist.The invention relates to a carrier for an electrophotographic developer for use in the development of the impeller, consisting of an iron powder that is coated on the surface with an iron oxide layer is covered.

Ein Kaskadenentwicklungsverfahren für elektrostatische latente Bilder gemäß der japanischen Patentveröffentlichung 4856/1951 oder der USA.-IPatentschrift 3105 770 wird in der Praxis dort anfewandt, wo ein Gemisch aus einem Träger und einem Toner als Entwickler verwendet wird. Als Träger werden beispielsweise Sand, Glasperlen, kleine Eisenkugeln, Eisenpulver und andere anorganische oder organische Materialien verwendet. In zahlreichen Fällen werden diese Träger mit Polymeren organischen Materialien überzogen. Als geeignete polymere Materialien zum Überziehen der Oberflächen dieser Träger können beispielsweise verwendet werden Äthylcellulose, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenfluorid, Nitrocellulose, Polymethylimelhacrylat, in Lösungsmitteln lösliche Polyamide, Epoxyharze, Alkydharze, Polyäthylenfluorid, Polyvinylacetat und Poly-n-butylmethacrylat. Erforderlichenfalls können diese polymeren Materialien einen Farbstoff, Pigment od. dgl. einverleibt enthalten.A cascade electrostatic latent image development method according to Japanese Patent publication 4856/1951 or the USA.-IPatentschrift 3105 770 is used there in practice, where a mixture of a carrier and a toner is used as a developer. When Carriers are, for example, sand, glass beads, small iron balls, iron powder and other inorganic materials or organic materials are used. In numerous cases, these carriers are made with polymers organic materials coated. As suitable polymeric materials for coating the Surfaces of these carriers can be used, for example, ethyl cellulose, polyvinyl chloride, Polyvinylidenfluorid, Nitrocellulose, Polymethylimelhacrylat, Solvent-soluble polyamides, epoxy resins, alkyd resins, polyethylene fluoride, polyvinyl acetate and poly-n-butyl methacrylate. If necessary These polymeric materials can contain a dye, pigment or the like incorporated.

Ferner sind in der DT-OS 20 07 003 Träger für einen elektrophotographischen Entwickler beschrieben, die aus einem Eisenpulver bestehen, das oberflächlich einen Überzug aus Eisenoxid besitzt.Furthermore, carriers for an electrophotographic developer are described in DT-OS 20 07 003, which consist of an iron powder that has a coating of iron oxide on the surface.

Die Toner umfassen hauptsächlich Polystyrolharze, Cumaronharze, Polyvinylchloridharze, Alkydharze, Epoxyharze, Maleinsäureharze, Phthalsäureharze und Chlordiphenylharze. Diese Materialien werden zusammen mit einem färbenden Material od. dgl. fein zerteilt, um feine Pulver zu bilden.The toners mainly include polystyrene resins, coumarone resins, polyvinyl chloride resins, alkyd resins, Epoxy resins, maleic acid resins, phthalic acid resins and chlorodiphenyl resins. These materials are finely divided together with a coloring material or the like to form fine powders.

Bei dem üblichen vorstehend abgehandelten Kaskadenentwicklungsverfahren wird eine Entwicklungsvorrichtung vom Schaufeltyp angewandt, und deshalb ist eine große Vorrichtung von hohen Kosten erforderlich. Falls ein Kopiergerät von kleiner Größe zu gestalten ist, ist grundsätzlich ihr Aufbau sehr schwierig.In the usual cascade development process discussed above For example, a paddle type developing device is employed, and therefore a large size device is high in cost necessary. If a small-sized copier is to be designed, its structure is basic very difficult.

Andererseits erfordert ein Flügelradentwicklungsverfahren lediglich Rührflügel mit einer einzigen SpiDdel. Deshalb ist ein derartiges Verfahren gut für Kopiergeräte von kleiner Größe von niedrigen Kosten geeignet. Jedoch müssen die Flügel mit ziemlich hoher Geschwindigkeit rotiert werden, um den Entwickler kräftig zu verbreiten.On the other hand, an impeller development process requires only a single impeller SpiDdel. Therefore, such a method is good for copying machines from small size to low Cost appropriate. However, the blades must be rotated at a fairly high speed in order to achieve the Developer spread vigorously.

Es wurde jedoch an Hand von Untersuchungen festgestellt, daß die vorstehend angegebenen üblichen Kaskadenentwickler in einem Flügelradentwicklungsverfahren nur von kurzer Lebensdauer sind.However, it has been found from studies that the above-mentioned usual Cascade developers in an impeller development process are short lived.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Trägers für einen elektrophotographischen Entwickler mit verlängerter Lebensdauer bei Anwendung in einem Flügelradentwicklungsverfahren, der hinsichtlich seiner Eigenschaften verbessert ist und bei Entwicklung ein ausgezeichnetes Bild liefert und technisch und wirtschaftlich vorteilhaft ist.The object of the invention is therefore to provide a carrier for an electrophotographic developer with extended life when used in an impeller development process involving its properties are improved and, when developed, gives an excellent image and is technically and economically advantageous.

Gemäß der Erfindung wird ein Träger für einen elektrophotographischen Entwickler zur Anwendung bei der Flügelradentwicklung, bestehend aus einem Eisenpulver, das oberflächlich mit einer Eisenoxidschicht überzogen ist, geschaffen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Eisenoxidschicht aus Eisen(II,IH)-oxid besteht.According to the invention, a carrier for an electrophotographic developer is used in the development of the impeller, consisting of an iron powder that is coated on the surface with an iron oxide layer is coated, created, which is characterized in that the iron oxide layer is made of Iron (II, IH) oxide consists.

Es wurden Versuche unter Verwendung von verschiedenen Materialien ausgeführt, wie sie nachstehend erläutert werden.Experiments were carried out using various materials as shown below explained.

1.3 g Äthylcellulose wurden in einer Mischlösung aus 20 ecm Äthylalkohol und 20 ecm Butylalkohol gelöst. Dann wurde die erhaltene Lösung mit heißer Luft unter Rühren zusammen mit 1 kg Sand mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 550 Mikron getrocknet, um den Träger zu erhalten. Getrennt wurden 100 Teile Polystyrol geschmolzen und zusammen mit 10 Teilen Ruß vermischt und dann zerteilt, um einen Toner mit einem Durchschnittsdurchmcsser von 15 Mikron zu erhalten. Dieser Toner wurde dem Träger in einem Verhältnis von 120: 1 vermischt. Dieses Gemisch wurde sowohl in einem Flügelradentwicklungsverfahren als auch einem Kaskadenentwicklungsverfahren verwendet. Im Kaskadenentwicklungsverfahren wurden ausgezeichnete Kopien selbst nach 40 000 Kopiervorgängen erhalten, während im Flügelradverfahrcn die Kopien schlecht waren und nach nur 450 Kopiervorgängen von keinem praktischen Wert mehr waren. 2. Bei einem weiteren Versuch wurden 50 Teile Styrol mit 50 Teilen Isobutylmethacrylat in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators polymerisiert. Die erhaltenen 100 Teile eines Mischpolymerisats wurden zusammen mit 5 Teilen Ruß geschmolzen und vermischt. Nach der Abkühlung wurde das Gemisch pulverisiert und ein Toner mit Pulverteilchen eines Durchschnittsdurchmessers von 12 Mikron erhalten. Getrennt wurde 1 Teil Polymethylmethacrylat in 10 Teilen Toluol gelöst. 5 Teile dieser Lösung wurden mit Heißluft unter Rühren zusammen mit 100 Teilen Polystyrolschrot mit einem Durchschnittsdurchmesser von 0,5 mm getrocknet und der Träger erhalten. Träger und Toner wurden miteinander im Verhältnis von 100:0,3 vermischt und der Entwickler erhalten. Dann wurden Versuche mit dem Entwickler durchgeführt. In einem Kaskadenentwicklungsverfahren konnte der Entwickler ohne irgendwelche Störungen selbst nach Herstellung von 60000 Kopien weiterverwendet werden, während in einem Flügelradentwicklungsverfahren die Kopien nach nur 800 Kopiervorgängen schlecht wurden.1.3 g of ethyl cellulose were in a mixed solution of 20 ecm of ethyl alcohol and 20 ecm of butyl alcohol solved. Then the resulting solution was mixed with hot air while stirring together with 1 kg of sand an average particle diameter of 550 microns to obtain the carrier. Separately, 100 parts of polystyrene were melted and mixed together with 10 parts of carbon black and then divided to obtain a toner having an average diameter of 15 microns. This Toner was mixed with the carrier in a ratio of 120: 1. This mixture was both used in an impeller development process as well as a cascade development process. In the cascade development process, excellent copies were made even after 40,000 copies obtained, while in the impeller method the copies were bad and after only 450 copying processes were no longer of any practical value. 2. In another attempt, 50 parts were made Polymerized styrene with 50 parts of isobutyl methacrylate in the presence of a polymerization initiator. The 100 parts of a copolymer obtained were melted together with 5 parts of carbon black and mixed. After cooling, the mixture was pulverized and a toner with powder particles was made an average diameter of 12 microns. 1 part of polymethyl methacrylate was separated dissolved in 10 parts of toluene. 5 parts of this solution were mixed with hot air while stirring 100 parts of polystyrene grist with an average diameter of 0.5 mm and dried the carrier receive. The carrier and toner were mixed together in a ratio of 100: 0.3, and so was the developer receive. Then experiments were carried out with the developer. In a cascade development process the developer could continue to be used without any interference even after 60,000 copies were made, while in an impeller development process, the copies went bad after only 800 copies.

3. Bei einem weiteren Versuch wurden 80 Teile Methylmethacrylat mit 20 Teilen Äthylmeihaciylai in Gegenwart von 1 Teil Hen/ovlpcroxid als PoIy-Bierisaiionsinittator polymerisiert. I Teil des dabei erhaltenen Polymeren wurde in 15 Teilen Toluol gelöst. 5 Teile dieser Lösung wurden unter Rühren zusammen mit 100 Teilen an Glasperlen mit einem Durchschnittsdurchmesser von 0,45 mm ietroeknet und der Träger erhalten. Getrennt wurden 50 Teile n-Butylmethacn Uu mit 50 Teilen Styiol in Gegenwart von 3,0 Teilen Ben/oylperoxid als Polymerisationsiniliator niischpolymerisiert. 50 Teile dieses Produktes wurden zusammen mit 40 Teilen PoIvn-butylmethacrvlat und 10 Teilen Ruß vermischt und das Gemisch dann pulverisiert und ein Toner mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmes:;cr von 13 Mikron erhalten. Ein Teil des Toners und 100 Teile des Trägers wurden miteinander vermischt und der Entwickler erhalten. Die Versuche wurden in der gleichen Weise wie vorstehend ausgeführt. In einem Kaskadenentwicklungsverl'ahren wurden ausgezeichnete Kopien selbst nach 30 000 Kopiervorgängen erhalten, wahrend in einem Flügelradentwicklungsvcrfahren schlechte Ergebnisse nach der Herstellung von lediglich 300 Kopien erhalten wurden.3. In a further experiment, 80 parts of methyl methacrylate with 20 parts of Äthylmeihaciylai in the presence of 1 part of hen / ovlpcroxide as a poly-beer ion initiator polymerized. I part of the polymer thus obtained was dissolved in 15 parts of toluene. 5 parts of this solution were stirred together with 100 parts of glass beads with a Average diameter of 0.45 mm and the carrier received. 50 parts of n-butylmethacn Uu were separated with 50 parts of styrene in the presence of 3.0 parts of benzyl peroxide as a polymerization initiator polymerized. 50 parts of this product were added together with 40 parts of polyn-butyl methacrylate and 10 parts of carbon black are mixed, and the mixture is then pulverized, and a toner having an average particle diameter: cr of Obtained 13 microns. One part of the toner and 100 parts of the carrier were mixed together and get the developer. The experiments were carried out in the same manner as above. In by a cascade development process, excellent copies were made even after 30,000 copying obtained while in an impeller development process poor results were obtained after making only 300 copies.

4. Es wurden noch weitere Versuche zusatzlich zu den vorstehenden drei Versuchen mit Stahlschrot von einem Durchmesser von 250 Mikron und 600 Mikron, Sand mit einem Durchmesser von 700 Mikron und Glasperlen mit einem Durehmesser von 650 Mikron unter Anwendung von Äthylcellulose, Polymethylmethacrylat, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylalkohol oder Polyäthylmethacrylat als Überzugsmaterial durchgeführt und dabei praktisch die gleichen Ergebnisse wie bei den vorstehenden drei Versuchen erhalten. Die Entwickler konnten hierbei in geeigneter Weise in einem Kaskadenentwicklungsverfahren verwendet werden, konnten jedoch in der Praxis nicht in einem Flügclradentwicklungsverfahren verwendet werden, da ihre Lebensdauer zu kurz war.4. There were further tests in addition to the above three tests with steel shot of 250 microns and 600 microns in diameter, sand with a diameter of 700 microns and glass beads with a diameter of 650 microns using ethyl cellulose, Polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol or polyethyl methacrylate as a coating material performed with practically the same results as the previous three Try get. The developers were able to do this appropriately in a cascade development process could not be used in practice in an impeller development process used because their lifespan was too short.

Die Ergebnisse von Versuchen zeigten, daß die folgenden Materialien ganz ausgezeichnete Eigenschaften haben. Es wurde festgestellt, daß ein Träger aus feinem Eisenpulver, der auf seiner Oberfläche Fe₃O₄ trägt, für ein Flügelradentwicklungsverfahren geeignet ist, wobei der Träger eine sehr lange Lebensdauer hat und ausgezeichnete Bilder ergibt.The results of experiments showed that the following materials have quite excellent properties. It has been found that a carrier made of fine iron powder having Fe ₃ O ₄ on its surface is suitable for an impeller development process, the carrier having a very long life and giving excellent images.

Das Fe₃O₄ an der Oberfläche des feinen Eisenpulvers wurde durch Röntgendiffraktiometrie entsprechend der Vorschrift, enthalten in Powder Diffraction File, herausgegeben vom Joint Commitee on Powder Diffraction Standards (kurz PDF) Nr. 11-614, festgestellt. lim Fall von feinem Eisenpulver, worauf kein Fe₃O₄ wahrgenommen wurde, war die Bildausbildung bei der Verwendung als Träger in einem elektrophotographischen Entwickler unzureichend, und ein zufriedenstellendes Bild bei einem Flügelradentwicklungsverfahren konnte nicht erhalten werden.The Fe ₃ O ₄ on the surface of the fine iron powder was determined by X-ray diffraction in accordance with the specification contained in the Powder Diffraction File, published by the Joint Committee on Powder Diffraction Standards (PDF for short) No. 11-614. In the case of fine iron powder whereupon Fe ₃ O _{4 was not} perceived, the image formation when used as a carrier in an electrophotographic developer was insufficient and a satisfactory image could not be obtained in an impeller development process.

Feine Eisenpulver können durch Dispergieren vonFine iron powder can be made by dispersing

ίο geschmolzenen Eisentropfen in einem Gas oder einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, wobei die Tropfen abkühlen, oder durch Schmelzen der geschmolzenen Eisentropfen in einem Inertgas hergestellt werden, wobei feine Teilchen gewonnen werden. Jedoch kann Fe₃O₄ kaum auf den Oberflächen der dabei erhaltenen feinen Teilchen festgestellt werden. Vielmehr war der Fe_sO₄-Gehalt besonders hoch in feinen Pulvern, welche einer Abschreckbehandlung oder sowohl einer Abschreckbehandlung als auchίο molten iron droplets in a gas or a liquid, in particular water, wherein the droplets cool, or are produced by melting the molten iron droplets in an inert gas, with fine particles being obtained. However, Fe ₃ O _{4 can} hardly be found on the surfaces of the fine particles thereby obtained. Rather, the Fe _s O ₄ content was particularly high in fine powders which underwent a quenching treatment or both a quenching treatment

so einer anschließenden Temperungsbehandlung unterworfen wurden, und für die Praxis günstige Ergebnisse wurden hiermit erhalten.so subjected to a subsequent tempering treatment and practical results have thus been obtained.

Das Fe₃O₄ an der Oberfläche der feinen Eisenpulver wurde in variierenden Mengen in Abhängig-The Fe ₃ O ₄ on the surface of the fine iron powder was in varying amounts depending on

keit von den Herstellungsbedingungen festgestellt. Diejenigen Materialien, welche Fe₃O₄, welches nach dem vorstehenden Verfahren feststellbar ist. an der Oberfläche tragen, haben besonders überlegene Eigenschaften gegenüber solchen, bei denen Fe₁O₁ nach diesen Verfahren nicht feststellbar ist.determined by the manufacturing conditions. Those materials that contain Fe ₃ O ₄ , which can be determined by the above method. wear on the surface have particularly superior properties compared to those in which Fe ₁ O ₁ cannot be determined by this method.

»Keine Wahrnehmung von Fe_aO₄« bedeutet hierin, daß das Verhältnis der Diffraktionsspitze von Eisen(II.IIl)-oxid gemäß PDF Nr. 11-614. wovon die Grundlinie des Difiraktionsniveaus (220) eliminiert wurde, zu der Diffraktionsspitzc gemäß PDF Nr. 6-0615 von FeO, wovon die Grundlinie des Diffraktionsniveaus (111) eliminiert wurde, kleiner als 1 : 10 ist.
Solche Materialien mit einem derartigen Verhältnis von oberhalb 1:10 sind für die Zwecke gemäß der Erfindung geeignet, wobei solche mit einem derartigen Verhältnis von oberhalb 3:10 besonders bevorzugt werden."No perception of Fe _a O ₄ " means here that the ratio of the diffraction peak of iron (II.IIl) oxide according to PDF No. 11-614. from which the baseline of the diffraction level (220) has been eliminated, to which the diffraction peak according to PDF No. 6-0615 of FeO, from which the baseline of the diffraction level (111) has been eliminated, is less than 1:10.
Such materials with such a ratio of above 1:10 are suitable for the purposes according to the invention, with those with such a ratio of above 3:10 being particularly preferred.

Langzeitversuche wurden in elektrophotographi-Long-term experiments were carried out in electrophotographic

sehen Kopiergeräten unter Anwendung von Stahlschrot mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 450 Mikron und dem vorstehenden Verhältnis von 10:7 und den in den vorstehenden drei Versuchen angegebenen Toner in einem Flügelradentwicklungsverfahren ausgeführt. Günstige Kopien wurden erhalten, und die bei den anderen Trägern verursachte Schädigung wurde kaum festgestellt.see copiers using steel shot with an average particle diameter of 450 microns and the ratio of 10: 7 above and those in the above three Attempts indicated toner carried out in an impeller development process. Cheap copies were obtained, and the damage caused to the other carriers was scarcely recognized.

Claims

10 claims:

1. Carrier for an electrophotographic developer for use in impeller development; consisting of an iron powder, the surface of which is coated with an iron oxide layer, thereby marked t that the iron oxide layer consists of iron (II, Hl; -oxid consists.

2. Carrier according to claim 1, characterized in that the ratio of the diffraction peak of iron (II, III) oxide corresponding to PDF No. 11-614, from which the base line of the diffraction level (220) has been eliminated, to the diffraction peak of FeO according to PDF No. 6-0615, of which the baseline of the diffraction level (111) has been eliminated is greater than 1:10.

3. Carrier according to claim 2, characterized in that said ratio is greater than 3:10 is.