DE2908565A1

DE2908565A1 - Verfahren zum herstellen magnetisch anziehbarer tonerteilchen fuer die entwicklung elektrostatischer latenter bilder

Info

Publication number: DE2908565A1
Application number: DE19792908565
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Hakumoto; Hiromi Kameda; Koji Nagai
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-03-05
Publication date: 1979-09-20
Also published as: JPS6338700B2; JPS54118250A; US4262076A

Description

Glawe, DeIfs, Moll & Partner - ρ 9132/79 - Seite 4

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
magnetisch anziehbaren oder magnetisierbaren Tonermaterials, das für ein elektrophotographisches Trockenentwicklungsverfahren benutzt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Tonermaterials, in dem kleine Teilchen aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, die Bestandteil der Tonerteilchen sind, so angeordnet sind, daß
sie teilweise an den äußeren Begrenzungsflächen der erwähnten Teilchen angeordnet sind.

In der letzten Zeit sind auf dem Gebiet des elektrophotographischen Kopierverfahrens mit Trockenentwicklung verschiedene Verfahren der Trockenentwicklung bekannt geworden und vorgeschlagen worden, bei denen Tonermaterial verwendet wird, das magnetisierbare Materialien auf die genannte Weise enthält.

Zum Beispiel gemäß einem Verfahren, das in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 51-26046(1976) offenbart
ist, wird als Tonermaterial, das für die Entwicklung benutzt wird, ein einkomponentiges Tonermaterial benutzt und für
den obengenannten Zweck hergestellt, das durch Tonerteilchen aufgebaut ist, die magnetisierbare Materialien erhalten,

, wie dies oben beschrieben wurde. Außerdem ist gemäß einem anderen Verfahren zum Beispiel in der US-Patentanmeldung Serial Number 925 699 eine Entwicklung mit Magnetbürsten offenbart, bei der, was den Toner für das Entwickeln betrifft, eine Mischung von Tonerteilchen für den oben genannten Zweck hergestellt wird, die magnetisierbare Materialien wie oben beschrieben und nicht magnetisierbare Tonerteilchen enthalten.

Insbesondere wird gemäß einem früheren Verfahren das gesamte Tonermaterial zunächst durch Reibungselektrizität durch gegen-

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seitige Reibbewegungen der magnetisierbaren Teilchen, die an der Oberfläche der Tonerteilchen und des die Tonerteilchen bildenden Harzes angeordnet sind, geladen. Dadurch, wird die Entwicklung durch eine elektrostatische Kraft erreicht, die auf geeignete Weise zwischen dem auf die beschriebene Weise durch Reibungselektrizität geladenen Tonermaterial und einem elektrostatischen latenten Bild, das auf einem Potorezeptor gebildet ist, erzeugt wird.

Beim letzteren Verfahren werden magnetische Tonerteilchen, die wie oben beschrieben magnetisierbare Materialien enthalten, zuerst mit nicht magnetisierbaren anziehenden Tonerteilchen, die einen kleinen Durchmesser haben, gemischt, so daß das Tonermaterial, das so gemischt wurde, für das Entwicklungsverfahren in einem Zustand benutzt wird, bei dem nicht magnetisierbare Tonerteilchen elektrostatisch angezogen oder absorbiert sind von magnetisierbaren Materialien, die,wie oben beschrieben, freiliegen„ Diese Mischung zeigt ein besonderes Verhalten, wenn sie für das Entwicklungsverfahren verwendet wird. Insbesondere müssen nicht magnetisierbare Tonerteilchen von den besonderen Stellen weggeschoben werden, zu denen sie durch die magnetisierbaren Materialien angezogen wurden, und zwar aufgrund des Auftretens einer mechanischen Kraft, die in einem gewissen Ausmaß beim Entwickeln auftritt und auf diese gemischten Teilchen ausgeübt wird. Dadurch zeigt das Material der Mischung insgesamt eine gewisse elektrische Leitfähigkeit, durch die es nun ermöglicht wird, ein Entwicklungsverfahren der Ladungsinduktion zu erzielen, wie es zum Beispiel in US-PS 3 909 258 beschrieben ist. Da nicht magnetisierbare Tonerteilchen das magnetisierbare Material, das dazwischen freiliegt, bedeckt, zeigt jedoch beim Übertragen die Mischung verhältnismäßig stark isolierende Eigenschaften, wodurch ein Corona-Obertragungsverfahren bewirkt wird_o

Gemäß den beschriebenen Entwicklungsverfahren ist die wesentlichste Bedingung zur Erzielung dieser beschriebenen Verfahren diejenige_f daß die magnetisierbaren Materialien, die in den

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Tonerteilchen des oben beschriebenen Typs enthalten sind, so angeordnet sind, daß sie sich tatsächlich an der Außenoberfläche der Tonerteilchen befinden, da die freiliegenden magnetisierbaren Materialien entweder eng den Harzteil der Tonerteilchen einschließlich der magnetisierbaren Materialien oder die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen berühren sollten. Da die Tonerteilchen, die an der Oberfläche befindliche magnetisierbare Materialien wie oben beschrieben enthalten, durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem nacheinander magnetisierbare Materialien mit Harz in einem solchen Maße gemischt werden, daß diese offenbar homogen gemischt werden, und bei dem anschließend die resultierende Mischung zerkleinert und einer Sprühtrocknung unterworfen wird, hängt das Verhältnis des Freiliegens der magnetisierbaren Teilchen an den Oberflächen der Tonerteilchen insgesamt von der Gesamtmenge des magnetisierbaren Materials ab, die ursprünglich in der hergestellten Mi-*·. schung vorhanden war. Insbesondere wird die Wahrscheinlichkeit, daß magnetisches Material an den Außenflächen von Tonerteilchen freiliegt, durch die relative Menge von magnetisierbaren Materialien, die mit dem Rest, d. h. dem Harz, vorher gemischt wird, bestimmt. Wenn das magnetisierbare Material zuverlässig an den Außenflächen der Tonerteilchen freiliegen soll, muß daher eine beträchtliche Menge magnetisierbaren Materials zunächst einmal sich innerhalb der Tonerteilchen selbst befinden»

Was das für die Tonerteilchen benutzte Harzmaterial betrifft, in dem magnetisierbare Teilchen untergebracht werden sollen und aus dem sie herausragen sollen, so wird die Auswahl des Materials auf diejenigen begrenzt, die eine verhältnismäßig hohe Erweichungstemperatur haben, so daß das Tonermaterial, das für den obigen Zweck verwendet wird, nicht leicht während der Lagerung oder Behandlung zusammenklumpen sollte. Das Harzmaterial mit einer verhältnismäßig hohen Erweichungstemperatur zeigt jedoch leicht die Tendenz, nur schlecht fixiert zu werden, wenn die relative Menge des magnetisierbaren Materials erhöht werden soll. Darüber hinaus tritt folgendes Problem auf. Beim Verfahren der Entwicklung mit Magnetbürsten ist das Entwicklungsmittel, das für die Entwicklung benutzt wird, die

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Mischung eines magnetisch anziehenden Tonermaterials und eines nicht magnetisierbaren Tonermaterials. Aufgrund einer gewissen Adhäsion zwischen dem magnetisch anziehenden Tonermaterial und dem nicht magnetisierbaren Tonermaterial und auch aufgrund des verhältnismäßig leichten Zerstreuens des Tonermaterials während der Benutzung trotz der kleinen Teilchendurchmesser und aufgrund der Tatsache, daß das magnetisch anziehende Tonermaterial nur wenig magnetisierbares Material enthält, das genau an den äußeren Oberflächen dieser Tonerteilchen angeordnet ist, ist der Nachteil aufgetreten, daß leicht Verschleierungen des kopierten Bildes auftreten .

Eine wichtige Aufgabe besteht in der Schaffung eines Herstellungsverfahrens für magnetisch anziehbare Tonerteilchen, bei dem kleine magnetisierbare Teilchen, die magnetisch anziehbare Teilchen bilden, in wirkungsvoller Weise an der äußeren Oberfläche jedes Teilchens angeordnet werden, ohne daß irgendwelche komplizierten Schritte erforderlich sind.

Eine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Herstellungsverfahrens für magnetisch anziehbare Tonerteilchen des oben beschriebenen Typs, bei dem die magnetisch anziehbaren Tonerteilchen so aufgebaut sind, daß sie besondere Eigenschaften haben, durch die ein Verklumpen während eines Entwicklungsprozesses verhindert wird, ohne daß irgendwelche komplizierten Schritte erforderlich sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Herstellungsverfahrens für magnetisch anziehbare Tonerteilchen, bei dem die magnetisch anziehbaren Tonerteilchen mit einfachem Aufbau und sicherer Wirkungsweise in großen Mengen mit geringen Kosten hergestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß ein Verfahren zum Herstellen magnetisch anziehbarer Tonerteilchen geschaffen wird, die zum EHtwiekeln elektrostatischer latenter Bilder

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benutzt werden können, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die folgenden Schritte in der erwähnten Reihenfolge durchgeführt werden. Zuerst werden eine erste Mischung eines ersten Harzmaterials und kleine Teilchen aus magnetisierbarem Material unter Wärmeeinwirkung geknetet, um ein erstes resultierendes Material zu erzeugen. Anschliessend wird ein zweites Harzmaterial mit einer höheren Erweichungstemperatur und/oder einer größeren physikalischen Härte als das erste Harzmaterial dem ersten resultierenden Material hinzugemischt, um eine zweite Mischung herzustellen. Diese zweite resultierende Mischung wird dann unter Wärmeeinwirkung geknetet. Das zweite resultierende geknetete Material wird gekühlt, und zwar bis zur Verfestigung. Das verfestigte Material wird durch die Behandlung, die oben beschrieben wurde, zerkleinert. Anschließend werden die sich ergebenden Teilchen, die durch das Zerkleinern gebildet wurden, aussortierte

Insbesondere wird, soweit das erste Harzmaterial betroffen ist, wenigstens eines der thermoplastischen Harze:hydriertes Harz, Fettsäureamid, Styrolharz, Polyvinylchloridharz, PoIyvinylazetatharz, Polyäthylenharz, Polypropylenharz, Acrylharz und Polyvinyl-Alkohol-Harz zusammen mit wärmehärtbaren Harzen, die Epoxydharz und Polyesterharz einschließen, auf geeignete Weise ausgewählt. Was das zweite Harzmaterial anbetrifft, so wird wenigstens eines der thermoplastischen Harze einschließlich zum Beispiel Styrolharz und Polystyrolharz, Styrol-Acryl-Ester-Copolymer und Acrylonitril-Styrol-Copolymer, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff und Acrylharz zusammen mit wärmehärtenden Harzen einschließlich Epoxyharz und Polyesterharz ebenfalls auf geeignete Weise ausgewählt.

Ein magnetisch anziehbares Tonerteilchen, das auf diese Weise durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, weist einen besonderen zusammengesetzten Aufbau auf. Die kleinen Teilchen des magnetisierbaren Materials sind wenigstens teil-

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weise durch das erste Harz beschichtet. Abschnitte dieser ersten Teilchen, die durch das erste Harzmaterial beschichtet sind, sind darüber hinaus im zweiten Harzmaterial eingebettet.

Daher sind die magnetisch anziehbaren Tonerteilchen der Erfindung durch die zwei folgenden Gesichtspunkte, die jetzt beschrieben werden sollen, charakterisiert.

Der eine charakteristische Gesichtspunkt ist der, daß kleine Teilchen von magnetisierbaren Teilchen, die magnetisch anziehbare Teilchen bilden, auf wirksame Weise an den äußeren Oberflächen der Teilchen angeordnet sind. Der andere charakteristische Gesichtspunkt besteht darin, daß die magnetisch anziehbaren Tonerteilchen der Erfindung in sich mit der charakteristischen Eigenschaft versehen sind, daß ein gegenseitiges Verklumpen sogar unter der Bedingung relativ hoher Temperatur vermieden wird, die beim Entwickeln auftritt. Dies ist der Fall aufgrund der Tatsache, daß das Harzmaterial mit einer verhältnismäßig niedrigen Erweichungstemperatur, das im Teilchen enthalten ist, auf wirksame Weise eingebaut oder deutlicher gesagt umschlossen ist durch das Harzmaterial mit einer verhältnismäßig hohen Erweichungstemperatur. Dies sollte aufgrund des sich ergebenden Teilchenaufbaus, wie er oben beschrieben wurde, klar sein.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Teiles des sich ergebenden zusammengesetzten Materials im vergrößerten Maßstab, das dadurch erzeugt wurde, daß unter Wärmeeinwirkung eine Mischung eines Harzmaterials mit einer verhältnismäßig niedrigen Erweichungstemperatur und von Teilchen eines magnetisierbaren Materials erfindungsgeiaäß geknetet wurden=, Aus der Figur ist ersichtlich _u daß die Zahl kleiner Teilchen aus magnetischem

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Material im Harzmaterial des oben beschriebenen Typs gut verteilt ist.

Fig. 2 Eine Ansicht eines Teiles des sich ergebenden zusammengesetzten Materials unter geringerer Vergrösserung als in Fig ο 1. Das Material wurde dadurch hergestellt, daß zusätzlich ein Harzmaterial mit verhältnismäßig hoher Erweichungstemperatur zu dem in Figur 1 dargestellten sich ergebenden Material hinzugefügt wurde und daß anschließend unter Wärmeeinwirkung die sich ergebende Mischung wie oben beschrieben geknetet wurde, wobei die Anzahl der Massenteilchen des zusammengesetzten Materials, das in Figur 1 gezeigt ist, als Ergebnis im Harzmaterial mit verhältnismäßig hoher Erweichungstemperatur verteilt ist.

Fig. 3 Eine Ansicht einer Anzahl der erfindungsgemäßen magnetisch anziehbaren Tonerteilchen im vergrößerten Maßstab, die dadurch hergestellt wurden, daß das zusammengesetzte Material, das in Figur 2 gezeigt ist, gekühlt und zerkleinert wurde, wobei anschliessend die sich ergebenden zusammengesetzten Teilchen, die,wie oben beschrieben, behandelt wurden, sortiert wurden, wobei jedes magnetisch anziehbare Tonerteilchen die kleinen Teilchen aus magnetisierbarem Material an der äußeren Oberfläche des Teilchens enthält.

Erfindungsgemäß sollen magnetisch anziehbare Tonerteilchen aus kleinen Teilchen aus einem magnetisierbaren Material, einem Harzmaterial mit einer verhältnismäßig niedrigen Erweichungstemperatur und/oder mit spröden Eigenschaften und aus einem anderen Harzmaterial aufgebaut sein, das im Vergleich mit dem vorher erwähnten Harzmaterial eine verhältnismäßig hohe Erweichungstemperatur hat. Soweit ein einzelnes sich ergebendes magnetisch anziehbares Tonerteilchen betroffen ist,

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sind kleine Teilchen des magnetisierbaren Teiles wenigstens teilweise durch das oben erwähnte Harzmaterial mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur beschichtet, während entsprechende Abschnitte der durch das obige Harzmaterial beschichteten kleinen Teilchen darüber hinaus in das oben erwähnte Harzmaterial mit einer verhältnismäßig hohen Erweichungstemperatur eingebaut sind.

Was das magnetisierbare Pulvermaterial betrifft, das zum Aufbau der magnetisch anziehbaren Teilchen der Erfindung verwendet werden soll, kann eines von bekannten Materialien mit ferromagnetischen Eigenschaften wie z. B. Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Mangan und ihre entsprechenden chemischen Verbindungen oder Legierungen verwendet^;- werden, z. B. Fe_O., "jf^-Fe^O-, Chromdioxid, Manganoxid, Ferrit oder eine Legierung des Mangan-Kupfer systems .

Was das Harzmaterial mit einer verhältnismäßig niedrigen Erweichungstemperatur oder spröden Eigenschaften betrifft, kann eines der Materialien mit einer Erweichungstemperatur von 50 bis 100° C,vorzugsweise von 50 bis 85° C oder alternativ eines der Materialien verwendet werden, die im Vergleich mit den Harzmaterialien physikalisch spröde sind, die weiter unten erwähnt werden. Insbesondere kann für das gerade erwähnte Harzmaterial eines der thermoplastischen Harze wie z. B. hydrierter Harz, Fettsäureamid, Styrolharz, Polyviinylchloridharz, PoIyvinylaζetatharz, Polyäthylenharz, Polypropylenharz, Acrylharz, Polyvinylalhoholharz usw. und als wärmehärtendes Harz z. B. Epoxyharz, Polyesterharz usw. verwendet werden. Insbesondere kann ein kommerzielles Erzeugnis, z. B. Epikoto-1001 oder -1OO2, hergestellt von Shell Chemical Co., Estergum-H, hergestellt durch Arakawa Chemical Industries Limited, Piccolastic A-75 oder A-50, hergestellt durch Esso Kagaku Kabushiki Kaisha, Amide-S, hergestellt durch Nitto Chemical Industry Co₀, Ltd., als das erwähnte Harzmaterial verwendet werden.

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Was das Harzmaterial mit einer verhältnismäßig hohen Erweichungstemperatur betrifft, so sollte das Harzmaterial, das möglichst verwendet werden sollte, so hergestellt werden, daß es die beiden folgenden besonderen Eigenschaften hat, die in bezug auf das Harzmaterial definiert sind, daä eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur hat. Gemäß einer der Materialeigenschaften, die vorhanden sein sollte, wie dies oben erwähnt wurde, muß die Erweichungstemperatur des Harzmaterials höher sein als diejenige des Harzmaterials mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur, und zwar um wenigstens 10 . Insbesondere sollte das Harzmaterial eine Erweichungstemperatur von 80 bis 180 C haben. Vorzugsweise sollte diese Erweichungstemperatur im Bereich zwischen 90 und 140° C liegen. Darüber hinaus sollte, was die zweite Eigenschaft des Materials betrifft, das Harzmaterial eine hohe Widerstandskraft gegen mechanische Stöße im Vergleich mit der Widerstandskraft des Harzes aufweisen, das eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur hat. Insbesondere, was das gerade beschriebene Harzmaterial anbetrifft, kann eines der thermoplastischen Harze wie z. B. Styrolharz einschließlich Polystyrolharz, Styrol-Acryl-Ester-Copolymer und Acrynolitril-Styrol-Copolymer, gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, Acrylharz usw. und für das wärmehärtende Harz zum Beispiel Epoxyharz, Polyesterharz usw. verwendet werden. Insbesondere kann eines der kommerziell erhältlichen Erzeugnisse, z. B. Epikoto-1004, hergestellt durch Shell Chemical Co., Piccolastic D-125, hergestellt durch Esso Kagaku Kabushiki Kaisha, Pliolite-AC oder -ACL, hergestellt durch The Goodyear Tire & Rubber Co., Arkon P-100, hergestellt durch Arakawa Chemical Industries Limited,Hymer SBM 73 oder Hymer UP 110, hergestellt durch Sanyo Chemical Industries, Ltd. für das oben erwähnte Harzmaterial verwendet werden.

Darüber hinaus kann für das Harzmaterial mit einer niedrigen Erweichungstemperatur ein Harzmaterial verwendet werden, das

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durch Erwärmen leicht polymerisierbar ist, wie z.. B. monomeres Styrol.

Zusätzlich zu den oben erwähnten wesentlichen Komponenten zum Aufbauen des magnetisch anziehbaren Tonermaterials kann, wenn das magnetisch anziehbare Tonermaterial in einer vorbestimmten Farbe gefärbt werden soll, einer der konventionellen Farbstoffe, wie z. B. Ruß,.anorganisches Pigment, organisches Pigment usw., darüber hinaus der Mischung der oben erwähnten wesentlichen Komponenten hinzugefügt werden.

Im folgenden soll nun ein Verfahren unter Ausnutzung der besonderen beschriebenen Materialeigenschaften zum Herstellen magnetisch anziehbarer Tonerteilchen oder magnetisierbarer Tonerteilchen beschrieben werden, die für ein elektrophotographisches Trockenentwicklungsverfahren verwendet werden sollen, wobei kleine Teilchen aus magnetisierbarem Material, mit denen Tonerteilchen aufgebaut werden, so angeordnet sind, daß sie an äußeren Oberflächen der entsprechenden Teilchen erfindungsgemäß freiliegen.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Reihe von Eigenschaftsänderungen der entsprechenden zusammengesetzten Zustände des oben erwähnten Materials in Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Behandlung gezeigt.

Was den ersten Schritt des Herstellungsverfahrens der Erfindung betrifft, wird eine Mischung aus den kleinen magnetisierbaren Teilchen oder kleinen Teilchen 1 mit magnetisierbaren Eigenschaften und wenigstens einem der Harzmaterialien 2 hergestellt, die eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur und/oder spröde Eigenschaften haben, die bereits erwähnt wurden* Diese Mischung wird mit Hilfe von Rollen in einer geeigneten Vorrichtung (nicht gezeigt) unter Erwärmung geknetet. In Fig„1 sind die sich ergebenden Eigenschaften der zusammengesetzten Masse τ die wie beschrieben behandelt wurde, gezeigt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist_f ist eine Anzahl von kleinen

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Teilchen von magnetisierbarem Material im Harzmaterial des oben beschriebenen Typs gut verteilt, wobei die einzelnen kleinen Teilchen 1 aus magnetisierbarem Material durch das Harzmaterial 2 umschlossen sind, und zwar aufgrund der Wirkungen, die durch eine geeignete Temperaturkontrolle während des Knetens bewirkt werden.

Der im beschriebenen Schritt auf diese Weise gekneteten zusammengesetzten Masse wird weiter, manchmal kräftig wenigstens ein Harzmaterial 3 hinzugefügt, das eine verhältnismäßig hohe Erweichungstemperatur hat. Die sich ergebende Mischung wird anschließend geknetet, so daß die erfifidungsgemäße zusammengesetzte Masse der zweiten Stufe hergestellt wird. Das Kneten wird jedoch in einem Temperaturbereich durchgeführt, der höher liegt als die Erweichungstemperatur des Harzmaterials 3, das eine verhältnismäßig hohe Erweichungstemperatur hat. Wie sich aus Fig. 2 deutlich ergibt, zeigt die sich ergebende zusammengesetzte Masse, die im zweiten Schritt hergestellt wurde, die besondere Eigenschaft, daß eine Anzahl der zusammengesetzten Massen, die im ersten Schritt erhalten wurden, im Harzmaterial 3 mit hoher Erweichungstemperatur gut verteilt sind. Trotz der Tatsache, daß die zusammengesetzten Massen des ersten Schrittes durch das Harzmaterial 3 mit hoher Erweichungstemperatur eingeschlossen sind, sind die kleinen Teilchen 1 aus magnetisierbarem Material immer noch eingeschlossen durch das Harzmaterial 2 oder beschichtet mit dem Harzmaterial 2, das eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur hat.

Nach Verfestigung durch eine konventionelle Kühleinrichtung wird die sich ergebende Masse des zweiten Schrittes durch eine konventionelle Verkleinerungseinrichtung gemahlen oder zerkleinert, um anschließend sortiert zu werden. Fig. 3 zeigt eine Anzahl von Massen und ihre Eigenschaften, die als Ergebnis des Schrittes des Zerkleinerns erhalten wurden, wobei eine große Anzahl der magnetisierbaren Teilchen 1 aus dem

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Harzmaterial 2 mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur herausragt, während einige Massen des zweiten Schrittes oder deutlicher gesagt Massen, die aus dem Harzmaterial 2, das eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur hat und den magnetisierbaren Teilchen 1 bestehen, im Harzmaterial 3 eingeschlossen sind, das eine verhältnismäßig hohe Erweichungstemperatur hat.

Da das Harzmaterial 2 mit einer niedrigen Erweichungstemperatur, das durch seine Sprödigkeit gekennzeichnet ist, besonders in der unmittelbaren Nähe der Teilchen 1 aus magnetischem Material sich ansammelt und dort verfestigt, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die endgültige sich ergebende Masse leicht in eine Anzahl von kleinen Teilchen 4 aufgeteilt werden und zwar entlang einem gewissen Grenzabschnitt, der durch das Harzmaterial 2 definiert wird, das eine niedrige Erweichungstemperatur hat und um den Teilchen aus magnetisierbarem Material angeordnet ist, wenn die sich ergebene Masse im dritten Schritt zerkleinert werden soll. Aufgrund der Zerkleinerungseigenschaften, die oben beschrieben wurden, sind die Teilchen 1 aus magnetisierbarem Material in erster Linie an der äußeren Oberfläche der sich ergebenden Tonerteilchen 4 angeordnet. Es tritt daher eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür auf, daß die Teilchen aus magnetisierbarem Material an der Oberfläche liegen, jedenfalls im Vergleich mit denjenigen, die in Tonerteilchen enthalten sind, die nach dem konventionellen Verfahren hergestellt sind.

Es ist also die Tatsache festzuhalten, daß die Teilchen 1 aus magnetisierbarem Material in den Tonerteilchen mit grosser Wahrscheinlichkeit teilweise an den äußeren Teilchengrenzen angeordnet sind. Andererseits besteht die Tatsache, daß das Harzmaterial mit niedriger Erweichungstemperatur eine der Komponenten der Tonerteilchen ist. Daher werden die Tonerteilchen 4, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, verhältnismäßig gute Entwicklungseigenschaften zeigen, ohne daß die Fixierungseigenschaften ver-

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schlechtert werden, wenn man mit konventionellen Tonerteilchen vergleicht.

Es sollen nun in Verbindung mit der Beschreibung der eben erwähnten Aufspaltungseigenschaften weitere Überlegungen angestellt werden, um die erwähnten beobachteten Zerkleinerungseigenschaften zu verstehen. Einer der Gründe, die zu einem solchen besonderen Zerkleinerungsverhalten, wie dies oben beschrieben wurde, führen, ist ein Stoß, der durch das Zerkleinern bewirkt wird, durch den der Abschnitt oder der Grenzbereich, der erwähnt wurde, der durch das Harzmaterial 2 mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur gebildet wird und auf den ganz besonders eine Kraft wirkt, aufgespalten wird. Ein anderer Grund, der ein solches Zerkleinerungsverhalten bewirkt, ist einem Wärmeeffekt zuzuschreiben, der durch das Zerkleinern beiwirkt wird, was immer mit Wärmeerzeugung verbunden ist. Insbesondere führt die beim Zerkleinern erzeugte Wärme dazu, daß die Stärke des Materials 2 mit der verhältnismäßig niedrigen Erweichungstemperatur bzw. der Sprödigkeit unter Wärmeeinwirkung verringert wird. Dies führt dazu, daß der Abschnitt oder der Grenzbereich dadurch nicht durch die äußeren Grenzen der Teilchen aus magnetischem Material verläuft, wie dies beschrieben wurde. Es sollte nun klar sein, daß sogar mit dem Herstellungsverfahren der Erfindung eine gewisse Anzahl von Teilchen 1 aus magnetisierbarer!! Material, die Tonerteilchen 4 bilden, nicht an der Oberfläche liegen, dabei jedoch ein wenig durch restliche dünne Filme des Harzmaterials 2 mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur bedeckt sind. Tritt jedoch dieser Effekt auf, daß einige Tonerteilchen der Erfindung Teilchen aus magnetisierbarem Material aufweisen, die mit einem dünnen Film dieser Art beschichtet sind, so werden dieselben Charakteristiken wie diejenigen bewirkt, die durch die Mischung aus Tonerteilchen 4 mit magnetisierbaren Teilchen,die überhaupt nicht durch den dünnen Film bedeckt sind, erreicht wird. Dies beruht auf der Tatsache, daß diese Filme nicht so dick sind, daß sie das Auftreten von reibungselektrischen Er-

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scheinungen verhindern, wenn sie beim Entwickeln verwendet werden.

Was die Wirkung anbetrifft, die durch die Verwendung des Harzmaterials mit niedriger Erweichungstemperatur erreicht wird, können die konventionellen Tonerteilchen in einem solchen charakteristischen Ausmaß zu den vorliegenden Tonerteilchen verbessert werden, was die Gebrauchsfähigkeit der Tonerteilchen beim Fixieren betrifft, wenn nur das Harzmaterial mit niedriger Erweichungstemperatur als einer der Bestandteile der Tonerteilchen eingeführt wird. Beim Entwickeln mit Hilfe von Magnetbürsten, wobei Magneten für eine Drehung innerhalb der elektrisch leitenden Hülse angeordnet sind, ist eine ausschließliche Anwendung des Harzmaterials mit niedriger Erweichungstemperatur ohne irgendwelche technische Anordnungen nicht erwünscht, da die Tonerteilchen des oben beschriebenen Typs leicht verklumpen und dann im festen Zustand auf der Hülse haften bleiben. Dies wird durch die Wärmewirkung verursacht, die die Wirbelströme zur Ursache hat, die in der Hülse und um die Hülse herum während des Betriebes erzeugt werden. Dazu kommt noch die verhältnismäßig viel höhere Umgebungstemperatur, die in einem Gerät herrscht, das für das oben erwähnte Entwicklungsverfahren verwendet wird. In Anbetracht der Verbesserung dieses Nachteils ist bezüglich der Tonerteilchen 4 der Erfindung zu sagen, daß die Teilchen 1 des magnetisierbaren Materials wenigstens teilweise durch das Harzmaterial mit niedriger Erweichungstemperatur umschlossen sind, während die Massen, die die nicht an der Oberfläche befindlichen Teile der Teilchen aus magnetisierbarem Material umschließen, aus Harzmaterial 2 mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur wiederum durch das Harzmaterial 3 mit verhältnismäßig hoher Erweichungstemperatur miteinander verbunden sind, um als Ergebnis die Tonerteilchen 4 zu bilden. Aufgrund der besonderen zusammengesetzten Anordnung der Teilchen 4 oder aufgrund des besonderen Merkmals, daß die Teilchen 1 aus magnetisierbarem Material teilweise an der Oberfläche liegen, zeigen die Tonerteilchen 4 der Erfindung darüber hinaus eine Verbesserung in

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der Transportierbarkeit, und zwar nicht nur dann, wenn sie beim Entwickeln mit Einkoponenten-Toner verwendet werden, sondern auch bei der Entwicklung mit Magnetbürste. Eine Verwendung des erfindungsgemäßen Tonermaterials beim Entwickeln mit Magnetbürste trägt ferner dazu bei, daß die elektrostatisch anziehende Kraft zwischen dem Tonermaterial und nicht magnetisierbarem Tonermaterial sehr stark ist,wodurch außerdem erreicht wird, daß das resultierende kopierte Bild nicht durch irgendwelche Verschmutzungen oder Verschleierungen des elektrostatischen Bildes verschlechtert wird. Da eine koädhäsive Kraft zwischen den magnetisch anziehbaren Tonerteilchen und nicht magnetisierbaren Tonerteilchen vergrößert werden soll und dabei das Verhältnis des Verbrauchs der verschiedenen Tonermaterialien für den Entwicklungszweck nicht so stark verändert werden soll, kann zusätzlich zu den erwähnten besonderen Eigenschaften das Mischungsverhältnis der beiden Tonermaterialien des gemischten Toners vorher verhältnismäßig gut eingestellt werden, und zwar unabhängig von der Natur der Bilder, die entwickelt werden sollen.

Obwohl das Mischungsverhältnis des Harzmaterials mit verhältnismäßig hoher Erweichungstemperatur und des Harzmaterials mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur natürlich vorher in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den besonderen physikalischen oder chemischen Eigenschaften der zu verwendenden Harzmaterialien als auch unter Berücksichtigung der Gebrauchsbedingungen für die Mischung zum Entwickeln eingestellt werden kann, beträgt die Menge des Harzmaterials mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur bezogen auf die gesamte Mischung ungefähr 10 bis 90 Gewichtsprozent. Insbesondere liegt dieses Verhältnis bevorzugt im Bereich zwischen 20 bis 70 Gewichtsprozent. Im folgenden sollen verschiedene Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens für elektrisch anziehende Tonerteilchen gemäß der Erfindung nacheinander ausführlich beschrieben werden. Dabei soll besonders berücksichtigt werden, daß verschiedene Arten von Tonerteilchen ge-

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schaffen werden sollen, die aus verschiedenen Kombinationen der beschriebenen drei Grundmaterialien zusammengesetzt sind. Es sollte bemerkt werden, daß bei den folgenden Beispielen das Mischungsverhältnis der Komponenten in Gewichtsteilen des zusammengesetzten Endmaterials oder der Mischung der drei Grundmaterialien angegeben ist.

Beispiel 1

Eine Mischung, bestehend aus 30 Gewichtsteilen Estergum-H (hydriertes Harz, hergestellt von Arakawa Chemical Industries Ltd., mit einer Erweichungstemperatur von 70 C) und 100 Gewichtsteilen von Magnetit RB-BL (Magnetit, hergestellt durch Titan Kogyo Kabushiki Kaisha, mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 \im) wurde ungefähr 30 Minuten lang bei einer Temperatur bei 120 C mit (nicht gezeigten) Heizrollen geknetet. Der so hergestellten sich ergebenden Mischung wird zuerst 80 Gewichtsteile Hymer SBM 73 (Styrol-Acryl-Ester, hergestellt von Sanyo Chemical Industries Ltd., mit einer Erweichungstemperatur von 94° C) hinzugefügt. Anschließend wird diese Mischung für ungefähr 30 Minuten bei derselben Temperatur von 120 C geknetet. Anschließend wird die endgültige Mischung bzw. das zusammengesetzte Material, das so behandelt ist, auf Raumtemperatur abgekühlt und dann durch eine Strahlmühle in kleine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 14 um zerteilt, wobei die Teilchen aus magnetisierbarem Material teilweise an entsprechenden Grenzflächen der Teilchen freiliegen.

Beispiel 2

Eine Mischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Ferrit (Mn⁰Zn)O-Fe₃O₃) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 μΐη, 20 Gewichtsteilen aus Amide-C (Fettsäureamid, hergestellt von Kao Soap Co., Ltd., mit einer Erweichungstemperatur im Bereich zwischen 80 und 90° C) und 10 Gewichtsteilen aus Pliolite AC (Styrol-Acryl-Ester, hergestellt durch The Goodyear Tire & Rubber Co., mit einer

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Erweichungstemperatur von 160 C) wurde ungefähr 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 165 C mit den Heizrollen geknetet. Der sich ergebenden Mischung wurden; zunächst 30 Gewichtsteile Pliolite AC hinzugefügt; dann wurde diese Mischung ungefähr 30 Minuten bei einer Temperatur von 165° C geknetet. Anschließend wurden, nachdem der letzte Schritt, der in Beispiel 1 beschrieben ist, durchgeführt wurde, kleine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 16 um erhalten, bei denen die Teilchen aus magnetisierbarem Material teilweise an äußeren Grenzen der Teilchen freilagen.

Beispiel 3

Eine Mischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Fe₃O₄ mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 bis 6 μΐη, 10 Gewichtsteilen Piccolastic A-75 (Styrolharz, hergestellt von Esso Kagaku Kabushiki Kaisha, mit einer Erweichungstemperatur von 75° C) und 10 Gewichtsteile· Piccolastic D-125 {Styrolharz, hergestellt von Esso Kagaku Kabushiki Kaisha, mit einer Erweichungstemperatur von 75° C), wurde ungefähr 10 Minuten bei einer Temperatur von 170° C mit Heizrollen geknetet. Der sich ergebenden Mischung wurden zunächst zusätzlich 30 Gewichtsteile Piccolastic D-125 hinzugefügt. Anschließend wurde diese Mischung während 10 Minuten bei einer Temperatur von 170° C geknetet. Danach wurden, nach Durchführung des letzten Schrittes, der in Beispiel 1 beschrieben ist, kleine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 22 μΐη erhalten, wobei die Teilchen aus magnetischem Material teilweise an den äußeren Grenzen der Teilchen freilagen.

Beispiel 4

Eine Mischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Eisenpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 um und 30 Gewichtsteilen Epikoto 1001 (Epoxyharz, hergestellt durch Shell Chemical Co., mit einer Erweichungstemperatur von ungefähr 70 C), wurde zuerst während ungefähr 15 Minuten bei

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einer Temperatur von 120 C mit den Wärmerollen geknetet» Die so behandelte sich ergebende Mischung wurde während 10 Minuten bei derselben Temperatur von 120 C geknetet, wobei Arkon P-100 (gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff, hergestellt durch Arakawa Chemical Industries Ltd., mit einer Erweichungstemperatur von 100° C) allmählich hinzugefügt wurde. Anschließend wurden, nach Vervollständigung des letzten ZerklexnerungsSchrittes, der in Beispiel 1 beschrieben ist, kleine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 9 um erhalten, bei denen die Teilchen aus magnetisierbarer!! Material teilweise an den äußeren Oberflächen der Teilchen freilagen.

Beispiel 5

Eine Mischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen von Fe_0. und 30 Gewichtsteilen Estergum-H, wurde während ungefähr 30 Minuten bei einer Temperatur bei 120° C mit den Heizrollen geknetet. Der so behandelten sich ergebenden Mischung wurden zunächst 80 Gewichtsteile von Hymer SBM-73 beigegeben; anschließend wurde diese Mischung während 5 Minuten bei einer Temperatur von 120 C geknetet. Anschließend wurden, nach Vervollständigung des letzten ZerkleinerungsSchrittes,wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, kleine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 14 um erhalten, bei denen die Teilchen aus magnetisierbarer!! Material teilweise an den äußeren Oberflächen der Teilchen freilagen.

Beispiel 6

Eine Mischung aus 100 Gewichtsteilen Fe₃O₄ mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 um und 45 Gewichtsteilen Piccolastic A-50 mit einer Erweichungstemperatur von 150 C wurde zunächst in einer Kugelmühle gemahlen und anschließend während 15 Minuten bei einer Temperatur von 150° C rjfiknetet. Dem sich ergebenden so behandelten zusammengesetzten Material wurden zunächst noch 30 Gewichtsteile Pliolite ACL

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hinzugefügt, das vorher zerkleinert war und eine Erweichungstemperatur von 135° C hatte. Anschließend wurde dieses Material 10 Minuten lang geknetet. Dann wurde die endgültige Mischung oder das zusammengesetzte Material, das wie oben beschrieben behandelt war, gekühlt, anschließend zerkleinert und danach so sortiert, daß kleine Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 17 μΐη erhalten wurden, bei denen die Teilchen von magnetischem Material teilweise an den äußeren Oberflächen der Teilchen freilagen.

Beispiel 7

Unter Benutzung derselben Grundmaterialien wie bei Beispiel 1 soll nun eine Ausführungsform zur Herstellung einer anderen Art von Tonerteilchen beschrieben werden, bei denen die Teilchen von magnetisierbarem Material teilweise an den äußeren Oberflächen der Tonerteilchen freiliegen.

Insbesondere wurden, nachdem 30 Gewichtsteile Estergum-H in 5OO ml Toluol aufgelöst wurden, 100 Gewichtsteile Fe₃O₄ der obigen Mischung noch hinzugefügt. Diese Mischung wurde dann so sehr gemischt, daß die entsprechenden Teilchen von magnetisierbarem Material in der Mischung gut verteilt waren. Anschließend wurde das oben erwähnte heterogene Material mit einem Sprühtrockner behandelt, um Teilchen aus magnetisierbarem Material zu erhalten, die durch das Harzmaterial beschichtet sind und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 iim haben. Das resultierende Teilchenmaterial wurde dann weiter mit 80 Gewichtsteilen Hymer SBM 73 gemischt und anschließend während 15 Minuten bei einer Temperatur von 120° C mit den Wärmerollen geknetet. Anschließend wurde das endgültige Zerkleinern, das oben beschrieben wurde, durchgeführte Die sich ergebenden magnetisch anziehbaren Tonerteilchen haben einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 13 μπι, wobei die Teilchen des magnetisierbaren Materials an den äußeren Oberflächen der Tonerteilchen teilweise freilagen.

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Vergleichsbeispiel

Unter Benutzung der entsprechenden Kombinationen der drei Grundmaterialien, wie dies in den vorhergehenden Beispielen 1 bis 6 beschrieben wurde, wurden die Kombinationen auf eine etwas verschiedene Weise behandelt, als dies bei den Behandlungen in den Beispielen der Fall war.

Insbesondere wurde, nachdem sie zunächst gleichzeitig geschmolzen und geknetet war, jede Kombination so ausgebildet, daß die Tonerteilchen dieselben durchschnittlichen Teilchendurchmesser hatten, wie sie auch in den vorgenannten Beispielen vorlagen; dies wurde durch eine Reihe von Verfahrensschritten erreicht, die die Schritte einschlossen, daß sich ergebende Material zu kühlen, das wie oben gekühlt war: das gekühlte resultierende Material zuerst grob und anschliessend fein zu zerkleinern und anschließend die kleinen Pulverteilchen, die wie oben beschrieben zerkleinert waren, zu sortieren.

Um den Grad des Preiliegens des magnetisierbaren Materials der Teilchen, die auf die oben beschriebene Weise hergestellt wurden, zu beobachten und zu prüfen, wurde jede Art von Teilchen oder das Probenmaterial mit einem Träger aus Eisenpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 100 μπι während 30 Minuten mit einer Mischeinrichtung vom V-förmigen Typ ( nicht gezeigt) gemischt. Dadurch wurde die reibungselektrische Ladungsmenge pro spezifischer Menge von Probenmaterial, das wie oben behandelt war, durch ein Abbläsverfahren gemessen.

Die experimentellen Ergebnisse für die Probenmaterialien und ihre Vergleichsprobenmaterialien sind in Tabelle 1 gezeigt, in der die entsprechenden Nummern des Probenmaterials den entsprechenden Ergebnissen entsprechen, die durch die Kombinationen der Beispiele 1 bis 6 nacheinander auftraten. Die Numerierung der Vergleichsbeispielsmaterialien gibt

...24

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nacheinander die Ergebnisse wieder, die durch die entsprechenden Vergleichsbeispielmaterialien erhalten wurden, die wie oben hergestellt wurden.

Tabelle 1	Ladungs menge	Vergleichsproben material-Nummer	Ladungs menge
Probenmaterial- Nummer	-0,1 μσ/g]	c 1	+ O.,4 μο/gr
1	+0,05 "	2	+4 "
2	-0,4	3	+ 2
3	0,00 "	4	+ 0,8
4	-0,10 "	5	+ 0,4
5	-0,05 "	6	+ 0,2
6	-0,1
7

Da das magnetische Material oder magnetisierbare Material, das für die Probenmaterialien und Vergleichsprobenmaterialien verwendet wurde, in der Hauptsache durch Eisen gebildet wird, muß das Maß der reibungselektrischen Ladung dieser Probenmaterialien durch das Mischen mit dem Träger Eisen proportional zum Ausmaß des Preiliegens der Teilchen aus magnetisierbarem Material auf der äußeren Oberfläche der hergestellten Tonerteilchen erniedrigt werden. Es sollte daher festgehalten werden, daß, je kleiner die absolute Zahl der reibungselektrischen Ladung ist, das Ausmaß des Freiliegens der Teilchen aus magnetisierbarem Material an der Oberfläche der Tonerteilchen, die das Probenmaterial oder Vergleichsprobenmaterial liefern, um so größer ist. Demgemäß sollte aus Tabelle 1 klar sein, daß jedes Verhältnis des Freiliegens der Teilchen von magnetisierbarem Material, die in Tonerteilchen vom Typ eingeschlossen sind, bei dem magnetisierbare Teilchen freiliegen, wie dies bei der Erfindung vorgesehen ist, verhältnismäßig viel höher ist als bei konventionellen Tonerteilchen, die magnetisierbare Teilchen enthalten, die ungefähr den Vergleichsbeispielmaterialien entsprechen, die in Tabelle 1 aufgeführt sind_o

909838/0692 _O..25

Glawe, DeIfs_f Moll & Partner - ρ 9132/79 - Seite 25

Um die Wirksamkeit zu bestätigen, die durch die charakteristischen Eigenschaften der verschiedenen Arten der erfindungsgemäßen Tonerteilchen verursacht wird, wurde eine Reihe von experimentellen Versuchen mit einem elektrophotographischen Kopierverfahren unternommen, und zwar einschließlich einer Untersuchung des Entwicklungsverfahrens mit Magnetbürsten, in dem verschiedene oben beschriebene Mischungen von magnetischen Tonern und nicht magnetisierbaren Tonern, die weiter unten beschrieben werden, als Toner benutzt wurden. Hier wurde, was die nicht-magnetischen Toner anbetrifft, eine Mischung der unten in Listenform angegebenen Materialien zuerst während 10 Minuten bei einer Temperatur von 110 C mit den Wärmerollen geknetet. Anschließend wurde diese Mischung kontinuierlich für weitere 5 Minuten bei einer Temperatur von 130° C geknetet. Das sich ergebende, so geknetete zusammengesetzte Material wurde anschließend zerkleinert und danach sortiert, um nicht-magnetische Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von entweder 4 μπι oder 15 um zu erhalten.

Zusammensetzung von nicht-magnetisierbaren Tonermaterialien

Piccolastic D-125 100 Gewichtsteile

Ruß ο ο 10 Gewichtsteile

Oilblack (ölschwarz, Farbstoff, hergestellt durch Orient Chemical Industries, Ltd ο) 1 Gewichts teil

(vsaaocH D

Magnetisch anziehbares Tonermaterial

von Beispiel 1 100 Gewichtsteile

Nicht-magnetisierbares Tonermaterial mit einem durchschittlichen Teilchendurchmesser von 15 μΐη 20 Gewichtsteile

Bei dem Kopiergerät mit Tonerbildübertragung, bei dem die Entwicklung mit einer Magnetbürste stattfindet, ermöglichte die Anwendung der Tonermischung, die aus den oben in der

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Liste angegebenen Tonern zusammengesetzt ist, daß ein elektrostatisches latentes Bild ziemlich wirksam entwickelt wurde. Daher waren die auf Substrate übertragenen Bilder ziemlich klar, ohne daß irgendwelche Verschleierungen oder verwischte Linienführungen der übertragenen Bilder auftraten. Es war auch möglich, das Bild auf die Substrate ohne Verkleinerung der Entwicklungseigenschaften zu übertragen.

Insbesondere war, was die anderen experimentellen Bedingungen und Einrichtungen im oben beschriebenen Versuch 1 betrifft, die Einrichtung für die Magnetbürstenentwicklung eine Einrichtung vom Typ mit feststehender Hülse, in der sich ein Magnetelement drehte, und zwar mit 1200 Umdrehungen pro Minute. Die Verschiebungsgeschwindigkeit des Fotorezeptors oder, deutlicher gesagt, einer Schicht, die elektrostatisch entwickelt werden sollte, war auf 8,7 cm pro Sekunde eingestellt. Das größte elektrische Oberflächenpotential des Fotorezeptors war -750 V während des Versuches. Das Tonerteilchenbild des Fotorezeptors wurde stückweise elektrostatisch auf gewöhnliches Papier übertragen und anschließend unter Wärmeeinwirkung durch eine Fixiereinrichtung vom Wärmerollentyp fixiert. Darüber hinaus, was das zu kopierende Original betrifft, wurden eine Karte, die aus Linienbildern bestand, und auch eine Karte, die aus Flächenbildern bestand, hergestellt, um relative Unterschiede im Verbrauch von magnetischem Toner zu beobachten, wenn diese kopiert werden sollen, wobei das Verbrauchsverhältnis von magnetisch anziehbaren Tonerteilchen zum gesamten Verbrauch von Toner von 100 mg jedesmal zu 30 mg für die Karte des ersten Typs und zu 20 mg für die Karte des zweiten Typs durch geeignete Messungen bestimmt wurde. Ein mögliches Mischungsverhältnis von Tonermaterialien dieses Versuches, um klare Bilder auf den Substraten zu erhalten, lag, wie herausgefunden wurde, in einem Bereich eines Verhältnisses von 100 : 3 bis zu einem Verhältnis von 100 : 110, wobei das Verhältnis des magnetisch

909838/0692 _e..₂?

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anziehbaren Toners zum nicht-magnetisierbaren Toner angegeben ist.

(VERGLEICHSVERSÜCH 1)

Bei diesem Versuch wurden die Versuche bei denselben Versuchsbedingungen und mit den gleichen Einrichtungen wie im Versuch 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das manetisch anziehende Tonervergleichsmaterial, das mit Nummer 1 der Vergleichsprobe in Tabelle 1 bezeichnet ist, für diesen Versuch anstelle des magnetisierbaren Tonermaterials, das in Beispiel 1 verwendet wurde, benutzt wurde. Die erhaltenen Versuchsergebnisse sind in der folgenden Liste zusammengefaßt.

(1) Zustand des auf Substrate übertragenen Bildes ...

schließt nicht so viel Verschleierungen um das übertragene Bild ein.

(2) Spezifische Verbrauchsmenge des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum

Kopieren der Karte mit Linienbildern .* 40 mg/100 mc

(3) Spezifische Verbrauchsmenge des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum Kopieren

der Karte mit Flächenbildern 20 mg/100 mg

(4) Mögliches Verhältnis des magnetisch anziehenden zum nicht-magnetisierbaren Tonermaterial (obere Grenze) «...10 :

(VERSUCH 2)

Magnetisch anziehbares Tonermaterial von

Beispiel 3 100 Gewichtsteile

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...28

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ns

nicht-magnetisierbares Tonermaterial mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 um 10 Gewichtsteile

Bei diesem Veröuch wurden die Versuche bei denselben experimentellen Bedingungen und mit den Einrichtungen, die auch im Versuch 1 benutzt wurden, ausgefüht, mit der Ausnahme, daß eine Mischung als Entwicklungsmittel für diesen Versuch verwendet wurde, die aus den oben angegebenen Materialien hergestellt worden ist.

Die experimentellen Ergebnisse sind im folgendenin Listenform angegeben.

(1) Zustand des auf Substrate übertragenen Bildes ...

Keine Verschleierungen mit klarem'und scharfem übertragenen Bild.

(2) Spezifische Verbrauchsmenge des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum Kopieren der Karte mit Linienbildern

30 mg/100 mg

(3) Spezifische Verbrauchsmenge des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum Kopieren der Karte mit Flächenbildern

20 mg/100 mg

(4) Mögliches Verhältnis von magnetisch anziehbarem zu nicht-magnetisierbarem

Tonermaterial (obere Grenze)

10 : 10

...29

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(VERGIEICHSVERSUCH 2)

Bei diesem Versuch wurden die Versuche bei denselben Versuchsbedingungen und mit denselben Einrichtungen wie beim Versuch 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das magnetisch anziehbare Vergleichsmaterial Nr. 3 der in Tabelle 1 angegebenen Vergleichsprobenmaterialien für diesen Versuch anstelle des magnetisch anziehbaren Tonermaterials, das in Beispiel 2 verwendet wurde, benutzt wurde. Die erhaltenen experimentellen Ergebnisse sind im folgenden in Listenform zusammengefaßt.

(1) Zustand des auf Substrate übertragenen Bildes ...

enthält leichte Verschleierungen um das übertragene Bild herum.

(2) Spezifischer Verbrauch von magnetisch anziehendem Tonermaterial zum Kopieren

der Karte mit Linienbildern 4O mg/100 mg

(3) Spezifischer Verbrauch des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum Kopieren

der Karte mit Flächenbildern 20mg/100 mg

(4) Mögliches Verhältnis des magnetisch anziehbaren zum nicht-magnetisierbaren Tonermaterial (obere Grenze) ..„ 10 : 8

(VERSUCH 3)

Magnetisch anziehbares Tonermaterial von Beispiel 3 100 Gewichtsteile

Nicht-magnetisierbares Tonermaterial mit durchschnittlichem Teildurchmesser von 4 μια. IO Gewichtsteile

S09838/0692

...30

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Bei diesem Versuch wurden die Versuche bei den gleichen Versuchsbedingungen und mit den gleichen Einrichtungen ausgefüht, wie sie beim Versuch 1 verwendet wurden, mit der Ausnahme, daß als Entwicklungsmittel für diesen Versuch eine Mischung verwendet wurde, die aus den oben angegebenen Materialien hergestellt wurde. Die experimentellen Ergebnisse sind im folgenden in Listenform zusammengefaßt.

{1) Zustand des auf Substrate übertragenen Bildes ...

keine Verschleierungen mit klarem und scharfem übertragenen Bild.

(2) Spezifische Verbrauchsmenge des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum Kopieren

der Karte mit Linienbildern 25 mg/100 mg

der Karte mit Flächenbildern 20 mg/100 mg

(4) Mögliches Verhältnis des magnetisch anziehbaren zum nicht-magnetisierbaren Tonermaterial (obere Grenze) <>.... 10 : 7

(VERGLEICHSVERSUCH 3)

Bei diesem Versuch wurden die Versuche mit denselben Versuchsbedingungen und den gleichen Einrichtungen durchgeführt, wie dies beim Versuch 3 der Fall war, mit der Ausnahme, daß das magnetisch anziehbare Tonervergleichsmaterial, das bei dem Vergleichsprobenmaterial in Tabelle 1 mit Nr. 3 bezeichnet ist, für diesen Versuch anstelle des magnetisch anziehbares Tonermaterials, das in Versuch 3 ver wendet wurde, benutzt wurde. Die erhaltenen experimentellen

909838/0692 ...31

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Ergebnisse sind im folgenden in Listenform zusammengefaßt.

(1) Zustand des auf Substrate übertragenen Bildes ...

enthält Verschleierungen, das übertragene Bild ist undeutlich.

(2) Spezifischer Verbrauch des magnetisch anziehbaren Tonernate£±als _Zum Kopieren der Karte

mit Linienbildern _o 35 mg/100 mg

(3) Spezifischer Verbrauch des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum Kopieren der Karte

mit Flächenbildern 20 mg/1 OO mg

(4) Mögliches Verhältnis des magnetisch anziehbaren zum nicht-magnetisierbaren Tonermaterial (obere Grenze) „ 10 : 5

(VERSUCH 4)

Magnetisch anziehbares Tonermaterial von Beispiel 5 o....o. ο. ο 100 Gewichtsteile

Nicht-magnetisierbares Tonermaterial mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von

15 μΐη _{o OO}o ο 30 Gewichtsteile

Bei diesem Versuch wurden die Versuche bei denselben Versuchsbedingungen und mit denselben Einrichtungen durchgeführt, wie dies auch im Versuch 1 der Fall war, mit der Ausnahme, daß bei diesem Versuch als Entwicklungsmittel eine Mischung verwendet wurde, die aus den oben angegebenen Materialien hergestellt wurde. Die experimentellen Ergebnisse sind im folgenden in Listenform angegeben.

909838/069 2

...32

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(1) Zustand des auf Substrate übertragenen Bildes . ..

keine Verschleierungen mit klaren und scharfen übertragenen Bildern.

(2) Spezifischer Verbrauch des magnetisch anziehbaren Tonermaterials zum Kopieren der Karte mit Linienbildern 25 mg/100 mg

(3) Spezifischer Verbrauch des magnetisch anziehenden Tonermaterials zum Kopieren der Karte

mit Flächenbildern 20 mg/1 OO mg

(4) Mögliches Verhältnis des magnetisch anziehbaren zum nicht-magnetisierbaren Tonermaterial (obere Grenze) ..10 : 12,5

(VERSUCH 5)

Magnetisch anziehbares Tonermaterial von Bei- ■

spiel 6 _o 100 Gewichtsteile

Nicht-magnetisierbares Tonermaterial mit durchschnittlichem Teilchendurchmesser von

15 μΐη 80 Gewichtsteile

Bei diesem Versuch wurden die Versuche bei denselben Versuchsbedingungen und mit denselben Einrichtungen durchgeführt, wie dies bei Versuch 1 der Fall war, mit der Ausnahme, daß als Entwicklungsmittel für diesen Versuch eine Mischung verwendet wurde, die aus den oben angegebenen Materialien hergestellt wurde. Die experimentellen Ergebnisse sind im folgenden in Listenform zusammengefaßt .

..33

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Glawe, DeIfs, Moll & Partner - ρ 9132/79 - Seite

(1) Zustand des auf Substrate übertragenen Bildes ....

keine Verschleierungen mit klarem und deutlichem übertragenen Bild.

(2) Spezifische Verbrauchsmenge von magnetisch anziehbarem Tonermaterial zum Kopieren der

Karte mit Linienbildern ..„....« 25 mg/100 mg

(3) Spezifischer Verbrauch von magnetisch anziehbarem Tonermaterial zum Kopieren der

Karte mit Flächenbildern 20 mg/100 mg

(4) Mögliches Verhältnis von magnetisch anziehbarem zu nicht-magnetisierbarem Tonermaterial (obere Grenze) .. _o-_o... ο......... 10 :

(VERGLEICHSVERSUCH 5)

Bei diesem Versuch wurden die Versuche bei denselben Versuchsbedxngungen und mit denselben Einrichtungen durchgeführt, wie dies beim Versuch 5 der Fall war, mit der Ausnahme, daß das magnetisch anziehbare Vergleichstonermaterial, das beim Vergleichsprobenmaterial in Tabelle 1 mit 6 bezeichnet ist, für diesen Versuch anstelle des magnetisch anziehbaren Tonermaterials, das in Versuch 5 verwendet wurde, benutzt wurde ο Die experimentellen Ergebnisse sind im folgenden in Listenform zusammengefaßt.

(1) Zustand des auf Substrate übertragenen BiI-* des ...

enthält leichte Verschleierungen um die übertragenen Bilder herum.

(2) Spezifischer Verbrauch des magnetisch anziehenden Tonermaterials zum Kopieren der

Karte mit Linienbilder 35 mg/100 mg

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mit Flächenbildern ο „ 20 mg/100 mg

(4) Mögliches Verhältnis von magnetisch anziehbarem zu nicht-magnetisierbarem Tonermaterial

(obere Grenze) „ 10 :

(VERSUCH 7)

Bei diesem Versuch wurden die Versuche mit denselben Versuchsbedingungen und mit den gleichen Einrichtungen durchgeführt, wie dies beim Versuch 1 der Fall war, mit der Ausnahme, daß das magnetisch anziehbare Tonermaterial von Beispiel 7 für diesen Versuch anstelle des magnetisch anziehbaren Tonermaterials vom Versuch 1 verwendet wurde. Die bei diesem Versuch erhaltenen Ergebnisse zeigen fast die gleichen Ergebnisse, wie sie im Versuch 1 erhalten wurden.

Aus den beschriebenen experimentellen Ergebnissen ergibt sich deutlich, daß mit Hilfe der magnetisch anziehbaren Tonerteilchen, die in sich kleine Teilchen von magnetisierbarem Materials enthalten, die erfindungsgemäß an der äußeren Oberfläche des Teilchens freiliegen, deutliche und genaue Bilder auf den Substraten erhalten werden können, ohne daß irgendwelche Verschleierungs- oder Verschmierungsfehler auftreten, und zwar unabhängig von der Art der zu kopierenden Originale, wenn sie in einem Kopiergerät mit Tonerbildübertragung verwendet werden, bei dem insbesondere Entwicklung mit Magnetbürsten vorgesehen ist, wobei die Mischung als Toner verwendet wird, die aus dem magnetisch anziehbaren Toner und dem nicht-magnetisierbaren Toner hergestellt ist. Darüber hinaus sind die magnetisch anziehbaren Tonermaterialien der Erfindung da-

...35

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durch charakterisiert, daß nicht nur die Veränderung des Verbrauchs von magnetisierbaren Tonerteilchen unabhängig von der Art des verwendeten Originals klein ist, sondern daß auch das mögliche Mischungsverhältnis des magnetisch anziehbaren Toners mit dem nicht-magnetisierbaren Toner einen verhältnismäßig großen Bereich umfaßt.

Im folgenden sollen Ergebnisse einer Reihe von Versuchen beschrieben werden, bei denen als Entwicklungsmittel ausschließlich magnetisch anziehbare Tonermaterialien der Erfindung benutzt wurden.

(VERSUCH 8)

Mit Hilfe von Entwicklung mit Magnetbürsten unter Benutzung des Tonermaterials von Beispiel 1 wurde ein Versuch unter denselben experimentellen Bedingungen und mit denselben' Einrichtungen wie bei Versuch 1 durchgeführt. Insbesondere war das erwähnte Tonermaterial jedoch 10 Minuten lang mit der Mischeinrichtung vom V-förmigen Typ so gemischt worden, daß die Tonerteilchen vorher reibungselektrisch geladen waren und nachher in die Entwicklungseinrichtung des oben beschriebenen Typs hineinverbracht wurden.

Die experimentellen Ergebnisse, dieses Versuches zeigten Entwicklung mit hoher Wiedergabetreue und erzielten ausgezeichnete Kopierergebnisse ohne irgendwelche Verschleierungen oder Verschmierungen. Darüber hinaus trat eine Verklumpung oder Ansammlung von Tonerteilchen erfindungsgemäß überhaupt nicht auf, obwohl die Drehgeschwindigkeit des Magnetelementes bis auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht wurde, um die Transportierbarkeit der Tonerteilchen auf dem Hülsenabschnitt der Entwicklungseinrichtung zu beschleunigen.

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29Q8565

(VERGLEICHSVERSUCH 8)

Bei diesem Versuch wurden die Versuche unter ganz genau denselben Versuchsbedingungen und mit denselben Einrichtungen durchgeführt, wie dies beim Versuch 8 der Fall war, mit der Ausnahme, daß das für diesen Versuch verwendete Tonermaterial dasjenige war, das in der Tabelle 1 als Vergleichsprobe 1 bezeichnet ist. Die experimentellen Ergebnisse dieses Versuches zeigten Entwicklungen hoher Wiedergabetreue, wobei das sich ergebende, übertragene Bild leichte Verschleierungen hatte. Darüber hinaus waren die Tonerteilchen leicht verklumpt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Magnetelementes eine Geschwindigkeit von 2000 Umdrehungen pro Minute erreichte. Was die Fixierungsfähigkeit betrifft, ist es ganz natürlich, daß es überhaupt keinen Unterschied in der Wirksamkeit zwischen dem Tonermaterial von Beispiel 1 und dem Tonermaterial gibt, das bei den Vergleichsproben in Tabelle mit 1 bezeichnet ist, da die Grundbestandteile beider Tonerprobenmaterialien voneinander nicht wesentlich verschieden sind. Ein Unterschied in den Verklumpungs- oder Anhäufungseigenschaften der beiden, wie dies im Vorstehenden beschrieben wurde, kann jedoch einem Unterschied im physikalischen Aufbau beim Herstellen der Tonerteilchen der Erfindung und der Tonerteilchen vom konventionellen Typ zugeschrieben werden. Der Unterschied in den Verklumpungseigenschaften der beiden kann durch eine phänomenologische Argumentation wie unten angegeben erklärt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung magnetisch anziehbarer Tonerteilchen, bei denen an der äußeren Oberfläche derselben kleine Teilchen von magnetisierbarem Material freiliegen. Das Harzmaterial mit einer verhältnismäßig niedrigen Erweichungstemperatur ist so angeordnet und verteilt, daß es eine kleine Anzahl von Massen innerhalb des Harzmaterials bildet, das eine verhältnismäßig hohe Erweichungstemperatur hat. Diese Massen umschließen einige

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kleine Teilchen von magnetisierbarer)! Material. Darüber hinaus sind mehrere dieser Massen teilweise durch das Harzmaterial mit einer verhältnismäßig hohen Erweichungstemperatur umschlossen, wobei sie verteilt sind. Die relative Menge des Harzmaterials mit verhältnismäßig niedriger Erweichungstemperatur, das als Ergebnis von Zerkleinerungsvorgängen freiliegen wird, ist äußerst klein aufgrund des beschriebenen phänomenologischen Grundes, auch wenn das endgültige zusammengesetzte Material insgesamt mit Gewalt durch die mechanische Zerkleinerung zerkleinert wird, um eine Anzahl der magnetisch anziehbaren Tonerteilchen zu bilden.

Zu dem gewöhnlichen Tonerteilchenmaterial wäre folgendes zu sagen. Da beide Harzmaterialien, von denen eines eine verhältnismäßig höhere Erweichungstemperatur als das andere hat, homogen miteinander gemischt sind, um das resultierende Tonerteilchenmaterial zu bilden, zeigen die Teilchen offensichtlich eine charakteristische Eigenschaft, die mit dem Material selbst verknüpft ist, das eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur hat, soweit wie die thermischen Eigenschaften des resultierenden Teilchen betroffen sind. Daher muß offenbar die Erweichungstemperatur des Tonerteilchens selbst äquivalent derjenigen des Harzmaterials sein, das eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur hat. Dadurch können die gewöhnlichen Tonerteilchen, die im Hülsenabschnitt und um diesen Abschnitt herum, der bei der Entwicklung mit Magnetbürsten verwendet wird, gelagert sind, verhältnismäßig leicht thermisch beeinflußt werden.

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Leerseite

Claims

Patentan Sprüche

1./Verfahren zum Herstellen magnetisch anziehbarer Tonerteilchen, die zum Entwickeln elektrostatischer latenter Bilder benutzbar sind, mit kleinen Teilchen eines magnetisierbaren Materials, die Bestandteil der Tonerteilchen sind und an äußeren Oberflächen dieser Tonerteilchen angeordnet sein sollen, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge aufweist:

a) eine erste Mischung aus einem ersten Harzmaterial (2) und aus kleinen Teilchen (1) aus magnetisierbarem Material zu kneten, um ein erstes resultierendes Material herzustellen;

b) ein zweites Harzmaterial (.3.) dem ersten resultierenden Material hinzuzufügen ., wobei das zweite Harzmaterial

(3) eine Erweichungstemperatur hat, die höher ist als die des ersten Harzmaterials (2), und physikalisch härter ist als das erste Harzmaterial (2), um so eine zweite Mischung unter Kneten dieser zweiten Mischung herzustellen, um ein zweites resultierendes Material herzustellen, und

c) das zweite resultierende Material zu zerkleinern.

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• · O «

ORIGINAL INSPECTED

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Knetschritte unter Erwärmung ausgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite resultierende Material bis zur Verfestigung abgekühlt wird, bevor es zerkleinert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Harzmaterial· ein Harzmaterial ist, das gleichzeitig eine höhere Erweichungstemperatur hat als auch physikalisch härter ist als das erste Harzmaterial.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Harzmaterial (2) wenigstens aus einem der thermoplastischen Harze:hydriertes Harz, Fettsäureamid, Styrolharz, Polyvinylchloridharz, Polyvinylazetatharz, . Polyäthylenharz, Polypropylenharz, Acrylharz und Polyvinylalkoho^arZ zusammen mit wärmehärtbaren Harzen einschließlich Epoxyharz und Polyesterharz hergestellt ist, wobei das zweite Harzmaterial (3) aus wenigstens einem der themoplastischen Harze :Styrolharz, Polysterolharz, Styrol-Acryl-Ester-Copolymer und Acrylonitril-Styrol-Copol·ymer, gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, und Acrylharz zusammen mit wärmehärtbaren Harzen einschließlich Epoxyharz und Polyesterharz hergestellt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material durch Erwärmung leicht polymerisierbar ist.

7ο Verfahren zum Herstellen magnetisch anziehbarer Tonerteilchen, die zum Entwickeln elektrostatischer latenter Bilder benutzbar sind, mit kleinen Teilchen eines magnetisierbaren Materials, die Bestandteil der Tonerteilchen sind und an äußeren Oberflächen dieser Tonerteilchen angeordnet sein sollen, dadurch gekennzeichnet, daß es

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ORIGINAL INSPECTED

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die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge umfaßt:

a) kleine Teilchen (1) eines magnetisxerbaren Materials mit einem ersten Harzmaterial (2) zu laminieren, um ein erstes resultierendes Material zu bilden;

b) ein zweites Harzmaterial (3) dem ersten resultierenden Material hinzuzufügen, das einen höheren Erweichungspunkt hat und physikalisch härter ist als das erste Harzmaterial (2), um unter Kneten ein zweites resultierendes Material zu schaffen; und

c) das zweite resultierende Material zu zerkleinern.

8. Magnetisch anziehbare Tonerteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie kleine Teilchen (1) wenigstens eines magnetisxerbaren Materials, wenigstens ein erstes Harzmaterial, das eine verhältnismäßig tiefe Erweichungstemperatur aufweist und spröde ist, und wenigstens ein zweites Harzmaterial enthalten, das eine höhere Erweichungstemperatur hat und physikalisch härter ist als das erste Harzmaterial, wobei die kleinen Teilchen {1) des magnetisierten Materials wenigstens teilweise durch das erste Harzmaterial (2) beschichtet sind und wobei Abschnitte der ersten kleinen Teilchen (1) , die durch das erste Harzmaterial (2) beschichtet sind, im zweiten Harzmaterial (3) angeordnet sind_o

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