DE2902884A1

DE2902884A1 - Toner fuer die entwicklung von ladungsbildern

Info

Publication number: DE2902884A1
Application number: DE19792902884
Authority: DE
Inventors: Junichiro Kanbe; Kanagawa Kawasaki; Shunji Nakamura; Tohru Takahashi; Yasuyuki Tamura; Tsutomu Toyono
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1979-01-25
Publication date: 1979-08-02
Also published as: JPS54101328A; US4314017A; JPS5933908B2; GB2013919B; GB2013919A; DE2902884C2

Description

T.EDTKE - BuHL₁NG - K(NNE Grupe - Pellmann

Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 0 89-53 96

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

25. Januar 1979 B 9433

Canon Kabushiki Kaisha •Tokyo / Japan

Toner für die Entwicklung von Ladungsbildern

Die Erfindung betrifft einen Einkomponentenentwickler für die Entwicklung von sogenannten elektrostatischen oder magnetischen Ladungsbildern, die bei einem elektrofotografischen Verfahren, beim elektrostatischen Drucken,beim magnetischen Drucken oder bei einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren gebildet werden.

Auf dem Gebiet der Bilderzeugung sind verschiedene fotografische Aufzeichnungs- und Druckverfahren bekannt, bei denen in einer Stufe ein elektrostatisches oder magnetisches Ladungsbild mit Hilfe von feinen, gefärbten Teilchen, sogenannten Tonern, sichtbar gemacht wird.

Solche elektrofotografischen Verfahren sind beispielsweise in der ÜS-PS 22 97 691 und den japanischen Patentanmeldungen Sho 42-23'910 und Sho 43-24 748 beschrieben, bei denen ein Ladungsbild durch verschiedene Mittel auf ein lichtempfindliches Element unter Ausnutzung eines fotoleitenden Materials gebildet, das Ladungsbild mit dem Toner entwickelt, ggf. das so erhaltene Tonerbild auf ein Ubertragungsmaterial, beispielsweise ein Papierblatt übertragen und das Tonerbild mittels Hitze, Druck oder einem Lösungsmitteldampf zu einer fer-

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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tigen Kopie fixiert wird. Verfahren zum Sichtbarmachen des Ladungsbildes mit Hilfe eines Toners sind bekannt, beispielsweise das Magnetbürstenentwicklungsverfahren, wie es in der US-PS 28 74 063 beschrieben ist, das Kaskadenentwicklungsverfahren, wie es in der US-PS 26 18 beschrieben ist und das Pulverwolkenentwicklungsverfahren, wie es in der US-PS 22 21 776 beschrieben ist. Bei solchen Entwicklungsverfahren wird- der anzuwendende Entwickler klassifiziert in einen Einkomponentenentwickler, der allein aus feinen,gefärbten Teilchen, im allgemeinen Toner genannt, besteht, die so ausgebildet werden können, daß sie durch die elektrostatische Ladung mehr oder weniger selektiv angezogen oder abgestoßen werden^ und einen Zweikomponentenentwickler, der aus einer Mischung von solchen Tonerteilchen mit Trägerteilchen beispielsweise Eisenpulver oder Glasperlen besteht. Bei dem Zweikomponentenentwickler werden die isolierenden Tonerteilchen durch Reibungsladung aufgeladen, die durch Vermischen der Tonerteilchen mit den Trägerteilchen gebildet wird,und die Tonerteilchen werden dann auf dem Ladungsbild abgeschieden. Auch bei dem Einkomponentenentwickler werden die Tonerteilchen auf dem Ladungsbild mittels einer Ladung abgeschieden, die durch ein leitfähiges Material, beispielsweise eine magnetische Metallwalze, zum Festhalten der Tonerteilchen, durch eine Koronaentladung oder durch eine Reibungsaufladung induziert wird.

Unter den Entwicklungsverfahren, die einen solchen 3® Einkomponentenentwickler verwenden, der allein aus den Tonerteilchen besteht, ist das sogenannte Entwicklungsverfahren mittels Ladungsinduktion bekannt, wie es beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Sho 37-491 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren werden elektrisch leitfähige Magnettonerteilchen an einer Walze mit einem Magneten unter Bildung einer Magnet-

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bürste angehaftet, die im Kontakt mit einem Ladungsbildträger gehalten wird, um das Ladungsbild mit dem Toner zu entwickeln» Da die Tonerteilchen elektrisch leitfähig sind, wird bei einem solchen Entwieklungsverfahren eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität zur derjenigen des Ladungsbildes in den Tonerteilchen induziert, wenn die Magnetbürste dem Ladungsbild gegenübersteht, wodurch dessen Entwicklung mittels elektrostatischer Anziehung zwischen dem Ladungsbild und den Tonerteilchen erzielt wird ,in denen die elektrostatische Aufladung so induziert wird.

Ein solches Entwicklungsverfahren mittels Ladungsinduktion ist in der Weise vorteilhaft, daß bei dem allein aus den Tonerteilchen zusammengesetzten Entwickler eine Einstellung der Tonerkonzentration oder des Mischverhältnisses mit dem Trägerteilchen nicht erforderlich ist, daß die Entwicklungsvorrichtung kompakt und einfach gestaltet werden kann, da das Verfahren ein Umrühren zum Aufladen des Entwicklers nicht benötigt, und daß bei dem Verfahren die Qualität der entwickelten Bilder nicht beeinträchtigt wird, die durch Zerstörung der Trägerteilchen im Verlauf der Zeit resultieren würde. Trotz solcher Vorteile ist das Entwicklungsverfahren mittels Ladungsinduktion nur bei einem Verfahren angewandt worden, bei dem ein Ladungsbild auf einem mit einem lichtempfindlichen Material, beispielsweise Zinkoxid beschichteten lichtempfindlichen Papier gebildet wird und das entwickelte Ladungsbild mit dem Toner

^ou unmittelbar entwickelt wird.

Obwohl bei der Bilderzeugung die Übertragung des entwickelten Bildes auf ein geeignetes Übertragungsmaterial, beispielsweise ein glattes Papierblatt in den letzten

Jahren sehr weit verwendet worden ist, ist die Anwendung des vorstehend erwähnten Entwicklungsverfahrens

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mittels Ladungsinduktion bei solchen Bilderzeugungsverfahren äußerst schwierig und nachteilig, da die Übertragungsstufe verschiedenen Beschränkungen infolge der elektrischen Leitfähigkeit der Tonerteilchen unterworfen ist.

Beispielsweise werden bei einem elektrostatischen übertragungsverfahren , etwa bei einem Koronaübertragungsverfahren, bei dem ein Übertragungsmaterial in Kontakt mit dem Ladungsbildträger gehalten wird und die Rückseite des Übertragungsmaterials zur Erzielung der Bildübertragung einer Koronaentladung ausgesetzt wird,

elektrisch leitfähige Tonerteilchen mittels eines schwachen Koronastroms, der in das Übertragungsmaterial eindringt, mit einer zur Polarität des übertragunasmate-rials gleichen Polarität aufgeladen, wodurch nicht nur eine unzureichende Übertragung erzielt wird, sondern auch die gegenseitige Abstoßung zwischen den mit der gleichen Polarität aufgeladenen Tonerteilchen in der Tonerschicht zu einer Verzerrung der entwickelten Bilder führt.

Bei den Entwicklungsverfahren unter Anwendung eines Einkomponentenentwicklers ist auch ein Verfahren unter Anwendung eines isolierenden Toners bekannt, bei dem die Tonerteilchen auf einer Oberfläche einer Bahn oder einer Walze (nachstehend Tonerträgerfläche genannt) zur Bildung einer Tonerschicht absorbiert oder aufgebracht werden, die einer Ladungsbildträgerflache nahe gegenübergestellt wird, oder mit ihr in Kontakt gebracht wird, wodurch die Entwicklung erzielt wird. Bei diesem Verfahren werden die Tonerteilchen entweder durch eine Koronaentladung oder durch Reibungsaufladung zwischen den Tonerteilchen und der Tonerträger-

^OJ fläche oder einer Fläche der Entwicklungsvorrichtung aufgeladen. Es ist jedoch schwierig, eine gleichförmige

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Aufladung der Tonerteilchen durch eine Koronaentladung zu erzielen, während die Reibungsaufladung kaum in der Lage ist, eine ausreichende und stabile Aufladung zu liefern, da die Kontakthäufigkeit der Tonerteilchen mit der Vorrichtungsoberfläche viel geringer ist als die Kontakthäufigkeit der Tonerteilchen mit den Trägerteilchen bei einem Zweikomponentenentwickler. Obwohl die Aufladung der Tonerteilchen in einem gewissen Ausmaß verstärkt werden kann, indem die Tonerträgerfläche mit einem Material beschichtet wird, das bei Reibung mit den Tonerteilchen mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden soll, ist eine solche Maßnahme nicht vollständig befriedigend, da die Tonerteilchen auf der Tonerträgerfläche oder anderen Flächen durch eine von der elektrostatischen Anziehung verschiedenen physikalische Adhäsion allmählich abgeschieden werden, wodurch die Reibungsaufladung behindert wird_;und ferner, da ein solches Material unter Verlust der Aufladungsfähigkeit allmählich abgerieben wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Einkomponentenentwicklers oder Toners für die Entwicklung von Ladungsbildern, mit dem die Übertragungsstufe innerhalb einer kurzen Zeitspanne und mit einer hohen Genauigkeit wirksam durchgeführt werden kann,und mit dem die vorstehend erwähnten Nachteile vermieden werden können, wodurch entwickelte Bilder mit verbesserter Qualität erzielt werden sollen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Toner für die Entwicklung von Ladungsbildern, bestehend aus gefärbten, isolierenden Teilchen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens die äußere Oberfläche der Teilchen aus zwei verschiedenen Bereichen besteht, wobei ein Bereich den Hauptteil der äußeren Oberfläche bildet und aus einem Material besteht, durch das die Polarität

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der triboelektrischen Aufladung des Teilchens mit einer bestimmten Polarität festgelegt wird, während der andere Bereich aus einem Material besteht, das leicht von dem Teilchen getrennt, auf eine Oberfläche einer Ent-Wicklungsvorrichtung übertragen und mit einer zur Polarität des Teilchens entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann.

Bei einem Entwicklungsverfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Toners wird ein Material, das bei Reibung mit den Tonerteilchen mit einer bezüglich der Tonerteilchen entgegengesetzten Polarität aufgeladen wird, aus diesen Tonerteilchen freigesetzt und auf die Tonerträgerfläche und anderen Flächen der Entwicklungsvorrichtung übertragen, wodurch die Reibungsladung auf den Tonerteilchen stärker gemacht und stabil reguliert werden kann.

Die Fig. 1, 2 und 3 stellen Schnittansichten von verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Toners dar.

Aus den erfindungsgemäßen Tonerteilchen, die eine Hauptfläche aus einem Material aufweisen, das die Aufladung der Tonerteilchen entweder positiv oder negativ regulieren kann_; und die eine Nebenfläche aus einem Material aufweisen, das bei Reibung mit der Hauptfläche mit einer entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, wird das letztere Material freigesetzt, um eine die Tonerteilchen berührende Fläche, beispielsweise eine Fläche einer Entwicklungsvorrichtung, eine Tonerträgerfläche (beispielsweise eine Entwicklerwalzenfläche) und dgl. zu bedecken,und um die Reibungsladung auf den Tonerteilchen, die in Reibungskontakt mit den

*" genannten Flächen kommen, zu stabilisieren.

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In Pig. 1 ist eine Tonerträgerfläche 1 mit einer beliebigen Gestalt, beispielsweise in Form einer Bahn oder einer Walze gezeigt; das Material 2, das den Hauptteil des isolierenden Tonerteilchens 3 ausmacht, ist so ausgewählt, daß das Tonerteilchen 3 bei Reibung mit der Tonerträgerfläche 1 mit der gewünschten Polarität aufgeladen wird. Das Material 2 kann sogenannte Ladungsreguliermaterialien (nachstehend "Ladungsreguliermaterial A" genannt) und ein davon verschiedenes Material 4 enthalten, das teilweise an der Oberfläche des Tonerteilchens 3 freiliegt und von Substanzen ausgewählt wird,die sich in der triboelektrischen Spannungsreihe weit entfernt von dem Ladungsreguliermaterial A befinden,und das mit Hilfe der Reibung mit einer entgegengesetzten PoIarität zu derjenigen des Tonerteilchens 3 aufgeladen werden kann, wobei das Material 4 nachstehend als Ladungsreguliermaterial B bezeichnet wird. Beispiele für das Ladungsreguliermaterial A sind verschiedene Bindemittel für Toner, die bereits bekannt sind, beispielsweise Homopolymere von Styrol oder substituiertem Styrol, beispielsweise Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol oder Polyvinylstyrol, Styrol-Copolymere etwa Styrol-p-chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Propylen-Copolymer, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol-Methylacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylacrylat-Copolymer, Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol-Octylacrylat-Copolymer, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl-alpha-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Vinylmethylether-Copolymer, Styrol-Vinylethylether-Copolymer, Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer usw. Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethan·, PoIy-

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amid, Epoxyharz, Polyvinylbutyral, Polyamid, Polyacrylharz, modifiziertes Kolophonium, Terpenharz, Phenolharz, aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Erdölharze, chloriertes Paraffin, Paraffinwachs usw., die einzeln oder in Kombination verwendet werden können. Das vorstehend erwähnte Material kann verschiedene bekannte Farbstoffe oder Pigmente als Färbemittel enthalten, beispielsweise Carbon-Black (CI. 77266), Nigrosin (CI. 50415), Eisenoxid-Schwarz, Metallkomplexsalz-Farbstoffe, Chrom-Gelb (CI. 14095, 14025) Hansa-Gelb (CI. 11680, 11710), Benzidin-Gelb (CI. 21090, 21095, 21100), rotes Eisenoxid, Chinacridon-Pigmente ■ (CI · Pigment-Rot 122), Rhodamin-Pigmente (CI. Pigment-Rot 81), Anilin-Rot, Brilliant-Carmin (CI. 15850), Preußisch-Blau, Ultramarin, Phthalocyanin-Blau (CI. 74160, 74180, 74100) usw. Bei der Herstellung der Toner mit gelben], Magenta- oder Cyan-Farbton ist insbesondere die Verwendung der folgenden Farbstoffe bevorzugt.

Zur Herstellung des gelben Toners sind insbesondere gelbe, organische Benzidinpigmente (3,3'-Dichlorbenzidin-Derivate) bevorzugt. Beispiele der bevorzugte Pigmente sind solche mit einem Color-Index 21090, im Handel erhältlich als Pigment-Gelb 12 oder Symuler Echtgelb GF, solche mit CI. 21095, im Handel erhältlich als Pigment-Gelb 14, Benzidin-Gelb G, Benzidin-Gelb I.G. Vulkan

Echtgelb G, Benzidin-Gelb OT oder Symuler Echtgelb 5GF, solche mit CI. 21100, im Handel erhältlich als Pigment-

™ Gelb 13, Benzidin-Gelb GR, Permanent-Gelb GR oder Symuler Echtgelb GRF, Monoazofarbstoffe, beispielsweise CI. Lösungsmittel-Gelb 16 und Nitrophenylaminsulfonamid, das als CI. Dispers -Gelb 13 bekannt ist.

Für die Herstellung der Magentatoner werden organische Magentapigmente auf Basis von Chinacridon und organische

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Magentapigmente auf Basis von Rhodamin bevorzugt. Beispiele von solchen Pigmenten sind Pigment-Rot, CI. 122, im Handel erhältlich als Permanent Pink E oder Fastgen Super Magenta RS, Pigment-Rot CI. 81, im Handel erhältlich als Seikalight Rose 81 _r Symulex Rhodamin Y oder Orgalite· Brilliantrot TCR, Anthrachinonfarbstoffe , Diazofarbstoffe, im Handel erhältlich als CI. Lösungsmittel-Rot. 19.

Für die Herstellung der Cyantoner werden organische Blaupigmente auf Phthalocyaninbasis bevorzugt. Beispiele von solchen Pigmenten sind Kupferphthalocyanin, im Handel' erhältlich als CI. Pigment-Blau 14, Indanthren-Blau, CI. 74100, 74250, 74260, 74280, 74255, 74160 und 74180.

Ferner wirken einige dieser Pigmente und Farbstoffe als Ladungsreguliermaterial. Beispielsweise erhalten die vorstehend erwähnten Harze durch Nigrosin, Pigment Echtschwarz B (CI. 1361), Helio Echtblau (CI. 1188), Triphenylmethanverbindungen, Rhodaminfarbstoffe, Kupferphthalocyaninverbindungen, Polyvinylpyridin, Dimethylaminoethylmetharcylat usw. eine Eignung zur positiven Aufladung. Ferner erhalten die vorstehend aufgeführten Harze durch metallhaltige Farbstoffe, wie sie in den japanischen Patentanmeldungen Sho 41-20153, Sho 43-27596, Sho 44-6397 oder Sho 45-26478 beschrieben sind, oxidierte Stärke, metallhaltige Salicy!verbindungen, Vinylidenohlorid usw. eine Eignung zur negativen Aufladung. Die Aufladungsfähigkeit kann weiter verbessert werden, indem solche Materialien dem vorstehend erwähnten Ladungsreguliermaterial A hinzugesetzt werden.

Das Ladungsreguliermaterial B bildet eine kleinere Fläche auf der äußeren Oberfläche der Tonerteilchen und

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es ist aus einem Material zusammengesetzt, das von den Teilchen leicht freigegeben und auf die Oberfläche der Entwicklungsvorrichtung übertragen wird und mit einer entgegengesetzter Polarität in Bezug auf die genannten Teilchen aufladbar ist. Die Ladungsreguliermaterialien A und B werden vorzugsweise so ausgewählt, daß sie in einander unlöslich sind, wodurch die genannten Materialien mit einem gewünschten Flächenverhältnis auf der äußeren Oberfläche der Tonerteilchen unabhängig vorhanden sind.

Ferner ist das Ladungsreguliermaterial B vorzugsweise eine weiche Substanz und es hat eine Affinität zu der Oberfläche der Entwicklungsvorrichtung, so daß die Freigabe und der Übergang des Ladungsreguliermaterials B von den Tonerteilchen auf die Oberfläche der Entwicklungsvorrichtung erleichtert wird. Die Adhäsion des Ladungsreguliermaterials B an der Oberfläche der Entwicklungsvorrichtung braucht nicht notwendigerweise sehr fest zu sein, jedoch kann die Adhäsion fest genug sein, um die Adhäsion des Materials A zu unterdrücken oder sie kann fester als die Adhäsion des Materials A sein. Damit das Ladungsreguliermaterial B, das an der Oberfläche der Entwicklungsvorrichtung angehaftet wird, eine befriedigende Entwicklung durch Aufladung der Entwicklerteilchen mit der entgegengesetzten Polarität erlaubt, befindet sich das Ladungsreguliermaterial B vorzugsweise an einer Stelle in der triboelektrischen Spannungsreihe, die im Bezug auf die Stelle des Ladung sreguliermaterJals A weit entfernt ist.' Die Aufladungsfähigkeit des Ladungsreguliermaterials B kann ferner durch

^Q Zugabe der vorstehend erwähnten Ladungsreguliermaterialien erhöht werden.Auf diese Weise haftet das Ladungsreguliermaterial B an der Oberfläche der Entwicklungsvorrichtung im Verlauf der Entwicklung,in dem es mit einer entgegengesetzten Polarität in Bezug auf die Entwicklerteilchen aufgeladen wird, um die Teilchen auf der Oberfläche festzuhalten, wodurch eine befriedigende

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Entwicklung ermöglicht wird. Daher ist die Verhinderung der üblicherweise unvermeidlichen Beeinträchtigung der Entwicklungsfähigkeit möglich, die aus der Abscheidung einer die Entwicklerteilchen bildenden Substanz resultiert und die somit die gleiche Ladungspolarität wie diejenige der Teilchen besitzt. Die Ladungsreguliermaterialien A und B und das die Entwicklungsvorrichtung bildende Material sind in der triboelektrischen Spannungsreihe in der folgende Reihenfolge angeordnet: Material A/ das die Entwicklungsvorrichtung bildende Material und Material B, wodurch die Entwicklerteilchen, die das Ladungsreguliermaterial A enthalten, bezüglich des Ladungsreguliermaterials B, das auf der Oberfläche der Entwicklungsvorrichtung abgeschieden wird, ein höheres Ladungspotential annehmen als bezüglich der Entwicklungsvorrichtung selbst, so daß auf diese Weise eine bessere Entwicklung sichergestellt ist, wenn eine solche Abscheidung stattfindet. Die Entwicklungsvorrichtung oder der Tonerträger, etwa eine Entwicklungswalze, kann beispielsweise aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Eisen, Kautschuk oder einem Kunststoffmaterial bestehen.

Erfindungsgemäß wird die Kombination der Ladungsreguliermaterialien A und B unter Berücksichtigung ihres Oberflächenverhältnisses auf den Tonerteilchen und unter Berücksichtigung der Stärke der Reibungsaufladung in einer solchen Weise ausgewählt, daß die Polarität der triboelektrischen Aufladung des gesamten Tonerteilchens 3 identisch ist mit der Aufladung des Ladungsreguliermaterials A. Das Oberflächenverhältnis von Ladungsreguliermaterials A zu Ladungsreguliermaterial B liegt bei 5:1 bis 500:1, vorzugsweise bei 10:1 bis 100:1. Ferner sind die Tonerträgerfläche 1 oder andere Flächen der Entwicklungsvorrichtung so ausgestattet, daß eine selektive Abscheidung des Ladungsreguliermaterials B unter Berücksichtigung der Differenz in der Oberflächenspannung oder in der Härte der Materialien A und B

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erreicht wird. Falls beispielsweise das Ladungsreguliermaterial A positiv aufgeladen werden sol], kann das Ladungsregulierinaterial B aus einen weicherer TT.-tr? aJ s das in dem Material A verwendete Harz oder aus einem Wachs, beispielsweise Carnaubawachs, Japan-Talk bzw. Japan-Kachs oder Paraffinwachs bestehen, das mit einem Material zur Regulierung der negativen Ladung versetzt ist.

Die vorstehend erwähnte Ziisfifliifnsetzung des Tonerteilchens 3 ermöglicht ein konstantes Beibehalten der Ladungseigenschaft der gesamten Tonerteilchen, die durch Reibung, beispielsweise mit einer TonerLrägerflächer aufgeladen werden, selbst wenn bei der Entwicklung eines Ladungsbildes allein Tonerteilchen verwendet werden.

Da das Ladungsregulimmaterial B, das in den erfindungsgemäßen Tonerteilchen enthalten ist, leicht auf andere Oberflächen übertragbar und abscheidbar ist, er-

2Q gibt sich die Möglichkeit, daß das Material B die gesamte Oberfläche der Tonerteilchen während deren Verwendung bedeckt, so daß die Polarität der triboelektrischen Ladung der Tonerteilchen die Polarität des Materials B annimmt, was für die Durchführung der Entwicklung

'25 nicht zweckmäßig ist. In der Praxis ist jedoch ein solcher Mangel extrem selten, da die Tonerteilchen allmählich verbraucht und durch neue ersetzt werden.und da ferner solche bedeckten Teilchen, selbst wenn sie tatsächlich gebildet werden sollten, durch das latente Bild nicht angezogen und somit nicht an der Entwicklung teilnehmen werden.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Toners ist es bevorzugt, die Tonerträgerfläche 1 mit einem ähnlicher. Material wie das Ladungsreguliermaterial B zu beschichten, das in den Tonerteilchen enthalten ist, um die Affinität mit dem Material B zu erhöhen und um auf diese Weise dessen Übertragung zu erleichtern.

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Der Aufbau des Tonerteilchens 3 ist nicht auf die in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsform begrenzt, sondern das Tonerteilchen 3 kann wie in den Schnittansichten in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, modifiziert werden, worin gleiche Materialien durch gleiche Ziffern bezeichnet sind. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist das Ladungsreguliermaterial B in dem Ladungsreguliermaterial A überall im gesamten Volumen des Tonerteilchens dispergiert, während bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform das Ladungsreguliermaterial B in dem Ladungsreguliermaterial A ausschließlich an der äußeren Oberfläche des Tonerteilchens verteilt ist, während der Innenkern 5 entweder aus dem Material A oder dem Material B oder einer anderen Substanz, beispielsweise einem weichen Material für die Druckfixierung besteht. Das weiche Material zur Druckfixierung kann vorzugsweise die Fasern eines glatten Papieres unter einem linearen Druck in der Größenordnung von 20 kg/cm festhaften und es besteht beispielsweise aus folgenden Substanzen:

Polyolefine etwa Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen und dgl., Ethylen-Copolymere etwa Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Acrylverbindung-Copolymer und dgl. Polyester, Styrolharze, etwa Polystyrol, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Acrylverbindung-Copolymer und dgl., höhere Fettsäuren, etwa Palmitinsäure, Stearinsäure, Laurinsäure und dgl.,Polyvinylpyrrolidon, Epoxyharze, Phenol-Terpen-Copolymere, Siliconharze, Maleinsäure-modifizierte Phenolharze oder Methylvinylether-Maleinsäureanhydrid-Copolymer und dgl.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Toners, die nicht in der Zeichnung gezeigt ist, kann das Ladungsreguliermaterial B, falls es aus einem weichen Material besteht, als ein Fixierungsbeschleuni-^Oü ger bei der Druckfixierung der Tonerteilchen verwendet werden. In einem solchen Fall sollte das weiche Material

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nicht an der äußeren Oberfläche in großer Menge freiliegen, sondern sollte im Innern der Tonerteilchen verborgen liegen, um eine Koagulation oder Agglomerierung der Tonerteilchen in der Entwicklungsvorrichtung zu verhindern, wodurch deren Lagerungsbeständigkeit verbessert wird.

Ferner ist es möglich, zu den Tonerteilchen ein magnetisches Material, beispielsweise Magnetit, vorzugsweise in einer Menge zuzusetzen, die die Elektrole.itfähigkeit des gesamten Toners nicht übermäßig erhöht. Das magnetische Material kann irgendeine magnetische oder magnetisierbare Substanz sein, beispielsweise Metallpulver, etwa von Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Chrom und dgl., von verschiedenen Ferriten und Manganlegierungen oder Manganverbindungen. In einem solchen Falle ist es vorteilhaft, den Toner auf der Entwicklungswalze magnetisch festzuhalten, indem ein Magnet im Innern der Entwicklungswalze vorgesehen ist und die Reibungsaufladung der Tonerteilchen wirksam zu erzielen, indem die Tonerteilchen auf der Entwicklerwalze mit Hilfe des rotierenden Magneten verschoben werden.

Die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile werden im folgenden zusammengefaßt:

(1) Die erfindungsgemäßen-Tonerteilchen besitzen eine Oberfläche, die zwei Ladungsreguliermaterialien A und B enthält , die sich in der triboelektri-

^Q sehen Spannungsreihe an voneinander weit entfernten Stellen befinden. Das Material A.bestimmt die Ladungspolarität des gesamten Teilchens durch die eingenommene Fläche oder die Stärke der triboelektrischen Ladung darauf , während das

^OJ Material B leicht freigegeben und auf eine mit den Tonerteilchen in Kontakt kommende Fläche über-

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tragen wird, um die Aufladung der Tonerteilchen mit der gewünschten Polarität mit Hilfe der Reibung zu regulieren.

Daher können die erfindungsgemäßen Tonerteilchen eine stabile triboelektrische Ladung für eine verlängerte Zeitspanne beibehalten, da das Material B die Aufladungsfähigkeit der Tonerteilchen stabilisiert und vergrößert, trotz einer begrenzten Kontaktfläche mit den Tonerteilchen im Vergleich mit dem Fall eines Zweikomponentenentwicklers.

(2) Die erfindungsgemäßen Tonerteilchen sind isolierend und daher ermöglichen diese Teilchen einen leichten und genauen elektrostatischen Übergang (beispielsweise durch eine Koronaentladung) des entwickelten Bildes.

(3) Da es nicht notwendig ist, die erfindungsgemäßen Tonerteilchen mit Trägerteilchen zu vermischen, sind die Tonerteilchen im Verlauf der Zeit frei von Beschädigung, die mit dem Zweikomponentenentwickler wie vorstehend erläutert, unvermeidlich ist.

(4) Die erfindungsgemäßen Tonerteilchen benötigen keine Aufladung durch eine Koronaentladung, obwohl

die Tonerteilchen isolierend sind. Daher ist keine Koronaentladungsvorrichtung notwendig, wodurch der Aufbau der Entwicklungsvorrichtung einfach gestaltet werden kann.
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(5) Die erfindungsgemäßen Tonerteilchen sind ferner als Toner für Druckfixierung geeignet.

(6) Die nachteilige Entwicklung, die aus einer Ablagerung der Tonerteilchen auf dia Oberfläche der Entwicklervorrichtung in Form einer Schicht resultiert,

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kann vermieden werden, da das Ladungsreguliermaterial B alleine auf der Oberfläche abgeschieden wird, während
die Tonerteilchen, die hauptsächlich aus dem Ladungsreguliermaterial A mit entgegengesetzter Polarität.
bestehen, zu dem Ladungsbild angezogen werden.

(7) Das Ladungsreguliermaterial B ist auf andere Flächen leicht übertragbar_;und daher wird es auch auf die
Ladungsbildtragerflache übertragen, von der es auf ein
Reinigungselement, beispielsweise eine Fellbürste, übertragen wird, wodurch die Anziehungsfähigkeit des Toners verbessert wird. Ferner bewirkt das Ladungsreguliermaterial B, das auf die Bildträgerfläche übertragen wird, eine Verminderung des Abriebs der Reinigungsklinge.

Die Erfindung wird nachstehend durch die folgenden Beispiele erläutert, wobei alle Teile in Gew.-Teilen
aufgeführt sind, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Die folgenden Materialien wurden vermischt und zu
einem klassifizierten Pulver mit einer Teilchengröße
von 5 bis 15 μπι vermählen (nachstehend Fraktion a genannt) :
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Polystyrol (durchschnittliches Molekular- 100 Teile gewicht 1500)

Carbon-Black 6 Teile

1 : 2 Chromkomplex-Farbstoff (Zabon-

Echtschwarz, BASF) 2 Teile

Magnetit (Warenzeichen EPT 1000;
Toda Kogyo) 33 Teile

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Getrennt hiervon wurde die folgende Mischung zu einem Pulver mit einer kleineren Teilchengröße als 1 μΐη sprühgetrocknet (nachstehend Fraktion b genannt):

Japan-Wachs 1 Teil

Alkylaminomethyl-Kupfer-Phthalocyanin 0,01 Teil

100 Teile der Fraktion a und 1 Teil der Fraktion b wurden in einer Kugelmühle ohne Kugeln durch gründliches Mischen zu Tonerteilchen verarbeitet,wobei unter dem Mikroskop auf den Teilchen der Fraktion a die Abscheidung einer sehr kleinen bedeckenden Fläche der Fraktion b beobachtet wurde.

Der so erhaltene Toner wurde auf eine Aluminiummagnetwalze aufgebracht und zur Entwicklung eines positiven Ladungsbildes verwendet. Die Qualität der entwickelten Bilder war befriedigend und zeigte keine Verschlechterung, selbst nachdem die Entwicklungen 10000 mal wiederholt wurden. Ferner konnte das so erhaltene entwickelte Bild auf ein glattes Papier mit Hilfe einer Koronaentladung exakt übertragen werden. Andererseits lieferte ein Toner, der nur aus der Fraktion a bestand, unter den gleichen Bedüngen nur ein entwickeltes Bild mit äußerst niedriger Dichte.

Die Analyse des auf der Magnetwalze abgeschiedenen Materials nach der Entwicklung zeigte nur die Anwesenheit der Fraktion b.

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, außer daß 1 Teile Japan-Wachs in der Fraktion b durch 2 Teile *" Paraffinwachs ersetzt wurde, wobei ähnliche Ergebnisse erhalten wurden.

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Beispiel 3

110 Teile der Fraktion a des Beispiels 1 wurden in einer Luftstrahlmühle in Bewegung gehalten und mit einer Mischung (Fraktion c) von 10 Teilen Polyvinylalkohol und 0,1 Teil einer Lösung von Polyvinylpyridin in wäßriger Essigsäure versetzt und zu Tonerteilchen sprühgetrocknet, die bei der Entwicklung und Übertragung wie im Beispiel 1 verwendet wurden, wobei ähnliche Ergebnisse erhalten wurden.
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Beispiel 4

50 Teile eines Phenolharzes, 50 Teile eines Epoxyharzes, 10 Teile Carbon-Black und 30 Teile Magnetit wurden gründlich vermischt (Fraktion d) und mit einer gemischten Mischung (Fraktion e) von 10 Teilen Carnauba-Wachs und 2 Teilen eines 1:2 Chromkomplexfarbstoffs (Zabon-Echtschwarz_;'BASF) versetzt. Das erhaltene Produkt wurde gemahlen und zu Tonerteilchen mit 5 bis 15 μπι klassifiziert, wobei unter dem Mikroskop beobachtet wurde, daß die Fraktion e 3 bis 8 % der Oberfläche der Tonerteilchen einnimmt.

Die so erhaltenen Tonerteilchen wurden auf eine Magnetwalze aus rostfreiem Stahl aufgebracht und zur Entwicklung eines negativen Ladungsbildes verwendet, wobei ähnliche Ergebnisse bei der Entwicklung und übertragung wie in Beispiel 1 erzielt wurden.

Beispiel 5

100 Teile der Fraktion a von Beispiel 1 und 10 Teile der zu feinen Körnchen getrockneten Fraktion c von Beispiel 3 wurden vermischt und zu klassifizierten Tonerteilchen mit einem Durchmesser von 5 bis 15 μΐΐι vermählen, die bei der Entwicklung in der gleichen Weise wie in Bei-

*" spiel 1 verwendet wurden. Die erzielten Ergebnisse wurden weiter verbessert, wenn die Oberfläche der Magnetwalze mit Polyvinylalkohol beschichtet war.

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Claims

Patentansprüche

\[. Toner für die Entwicklung von Ladungsbildern, bestehend aus gefärbten, isolierenden Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die äußere Oberfläche der Teilchen aus zwei verschiedenen Bereichen besteht, wobei ein Bereich den Hauptteil der äußeren Oberfläche bildet und aus einem Material besteht, durch das die Polarität der triboelektrischen Aufladung des Teilchens auf eine bestimmte Polarität festgelegt wird, während derandere Bereich aus einem Material besteht, das leicht von dem Teilchen getrennt, auf eine Oberfläche einer Entwicklungsvorrichtung übertragen und mit einer zur Polarität des Teilchens entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann.

2„ Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Material, durch das die Polarität der triboelektrischen Aufladung festgelegt wird und das Material, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, in der triboelektrischen Spannungsreihe an weit voneinander entfernten Stellen befinden. 30

3. Toner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Material, durch das die Polarität der triboelektrischen Aufladung festgelegt wird, und das Material, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, in der triboelektrischen Spannungsreihe an Stellen befinden, die im Bezug auf die Stelle,

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die das für die Entwicklungsvorrichtung verwendete Material einnimmt, auf entgegengesetzten Seiten liegen.

4. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, durch das die

Polarität der triboelektrischen Aufladung festgelegt wird und das Material, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, eine geringe gegenseitige Löslichkeit besitzen.
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5. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche aus dem Material, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, ein Ladungsreguliermaterial enthält, das in einem leicht übertragbaren Material eingeschlossen ist.

6. Toner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leicht übertragbare Material ein Weichharz ist.

7. Toner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leicht übertragbare Material ein Wachs ist.

8. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, an der Oberfläche der gefärbten, isolierenden Teilchen angehaftet ist.

9. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, überall im Innern der gefärbten, isolierenden Teilchen dispergiert ist.

° 10. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, durch das die Polartität der triboelektrischen Aufladung fest-

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gelegt wird, ein Binderharz ist.

11. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Teilchen ein weiches Material für die Druckfixierung enthalten.

12. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Teilchen ein magnetisches Material enthalten.

13. Toner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche aus dem Material, durch das die Polarität der triboelektrischen Aufladung festgelegt wird und die Fläche aus dem Material, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden kann, in einem Oberflächenverhältnis innerhalb eines Bereiches von 5:1 bis 500:1 vorhanden sind.

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