DE2022018C3

DE2022018C3 - Verfahren zur Herstellung von Trägerteilchen

Info

Publication number: DE2022018C3
Application number: DE19702022018
Authority: DE
Inventors: Donald Arthur Luton Bedfordshire Baker; Peter Robert Ruislip Manor Middlesex Billings
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1979-09-13
Also published as: FR2042509A1; SU366628A3; NL7006507A; BE749947A; CA926709A; DE2022018A1; GB1319441A; JPS546896B1; DE2022018B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Trägerteilchen für einen elektrophotographischen Zweikomponentenentwickler, wobei man die Teilchen mit einem Harz überzieht, indem man das Harz in ein Fließbett einleitet, das Fließbett durch Luft mit relativ geringem Druck aufrechterhält und das Harz unter Zerstäuben zuführt.

Zur Entwicklung elektrophotographischer Bilder sind verschiedene Verfahren bekannt. Ein sehr gut arbeitendes Verfahren ist die Kaskadierungsentwicklung. Bei diesem Verfahren wird eine Mischung aus fein verteilten Tonerteilchen und größeren Trägerteilchen über die Oberfläche einer elektrophotographischen Bildplatte geschüttet, die ein elektrostatisches latentes Bild trägt. Die reibungselektrischen Beziehungen zwischen den Tonerteilchen und den Trägerteilchen sind derart, daß die Tonerteilchen eine elektrostatische Ladung mit einem der Ladung des latenten Bildes entgegengesetzten Vorzeichen tragen. Die Anziehungskräfte zwischen dem latenten Bild und den Tonerteilchen reichen zur Überwindung der Anziehungskräfte zwischen den Tonerteilchen und den Trägerteilchen aus. Dadurch wird das elektrostatische latente Bild zu einem aus Tonerteilchen bestehenden sichtbaren Bild=

Es ist möglich, die reibungselektrischen Eigenschaften der Trägerteilchen durch Aufbringen eines Überzuges auf die Teilchenoberfläche zu verändern. Der Überzug bestimmt dann die reibungselektrischen Eigenschaften der Teilchen. Bisher war es möglich, den Trägerteilchen Hie Eigenschaften solcher Überzüge zu verleihen, indem sie in dem Überzugsmaterial oder in einer Lösung des Überzugsmaterials gewälzt wurden, wobei das Lösungsmittel zur Verdampfung gebracht wurde.

40 In jüngerer Zeit wurden elektrophotographische Entwicklerstoffe hergestellt, deren Trägerteilchen viel kleiner als die bisher verwendeten Trägerteilchen sind. Es zeigte sich, daß derartige Entwicklerstoffe insbesondere in schnell arbeitenden automatischen elektrophotographischen Maschinen von Vorteil sind.

Aus der US-PS 31 96 827 ist ein Verfahren der eingangs genannten Gattung bekannt

Dieses Verfahren ist jedoch auf die modernen Trägerteilchen, die wesentlich kleiner als die bekannten Teilchen sind und einen Durchmesser von z. B. 250 μιτι besitzen, nicht anwendbar, da die Teilchen während der Bewegung im Überzugsmaterial zum Aneinanderkleben neigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten von Trägerteilchen für einen elektrophotographischen Zweikomponentenentwickler zur Verfügung zu stellen, bei dem die zu beschichtenden oder beschichteten Teilchen nicht aneinanderkieben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Trägerteilchen Stahlschrotteilchen sind, das Harz in einer Lösung oder Dispersion in einer Trägerflüssigkeit in das Fließbett eingeführt wird, das Fließbett auf einer für die Verdampfung der frägerflüssigkeit ausreichenden Temperatur gehalten wird, ein mittlerer Teil des Fließbetts einer durch Düsen austretenden Luftströmung relativ hohen Drucks zur Bewegung der Teilchen innerhalb des Fließbetts ausgesetzt wird, die Lösung oder Dispersion durch die Düsen zugeführt wird und das Fließbett durch Erwärmen der Niederdruckluft auf seiner Temperatur gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird der Vorteil erzielt, daß aneinanderklebende Trägerteilchen, die zur Verwendung in Entwicklern ungeeignet sind und daher vor ihrer Weiterverarbeitung in technisch und wirtschaftlich aufwendiger Weise entfernt werden nassen, nicht mehr vorliegen.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Niederdruckluft und die Hochdruckluft während der Eingabe der Teilchen in eine für das Fließbett vorgesehene Kammer mit Wi ihres normalen Betriebsdrucks zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf ein bestimmtes Harz beschränkt, so daß alle in der elektrophotographischen Entwicklertechnik bekannten Stoffe für Überzüge von Entwicklerteilchen verwendet werden können.

Ist das Überzugsmaterial in leicht erhältlichen Lösungsmitteln löslich, so soll vorzugsweise eine Lösung des Überzugsmaterials statt einer Dispersion verwendet werden. Ist es jedoch nicht ausreichend in üblichen Lösungsmitteln löslich, so kann eine Dispersion in einer geeigneten Flüssigkeit verwendet werden, wenn das Dispersionsmittel zur Bildung der Dispersion die reibungselektrischen Eigenschaften des Endprodukts nicht beeinträchtigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer handelsüblichen Einrichtung durchgeführt werden, wie sie schematisch in der Figur als Teilschnitt dargestellt ist.

Die dargestellte Mischeinrichtung enthält ein Gefäß mit einem zylindrischen Teil 2, über dem ein kegelstumpfförmiger Teil 3 und darüber eine Expansionskammer 4 angeordnet ist.

Am unteren Bereich des zylindrischen Teils 2 ist ein konisches Unterteil 5 vorgesehen. Dies ist mil

Bohrungen mit einem Durchmesser von ca. ΙΟΟΟμπι fein perforiert Durch die Perforationen wird von einer darunterliegenden Kammer 6 aus Luft mit geringem Druck hindurchgeführt, die durch eine Eintrittsöffnung 7 zugeführt wird. Sind in dem Gefäß 1 Feststoffteilchen vorhanden, so werden sie durch die Druckluft in einem Fließbett gehalten.

In der Mitte des Unterteils 5 ist ein sich nach oben verjüngender konischer Zapfen 8 vorgesehen, der eine Austrittsöffnung in dem Unterteil 5 abschließt Das Gefäß kann durch Anheben des Zapfens 8 entleert werden.

Der Zapfen 8 sitzt auf einem ringförmigen Teil 9, das mit einem Ring von Düsen 10 versehen ist, denen über eine Eintrittsöffnung 11 Luft unter hohem Druck zugeführt wird, ϊη jeder Düse 10 ist eine Zuführungsröhre 12 angeordnet, der eine Überzugsflüssigkeit durch die Leitungen 13 zugeführt wird.

Die Überzugsflüssigkeit, die aus einer Lösung oder Dispersion eines Überzugsmateriais in einer Trägerfliissigkeit besteht und durch die Leitungen 13 zugeführt wird, wird zerstäubt und in das Fließbett bus zu überziehenden Feststoffteilchen im zylindrischen Teil 2 des Gefäßes 1 geführt Die Feststoffteilchen werden in dem Fließbett durch die Düsen 10 austretende Druckluft mitgerissen und mit der zerstäubten, aus den Röhren 12 austretenden Flüssigkeit intensiv vermischt. Die Temperatur im Gefäß 1 wird durch Erhitzung der duich den Eintritt 7 zugeführten Niederdruckluft auf einem Wert gehalten, der eine Verdampfung der durch die Röhren 12 zugeführten Trägerflüssigkeit der Überzugsflüssigkeit bewirkt. Die verdampfte Trägerflüssigkeit wird aus dem Gefäß 1 über die Expansionskammer 4 abgeführt. Mit den Filterelementen 14 wird restlicher Feststoff aus dem austretenden Gas ausgesondert.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in der Figur dargestellte Mischeinrichtung mit einer Kombination eines »Fließbettes« mit einem »Sprudelbett« arbeitet Das letztere Prinzip beruht auf einem am untersten Punkt eines Gefäßes mit konischem Unterteil eingeblasenen Gasstrom. Dadurch werden die Feststoffteilchen eines Fließbettes zum Zentrum des Bettes aufwärts und an den Wänden abwärts bewegt, wodurch die Teilchen innerhalb des Bettes durcheinandergewirbelt werden. Eine Eigenschaft einer solchen Einrichtung besteht darin, daß eine Wolke aus Flüssigkeitsteilchen in einer Dispersionsphase in einen in quasi flüssigen Zustand versetzten trockenen Stoff eingebracht wird. Daraus ergibt sich eine homogene Verteilung der Flüssigkeitströpfchen unter den Feststoffteilchen. Allgemein kann auch jede andere Einrichtung verwendet werden, in der die Trägerteilchen in Form eines Fließbettes vorliegen, d. h. in der die Trägerteilchen durch eine Flüssigkeit getragen werden, so daß sie sich gegenseitig nur geringfügig aneinander reiben.

Eine Einrichtung der in der Figur dargestellten Art kann zur Herstellung von Trägerteilchen für die Elektrophotographie verwendet werden, wobei die Teilchen aus Stahlschrot bestehen und mit einem Überzug aus einem synthetischen organischen Harz versehen werden. Das Harz wird aus einem lackartigen Material aufgebracht, dessen Zusammensetzung aus den folgenden Angaben der Stoffe und Betriebsbedingungen hervorgeht:

Gewicht der Stahlschrot-

cingabe 90 kg

Fließbett-Temperatur ca. 40⁰C

Schrotdichte

Durchmesser des Fließbettes
Anzahl der Düsen
Schrotteilchenanalyse

ίο Niederdruckluftmenge

Hochdruckluftmenge

Lackgewicht
Lackzusammensetzung(Gew.-%)

7,4 g/cm³
40 cm
1

durch 600 μΓη-Sieb
100%

durch 500 μπι-Sieb
95-100%
durch 355 μΐτι-Sieb
0-5%
8700 l/min
unter Normalbedingungen
(bei 40° C und
0,18 bar)
455 l/min
unier Normalbedingungen
(bei 1,5 bar)
3.f-xg
Kubu,^r5,
Terpolymer von
Methylmethacrylat, Styrol
und Vinyltriäthoxysilan 9,55
Toluol (Lösungsmittel fürTerpo!yriier)20,7,
Xylol 68,8

Beim Betrieb der Einrichtung werden die Niederdruck- und die Hochdruckluft zunächst mit Vj der Normalmenge zugeführt, der Stahlschrot wird in den zylindrischen Teil 2 eingegeben und die Niederdruckluft wird bei Erhitzung auf die Normalmenge gebracht. Hat die Stahlschroteingabe die vorgegebene Temperatur, so wird die Hochdruckluft auf die Normalmenge gebracht und der Lack durch die Düsen 13 mit einer Dosierungspumpe eingegeben. Die Eingabezeit beträgt 20 V.inuten. Die Hochdruckluft wird nicht erhitzt. Das Fiießbett wird ca. 5 Minuten lang nach Hingabe des Lacks noch aufrechterhalten.

Der Anfangsschritt der Luftzufuhr mit '/> der Gesamtmenge verhindert ein Zusetzen der Bohrungen im konischen Unterteil 5 und des Düsenringes 10.

In der Praxis ist die Eingabege.schwindigkcit für den Lack keine wichtige, das Verfahren steuernde Größe, jedoch ist die Lackverdünnung wichtig, um auf allen Teilen gleichmäßige Überzüge zu erhalten. Es muß ein Gleichgewichtszustand zwischen der Lösungsdampfkonzentration, der Lackverdünnung und der Lack· eingab';gc!schwindigkeit vorliegen. Ein stark flüchtiges Lösungsmittel, z. B. Toluol, würde zu schnell verdampfen. Um das Erforde<nis einer Kühlung der das Plieübctt erzeugenden Luft zu vermeiden, wird ein weniger flüchtiges Lösungsmittel, z. B. Xylol, unter mäßiger Erhitzung der Luft zur erforderlichen Verfahrenssteuerung verwendet.

Bei Verwendung brennbarer Lösungsmittel müssen Vorkehrungen wegen Feuer- und Explosionsgefahr getroffen werden. Entsprechend industrieller Praxis werden die verschiedenen Zusatzeinrichtungen, wie Leitungen, Filter, Rückgewinnungseinrichtung für Lösungsmittel usw. wirksam belüftet. Die bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung zutreffenden speziellen Vorkehrungen sind:

a) Außer der für das Fließbett erforderlichen Luft wird zusätzliche Luft am Fließbett vorbei in die

Lxpiinsionskammcr geführt, um die Konzentration ein sicherer Hruchtcil des eine Kxplosion bewirkendes Lösungsmittels in dem Aggregat unter dem den Grenzwerts sein.

eine Implosion bewirkenden Grenzwert zu halten. c) Gute elektrische Ableitung und Lrdung müssen

b) Die Lösungsniiiielkonzcnlration in dem nicht gewährleistet sein,

vcrdünnien Liiltvolumen über dem Fließbett soll ■*

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Trägerteilchen für einen elektrcphotographischen Zweikomponentenentwickler, wobei man die Teilchen mit einem Harz überzieht, indem man das Harz in ein Fließbett einleitet, das Fließbett durch Luft mit relativ geringem Druck aufrechterhält und das Harz unter Zerstäuben zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen Stahlschrotteilchen sind, das Harz in einer Lösung oder Dispersion in einer Trägerflüssigkeit in das Fließbett eingeführt wird, das Fließbett auf einer für die Verdampfung der Trägerflüssigkeit ausreichenden Temperatur gehalten wird, ein mittlerer Teil des Fließbetts einer durch Düsen austretenden Luftströmung relativ hohen Drucks zur Bewegung der Teilchen innerhalb des Fließbetts ausgesetzt wird, die Lösung oder Dispersion durch die Düsen zugeführt wird und das >u Fließbett durch Erwärmen der Niederdruckluft auf seiner Temperatur gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckluft und die Hochdruckluft während der Eingabe i'er Teilchen in eine für das Fließbett vorgesehene Kammer mit '/i ihres normalen Betriebsdrucks zugeführt werden.