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Trockenentwicklerpulver
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Gegenstand der Erfindung ist ein Trockenentwicklerpulver, insbesondere
ein Trockenentwicklerpulver zur Verwendung auf elektrophotographischem und elektrographischem
Gebiet, bei der Herstellung von Kopien auf elektrostatischem oder magnetischem Wege
und dergleichen, der sich leichter druckfixieren und/oder thermisch fixieren läßt.
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Ein auf elektrophotographischem und elektrographischem Gebiet sowie
bei der Herstellung von Bildkopien auf elektrostatischem oder magnetischem Wege
durchgeführtes Fixierverfahren ist das sogenannte "Druckfixierverfahren", bei dessen
Durchführung ein ein bildgerechtes Entwicklerpulverbild tragendes Aufzeichnungsmaterial
zur Fixierung des Bildes durch ein Paar Druckwalzen hindurchlaufen gelassen wird.
Vorteilhaft an diesem Fixierverfahren ist, daß es augenblicklich durch Einschalten
der Stromquelle der verwendeten Vorrichtung in Gang gesetzt werden kann, keine
Umweltverschmutzung
hervorruft und eine praktisch vollständige Fixierung auf kontinuierlichem Wege und
mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.
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Zur Verwendung bei diesem Druckfixierverfahren geeignete Trockenentwicklerpulver
(im folgenden als "Entwickler" bezeichnet) sind beispielsweise die aus den Japanischen
Patentanmeldungen 71 648/1973 und 75 032/1973 bekannten Mikrokapseltoner. Dieser
Entwickler läßt jedoch noch zu wünschen übrig, da seine Herstellung aufgrund des
zum Beschichten verwendeten Harzes (das zur Aufladung infolge Reibung mit Trägerteilchen
neigt, d.h. triboelektrisch ist, und nur schwierig und aufwendig hergestellt werden
kann) beschränkt ist.
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Aus der 3apanischen Patentanmeldung 50 042/1975 ist ein Entwicklerpulver
bekannt geworden, das im wesentlichen aus einem Harz, einem Wachsbestandteil, einer
pulverisierten magnetischen Substanz und leitenden Teilchen besteht. Dieses Entwicklerpulver
wird ähnlich dem aus der US-PS 3 639 245 bekannten, thermisch fixierbaren Entwickler
durch Befestigen leitender Teilchen an dem die Matrix des Pulvers bildenden Harz
lediglich an Oberflächenstellen der Matrix hergestellt. Nachteilig an einem derart
aufgebauten Entwickler ist, daß - trotz guter Fixiereigenschaften bei der Herstellung
der Bildkopien - seine Fließfähigkeit unzureichend und seine Haltbarkeit schlecht
sind. DarUber hinaus kommt es möglicherweise bei der Herstellung eines solchen Entwicklers
zu einer Phasentrennung zwischen dem Wachsbestandteil und dem thermoplastisehen
Harz, was die Herstellung des Entwicklers sehr erschwert.
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Bislang gibt es ferner keinen einfach+ eine hervorragende kontinuierliche
Bildgradation ermöglichenden Entwickler, der durch Aufschmelzen eines Teils des
Bindemittels durch Erwärmen thermisch fixierbar ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein ohne Schwierigkeiten und wirtschaftlich
herstellbares und eine gute Haltbarkeit besitzendes Trockenentwicklerpulver, das
sich auch in mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Kopiergeräten und Druckpressen
in hervorragender Weise sowohl druckfixieren als auch thermisch fixieren läßt und
in Jedem Falle eine Bildkopie hoher Bilddichte und eines kontinuierlichen Gradienten
liefert.
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Gegenstand der Erfindung ist ein rockenentwicklerpulver, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß es aus 70 bis 98 Gew.- eines magnetischen Pulvers einer
mittleren Korngröße ße von 10 bis 30 ym m aus im wesentlichen 20 bis 80 Gewichtsteilen
eines Wachses oder thermoplastischen Harzes eines Fp von etwa 350 bis 1600C und
20 bis 80 Gewichtsteilen einer pulverisierten magnetischen Substanz und 2 bis 30
Gew.-X eines Pulvers einer mittleren Korngröße von 5 bis 20 pm aus im wesentlichen
einem thermoplastischen Harz besteht.
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Aus Vereinfachungsgründen wird im folgenden das eine mittlere Korngröße
von 10 bis 30 zum m aufweisende magnetische Pulver als "Toner A" bezeichnet. Das
eine mittlere Korngröße von 5 bis 20 ym aufweisende Pulver wird als 1Toner B" bezeichnet.
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Damit der als Bindemittel in dem Toner A wirkende Wachsbestandteil
dem fertigen Entwicklerpulver eine ausreichende +) herstellbaren ++) insbesondere
Fixierbarkeit
verleihen kann, sollte er zweckmäßigerweise einen Fp im Bereich von etwa 350 bis
1600C aufweisen.
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Beispiele für verwendbare Wachse sind natürliche oder synthetische
aliphatische Wachse, z.B. Paraffinwachse, kristalline Wachse, Carnaubawachs, Montanwachs,
Ceresinwachs und Zuckerrohrwachs, Fettsäuren, wie Stearinsäure, Palmitinsäure und
Behensäure, Metallsalze von Fettsäuren, wie Lithiumstearat, Aluminiumstearat, Bariumstearat
und Zinkpalmitat, Amidhydroxylwachse, z.B. N- (ß-Hydroxyäthyl)ricinolamid, N,N'-thylen-bis-ricinolamid
und N, N' -Äthylen-bis-1 ,2-hydroxystearylamid, Äthylenhomopolymerisate, Dicyclohexylphthalate,
Diphenylphthalate, Hydroxystearinsäure, Äthylenglykolmonohydroxystearate und dergleichen.
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Erfindungsgemäß können auch zwei oder mehrere Wachse miteinander kombiniert
werden. Bei Verwendung dieser Wachse als Bestandteil des Toners A eignet sich das
fertige Trokkenentwicklerpulver besonders gut zur Verwendung im Rahmen eines Druckfixierverfahrens.
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Anstelle des Wachsbestandteils kann in dem Toner A auch ein thermoplastisches
Harz als Bindemittel enthalten sein.
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Auch das thermoplastische Harz sollte einen Fp von 350 bis 1600C aufweisen.
Beispiele für solche thermoplastische Harze sind Erdöl-, Xylol-, Phenol-, Maleinsäure-,
Styrol-, Kolophonium-, Phenol/Formaldehyd-, Alkyd-, Keton-, Acryl-, Vinyl- oder
Celluloseharze und dergleichen. Auch die verschiedenen thermoplastischen Harze können
in Mischung aus zwei oder mehreren zum Einsatz gelangen.
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Bei Verwendung eines thermoplastischen Harzes des beschriebenen Typs
als Bindemittel in dem Toner A eignet sich das fertige Trockenentwicklerpulver besonders
gut zur Verwendung bei dem thermischen Fixierverfahren.
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Zusammen mit den genannten Wachsen oder thermoplastischen Harzen den
Toner A bildende pulverisierte magnetische Substanzen sind beispielsweise Eisenpulver,
Fe304-Pulver, Fe203-Pulver, Chrompulver, Chromdioxidpulver, Nickelpulver und dergleichen.
Die mittlere Korngröße dieser magnetischen Substanzen sollte zweckmäßigerweise im
Bereich von etwa 0,1 bis 2,5 P m liegen.
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Die Toner A mit dem genannten Wachsbestandteil oder thermoplastischen
Harz und der pulverisierten magnetischen Substanz als Hauptbestandteilen enthalten,
wie bereits erwähnt, 20 bis 80 Gewichtsteile Harz und/oder thermoplastisches Harz
und 80 bis 20 Gewichtsteile magnetische Substanz. Sofern der Toner A auch als Träger
dienen soll, ist, sofern seine mittlere Korngröße 10 P m unterschreitet, dessen
Trägereffekt schlecht. Sofern die mittlere Korngröße 30 5 m übersteigt, erhält man
ein unebenes oder rauhes Bild oder es wird das Aussehen der Halbtöne beeinträchtigt.
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Wenn das Iwlischungsverhältnis Wachsbestandteil oder thermoplastisches
Harz zu pulverisierter magnetischer Substanz außerhalb des angegebenen Bereichs
liegt, ist der Toner A als solcher brüchig und/oder schwierig zu fixieren. Gegebenenfalls
kann der Toner A neben den genannten wesentlichen Bestandteilen auch noch etwas
geeigneten Füllstoff, Färbemittel, .B. Ruß und dergleichen, enthalten.
Geeignete
Füllstoffe sind beispielsweise Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Talkum, Magnesiumsilikat,
Calciumsilikat und dergleichen. Die Füllstoffe können gegebenenfalls auch in Mischung
miteinander zum Einsatz gelangen. Bevorzugt wird Jedoch die Verwendung von Magnesiumcarbonat
oder Calciumcarbonat. Pro 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge an Wachs oder thermoplastischem
Harz und pulverisierter magnetischer Substanz sollten zweckmäßigerweise 2 bis 20
Gewichtsteile Füllstoff zum Einsatz gelangen. Bei Mitverwendung eines Füllstoffs
der beschriebenen Art läßt sich auch zusätzlich das Phänomen der Brückenbildung
besser steuern.
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Verwendbare Farbstoffe sind übliche Pigmente oder Farbstoffe, wie
sie auf dem fraglichen Fachgebiet seit längerer Zeit zum Einsatz gelangen. Beispiele
hierfür sind Pigmente, wie Anilinschwarz (C.I. Nr. 50 440), Kanalruß (C.I.
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Nr. 77 266), Acetylenschwarz (C.I. Nr. 77 266), und Lampenruß (C.I.
Nr. 77 266), sowie Farbstoffe, wie Viktoriablau (C.I. Nr. 44 045), Farnalblau (C.I.
Nr. ), Permanentblau (C.I. Nr. ) und Nigrosin-Base (C.I. Nr.
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Bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge an Wachs oder thermoplastischem
Harz und pulverisierter magnetischer Substanz sollten zweckmäßigerweise 2 bis 10
Gewichtsteile Färbemittel zum Einsatz gelangen. Durch das Zumischen des Färbemittels
erreicht man eine Steigerung der Bilddichte der Bildkopie.
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Der mit dem Toner A zu mischende Toner B besteht im wesentlichen aus
einem thermoplastischen Harz der im Zusammenhang mit dem Toner A angegebenen Art.
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Der Toner B kann etwas Pigment oder Farbstoff, und zwar in einer Menge
von 2 bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile thermoplastisches Harz,
enthalten. In diesem Falle können die gleichen Pigmente oder Farbstoffe, wie sie
im Zusammenhang mit dem Toner A genannt wurden, zum Einsatz gelangen. Durch das
Zumischen des Färbemittels zu dem Toner B läßt sich die Bilddichte der Bildkopie
noch weiter erhöhen.
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Im Falle, daß der Toner B entweder aus einem thermoplastischen Harz
alleine oder aus einem thermoplastischen Harz und einem Färbemittel besteht, d.h.
nicht magnetisch ist, lädt sich der Toner B vermutlich durch Reibung mit dem Toner
A auf. Um in diesem Falle die Triboelektrizität zu erhöhen, ist es zweckmäßig, zusätzlich
einen Polaritätssteuerstoff mitzuverwenden.
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Zur Erhöhung der Triboelektrizität dem Toner B zuzusetzende Polaritätssteuerstoffe
sind beispielsweise Farbstoffe, wie Fettschwarz-HBN, Nigrosin, Brillant-Spiritschwarz
und Shaddock-Schwarz X, sowie metallische Farbstoffe, wie Phthalocyaninblau (C.I.
Nr. 74 160). Bezogen auf 100 Gewichtsteile des thermoplastischen Harzes sollte(n)
0,1 bis 10 Gewichtsteil(e) Polaritätssteuerstoff mitverwendet werden.
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Der Toner B kann auch ebenso gut aus 60 bis 90 Gewichtsteilen eines
thermoplastischen Harzes und 40 bis 10 Gewichtsteilen einer pulverisierten magnetischen
Substanz bestehen. Zur Herstellung des Toners B geeignete pulverisierte magnetische
Substanzen entsprechen den im Zusammenhang mit dem Toner A genannten pulverisierten
magnetischen Substanzen. Es muß Jedoch dafür Sorge getragen werden, daß im Falle,
daß
der Toner B eine pulverisierte magnetische Substanz einer mittleren Korngröße von
0,1 bis 2,5 rm enthält, der Gehalt des Toners B an der pulverisierten magnetischen
Substanz nicht ebenso groß oder größer sein darf wie bzw.
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als der Gehalt des Toners A an der pulverisierten magnetischen Substanz,
da sonst die Reproduzierbarkeit der Halbtöne auf der fertigen Bildkopie schlecht
wird. Folglich muß also der Gehalt an pulverisierter magnetischer Substanz beim
Toner B unter dem Gehalt an pulverisierter magnetischer Substanz des Toners A liegen.
Auch dem magnetischen Toner B können zur Steigerung der Bilddichte der fertigen
Bildkopie Färbemittel in einer Menge von 2 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100
Gewichtsteile der Gesamtmenge an thermoplastischem Harz und pulverisierter magnetischer
Substanz, und weiterhin 2 bis 20 Gewichtsteile Füllstoff, bezogen auf 100 Gewichtsteile
der Gesamtmenge an thermoplastischem Harz und pulverisierter magnetischer Substanz,
einverleibt werden.
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Auch der magnetische Toner B wird vermutlich durch Reibung mit dem
Toner A aufgeladen. Auch hier ist es zur Verstärkung der triboelektrischen Aufladung
ratsam, dem Toner B pro 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge an thermoplastischem Harz
und pulverisierter magnetischer Substanz 0,1 bis 10 Gewichtsteil(e) Polaritätssteuerstoff
zuzusetzen.
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Die vorherigen Ausftihrungen dürften gezeigt haben, daß ein Entwickler
gemäß der Erfindung aus einem Gemisch aus Toner A.und Toner B mit oder ohne pulverisierter
magnetischer Substanz im Mischungsverhältnis 70 bis 98 Gew.-% Toner A und 2 bis
30 Gew. -% Toner B besteht. Die Korngröße des Toners A sollte vorzugsweise größer
sein als die Korngröße des Toners B.
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Bei der Herstellung eines Trockenentwicklerpulvers gemäß der Erfindung
kann man sich folgenden Verfahrens bedienen: a) Ein geeignetes Wachs oder thermoplastisches
Harz und eine pulverisierte magnetische Substanz werden gegebenenfalls nach Zugabe
sonstiger Zusätze, z.3. Färbemittel, Füllstoff und dergleichen, unter Erwärmen miteinander
verknetet, worauf das erhaltene Knetgemisch (zur Herstellung des Toners A) auf eine
mittlere Korngröße von 10 bis 30 rm zerkleinert wird.
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b) Ein geeignetes thermoplastisches Harz wird gegebenenfalls nach
Zugabe von Zusätzen (z.B. Färbemittel, Polaritätssteuerstoff, Füllstoff und dergleichen)
unter Erwärmen aufgeschmolzen oder geknetet und dann (zur Herstellung des Toners
B) auf eine mittlere Korngröße von 5 bis 20 pm zerkleinert. Andererseits kann ein
geeignetes thermcplastisches Harz gegebenenfalls nach Zugabe von Zusätzen (z.B.
Färbemittel, Polaritätssteuerstoffe, Füllstoffe und dergleichen) zusammen mit einer
pulverisierten magnetischen Substanz unter Erwärmen durchgeknetet werden, worauf
das erhaltene Knetgemisch (zur Herstellung eines magnetischen Toners B) auf eine
mittlere Korngröße von 5 bis 20 rm zerkleinert wird.
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c) Die erhaltenen Toner A und B werden miteinander im Verhältnis 70
bis 98 Gew.-% des ersteren mit 2 bis 30 Gew.-% des letzteren vermischt.
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Ein in der geschilderten Weise hergestelltes Trockenentwicklerpulver
gemäß der Erfindung besitzt eine zur Gewährleistung des gewünschten Erfolgs ausreichend
hohe Qualität. Insbesondere bei Verwendung eines aus dem Toner B
mit
einer pulverisierten magnetischen Substanz und dem Toner A hergestellten Trockenentwicklerpulvers
wird es möglich, auch ohne Vorspannung eine scharfgestochene und schleierfreie Bildkopie
herzustellen. Im Rahmen der vorherigen Ausführungen wurde die Erfindung hauptsächlich
im Rahmen eines Druckfixierverfahrens näher erläutert. Mit einem Entwicklerpulver
gemäß der Erfindung lassen sich Jedoch dieselben Erfolge erzielen, wenn es anstatt
im Rahmen eines Druckfixierverfahrens im Rahmen eines thermischen Fixierverfahrens
zum Einsatz gebracht wird.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Aus der in der Zeichnung wiedergegebenen graphischen Darstellung geht
die Beziehung zwischen der Dichte einer Vorlage und der Dichte einer davon gefertigten
Bildkopie unter Verwendung von Trockenentwicklerpulvern gemäß der Erfindung (Kurven
1, 2 und 3) bzw. eines Vergleichsentwicklerpulvers (Kurve 4) hervor.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Sofern nicht anders angegeben, bedeuten die Angaben Zeilen - nGewichtsteilen.
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Beispiel 1 80 Teile Polyäthylenwachs, 20 Teile Calciumstearat, 100
Teile Eisenpulver und 10 Teile Ruß werden gleichmäßig miteinander gemischt, worauf
die erhaltene Mischung bei einer Temperatur von 1300 bis 135 0C durchgeknetet und
danach zerkleinert wird. Hierbei erhält man ein magnetisches Pulver, d.h. einen
Toner A, einer mittleren Korngröße von 20 rm. Zur Verbesserung der Fließfähigkeit
des
Toners A wird diesem auf 99 Teile 1 Teil Ruß zugemischt.
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Weiterhin werden 100 Teile Polyamidharz gleichmäßig mit 6 Teilen Ruß
gemischt, worauf die erhaltene Mischung bei einer Temperatur von 1400 bis 145 0C
durchgeknetet und danach vermahlen wird. Hierbei erhält man ein nicht-magnetisches
Pulver, d.h. einen Toner B, einer mittleren Korngröße von 10 P m.
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Zur Herstellung des Trockenentwicklerpulvers gemäß der Erfindung werden
95 Gewichtsteile Toner A (bei dem zur Verbesserung der Fließfähigkeit Ruß zugemischt
ist) mit 5 Teilen Toner B gründlich gemischt.
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Bei der Durchführung eines Kopiervorgangs unter Verwendung des erhaltenen
Trockenentwicklerpulvers gemäß der Erfindung unter -500 V Vorspannung in einem handelsüblichen
elektrophotographischen Kopiergerät erhält man eine Reihe von Bildkopien hervorragender
Halbtoneigenschaften (vgl.
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Kurve 1 der Zeichnung) Die Bildkopien lassen sich beim Reiben mit
einem Finger nicht vom Bildträger entfernen.
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Zu Vergleichszwecken wird ein lediglich aus dem Toner A bestehender
Entwickler im Rahmen desselben Kopiervorgangs zum Einsatz gebracht. Hierbei erhält
man eine Bildkopie ohne Halbton (vgl. Kurve 4 der Zeichnung).
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Beispiel 2 50 Teile Polyäthylen, 50 Teile Eisenpulver und 3 Teile
RuB werden gründlich miteinander gemischt, worauf die erhaltene Mischung bei einer
Temperatur von etwa 1250C durchgeknetet
und danach vermahlen wird.
Hierbei erhält man ein magnetisches Pulver, d.h. einen Toner A, einer mittleren
Korngrö-Be von etwa 20 ym. Zur Verbesserung der Fließfähigkeit werden 99 Teile des
Toners A mit 1 Teil Ruß verschnitten.
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Ferner werden 80 Teile Acrylharz mit 20 Teilen Eisenpulver und 5 Teilen
Ruß gleichmäßig gemischt, worauf die erhaltene Mischung bei einer Temperatur von
etwa 1 400C durchgeknetet und danach zerkleinert wird. Hierbei erhält man ein magnetisches
Pulver, d.h. einen Toner B, einer mittleren Korngröße von etwa 14 Z m.
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Schließlich werden zur Herstellung eines Trockenentwicklerpulvers
gemäß der Erfindung 90 Teile Toner A, dem zur Verbesserung der Fließfähigkeit Ruß
zugemischt ist, mit 10 Teilen des Toners B gründlich gemischt.
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Bei Verwendung des erhaltenen Trockenentwicklerpulvers ohne Vorspannung
im Rahmen eines Kopiervorgangs in einem handelstiblichen elektrophotographischen
Kopiergerät erhält man eine Reihe von schleierfreien Bildkopien akzeptabler Halbtonwerte
(vgl. Kurve 2 der Zeichnung). Die Bildkopie läßt sich beim Reiben mit dem Finger
nicht vom Bildträger entfernen.
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Beispiel 3 50 Teile Polyäthylenwachs, 50 Teile Eisenpulver und 1 Teil
RUB werden gründlich miteinander gemischt, worauf die erhaltene Mischung bei einer
Temperatur von etwa 1400C durch geknetet, danach abaekhhlt und schließlich zerkleinert
wird.
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Hierbei erhält man ein magnetisches Pulver, d.h. einen Toner A, einer
mittleren Korngröße von etwa 21 P m.
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Ferner werden 80 Teile Polyamidharz mit 30 Teilen Eisenpulver und
3 Teilen Ruß gründlich gemischt, worauf die erhaltene Mischung bei einer Temperatur
von etwa 1300C durchgeknetet, danach abgekfihlt und schließlich zerkleinert wird.
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Hierbei erhält man ein magnetisches Pulver, d.h. einen Toner B, einer
mittleren Korngröße von etwa 12 Itm.
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Zur Herstellung eines Trockenentwicklerpulvers gemäß der Erfindung
werden 85 Teile Toner A mit 15 Teilen Toner B gründlich gemischt, Wird das erhaltene
Trockenentwicklerpulver ohne Vorspannung in dem im Beispiel 1 verwendeten elektrophotographischen
Kopiergerät zu Kopierzwecken verwendet, erhält man eine Reihe von schleierfreien
Bildkopien akzeptabler Halbtonwerte (vgl. Kurve 3 der Zeichnung). Die erhaltene
Bildkopie läßt sich durch Reiben mit dem Finger nicht vom Bildträger entfernen.