DE2555811B2

DE2555811B2 - Druckfixierbarer Toner für elektrostatographische oder magnetographische Entwickler

Info

Publication number: DE2555811B2
Application number: DE2555811A
Authority: DE
Inventors: Katsuomi Yokohama Kanagawa Kobayashi; Masato Tokio Shimada
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1974-12-12
Filing date: 1975-12-11
Publication date: 1979-08-02
Also published as: JPS5168834A; JPS585426B2; DE2555811A1; GB1530999A; US4022738A; DE2555811C3

Description

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Die Erfindung betrifft einen druckfixierbaren Toner für elektrostatographische oder magnetographische Entwickler, der als Bindemitte! ein Polyolefin und ein modifiziertes Phenolharz enthält.

Bei trockenen elektrostatographischen Verfahren, werden gewöhnlich die folgenden Stufen durchgeführt:

1.) Die elektrostatische Aufladung des elektrophoto-

graphischen Aufzeichnungsmaterials mittels einer

Koronaentladung,
2.) die Belichtung des Aufzeichnungsmaterials zur

Bildung eines latenten elektrostatischen Bildes,
3.) die Entwicklung des latenten Bildes mit einem

elektrostatographischen Entwickler,

4.) die Überführung des entwickelten Bildes auf ein

Bildempfangsmaterial, beispielsweise Papier, und
5.) die Fixierung des Bildes durch Erwärmen.

Bei magnetographischen Kopierverfahren werden J5 gewöhnlich die folgenden Stufen durchgeführt:

1.) Magnetisieren eines Bildes, das auf einem Aufzeichnungsmaterial vorliegt, das durch Aufbringen einer magnetisierbaren Schicht auf Papier gebildet wurde,

2.) Entwickeln des magnetisierten Bildes mit einem magnetographischen Entwickler,

3.) Übertragen des entwickelten Bildes auf ein Bildempfangsmaterial, wie Papier, und

4.) Fixieren dec Bildes durch Erwärmen

Bei dem elektrostatographischen Verfahren verwendet man pulverförmige Entwickler, die als Toner ein Gemisch aus Harzen und Färbematerialien, wie Farbstoffe oder Pigmente, enthalten. Bei dem magneto- so graphischen Verfahren verwendet man pulverförmige Entwickler, die einen Toner aus Harzen und Färbematerialien, wie Farbstoffe oder Pigmente, und ferromagnetische Pulver, wie magnetisches Eisenoxid, enthalten.

Zu den bei der Herstellung der Toner verwendeten Harzen gehören beispielsweise Acrylharz, Epoxidharze, Alkydharze und Gemische aus Polyvinylbutyraldehyd und mit Kolophonium modifizierten Phenol-Formaldehyd-Harze.

Im Falle der herkömmlichen Toner kann das to entwickelte Bild durch Erhitzen oder durch Anwendung von Lösungsmitteldämpfen auf dem Bildempfangsmaterial, wie dem Papier, fixiert werden. Hierzu sind Heizwalzen bzw. Mittel zur Bildung von Lösungsmitteldämpfen erforderlich. b5

Aus der DE-OS 15 97 807 ist ein druckfixierbarer Toner bekannt, der als wichtigsten und obligatorischen Bestandteil ein aüphatisches Materia! mit 6 bis 25

40

4^r> Kohlenstoffatomen, nämlich ein Wachs, eine Fettsäure, ein Metallsalz einer Fettsäure, eine hydroxylierte Fettsäure oder ein Amid, enthalten muß und der als zusätzlichen thermoplastischen Anteil ein Polyolefin enthalten kann.

Aus der DE-AS 19 37651 ist ein elektrostatographischer Toner bekannt, der offenbar nicht druckfixierbar ist und aus kugelförmigen Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff besteht, die ein Pigment und gegebenenfalls einen magnetischen Zusatz enthalten können und die in der Randzone ein elektrisch leitendes Pigment aufweisen. Als Harze können teilweise gehärtete Phenol-Formaldehyd-Harze, Polyvinylacetat, Epoxidharze etc. verwendet werden. Dieser nicht druckfixierbare Toner kann nicht mit der notwendigen hohen Ladungsdichte aufgeladen werden und ergibt daher keine dichten Kopien mit sauberem Bilduntergrund.

Die DE-OS 23 19103 offenbart einen Toner für elektrostatographische Reproduktionsverfahren, der durch Druckeinwirkung fixiert werden kann und der mindestens drei wesentliche Bestandteile enthalten muß, nämlich ein Polyamid, ein thermoplastisches, zerreibbares, kolophoniummodifiziertes Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyolefin. Auch dieser Toner vermag bezüglich der Dichte des erhaltenen Bildes und der Sauberkeit des Untergrundes nicht zu befriedigen.

Schließlich ist in der DE-OS 23 27 371 ein üblicher, wärmefixierbarer Toner beschrieben, der sich in seinen Eigenschaften deutlich von den druckfixierbaren Tonern unterscheidet

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen druckfixierbaren Toner für elektrostatographische oder magnetographische Entwickler anzugeben, der beliebig positiv oder negativ aufgeladen oder mit magnetischen Pulvern vermischt werden kann und auf einem entsprechend negativ oder positiv aufgeladenen elektrostatischen Bild oder entsprechend magnetisierten magnetographischen Bild ein lebhaftes Tonerbild ausbilden kann und unter Anwendung geringer Drücke fest auf dem Bildträger fixiert werden kann und ausgezeichnete Kopien mit sauberem Bilduntergrund liefert.

Diese Aufgabe wird durch den druckfixierbaren Toner gemäß Patentanspruch gelöst.

Der erfindungsgemäße druckfixierbare Toner kann zur Entwicklung von elektrostatographischen latenten Bildern, die auf einer photoleitfähigen Schicht gebildet worden sind, oder eines magnetographischen latenten Bildes, das auf einer Trägerbahn vorliegt, verwendet werden und kann lediglich durch die Anwendung von Druck ohne Wärme und ohne Dämpfe von organischen Lösungsmitteln auf dem Träger, wie dem Papier, fixiert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Toner ein Polyolefin mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 5000. Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyolefine sind Polyäthylen und Polypropylen, die ein Molekulargewicht von jeweils etwa 5000 besitzen.

Zu den aikyimodifizierten Phenolharzen gehören die Polykondensationsprodukte von alkylsubstituiertem Phenol und Formaldehyd. Diese alkylmodifizierten Phenolharze besitzen vorzugsweise ein Molekulargewicht von 500 bis 1000. Zu den Polykondensationsprodukten können Polykondensationsprodukte aus Phenol oder arylsubstituiertem Phenol und Formaldeen werden. Diese s!k^v!modifiziertcn

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Phenolharze sind im Handel erhältlich.

Der erfindungsgemäße Toner kann mit weiteren synthetischen Harzen und Färbematerialien (Pigmente oder Farbstoffe) versetzt werden. Hierfür geeignete synthetische Harze sind Acrylharze, naturharzmodifizierte Phenolharze, Epoxidharze, Alkydharze, Phenolharze, Maleinsäureharze, Erdölharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyurethan, Polystyrol und Polyvinylnaphthalin.

Geeignete Färbematerialien sind Pigmente, beispielsweise Ruße, wie Acetylenruß, Lampenruß und Gasruß, sowie Farbstoffe, wie Anilinschwarz, Viktoriablau, Fanalblau und Nigrosin.

Zum Zwecke der Verwendung des Toners für die Entwicklung von magnetographischen latenten Bildern können ferromagnetische Pulver, wie magnetisches Eisenoxid, Eisenpulver oder Ferritpulver, mit de/n Toner vermischt werden.

Der erfindungsgemäße Toner kann in der Weise hergestellt werden, daß man ein Gemisch aus dem Polyolefin mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 10 000, dem alkylmodifizierten Phenolharz und gegebenenfalls anderen synthetischen Harzen und Färbematerialien mit einer Knetmaschine, wie einer Walzenmühle, bei einer Temperatur von 120 bis 150⁰C verknetet und dann das gefärbte Gemisch pulverisiert und durch ein Sieb führt, so daß man ein Pulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 20 μηι erhält

Der in dieser Weise erhaltene pulverförmige Toner kann so, wie er ist, oder in Form eines Gemisches mit Trägerteilchen, wie Glasteilchen oder Eisenteilchen, verwendet werden. Der Toner kann durch Vermischen mit Trägerteilchen positiv oder negativ geladen werden.

Der Toner kann beispielsweise mit Hilfe des Kaskadenverfahrens oder des Magnetbürstenverfahrens mit dem auf einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial vorliegenden elektrostatographischen latenten Bild in Kontakt gebracht werden, wonach der aufgebrachte Toner, das heißt das entwickelte Bild, auf ein Bildempfangsmaterial, wie Papier, übertragen wird. Das Tonerbild, das heißt das übertragene Tonerpulver, kann durch Anwendung von Druck fest mit dem Papier verbunden werden, wozu man es beispielsweise bei Raumtemperatur zwischen Druckwalzenpaaren hindurchführt.

Der erfindungsgemäße Toner kann zur Entwicklung aller bekannten elektrostatischen latenten Bilder und aller bekannten magnetischen latenten Bilder verwendet werden.

Zur Fixierung des Toners an dem das Bild tragenden Bildempfangsmaterial ist ein Druck von 196 bis 491 bar erforderlich.

Die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Polyäthylen (Molekulargewicht

etwa 5000)

alkylmodifiziertes Phenolharz
Polystyrol (Molekulargewicht

etwa 3000
Ruß

Gew.-Teile

30 30

40 20

Pulver leitet man unter Bildung des Toners mit einer Teilchengröße von etwa 20 um durch ein Sieb. Einen Entwickler, der zur Verwendung bei der Magnetbürstenentwicklung geeignet ist, stellt man in der Weise

■i Tier, daß man den Toner mit Eisenteilchen, die eine Teilchengröße von etwa lOOujn aufweisen, im Gewk-htsverhältnis 1 zu 100 vermischt In diesem

. Entwickler wird der Toner negativ geladen. Ein elektrostatisch latentes Bild, das auf einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus amorphem Selen gebildet ist, entwickelt man mit dem oben erhaltenen Entwickler mittels Magnetbürstenentwicklung. Das entwickelte Bild (Tonerbild) überträgt man auf Papier. Das mit dem übertragenen Bild versehene

if; Papier leitet man durch Walzen, die sich mit einer peripheren Geschwindigkeit von 15 cm/s und einem Druck von 294 bar drehen. Auf diese Weise wird der

. Toner der vorliegenden Erfindung fest auf das Papier unter Bildung einer guten Kopie Fixiert

Beispiel 2	•
	Gew.-Teile
Polyäthylen (Molekulargewicht
etwa 5000)	20
alkylmodifiziertes Phenolharz	40
Styrol-n-Butylmethacrylatmischung-
polymerisat	40
Ruß	10

Man stellt den Toner mit einer Teilchengröße von etwa 20 μπι durch Verkneten der oben angegebenen Bestandteile in der gleichen, in Beispiel 1 beschriebenen Weise her. Man stellt einen Entwickler zur Kaskaden-

3!> entwicklung in der Weise her, daß man den Toner mit Glasteilchen, die eine Teilchengröße von etwa 500 μπι aufweisen, im Gewichtsverhältnis 1 zu 100 mischt.

In diesem Entwickler wird der Toner negativ geladen. Das auf dem elektrophotographischen Aufzeichnungs-

4Ii material gebildete elektrostatisch latente Bild entwikkelt man mit dem oben angegebenen Entwickler durch Kaskadenentwicklung. Bei Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 überträgt man das entwickelte Bild (Tonerbild) auf Papier und fixiert den Toner der

4ü vorliegenden Erfindung fest auf dem Papier.

Beispiel 3

Polyäthylen (Molekulargewicht
5(i etwa 5000)

alkylmodifiziertes Phenolharz

Erdölharz

Ruß

Magnetit (Fe₃O₄)

Gew.-Teile

30
10
60
20
70

Die oben angegebenen Bestandteile verknetet man mit einer Walzenmühle bei 14O⁰C. Nach dem Abkühlen pulverisiert man die geknetete Masse. Das so erhaltene Den Toner mit einer Teilchengröße von etwa 20 μπι stellt man in der Weise her, daß man die oben angegebenen Bestandteile in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise verknetet.

Man stellt ein magnetisiertes Bild auf einem Aufzeichnungsmaterial in der Weise her, daß man eine magnetische Schicht auf Papier aufbringt. Das magnetisierte Bild entwickelt man mit dem oben hergestellten Toner und das entwickelte Bild (Tonerbild) überträgt man durch magnetische Anziehung auf das Papier. Das mit dem entwickelten Bild versehene Papier leitet man nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 durch Walzen. Der Toner wird dadurch fest auf dem Papier fixiert.

Bei spie! 4

Polypropylen (Molekulargewicht

etwa 5000)

alkylmodifiziertes Phenolharz
Polystyrol
Ruß

Gew.-Teile

50 30 20 20

Man stellt einen zur Magnetbürstenentwicklung geeigneten Entwickler aus den oben angegebenen Bestandteilen in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise her. Die auf diese Weise erhaltenen Entwickler liefern gute Kopien ähnlich denen von Beispiel 1, wozu man das gleiche Verfahren wie das von Beispiel 1 wiederholt

Vergleichsbeispiel

Zur Glaubhaftmachung des erfindungsgemäß erzielbaren technischen Fortschritts gegenüber den aus der DE-OS 23 19 1G3 und der DE-OS 15 97 807 bekannten Lehren wurden Vergleichsversuche durchgeführt, bei denen die gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 1 und 2 bereiteten Toner mit denen nach den genannten Entgegenhaltungen erhältlichen verglichen wurden.

Dazu wurde die Verfahrensweise des Beispiels 1 der vorliegenden Anmeldung wiederholt, wobei an Stelle des erfindungsgemäß eingesetzten alkylmodifizierten Phenolharzes ein kolophoniummodifiziertes Phenolformaldehydharz, ein Maleinsäureanhydrid-Polyolmodifiziertes Baumharz oder ein verestertes Diphenolharz eingesetzt werden.

Unter Anwendung der Verfahrensweise des Beispiels 1 der vorliegenden Erfindung wurden daher folgende Toner hergestellt:

Toner 1: Bereitet gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung.

Toner 2: Bereitet gemäß Beispiel 2 der vorliegenden

Anmeldung.

Toner 3: Bereitet gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung, unter Verwendung eines kolo- -, phoniummodifizierten Phenolformaldehydharzes an Stelle des erfindungsgemäß eingesetzten alkylmodifizierten Phenolharzes, was der. Lehre der DE-OS 15 97 807 entspricht
Toner 4: Hergestellt gemäß Beispiel 1 der vorliegenden ίο Anmeldung, unter Verwendung eii.-s Malein-

säureanhydrid-PoIyol-modifizierten Baumharzes an Stelle des erfindungsgemäß verwendeten alkylmodifizierten Phenolharzes, entsprechend der Lehre der DE-OS 23 19 103.
Toner 5: Hergestellt gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung, unter Verwendung eines veresterten Diphenolharzes an Stelle des erfindungsgemäß verwendeten alkylmodifizierten Phenolharzes.

20 Anschließend wurden die Eigenschaften dieser Toner wie folgt bewertet:

1. Ladungsmenge pro Gramm des Tonerpulvers:

Es wurde jeweils die Ladungsmenge eines Gramms der Toner 1 bis 5 nach der Abblasmethode ermittelt.

2. Dichte des Tonerbildes:

Die Dichte des Tonerbildes der Kopie wurde mit Hilfe eines Dichte-Meßgerätes ermittelt. Die Kopien wurden unter Verwendung der Toner 1 bis und einer Kopiervorrichtung hergestellt.

3. Kopieuntergrund:

Es wurde der Untergrund der Kopie, das heißt der Nichtbildbereich visuell bewertet.

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Toner Nr.	Ladungsmenge (Coumomb/g) (negativ aufgeladen)	Dichte des Tonerbildes	Untergrund der Kopie (Nichtbildbereich)
1 (Erfindung)	-13X10"⁶	1,2	sauber
2 (Erfindung)	-20 XlO"⁶	1,3	sauber
3 (Vergleich)	- 3X10"⁶	0,7	mit Toner verschmutzt
4 (Vergleich)	- 0,5XlO"⁶	0,5	mit Toner verschmutzt
5 (Vergleich)	- 6X10"⁶	0,8	mit Toner verschmutzt

Wie aus den obigen Ergebnissen zu ersehen ist, sind die erfindungsgemäßen Toner, die ein alkylmodifiziertes Phenolharz enthalten, den vergleichbaren Produkten des Standes der Technik erheblich überlegen, und zwar sowohl bezüglich der aufnehmbaren Ladungsmenge als auch der Dichte und des Untergrunds der damit gebildeten Kopien.

Claims

Patentanspruch:

Druckfixierbarer Torer für elektrostatographische oder magnetographische Entwickler, enthaltend ein Polyolefin und ein modifiziertes Phenolharz als Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß er als Bindemittel ein Gemisch aus 5 bis 95 Gewichtsteilen Polyolefinen mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 10 000 und 95 bis 5 Gewichtsteilen alkylmodifizierten Phenolharzen, deren Alkylgruppen 4 bis 17 Kohlenstoffatome aufweisen, enthält