DE2635307C2

DE2635307C2 - Particulate electrostatographic developer material and its use in an electrostatographic recording process

Info

Publication number: DE2635307C2
Application number: DE2635307A
Authority: DE
Inventors: Charles F. Williamson N.Y. Hackett; Nero R. Palmyra N.Y. Lindblad; Meurig W. Rochester N.Y. Williams
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-08-25
Filing date: 1976-08-05
Publication date: 1986-03-20
Also published as: BR7605543A; CA1088798A; NL7609469A; FR2322392A1; DE2635307A1; NL182026B; FR2322392B1; GB1556021A; NL182026C; ES450877A1

Description

Elektrostatograflsche Aufzeichnungsverfahren und elektrostatografische Entwicklermateriallen zur Verwendung in solchen Aufzeichnungsverfahren sind aus dem Stande der Technik bekannt. Hierzu wird auf die US-Patentschriften 22 21776, 22 97 691, 26 18 552, 38 416, 27 77 957, 28 32 977, 28 74 063, 3166 342, 86 838, 33 01 126, 35 52 850 verwiesen.Electrostatographic recording processes and electrostatographic developing materials for use such recording methods are known in the art. Please refer to the US patents 22 21776, 22 97 691, 26 18 552, 38 416, 27 77 957, 28 32 977, 28 74 063, 3166 342, 86 838, 33 01 126, 35 52 850 referenced.

In der DE-OS 20 32 393 wird ein teilchenförmiges elektrostatografisches Entwicklermaterial, mit Teilchen aus einem feinteiligen Tonermaterlal, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als ungefähr μπι beschrieben, wobei zusätzlich eine kleinere Menge eines stabilen, zähen und Im wesentlichen schmierfreien polymeren Additivs vorliegt, dessen durchschnittliche Teilchengröße geringer Ist als die durchschnittliche Teilchengröße des feinteiligen Tonermaterials. Durch das Additiv wird die unerwünschte Bildung eines Tonerfllms auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials vermieden, was Insbesondere bei mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden elektrostatografischen Systemen wichtig Ist.In DE-OS 20 32 393 is a particulate electrostatographic developer material, with particles of a finely divided toner material, with an average Particle size of less than approximately μπι described, with a smaller one Amount of a stable, tough and substantially smear-free polymeric additive is present, the average particle size is smaller than that average particle size of the finely divided toner material. The additive makes the undesirable Avoided formation of a toner film on the surface of a recording material, which is particularly Is important in high-speed electrostatographic systems.

Aufgabe der Erfindung Ist es, eine weitere Verbesserung In einem teilchenförmigen elektrostatografischen Entwicklermaterial mit Teilchen aus einem feinteiligen Tonermaterial zu erzielen. Insbesondere ein Entwicklermaterial zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Verschlechterung des Aufzeichnungsmaterials, auf dem ein Bild erzeugt wird, und dessen Abrieb vermindert werden.The object of the invention is to provide a further improvement In a particulate electrostatographic developer material with particles of a finely divided To achieve toner material. In particular a developer material to provide in which a deterioration of the recording material on which an image is formed and the abrasion thereof can be reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein teilchenförmiges elektrostatografisches Entwicklermaterial gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.This task is accomplished by a particulate electrostatographic Developer material according to claim 1 solved.

Das Polystyroladditiv kann in das Entwicklermaterial In geeigneter Weise unter Ausbildung einer physlkalisehen Vermischung von Additivteilchen mit Entwicklermaterialtellchen eingeführt werden. Somit können beispielsweise die Polystyroladditivteilchen ursprünglich mit Trägerteilchen oder Tonerteilchen vermischt und hiernach in das Entwicklergemisch eingeführt werden.The polystyrene additive can suitably look into the developer material to form a physical layer Mixing of additive particles with developer material particles are introduced. Thus can for example, the polystyrene additive particles are originally mixed with carrier particles or toner particles and are then introduced into the developer mixture.

Das Polystyrol-Additiv wird in einer Menge von 0,08 bis 5%, bezogen auf das Gewicht des Tonermaterials, in dem Entwicklergemisch angewendet.The polystyrene additive is used in an amount of 0.08 to 5%, based on the weight of the toner material, in the developer mixture.

Das Polystyroladditiv hat vorzugsweise .sine Rockwellhärte (ASTM-Test D/785) von zumindest R-10. Die unerwünschte Filmbildung des Toners wird durch die Verwendung der zähen additiven Polystyrottellchen einer Rockwellhärte von etwa R-10 inhibiert. Sofern erwünscht, kann das Polystyrol-Additiv eine Rockwellhärte bis R-120 haben.The polystyrene additive preferably has its Rockwell hardness (ASTM test D / 785) of at least R-10. The unwanted film formation of the toner is caused by the Use of the tough additive polystyrene pellets with a Rockwell hardness of about R-10 is inhibited. Provided if desired, the polystyrene additive can have a Rockwell hardness of up to R-120.

Das Molekulargewicht des Polystyrols sollte derart sein, daß die Glasübergangstemperatur zumindest 43° C beträgt. Normalerwelse sind höhere Werte bevorzugt.The molecular weight of the polystyrene should be such that the glass transition temperature is at least 43 ° C amounts to. Normally, higher values are preferred.

Die Polystyroladditivteilchen haben eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als der durchschnittlichen Teilchengröße der Tonerteilchen. Eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,05 bis 10 μηι wird bevorzugt. Besonders gute Ergebnisse werden mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 1, vorzugsweise von 0,2 bis 0,4 μιτι erhalten, da eine wirksame Reinigung ohne nachteilige Beeinflussung der Bilddichte als Ergebnis der Additivteilchen, die in den übergeführten Tonerbildern vorliegen, erreicht wird. Die Polystyroltellchen können jegliche geeignete Form aufweisen. Typische Formen umfassen flockenartige, zylindrische, kugelförmige, granuläre und unregelmäßige Teilchen. Optimale Ergebnisse werden jedoch mit Additivteilchen mit Kugelform erhalten, da eine wirksame Entfernung der verbleibenden Tonerteilchen bei niedrigeren Reinigungskräften möglich ist.The polystyrene additive particles have an average Particle size less than the average particle size of the toner particles. One average particle size of 0.05 to 10 μm is preferred. Particularly good results are achieved with an average particle size of less than 1, preferably from 0.2 to 0.4 μιτι obtained because a effective cleaning without adversely affecting image density as a result of the additive particles contained in the transferred toner images are achieved. The polystyrene pellets can be of any suitable shape exhibit. Typical shapes include flaky, cylindrical, spherical, granular and irregular particles. However, best results will be achieved with Additive particles having a spherical shape are obtained because they contribute to an effective removal of the remaining toner particles lower cleaning staff is possible.

Das erfindungsgemäße tellchenförmlge elektrostatografische Entwicklermaterial enthält als wesentliche Bestandteile das Tonermaterial und zusätzlich zu dem Tonermaterlal das Polystyrol-Additiv. Das Tonermaterial kann ein Vlnylharz sein und selbst aus Polystyrol bestehen.The tablet-shaped electrostatographic according to the invention Developer material contains the toner material as essential components and in addition to that Toner material the polystyrene additive. The toner material can be a vinyl resin and even polystyrene exist.

Tonerharze, die einen relativ hohen Prozentsatz an Styrolharz enthalten, sind bevorzugt, da ein größerer BilddeflnUionsgrad mit einer vorgegebenen Quantität an Additivmaterial erreicht wird. Weiter werden dichtere Bilder erhalten, wenn zumindest etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes in dem Toner eines Styrolharzes In dem Toner vorliegen. Das Styrolharz kann ein Homopolymer von Styrol oder Styrolhomologen oder Copolymeren von Styrol mit anderen Monomergruppen, die eine einzige Methylengruppe, die an dem Kohlenstoffatom durch eine Doppelbindung angefügt 1st, enthalten, darstellen.Toner resins containing a relatively high percentage of styrene resin are preferred as a greater percentage BilddeflnUionsgrad with a given quantity Additive material is achieved. Further, denser images are obtained when at least about 25% by weight based on the total weight of the resin in the toner, a styrene resin in the toner. The styrene resin may be a homopolymer of styrene or styrene homologues or copolymers of styrene with others Monomer groups that have a single methylene group that attached to the carbon atom through a double bond.

Jedes beliebige geeignete Pigmente oder jeder beliebige geeignete Farbstoff kann als Färbmittel für die Tonerteilchen Verwendung finden.Any suitable pigment or any suitable dye can be used as the coloring agent for the toner particles.

Auch die Trägermaterlallen sind die üblichen.
Die Materlallen für die Trägerteilchen werden In Übereinstimmung mit Ihren trlboelektrlschen Eigen-The carrier materials are also the usual ones.
The materials for the carrier particles are made in accordance with their trlboelectrical properties

schäften in bezug auf den Toner ausgewählt. Die Polystyrolteilchen besitzen eine kugelige Form,shafts are selected with respect to the toner. The polystyrene particles have a spherical shape,

Die erfindungsgemäß a!s Additiv verwendeten einen Teilchengrößenbereich von 0,2 μτη bis 1 um, eineAccording to the invention a! S additive used a particle size range of 0.2 μm to 1 μm, a

Polystyrolteilchen weisen eine Oberflächenenergie von Shore-D-Härte (ASTM-Test D 676) von etwa 70 bis 33 bis 35 dyn/cm auf. Sie haben vorzugsweise eine (Rockwellhärte 80 bis 95). Auch wird die Trommel des große Gleichmäßigkeit, Dimenslonsglelchhett und 5 Vergleichsbeispiels 1 durch eine neue Trommel mitPolystyrene particles have a Shore D hardness (ASTM test D 676) surface energy of about 70 to 33 to 35 dynes / cm. They preferably have a (Rockwell hardness 80 to 95). Also the drum of the great evenness, Dimenslonsglelchett and 5 comparative example 1 by a new drum with

Oberflächenglätte. · glasartigem Selen ausgetauscht. Nachdem etwaSurface smoothness. · Glass-like selenium exchanged. After about

Die erfindungsgemäß verwendeten Polystyrolteilchen Kopien gemacht sind, werden die Kopien und dieThe polystyrene particles used according to the invention are made copies, the copies and the

können in bekannter Weise durch Emulslonspolymeri- Trommeloberfläche im Hinblick auf Qualitäten undcan in a known manner by Emulslonspolymeri- drum surface with regard to qualities and

sation hergestellt werden. Zustand untersucht. Die während des gesamten Versu-sation can be established. Condition examined. During the entire experiment

io ches erzeugten Kopien zeichnen sich durch eine Wider-Vergleichsbeispiel 1 gabequalität hoher Dichte aus, wobei im wesentlichenio ches copies produced are characterized by a cons-comparative example 1 high density output quality, with essentially

keine Hintergrundtonerablagerungen vorliegen. Diethere are no background toner deposits. the

Eine Trommel mit glasartigem Selen einer automati- elektrischen Eigenschaften der Trommel werden gemessenen Kopiervorrichtung, wird mittels einer Korona auf sen, wobei festgestellt wird, daß sie Im wesentlichen die eine positive Spannung von etwa 800 V aufgeladen und i5 gleichen Reaktionen vor und nach dem Versuch zeigen, einem Licht-Schattenbild unter Bildung eines elektro- Die Trommeloberfläche zeigt keine Anzeichen einer statischen latenten Bildes ausgesetzt. Die Selentrommel Tonerfilmabscheidung von Streifen oder Kratzern, wird sodann durch eine KaskadenentwicklerstatlonA drum with vitreous selenium and an automatic electrical properties of the drum are measured Copier, is by means of a corona on sen, where it is found that it is essentially the a positive voltage of about 800 V and i5 show the same reactions before and after the experiment, a light-shadow image with the formation of an electro- The drum surface shows no signs of a exposed to static latent image. The selenium drum toner film deposition of streaks or scratches, is then passed through a cascade developer station

rotiert. Ein Kontrollentwickler, der einen Teil Toner Beispielrotates. A control developer who is a part of the toner example

enthält, der einen kritischen Oberflächenspannungswertcontains a critical surface tension value

von etwa 30 dyn/oss aufweist und ein Styrol/Butylmeth- Die Entwicklungsprozedur des Beispiels 1 wird unterof about 30 dyn / oss and a styrene / butyl meth- The development procedure of Example 1 is shown below

acrylat-Copolymeres und etwa 10 Gew.-% Ruß enthält, im wesentlichen gleichen Bedingungen wiederholt, wird nach der Methodik des Beispiels I der US-PS jedoch mit der Ausnahme, daß etwa 0,25 Teile anstelle 30 79 342 hergestellt und etwa 100 Teile Stahlkernträ- von 1 Teil Polystyrolteilchen zu etwa 100 Teilen Tonergerperlen, die durch das Verfahren der US-PS 26 18 551 25 teilchen hinzugegeben werden. Die Qualität der Kopien, erzeugt worden sind, werden in der Entwicklerstation die kurz vor Beendigung des Versuchs erhalten worden verwendet. Die Tonerteilchen haben eine durchschnitt- sind und das Ausmaß der festgestellten Trommelverliche Teilchengröße von etwa 10 um, während die schlechterung sind Im wesentlichen die gleichen, wie Trägerteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße sie in Beispiel 1 beschrieben worden sind, von etwa 450 um besitzen. Nachdem das elektrostatisehe latente Bild In der Entwicklerstation entwickelt ist, wird das resultierenoe Tonerbild auf ein Papierblatt bei einer Transferstation übergeführt. PIe rückständigen Tonerteilchen, die auf dur Selentrommel nach dem Durchtritt durch die Transferstation verleiben, werden mittels eines Reinigungsblattes entfernt, das einen rechteckigen Streifen aus etwa 2,4 mm dickem Poiyurethanelastomeren darstellt, dessen eine Kante mittels einer Feder gegen die Oberfläche der Selentrommel gespannt ist. Die Hinterseite des Reinigungsblattes ist unter Bildung eines spitzen Winkels von etwa 22° mit der Tangentenlinie angeordnet, die durch die Linie des Plattenkontaktes hinausreicht. Es wird ein ausreichender Druck auf das Blatt zum Erhalt einer maximalen Entfernung der Tonerteilchen von der Trommeloberfläehe ausgeübt. Die Trommeloberfläche wird mit einer Oberflächengeschwlngigkelt von etwa 25,4 cm/Sekunde zum Reinigungsblatt rotiert, wobei 500 Kopien gemacht werden. Nachdem lediglich einige wenige Kopien gemacht sind, werden die Kopien und die Trommel- so oberfläche Im Hinblick auf die Qualität und den Zustand untersucht. Die Kopien, die zu Beginn und In der Nähe des Endes des Versuches gemacht worden sind, zeichnen sich durch einen starken Hintergrund, Streifen und unregelmäßige Bilddichte aus. Große Teile der Trommel sind durch einen kontinuierlichen Tonerfilm bedeckt und weisen vereinzelte Streifen und Kratzer auf. Die elektrischen Eigenschaften der Trommel werden gemessen, wobei festgestellt wird, daß diese entlang der Oberfläche infolge der Tonerabscheldungen und Kratzer unregelmäßig sind. acrylate copolymer and about 10% by weight carbon black, repeated essentially the same conditions, is made according to the methodology of Example I of US Pat. except that about 0.25 parts instead of 3,079,342 and about 100 parts Stahlkernträ- of 1 part of polystyrene particles to about 100 parts of toner beads, which are added by the method of US Pat. No. 2,618,551,25 particles. The quality of the copies that have been made are used in the developer station that was obtained just before the end of the experiment. The toner particles have an average and drum-equivalent particle size of about 10 µm, while the deteriorations are essentially the same as carrier particles having an average particle size described in Example 1 of about 450 µm. After the electrostatic latent image is developed in the developer station, the resulting toner image is transferred to a sheet of paper at a transfer station. The residual toner particles that remain on the selenium drum after passing through the transfer station are removed by means of a cleaning sheet, which is a rectangular strip of approximately 2.4 mm thick polyurethane elastomer, one edge of which is tensioned against the surface of the selenium drum by means of a spring. The rear of the cleaning sheet is arranged at an acute angle of about 22 ° with the tangent line that extends through the line of plate contact. Sufficient pressure is applied to the sheet to obtain maximum removal of the toner particles from the drum surface. The drum surface is rotated toward the cleaning blade at a surface oscillation of about 25.4 cm / second, making 500 copies. After only a few copies have been made, the copies and the drum surface are examined for quality and condition. The copies made at the beginning and near the end of the experiment are characterized by strong backgrounds, streaks and irregular image density. Large parts of the drum are covered by a continuous film of toner and have scattered streaks and scratches. The electrical properties of the drum are measured and found to be irregular along the surface due to the toner flaking and scratching.

example 1

Das Verfahren des Verglelchsbelsplels 1 wird unter im wesentlichen gleichen Bedingungen wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß ein Teil Polystyrolteilchen zu 100 Teilen Tonerteilchen hinzugefügt werden.The procedure of Verglelchsbelsplels 1 is under essentially the same conditions are repeated, except that a portion of the polystyrene particles to 100 parts of toner particles are added.

Claims

Patent claims:

1. Particulate electrostatic developer material with particles of a finely divided toner material and 0.08 to 5%, based on the Weight of the toner material, a stable, tough, and essentially non-lubricating polymer Additives having an average particle size less than the average particle size of the finely divided toner material, characterized in that the polymeric additive is a Is polystyrene with a surface energy of 33 to 35 dynes / cm.

2. Electrostatographic developer material according to claim 1, characterized in that the Polystyrene particles have an average particle size of C, 05 μπι to 10 μπι.

3. Electrostatographic developer material according to claims 1 or 2, · characterized in that the polystyrene particles have an average particle size have less than I μπι.

4. Electrostatographic developer material according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the polystyrene particles have a Rockwell hardness of R-IO to R-120.

5. Electrostatographic developer material according to one of the preceding; n claims, characterized characterized in that the polystyrene particles have a glass transition temperature of at least 43 ° C to have.

6. Electrostatographic developer material according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the polystyrene particles are spherical.

7. Use of a particulate electrostatographic developer material according to claims 1 to 6 In an electrostatographic recording process.