DE1219796B - Entwickler fuer Ladungsbilder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G03g

Deutsche Kl.: 57 e-1/20

Nummer: 1219 796

Aktenzeichen: K 45257IX a/57 e

Anmeldetag: 22. November 1961

Auslegetag: 23. Juni 1966

Die Erfindung betrifft Entwickler für Ladungsbilder mit Eisenpulver als Träger und einer festen Lösung eines Farbstoffes in einem Kunststoff als Toner.

Es ist bekannt, in der Elektrophotographie Toner zu verwenden, die aus Natur- oder Kunstharzen in feiner, puderartiger Verteilung bestehen. Bei ihrer Anwendung zum Entwickeln von Ladungsbildern werden diese Toner mit Trägern gemischt. Besonders bevorzugt wird Eisenpulver als Träger, da es magnetisch, beispielsweise mit Hilfe einer elektromagnetisch erregten Walze, geführt werden kann. Der auf der Oberfläche des Eisenpulvers befindliche Toner wird so in günstiger Weise an das Ladungsbild herangebracht. Toner und Träger laden sich beim Mischen gegenseitig triboelektrisch auf, wobei die Tonerpartikelchen meist eine positive oder eine schwach negative Ladung erhalten. Schwach aufgeladene Toner liefern jedoch unscharfe, verschmierte Bilder mit undeutlichen Konturen. Je höher die Aufladung ist, desto geringer werden diese Nachteile. Ein stark negativ aufgeladener Toner ist vor allem bei der Rückvergrößerung von Filmnegativen zu positiven Kopien erwünscht. Hierbei werden bei Verwendung eines negativ geladenen elektrophotographischen Kopiermaterials die belichteten Bildstellen entladen, das von den unbelichteten, negativ geladen verbleibenden Bereichen ausgehende elektrische Feld greift in die entladenen Bereiche über und polarisiert sie positiv. Diese werden mit negativ geladenen schwarzen Tonern bei einer weißen photoleitfähigen Schicht zu einem positiven Tonerbild entwickelt.

Bisher konnte eine relativ hohe negative Aufladung von aus Kunststoffen bestehenden Tonern gegen Eisenpulver nur erreicht werden, wenn das Eisenpulver mit einem Überzug aus Kunststoff, der sehr leicht positive Ladung annimmt, versehen wird. Dadurch wird dem Toner eine deutliche negative Ladung aufgezwungen. Jedoch tritt beim Entwickeln durch die mechanische Beanspruchung oft eine Verletzung des Überzuges ein, wodurch keine einheitliche Aufladung des Toners mehr gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Entwickler anzugeben, dessen Toner sich gegen Eisenpulver relativ stark negativ auflädt, ohne daß das Eisenpulver mit einem besonderen Überzug versehen ist, und der sich zur Entwicklung der positiven Bildteile eines Ladungsbildes eignet.

Der Gegenstand der Erfindung geht von einem Entwickler für Ladungsbilder, bestehend aus Eisenpulver als Träger und einer festen Lösung eines Entwickler für Ladungsbilder

Anmelder:

Kalle Aktiengesellschaft,
Wiesbaden-Biebrich, Rheingaustr. 190-196

Als Erfinder benannt:

Dr. Heinz Herrmann, Wiesbaden-Biebrich

Farbstoffes in einem Kunststoff als Toner, aus und

¹S ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus einem Polymerisat oder Polykondensat mit elektronenanziehenden Gruppen besteht.

Durch den erfindungsgemäßen Entwickler wird erreicht, daß Tonerbilder erhalten werden, die randscharf, sehr kontrastreich und praktisch schleierfrei sind, wenn negative Ladungsbilder entwickelt werden. Dabei wird der Toner von den positiveren Bildteilen angezogen. Naturgemäß lassen sich auch positive Ladungsbilder entwickeln.

Elektronenanziehende Gruppen sind: Carboxyl-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonsäureester- oder Carbonylgruppen. Eine Aufstellung elektronenanziehender Gruppen findet sich beispielsweise in L. und M. Fieser, Lehrbuch der Organischen Chemie,

4. Auflage (1960), S. 669.

Ein Kunststoff mit elektronenanziehenden Gruppen muß sich mindestens 3mal, vorzugsweise 10- bis 20mal, stärker negativ gegen Eisen aufladen, als Polystyrol mit gleichem Zerteilungsgrad, um zur Herstellung eines Toners geeignet zu sein. Polystyrol wird als Bezugssystem gewählt, weil es sich gegenüber Eisen ebenfalls negativ auflädt, und weil es häufig als Bestandteil eines Toners Verwendung findet. Um festzustellen, ob ein Kunststoff mit elektronenanziehenden Gruppen zur Herstellung eines Toners geeignet ist, kann er nach folgender Methode geprüft werden:

Ein 100 ecm² großes Eisenblech wird mit dem Kunststoff beschichtet und mittels eines Drahtbügels schräg auf ein Elektrometer montiert. Dann läßt man etwas Eisenpulver auffallen. Nach Abrutschen des Eisenpulvers vom schräggestellten Blech zeigt das Elektrometer die auf der Schicht bei Berührung mit dem Eisenpulver erzeugte elektrostatische Ladung an. Diese Meßmethode gibt in ausreichendem Maße Aufschluß über die Aufladung des betreffenden Kunststoffes gegenüber Eisen.

fin? 580/991

Geeignete Kunststoffe sind Ketonharze, Maleinatharze, z. B. ein solches mit dem Schmelzpunkt 92 bis 97° C, der Säurezahl 15 und der Farbzahl 10 oder eines mit dem Schmelzpunkt 95 bis 105° C, der Säurezahl 20 bis 25, Phthalatharze, z. B. ein solches mit dem Schmelzpunkt 77 bis 93° C, der Säurezahl 180 bis 200 und der Farbzahl 1 bis 4 oder eines mit dem Schmelzunkt 63 bis 80⁰C, der Säurezahl 80 bis 90 und der Farbzahl 15 bis 30, und Umwandlungsprodukte der Naturharze. Toner, welche relativ nied- rig schmelzen, lassen sich leicht thermisch fixieren.

Die anzuwendenden Farbstoffe sollen die hohe negative Aufladungsmöglichkeit der Kunststoffe nicht wesentlich schwächen, sondern eher noch verstärken. Ferner müssen sie in den Kunststoffen löslich sein. Die Brauchbarkeit eines Farbstoffes läßt sich angenähert aus den triboelektrischen Eigenschaften seiner festen, feinverteilten, reinen Form gegenüber Eisen ableiten. Dazu kann die gleiche Untersuchungsmethode, wie sie oben bei den Kunststoffen geschil- dert wurde, angewendet werden.

Es gilt die Regel, daß Farbstoffe, die sich bei Berührung mit Eisen negativ oder positiv aufladen, die negative Aufladung eines Kunststoffes gegenüber Eisen verstärken bzw. schwächen, wenn sie in fester Lösung darin vorliegen. In Ausnahmefällen zeigt es sich, daß eine schwache positive Aufladung eines reinen Farbstoffes gegenüber Eisen keine wesentliche Schwächung oder sogar eine Verstärkung der negativen Aufladbarkeit der Kunststoffe bewirkt. Daher sind auch Farbstoffe, die sich bei Berührung mit Eisen schwach positiv aufladen, manchmal für den vorliegenden Fall geeignet. Beispielsweise lädt sich der Azo-Farbstoff Ceresschwarz G (H.Kittel: Tabellen für die Lackindustrie [1956], S. 54) in fester, reiner Form bei Berührung mit Eisenpulver schwach positiv auf, während er in fester Lösung in einem Kunststoff deren Aufladbarkeit mit negativen Ladungen erhöht.

Die Löslichkeit eines Farbstoffes in Kunststoffen wird durch Eintragung einer kleinen Probe in die Schmelze des Kunststoffes geprüft, wobei sich nach dem Erkalten der Mischung augenscheinlich zeigt, ob der Farbstoff eine feste Lösung eingegangen ist. Die Löslichkeit eines Farbstoffes läßt sich auch aus dem Buch »Colour Index«, Second Edition (1956), Volume 1 and 2 entnehmen. Die Farbstoffe sind völlig gleichmäßig in den Tonern verteilt, im Gegensatz zu den bekannten Tonern, in denen Pigmente, z. B. Ruß, nur mehr oder minder inhomogen verteilt sind. Geeignete Farbstoffe sind Chromogenschwarz ETOO (»Colour Index« Nr. 14645) und Azo-Oil-Black (»Colour-Index« Solvent Black 9).

Die Toner können aus je einem Kunststoff und Farbstoff bestehen. Es ist jedoch möglich, Kunststoff und/oder Farbstoffgemische anzuwenden. Das Verhältnis von Kunststoff zu Farbstoff beträgt bei den Tonern meist 20:1 bis 10:1, kann jedoch auch in weiten Grenzen größer oder kleiner sein.

Die Toner können geringe Mengen Zusätze, z. B. Hydrophobierungsmittel oder Stoffe, die ein besseres Anschmelzen der Toner bewirken, enthalten.

Solche Zusätze sind Silikonharz, Polystyrol oder Styrol-Mischpolymerisate, Polyvinylchlorid oder Vinylchlorid-Miscnpolymerisate.

Die Herstellung der Toner kann durch Eindampfen einer Kunststoff und Farbstoff enthaltenden Lösung und Zerkleinern des Trockenrückstandes oder durch Auflösen des Farbstoffes in der Kunststoffschmelze und Vermählen der erkalteten Schmelze erfolgen. Letztgenannte Methode ist am gebräuchlichsten. Der Kunststoff wird hierbei in einem ölbadbeheizten Gefäß, das mit einem Rührwerk versehen ist, geschmolzen. In die Schmelze trägt man den Farbstoff ein und rührt so lange, bis er völlig in Lösung gegangen ist. Dann wird die Schmelze auf eine Metallplatte ausgegossen. Nach dem Erkalten zerkleinert man den Schmelzkuchen zu einem feinen Pulver. Stiftmühlen oder Hammermühlen sind hierzu geeignet. Eine Windsichtung des Mahlproduktes ist oft von Vorteil. Der fertige Toner soll hauptsächlich Teilchen mit einem Durchmesser von 10 bis 20 μπι enthalten.

Um den Entwickler herzustellen, wird der Toner mit Eisenpulver in der üblichen Weise gemischt. Die Korngröße des Eisenpulvers soll zwischen 50 und 400 μπι betragen, jedoch bringen auch Korngrößen, die außerhalb dieser Grenzen liegen, noch gute Ergebnisse. Das Mischungsverhältnis zwischen Tonerpulver und Eisenpulver soll 1 Gewichtsteil Toner zu 15 bis 50 Gewichtsteilen Eisenpulver betragen.

Auch hier läßt sich das Mischungsverhältnis relativ weitgehend über die angegebenen Grenzen hinaus variieren.

Beispiel 1

94 Gewichtsteile eines Maleinatharzes mit dem Schmelzpunkt 92 bis 97° C, der Säurezahl 15 und der Farbzahl 10 werden in einem ölbadbeheizten Gefäß geschmolzen. In die Schmelze trägt man unter Rühren 6 Gewichtsteile Ceresschwarz G (H. Kittel, Tabellen für die Lackindustrie [1956], S. 54) ein. Die Mischung wird bei einer Innentemperatur von etwa 140° C so lange gerührt, bis der Farbstoff sich völlig gelöst hat, und dann auf ein Messingblech ausgegossen. Den erkalteten Schmelzkuchen bricht man in Stücke, die man in einer Stiftmühle weiter zu einem feinen Pulver vermahlt. Die Vermahlung wird so lange fortgesetzt, bis die größten Teilchen des Pulvers einen Durchmesser von höchstens 50 μπι haben. Der schwarze Toner schmilzt auf einer Kofler-Heizbank bei 90 bis 126° C. Vermischt man 20 Gewichtsteile Eisenpulver der Korngröße 150 bis 200 μπι mit 1 Gewichtsteil dieses Toners, so erhält man einen Entwickler, bei dem der Toner negativ aufgeladen ist.

Beispiel 2

Aus 94 Gewichtsteilen eines ölfreien Alkydharzes vom Schmelzpunkt 77 bis 93° C, der Säurezahl 180 bis 200 und einer Farbzahl von 1 bis 4 und 6 Gewichtsteilen des Azofarbstoffes Chromogenschwarz ETOO (Colour Index 14 645) erhält man unter Anwendung der im Beispiel! beschriebenen Arbeitsweise einen violettschwarzen Toner, der bei 100 bis 146° C schmilzt. Vermischt man 23 Gewichtsteile Eisenpulver der Korngröße 200 bis 300 μπι mit 1 Gewichtsteil dieses Toners, so erhält man einen Entwickler, bei dem der Toner negativ aufgeladen ist.

Beispiel 3

Aus 94 Gewichtsteilen eines ölfreien Alkydharzes vom Schmelzpunkt 63 bis 80° C, einer Säurezahl von 80 bis 90 und einer Farbzahl von 15 bis 30 und 6 Gewichtsteilen des Farbstoffes Ceresschwarz G

(H.Kittel, Tabellen für die Lackindustrie [1956], S. 54) wird ein grünschwarzer Toner erhalten, welcher bei 68 bis 98° C schmilzt. Die Herstellung des Toners und seine Weiterverarbeitung zu einem Entwickler geschieht wie im Beispiel 1.

Beispiel 4

Aus 94 Gewichtsteilen des im Beispiel 2 genannten Alkydharzes und 6 Gewichtsteilen des Farbstoffes CeresschwarzG (H.Kittel, Tabellen für die Lack-Industrie [1956], S. 54) wird ein grünschwarzer Toner erhalten, welcher bei 108 bis 148° C schmilzt und, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit Eisenpulver, Korngröße 400 μΐη, gemischt, einen Entwickler ergibt.

Beispiel 5

Aus 94 Gewichtsteilen des modifizierten Naturharzes vom Schmelzpunkt 114 und der Säurezahl 98 und 6 Gewichtsteilen des im Beispiel 1 genannten Farbstoffes erhält man einen grünschwarzen Toner, ao welcher bei 98 bis 134° C schmilzt. Vermischt man diesen Toner mit Eisenpulver im Gewichtsverhältnis 1: 25, so erhält man einen Entwickler.

Beispiel 6

Aus 94 Gewichtsteilen des im Beispiel 3 genannten Alkydharzes, 5 Gewichtsteilen des Farbstoffes Ceresschwarz G (H. Kittel, Tabellen für die Lackindustrie [1956], S. 54) und 1 Gewichtsteil des Azofarbstoffes Sudantiefschwarz BB (Colour-Index Solvent Black 9) erhält man einen grünschwarzen Toner, welcher bei 68 bis 98° C schmilzt. 1 Gewichtsteil dieses Toners wird mit 35 Gewichtsteilen Eisenpulver der Teilchengröße zwischen 200 und 300 μΐη gemischt. Es ergibt sich ein Entwickler, bei dem die Tonerteilchen negativ geladen sind.

Beispiel 7

Aus 94 Gewichtsteilen eines Maleinatharzes mit dem Schmelzpunkt 95 bis 105° C und der Säurezahl 20 bis 25 und 6 Gewichtsteilen des Azofarbstoffes Azo Oil Black (Colour Index Solvent Black 12) erhält man einen blauschwarzen Toner, der bei 104 bis 138° C schmilzt und von dem 1 Gewichtsteil mit 20 Gewichtsteilen Eisenpulver gemischt, einen Entwickler ergibt.

Beispiel 8

Aus 74 Gewichtsteilen des im Beispiel 3 erwähnten Alkydharzes, 20 Gewichtsteilen eines Silikonharzes und 6 Gewichtsteilen des im Beispiel 1 erwähnten Farbstoffes erhält man wie im Beispiel 1 einen grünschwarzen, stark hydrophoben Toner, der bei 70 bis 105° C schmilzt, und der mit Eisenpulver der Korngröße 200 μΐη zu einem Entwickler gemischt wird.

Beispiel 9

Aus je 47 Gewichtsteilen der in den Beispielen 3 und 7 genannten Kunststoffe und 6 Gewichtsteilen des im Beispiel 7 erwähnten Azofarbstoffes erhält man einen blauschwarzen Toner, der bei 100 bis 130° C schmilzt. Vermischt man 20 Gewichtsteile Eisenpulver der Korngröße 150 bis 200 μΐη mit 1 Gewichtsteil dieses Toners, so erhält man einen Entwickler, bei dem der Toner negativ aufgeladen ist.

Beispiel 10

Aus 32 Gewichtsteilen des im Beispiel 7 genannten Maleinatharzes, 32 Gewichtsteilen des im Beispiel 3 genannten ölfreien Alkydharzes, 30 Gewichtsteilen eines Mischpolymerisates aus Styrol und einem Acrylsäureester, 3 Gewichtsteilen Ceresschwarz G (H. Kittel, Tabellen für die Lackindustrie [1956], S. 54) und 3 Gewichtsteilen Azo Oil Black (Colour Index Solvent Black 12) erhält man wie im Beispiel 1 einen tiefschwarzen Toner, der bei 88 bis 118° C schmilzt.

Beispiel 11

Aus 32 Gewichtsteilen des im Beispiel 3 genannten ölfreien Alkydharzes, 30 Gewichtsteilen eines Mischpolymerisates aus Vinylchlorid und Vinylacetat, 22 Gewichtsteilen des im Beispiel 7 genannten Maleinatharzes, 10 Gewichtsteilen eines ölfreien Alkydharzes mit dem Schmelzbereich 60 bis 70° C, der Säurezahl 180 bis 200 und der Farbzahl 1 bis 2, 3 Gewichtsteilen CeresschwarzG (H. Kittel, Tabellen für die Lackindustrie [1956], S. 54) und 3 Gewichsteilen Azo Oil Black (Colour-Index Solvent Black 12) erhält man wie im Beispiel 1 einen schwarzen Toner, der bei 82 bis 118° C schmilzt. Der Toner nimmt beim Mischen mit Eisenpulver hohe negative Ladung an.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Entwickler für Ladungsbilder, bestehend aus Eisenpulver als Träger und einer festen Lösung eines Farbstoffes in einem Kunststoff als Toner, dadurch gekennzeichnet, daßderKunststoff aus einem Polymerisat oder Polykondensat mit elektronenanziehenden Gruppen besteht.

2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus einem Maleinatharz besteht.

3. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus einem ölfreien Alkydharz besteht.

4. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff aus Ceresschwarz G (H.Kittel, Tabellen für die Lackindustrie [1956], S. 54) besteht.

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