[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft neue Carrier für die Elektrophotographie auf der
Basis von mit Metalloxid und mit Metall oder Magnetit beschichteten magnetischen Kernen.
[0002] Weiterhin betrifft die Erfindung neue mit Molybdän und/oder Wolfram beschichtete
Carrier.
[0003] Außerdem betrifft die Erfindung die Herstellung dieser Carrier sowie ihre Verwendung
zur Herstellung von elektrophotographischen Zweikomponenten-Entwicklern.
[0004] Zweikomponenten-Entwickler werden in elektrophotographischen Kopiergeräten und Laserdruckern
zur Entwicklung eines elektro-photographisch erzeugten, latenten Bildes eingesetzt
und bestehen üblicherweise aus Carrierteilchen und Tonerteilchen. Bei den Carrierteilchen
handelt es sich um magnetisierbare Teilchen mit Größen von in der Regel 20 bis 1 000
µm. Die Tonerteilchen bestehen im wesentlichen aus einer farbgebenden Komponente und
Bindemittel und sind etwa 5 bis 30 µm groß.
[0005] Das elektrostatische, latente Bild wird beim Kopierprozeß durch selektive Belichtung
einer elektrostatisch aufgeladenen Photoleiterwalze mit vom Original reflektiertem
Licht erzeugt. Beim Laserdrucker geschieht dies durch einen Laserstrahl.
[0006] Zur Entwicklung des elektrostatischen Bildes werden Tonerteilchen über eine "Magnetbürste",
das sind entlang der Feldlinien eines Sektormagneten ausgerichtete Carrierteilchen,
zur Photoleiterwalze transportiert. Die Tonerteilchen haften dabei elektrostatisch
an den Carrierteilchen und erhalten beim Transport im Magnetfeld durch Reibung eine
den Carrierteilchen entgegengesetzte elektrostatische Aufladung. Die so von der Magnetbürste
auf die Photoleiterwalze übertragenen Tonerteilchen ergeben ein "Tonerbild", das anschließend
auf elektrostatisch aufgeladenes Papier übertragen und fixiert wird.
[0007] An die verwendeten Carrierteilchen sind dabei eine Reihe von Anforderungen zu stellen:
Sie sollen magnetisierbar sein und so einen schnellen Aufbau der Magnetbürste ermöglichen.
[0008] Weiterhin soll ihre Oberfläche eine Leitfähigkeit aufweisen, die einerseits gering
genug ist, um einen Kurzschluß zwischen Sektormagnet und Photoleiterwalze zu verhindern,
andererseits aber insbesondere für schnell arbeitende Systeme wie Hochleistungs-Laserdrucker
hoch genug sein soll, um den Aufbau einer sog. leitfähigen Magnetbürste und damit
auch ausreichende großflächige Schwärzungen (bzw. andere Färbungen; "solid area development")
beim fertigen Bild zu ermöglichen. Günstige Widerstandswerte liegen für diesen Zweck
in der Regel im Bereich von 10³ bis 10⁸ Ohm.
[0009] Die Leitfähigkeit soll über lange Betriebszeiten des Carriers konstant bleiben, um
den optimalen Arbeitsbereich der Magnetbürste aufrechtzuerhalten.
[0010] Nicht zuletzt sollen die Carrierteilchen auch fließfähig sein und nicht im Entwicklervorratsgefäß
verklumpen.
[0011] Um diesen Anforderungen zu genügen, müssen die aus magnetischem Material bestehenden
Carrierteilchen in der Regel beschichtet werden.
[0012] In der EP-A-303 918 und der DE-A-41 40 900 sind metalloxidbeschichtete Carrier beschrieben,
mit denen beliebige, vor allem auch hohe positive, Toneraufladungen ermöglicht werden.
Jedoch weisen diese Carrier in Abhängigkeit von der für ausreichende Toneraufladung
erforderlichen Dicke der jeweils aufgebrachten Metalloxidschicht insbesondere für
schnelle Systeme häufig zu niedrige Leitfähigkeiten auf (Widerstandswerte von üblicherweise
> 10⁸ Ohm).
[0013] Aus den US-A-3 632 512 und 3 736 257 sind metallbeschichtete Carrier bekannt, die
extrem hohe Leitfähigkeiten haben, mit denen aber die gewünschten Toneraufladungen
nicht eingestellt werden können.
[0014] Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Carrier für die Elektrophotographie
bereitzustellen, die ein zufriedenstellendes Eigenschaftsprofil aufweisen.
[0015] Demgemäß wurden Carrier für die Elektrophotographie auf der Basis von mit Metalloxid
und mit Metall oder Magnetit beschichteten magnetischen Kernen gefunden.
[0016] Außerdem wurde ein Verfahren zur Herstellung dieser Carrier durch Gasphasenbeschichtung
bewegter Kernteilchen gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Metalloxidschichten
durch Hydrolyse flüchtiger Metallalkoholate oder -halogenide oder durch Oxidation
von Metallcarbonylen oder -organylen und die Metallschichten durch inerte Gasphasenzersetzung
von Metallcarbonylen oder -organylen aufbringt.
[0017] Zusätzlich wurde ein Verfahren zur Herstellung von eine innere Molybdän- und/oder
Wolframschicht und eine äußere Molybdänoxid- und/oder Wolframoxidschicht aufweisenden
Carriern gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die bewegten Kernteilchen
zunächst durch inerte Gasphasenzersetzung von Molybdän- und/oder Wolframcarbonylen
oder -arylen mit einer Metallschicht belegt und diese dann durch Erhitzen in einer
oxidierenden Atmosphäre an der Oberfläche oxidiert.
[0018] Weiterhin wurden Carrier für die Elektrophotographie auf der Basis von mit Molybdän
und/oder Wolfram beschichteten magnetischen Kernen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung
gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die bewegten Kernteilchen durch
inerte Gasphasenzersetzung von Molybdän- und/oder Wolframcarbonylen oder -arylen mit
Molybdän und/oder Wolfram beschichtet.
[0019] Nicht zuletzt wurde die Verwendung der genannten Carrier zur Herstellung von elektrophotographischen
Zweikomponenten-Entwicklern gefunden.
[0020] Die Kerne der erfindungsgemäßen Carrier können aus den üblichen weichmagnetischen
Materialien wie Eisen, Stahl, Magnetit, Ferriten (beispielsweise Nickel/Zink-, Mangan/Zink-
und Barium/Zinkferriten), Kobalt und Nickel oder aus hartmagnetischen Materialien
wie BaFe₁₂O₁₉ oder SrFe₁₂O₁₉ bestehen und als kugelförmige oder unregelmäßig geformte
Teilchen oder in Schwammform vorliegen. Weiterhin geeignet sind auch sog. Kompositcarrier,
d.h., in Polymerharz eingebettete Teilchen dieser Metalle oder Metallverbindungen.
[0021] Für die Metalloxidbeschichtung der erfindungsgemäßen Carrier sind solche Metalloxide
bevorzugt, die sich aus der Gasphase durch Zersetzung geeigneter fluchtiger Metallverbindungen
auf dem zu beschichtenden Substrat abscheiden lassen.
[0022] Unter diesen sind Molybdanoxid (MoO₃), Wolframoxid (WO₃) und Zinnoxid (SnO₂) sowie
deren Mischungen besonders bevorzugt, da sie hohe positive Aufladungen, wie sie für
die meisten Laserdrucker erforderlich sind, auch von zu negativer Aufladung neigenden
Polyesterharztonern ermöglichen, die aufgrund ihrer guten Fixiereigenschaften für
hohe Kopiergeschwindigkeiten besonders geeignet sind.
[0023] Die Dicke der Metalloxid enthaltenden Schicht beträgt je nach den gewünschten Anwendungseigenschaften
(mehr oder weniger hohe Toneraufladung) im allgemeinen 1 bis 500 nm, vorzugsweise
5 bis 200 nm.
[0024] Auch für die erfindungsgemäße Metallbeschichtung sind insbesondere solche Metalle
geeignet, die sich durch Gasphasenzersetzung entsprechender Ausgangsverbindungen abscheiden
lassen.
[0025] Als bevorzugte Beispiele seien Chrom, Mangan, Cobalt, Nickel, Zink, besonders Wolfram
und Eisen und ganz besonders Molybdän genannt.
[0026] Die Dicke der Metall enthaltenden Schicht beträgt in Abhängigkeit von der gewünschten
Leitfähigkeit der Carrier in der Regel 1 bis 500 nm, vorzugsweise 2 bis 50 nm.
[0027] Anstelle der Metalle können selbstverständlich auch leitfähigere Metalloxide wie
Magnetit aufgebracht werden.
[0028] Für die meisten Anwendungszwecke werden Carrier vorzuziehen sein, bei denen die Metalloxidschicht
als innere Schicht und die Metall- oder Magnetitschicht als äußere Schicht vorliegt.
[0029] Handelt es sich bei den Beschichtungen um Molybdän und Wolfram sowie ihre Oxide,
so ist auch die umgekehrte Schichtabfolge möglich. Diese Carrier können sehr einfach
hergestellt werden, indem man die aufgebrachte Metallschicht durch gezieltes Erhitzen
(in der Regel 100 bis 800°C) in oxidierender Atmosphäre, vorzugsweise mit Sauerstoff,
insbesondere in Form von Luft, in gewünschtem Ausmaß an der Oberfläche oxidiert.
[0030] Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der beschichteten Carrier werden die Metalloxidschichten
und die Metallschichten (mit Ausnahme der oben genannten Variante) durch hydrolytische
oder oxidative bzw. inerte Zersetzung flüchtiger Verbindungen der entsprechenden Metalle
in der Gasphase auf die bewegten (fluidisierten) Carrierkerne aufgebracht ("chemical
vapor deposition", CVD).
[0031] Geeignete Ausgangsverbindungen hierfür sind die Metallalkoholate, Metallhalogenide,
Metallcarbonyle und Metallorganyle.
[0032] Als bevorzugte Verbindungen seien im einzelnen beispielhaft genannt: Chromcarbonyle,
insbesondere Chromhexacarbonyl, auch Chromaryle wie Dibenzolchrom, Molybdäncarbonyle,
insbesondere Molybdänhexacarbonyl, auch Molybdänaryle wie Dibenzolmolybdän, Wolframcarbonyle,
insbesondere Wolframhexacarbonyl, auch Wolframaryle wie Dibenzolwolfram, Zinnhalogenide,
insbesondere Zinntetrachlorid, vor allem Zinnorganyle wie Zinntetrabutyl, Eisencarbonyle,
insbesondere Eisenpentacarbonyl, Cobaltcarbonyle, insbesondere Dicobaltoctacarbonyl,
Nickelcarbonyle, insbesondere Nickeltetracarbonyl, Zinkdialkyle, insbesondere Zinkdiethyl,
und Mangancarbonyle, insbesondere Dimangandecacarbonyl.
[0033] Als geeignete Zinnverbindungen sind vor allem auch Zinnorganyle zu nennen, die unter
inerten Bedingungen im wesentlichen unzersetzt verdampfbar sind und sich in der Gasphase
oxidativ, z.B. durch Reaktion mit Sauerstoff bzw. Luft oder anderen Sauerstoff/Inertgas-Gemischen,
zu Zinndioxid zersetzen lassen, da sie eine besonders schonende Beschichtung der Carrierkerne
ermöglichen.
[0034] Besonders geeignet sind vor allem Verbindungen der Formel SnR₄, in der die Reste
R gleich oder verschieden sind und Alkyl, Alkenyl oder Aryl bedeuten, also z.B. Zinntetraalkyle,
Zinntetraalkenyle und Zinntetraaryle sowie gemischte Zinarylalkyle und Zinnalkylalkenyle.
[0035] Auf die Zahl der Kohlenstoffatome in den Alkyl-, Alkenyl- und Arylresten kommt es
im Prinzip nicht an, bevorzugt sind jedoch solche Verbindungen, die bei Temperaturen
bis zu etwa 200°C einen ausreichend hohen Dampfdruck aufweisen, um eine einfache Verdampfung
zu gewährleisten.
[0036] Dementsprechend sind bei Zinnorganylen mit 4 gleichen Resten R insbesondere C₁-C₆-,
vor allem C₁-C₄-Alkylreste, C₂-C₆-Alkenyl-, vor allem Allylreste, und Phenylreste
bevorzugt.
[0037] Schließlich können auch zwei- oder mehrkernige Zinnorganyle, die beispielsweise über
Sauerstoffatome verbrückt sein können, eingesetzt werden.
[0038] Als Beispiele für geeignete zinnorganische Verbindungen seien Zinndiallyldibutyl,
Zinntetraazyl, Zinntetra-n-propyl, Bis(tri-n-butylzinn)oxid und vor allem Zinntetra-n-butyl
und Zinntetramethyl genannt.
[0039] Die Zersetzungtemperaturen betragen für die Zinnorganyle in der Regel 200 bis 1 000°C,
bevorzugt 300 bis 500°C.
[0040] Die Temperatur und auch die Sauerstoffmenge werden zweckmäßigerweise so gewählt,
daß die Oxidation der organischen Reste zu Kohlendioxid und Wasser vollständig ist
und kein Kohlenstoff in die Zinndioxidschicht eingebaut wird. Wird nämlich weniger
Sauerstoff eingeleitet als stöchiometrisch erforderlich ist, so wird in Abhängigkeit
von der gewählten Temperatur entweder das Zinnorganyl nur teilweise zersetzt und kondensiert
dann im Abgasbereich, oder es kommt zur Bildung von Ruß und anderen Zersetzungsprodukten.
[0041] Weiterhin sollte der das Zinnorganyl enthaltende Verdampfergasstrom zweckmäßigerweise
so eingestellt werden, daß das gasförmige Zinnorganyl nicht mehr als etwa 10 Vol.-%
der Gesamtgasmenge im Reaktor ausmacht, um die Bildung von feinteiligem, partikulärem
Zinndioxid zu vermeiden. Günstige Zinnorganylkonzentrationen im Trägerstrom selbst
betragen üblicherweise ≦ 5 Vol.-%.
[0042] Die oxidative Zersetzung der Metallcarbonyle zu den entsprechenden Metalloxiden erfolgt
vorzugsweise ebenfalls mit Sauerstoff bzw. Luft oder anderen Sauerstoff/Inertgas-Gemischen,
wobei Reaktionstemperaturen von im allgemeinen 100 bis 400°C geeignet sind. Magnetithaltige
Schichten werden in der Regel durch Zersetzung von Eisencarbonylen in Gegenwart von
Wasserdampf aufgebracht.
[0043] Die Hydrolyse der Metallhalogenide oder -alkoholate mit Wasserdampf zur Bildung der
Metalloxide wird üblicherweise bei 100 bis 600°C vorgenommen, wobei die Halogenide
in der Regel die höheren Temperaturen erfordern.
[0044] Die Zersetzung der Metallcarbonyle und -organyle zur Abscheidung von Metallschichten
wird unter einem Inertgas, wie vor allem Stickstoff, durchgeführt. Geeignete Zersetzungstemperaturen
betragen im allgemeinen 100 bis 400°C für die Carbonyle und 150 bis 400°C für die
Organyle.
[0045] Bei den hierfür geeigneten Zinkalkylen der Formel ZnR₂ kommt es auf die Zahl der
Kohlenstoffatome in den Alkylresten im Prinzip nicht an, bevorzugt sind jedoch wieder
solche Verbindungen, die bei Temperaturen bis zu 200°C einen ausreichend hohen Dampfdruck
aufweisen. Dementsprechend sind insbesondere C₁-C₄-Alkylreste geeignet.
[0046] Auch der Abkühlvorgang nach beendeter Beschichtung sollte unter Inertgas erfolgen.
Dennoch ist eine Passivierung der Oberfläche der Metallschicht, wobei ein Passivierungsfilm
von üblicherweise < 2 nm Dicke gebildet wird, meist nicht auszuschließen. Im Fall
einer äußeren Eisenschicht ist deren Passivierung zur Erhöhung der Stabilität sogar
erwünscht, weshalb auch während des Abkühlens vorzugsweise Luft in den Reaktor eingeblasen
wird.
[0047] Als Reaktoren eignen sich für die erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren feststehende
oder sich drehende Rohre oder bewegte Mischaggregate, in denen sich ein bewegtes Festbett
oder eine Wirbelschicht der zu beschichtenden Carrierkerne befindet. Die Bewegung
der Carrierkerne kann durch Fluidisierung mit einem Gasstrom, durch Freifallmischung,
durch Schwerkrafteinwirkung oder mit Hilfe von Rührorganen im Reaktor erfolgen.
[0048] Verfahrenstechnisch geht man zweckmäßigerweise wie folgt vor:
Die flüchtigen Metallverbindungen werden mit Hilfe eines inerten Trägergasstroms,
z.B. Stickstoff oder Argon, aus einem Verdampfergefäß über eine Düse in den Reaktor
überführt, in dem sich die auf die gewünschte Reaktionstemperatur erhitzten und mit
Inertgas fluidisierten Carrierkerne befinden. Die Metallverbindung wird im allgemeinen
als Reinstoff im Verdampfergefäß vorgelegt, kann jedoch auch in Form einer Lösung
in einem inerten, hochsiedenden (Siedepunkt etwa 180 bis 200°C) Lösungsmittel vorgelegt
werden (z.B. 30 bis 50 gew.-%ige Zinkdiethyllösung in Petroleum).
[0049] Soll eine Metalloxidschicht abgeschieden werden, dann wird das entsprechende Reaktionsgas
- entweder Sauerstoff oder Wasserstoff - vorzugsweise ebenfalls mit Hilfe eines inerten
Trägergases wie Stickstoff, über eine getrennte Zuleitung zugeführt.
[0050] Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen, eine innere Metalloxid enthaltende Schicht
und eine äußere Metall enthaltende Schicht aufweisenden Carrier kann die Metallabscheidung
direkt an die Metalloxidabscheidung angeschlossen werden, wobei selbstverständlich
zuerst die Zufuhr des Reaktionsgases abzustellen ist und gegebenenfalls die Verdampfervorlage
auszutauschen ist und die Temperatur zu regeln ist.
[0051] Bei der Herstellung der ebenfalls erfindungsgemäßen, eine innere Molybdän- und/oder
Wolframschicht und eine äußere, im wesentlichen aus den Oxiden dieser Metalle bestehende
Schicht aufweisenden Carrier kann die Oxidschicht ebenfalls direkt an die Metallabscheidung
unter Zuführung von Sauerstoff/Inertgas-Gemischen, gegebenenfalls nach Regulierung
der Temperatur, gebildet werden.
[0052] Bei der CVD-Beschichtung sollte die Konzentration der verdampften Metallverbindung
(sowie der Reaktionsgase) im Trägergas vorzugsweise ≦ 5 Vol.-% betragen, um eine gleichmäßige
Beschichtung des Carriers zu gewährleisten. Die Verdampfungsraten und die Reaktionstemperaturen
sollten, wie bereits oben für die Zinnorganyle beschrieben, ebenfalls so gewahlt werden,
daß eine möglichst vollständige Umsetzung stattfindet und kein feinteiliges Metalloxid
oder Metall gebildet wird, das mit dem Abgasstrom ausgetragen würde.
[0053] Die Dicke der gebildeten Schichten hängt naturgemäß von der zugeführten Menge an
Metallverbindung ab und kann damit über die Beschichtungsdauer gesteuert werden. Es
können sowohl sehr dünne als auch sehr dicke Schichten aufgebracht werden.
[0054] Die Beschichtung der Carrier über die Gasphasenzersetzung entsprechender Metallverbindungen
ist die bevorzugte Vorgehensweise zur Herstellung der erfindungsgemäßen Carrier. Prinzipiell
können die Metalloxidschichten aber auch durch Auffällen des Metalloxids oder -hydroxids
aus einer wäßrigen Metallsalzlösung oder aus einem organischen Lösungsmittel und anschließende
Temperaturbehandlung und die Metallschichten durch stromlose, chemische Metallabscheidung
aufgebracht werden.
[0055] Die erfindungsgemäßen Carrier weisen homogene, abrasionsfeste Metalloxid- und Metallschichten
und eine Oberflächenleitfähigkeit im gewünschten Bereich (etwa 10³ bis 10⁸ Ohm Widerstand)
auf. Außerdem haben sie hohe Lebensdauern und können daher insgesamt vorteilhaft mit
den handelsüblichen Tonern zur Herstellung von elektrophotographischen Zweikomponenten-Entwicklern
eingesetzt werden, wobei die sich durch hohe positive Toneraufladungen auszeichnenden,
mit Molybdän-, Wolfram- und/oder Zinnoxid beschichteten Carrier besonders hervorgehoben
werden sollen.
Beispiele
Herstellung und Prüfung von erfindungsgemäßen Carriern
[0056] Die erfindungsgemäße Beschichtung der Carrierkerne wurde in einem elektrisch beheizten
Wirbelschichtreaktor von 150 mm Innendurchmesser und 130 cm Höhe mit Zyklon und Carrierrückführung
vorgenommen.
[0057] Zur Untersuchung der beschichteten Carrier wurde deren elektrischer Widerstand sowie
die elektrostatische Aufladbarkeit eines Toners bestimmt.
[0058] Der elektrische Widerstand der Carrier wurde mit dem C-Meter von PES-Laboratorium
(Dr. R. Epping, Neufahrn) gemessen. Dazu wurden die Carrierteilchen 30 s in einem
Magnetfeld von 600 Gauß bei einer Spannung U
o von 10 V bewegt. Die Kapazität C betrug dabei standardmäßig 1 nF, bei Widerständen
< 10⁷ Ohm wurden Kondensatoren mit Kapazitäten von 10 oder 100 nF eingeschaltet.
[0059] Der Widerstand R kann nach der folgenden Formel aus dem zeitlichen Spannungsabfall
nach dem Abstellen des angelegten elektrischen Feldes berechnet werden:

Dabei bedeuten:
- R:
- Widerstand [Ohm];
- t:
- Zeit der Messung [s];
- C:
- Kapazität [F];
- Uo:
- Spannung zu Beginn der Messung [V];
- U:
- Spannung am Ende der Messung [V].
[0060] Der Widerstand R wird dabei normalerweise in logarithmierten Werten angegeben (log
R [log Ohm]).
[0061] Zur Bestimmung der elektrostatischen Aufladbarkeit wurden die Carrier mit einem für
kommerzielle Laserdrucker geeigneten Polyesterharztoner (vernetztes Furmarsäure/propoxyliertes
Bisphenol A-Harz mit einer mittleren Teilchengröße von 11 µm und einer Teilchengrößenverteilung
von 6 bis 17 µm) jeweils im Gewichtsverhältnis 97 : 3 gemischt und zur Aktivierung
in einem 30 ml Glasgefäß 10 min in einem Taumelmischer bei 200 U/min durchmischt.
[0062] Jeweils 2,5 g des so hergestellten Entwicklers wurden in eine mit einem Elektrometer
gekoppelte Hard-blow-off-Zelle (Q/M-Meter von PES-Laboratorium, Dr. R. Epping, Neufahrn),
in die Siebe der Maschenweite 32 µm eingesetzt waren, eingewogen. Durch Ausblasen
mit einem kräftigen Luftstrom (ca. 3000 cm³/min) und gleichzeitiges Absaugen wurde
das Tonerpulver nahezu vollständig entfernt, während die Carrierteilchen durch die
Siebe in der Meßzelle zurückgehalten wurden.
[0063] Dann wurde die durch Ladungstrennung entstandene Spannung am Elektrometer abgelesen
und daraus die Aufladung des Carriers ermittelt (Q = C·U, C = 1 nF), die der Aufladung
des Toners mit umgekehrtem Vorzeichen entspricht, und durch Zurückwägung der Meßzelle
auf das Gewicht des ausgeblasenen Toners bezogen und so dessen elektrostatische Aufladung
Q/m [µC/g] bestimmt.
Beispiel 1
[0064] 4 kg eines schwammförmigen Stahlcarriers der mittleren Teilchengröße 40 bis 120 µm
(Typ XCS 40-120 NOD der Fa. Höganäs, Schweden) wurden im Wirbelschichtreaktor unter
Fluidisierung mit 1 800 l/h Stickstoff auf 350°C aufgeheizt.
[0065] 148 g (100 ml) Zinntetrabutyl wurden mit Hilfe eines Stickstoffstroms von 400 l/h
aus einem auf 125°C erhitzten, vorgeschalteten Verdampfergefäß in 11 h in den Reaktor
überführt.
[0066] Gleichzeitig wurden 400 l/h Luft zur Oxidation über das Wirbelgas in den Reaktor
geleitet.
[0067] Der erhaltene zinndioxidbeschichtete Carrier wurde anschließend unter Fluidisierung
mit Stickstoff im Reaktor auf 200°C abgekühlt.
[0068] Dann wurden 30 ml Eisenpentacarbonyl mit Hilfe eines Stickstoffstroms von 100 l/h
aus einem auf 22°C temperierten Verdampfergefäß in 4 h in den Reaktor überführt.
[0069] Nach Abschluß der Eisenbeschichtung wurde der Carrier unter weiterem Fluidisieren
auf 80°C abgekühlt. Dann wurde 30 min ein Luftstrom von 200 l/h zur Passivierung der
Eisenoberfläche in den Reaktor eingeführt.
[0070] Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der beschichtete Carrier entnommen.
[0071] Mittels Atomabsorptionsspektroskopie wurde ein Zinngehalt des Carriers von 0,7 Gew.-%
ermittelt.
[0072] Bei der weiteren Untersuchung des Carriers wurden folgende Widerstands- und Aufladungswerte
ermittelt:
|
log R[log Ohm] |
Q/m [µC/g] |
Rohcarrier/SnO₂/Fe |
6,0 |
+ 4,0 |
Rohcarrier/SnO₂ (z.Vgl.) |
9,53 |
+ 5,0 |
Rohcarrier (z.Vgl.) |
< 3,0 (außerhalb des Meßbereichs) |
- 2,5 |
Beispiel 2
[0073] 4 kg eines irregulär geformten Eisenpulvers mit mittleren Teilchengrößen von 60 bis
150 µm (Steel Powder, Fa. Höganäs, Schweden) wurden im Wirbelschichtreaktor unter
Fluidisierung mit 1 800 l/h Stickstoff auf 220°C aufgeheizt.
[0074] 30 g Molybdänhexacarbonyl wurden mit Hilfe eines Stickstoffstroms von 400 l/h aus
einem auf 60°C erhitzten Verdampfergefäß in 3 h in den Reaktor überführt.
[0075] Gleichzeitig wurden 400 l/h Luft zur Oxidation über das Wirbelgas in den Reaktor
geleitet.
[0076] Der erhaltene molybdänoxidbeschichtete Carrier wurde anschließend durch Zufuhr von
weiteren 5 g Molybdänhexacarbonyl in 400 l/h Stickstoff aus dem jetzt auf 50°C temperierten
Verdampfergefäß und dessen inerte Zersetzung bei 220°C in 1 h zusätzlich mit metallischem
Molybdän beschichtet.
[0077] Der unter Stickstoff auf Raumtemperatur abgekühlte und entnommene Carrier hatte einen
Molybdängehalt von 0,2 Gew.-% (AAS).
[0078] Widerstands- und Aufladungswerte:
|
log R[log Ohm] |
Q/m [µC/g] |
Rohcarrier/MoO₃/Mo |
5,69 |
+ 16,6 |
Rohcarrier/MoO₃ (z.Vgl.) |
9,10 |
+ 22,6 |
Rohcarrier (z.Vgl.) |
8,50 |
+ 3,8 |
Beispiel 3
[0079]
a) 3 kg des Rohcarriers aus Beispiel 2 wurden im Wirbelschichtreaktor unter Fluidisierung
mit 1 800 l/h Stickstoff auf 230°C aufgeheizt.
75 g Molybdänhexacarbonyl wurden mit Hilfe eines Stickstoffstroms von 400 l/h aus
einem auf 60°C erhitzten Verdampfergefäß in 5 h in den Reaktor überführt und dort
inert zersetzt.
Der erhaltene molybdänbeschichtete Carrier wurde nach Abkühlen unter Stickstoff entnommen.
b) Jeweils 500 g des molybdänbeschichteten Carriers wurden in einem Drehkugelofen
unter Bewegung und einem Luftzutritt von 100 l/h je 1 h bei 1) 100°C, 2) 200°C oder
3) 300°C getempert.
[0080] Die nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur entnommenen, molybdän- und molybdänoxidbeschichteten
Carrier b₁) - b₃) hatten wie der nur molybdänbeschichtete Carrier a) einen Molybdängehalt
von 0,7 Gew.-%.
[0081] Widerstands- und Aufladungswerte:
|
log R[log Ohm] |
Q/m [µC/g] |
a) Rohcarrier/Mo |
< 3,00 |
+ 24,0 |
b₁) Rohcarrier/Mo/MoO₃ |
4,73 |
+ 21,1 |
b₂) Rohcarrier/Mo/MoO₃ |
6,92 |
+ 23,1 |
b₃) Rohcarrier/Mo/MoO₃ |
9,02 |
+ 20,6 |
Rohcarrier |
8,50 |
+ 3,8 |
1. Carrier für die Elektrophotographie auf der Basis von mit Metalloxid und mit Metall
oder Magnetit beschichteten magnetischen Kernen.
2. Carrier nach Anspruch 1, bei denen die Carrierkerne mit
A) einer ersten, Metalloxid enthaltenden Schicht und
B) einer zweiten, Metall oder Magnetit enthaltenden Schicht belegt sind.
3. Carrier nach Anspruch 1 oder 2, bei denen die Metalloxidschicht Molybdänoxid, Wolframoxid
und/oder Zinnoxid enthält.
4. Carrier nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei denen die Metallschicht Eisen, Cobalt, Nickel,
Chrom, Molybdän, Wolfram, Zink und/oder Mangan enthält.
5. Carrier nach Anspruch 1, bei denen die Carrierkerne mit einer inneren, Molybdän und/oder
Wolfram enthaltenden Schicht und einer äußeren, Molybdänoxid und/oder Wolframoxid
enthaltenden Schicht belegt sind.
6. Carrier für die Elektrophotographie auf der Basis von mit Molybdän und/oder Wolfram
beschichteten magnetischen Kernen.
7. Verfahren zur Herstellung von Carriern gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 durch Gasphasenbeschichtung
bewegter Kernteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metalloxidschichten durch
Hydrolyse flüchtiger Metallalkoholate oder -halogenide oder durch Oxidation von Metallcarbonylen
oder -organylen und die Metallschichten durch inerte Gasphasenzersetzung von Metallcarbonylen
oder -organylen aufbringt.
8. Verfahren zur Herstellung von Carriern gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
man die bewegten Kernteilchen zunächst durch inerte Gasphasenzersetzung von Molybdän-
und/oder Wolframcarbonylen oder -arylen mit einer Metallschicht belegt und diese dann
durch Erhitzen in einer oxidierenden Atmosphäre an der Oberfläche oxidiert.
9. Verfahren zur Herstellung von Carriern gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man die bewegten Kernteilchen durch inerte Gasphasenzersetzung von Molybdän- und/oder
Wolframcarbonylen oder -arylen mit Molybdän und/oder Wolfram beschichtet.
10. Verwendung von Carriern gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 zur Herstellung von elektrophotographischen
Zweikomponenten-Entwicklern.