DE2908652A1

DE2908652A1 - Druckfixierbarer toner

Info

Publication number: DE2908652A1
Application number: DE19792908652
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Hasegawa; Shigeo Kato; Yoshihiro Nishikawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB2018448A; DE2908652C2; US4259426A; GB2018448B

Description

Druckfixierbarer Toner

Die Erfindung bezieht sich auf einen Toner für die Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes bei einem Elektrophotographieverfahren, einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren oder einem elektrostatischen Druckverfahren, insbesondere auf Kapseltoner, die für die Druckfixierung geeignet sind.

Bei verschiedenen Elektrophotographieverfahren, wie sie schon in den US-Patentschriften 2 297 691, 2 825 814, 3 220 324 und 3 22O 831 und in den britischen Patentschriften 1 165 406 und 1 165 405 beschrieben wurden, wird eine Bildreproduktion erzielt, indem man nach verschiedenen Verfahren, im allgemeinen auf einem photoleitfähigen Material, ein Ladungsbild erzeugt, das Ladungsbild mit einem Toner entwickelt, das auf diese Weise erhaltene Tonerbild, falls erwünscht, auf ein Übertragungs- bzw. Bildempfangsmaterial wie Papier überträgt und schließlich das Bild durch Erhitzen, durch Anwendung von Druck oder mittels eines Lösungsmitteldampfes fixiert.

9 0 9 P -.;

B₉S₁₆ . Solche Ladungsbilder können nach verschiedenen Verfahren sichtbar gemacht werden.

Bekannt sind z. B. schon ein Magnetbürstenverfahren, wie es in der US-Patentschrift 2 874 063 beschrieben wird, ein Kaskaden-Entwicklungsverfahren, wie es in der US-Patentschrift 2 618 552 beschrieben wird, ein Pulverwolken-Entwicklungsverfahren, wie es in der ÜS-Patentschrift 2 221 776 beschrieben wird, ein Auftupf-(touch-down-)Entwicklungsverfahren, wie es in der US-Patentschrift 2 895 847 beschrieben wird, ein Pelzbürsten-Entwicklungsverfahren, ein Flüssigentwicklungsverfahren usw. Der Toner, der bei solchen Entwicklungsverfahren eingesetzt wird, ist ein feinverteiltes Material, das aus einem natürlichen oder synthetischen Harz besteht, in dem Farbstoffe oder Pigmente dispergiert sind.Auch die Zugabe eines dritten Materials zu einem solchen Toner für verschiedene Zwecke ist bekannt.

Das entwickelte Tonerbild wird, falls erwünscht, auf ein Ubertragungs- bzw. Bildempfangsmaterial wie Papier übertragen und schließlich darauf fixiert.

es ist bekannt, daß eine solche Bildfixierung erzielt werden kann, indem man den Toner durch Einwirkung von Hitze, z. B. mittels einer Heizvorrichtung oder einer Heizwalze, schmilzt und auf diese Weise zum Anhaften an einem Substrat bringt, indem man das Binde-

™ mittelharz des Toners zur Erzielung des Anhaftens an einem Substrat mittels eines organischen Lösungsmittels erweicht oder in einem organischen Lösungsmittel auflöst, oder indem man den Toner durch Anwendung von

Druck an das Substrat anklebt.
35

9 0 S f J ;■ / 0 ? 1 4

-7- B 9516 ^908652

• Im allgemeinen ist jeder Toner für ein besonderes Entwicklungsverfahren vorgesehen und für andere Entwicklungsverfahren nicht anwendbar. Insbesondere kann der für das in weitem Umfang angewandte Verfahren des Hitzefixierens mittels einer Heizvorrichtung vorgesehene Toner kaum für andere Pixierverfahren, z. B. für das Heizwalzen-Fixieren, das Lösungsmittel-Fixieren oder das Druck-Fixieren, verwendet werden. Aus diesem Grund sind für solche Fixierverfahren verschiedene Toner entwickelt worden.

IBs in der US-Patentschrift 3 269 626 und der japanischen Auslegeschrift Sho 46-15876 beschriebene Druck-Fixieren des Toners hat verschiedene Vorteile, '** z. B. einen wirtschaftlichen Energieverbrauch, das Fehlen von Verschmutzung, die Möglichkeit des sofortigen Kopierens, ohne daß nach dem Anschluß der Kopiervorrichtung an das Netz gewartet werden muß, das Fehlen der Gefahr des Versengens der Kopie, die Möglichkeit

^" eines Fxxierens mit hoher Geschwindigkeit und einen einfacheren Aufbau der Fixiervorrichtung.

Dieses Fixierverfahren ist jedoch auch mit verschiedenen Schwierigkeiten wie der ungenügenden Fixierbarkeit des Toners, einem Absetzen des Toners auf der Druckwalze oder einem Anhaften des Papiers an dieser Walze verbunden, weshalb verschiedene Versuche zur Verbesserung der Druckfixxerbarkeit vorgenommen worden

sind.
30

Zum Beispiel sind schon folgende druckfixierbare Toner vorgeschlagen worden: ein druckfixierbarer Toner, der eine aliphatische Komponente und ein thermoplastisches Harz enthält, wie er in der britischen Patent-35

schrift 1 210 665 beschrieben wird, ein druckfixierbarer, eingekapselter Toner mit einem weichen Kern-

9 0 9 i? , :- .-'" "» ■' 14

material, wie er in den US-Patentschriften 3 788 994, 3 893 932 und 3 974 078 und in den japanischen Offenlegungsschriften Sho 49-17739 und Sho 52-108134 beschrieben wird, und ein druckfixierbarer Toner, bei dem ein Blockcopolymerisat aus einem zähen bzw. widerstandsfähigen Polymer und einem weichen Polymer verwendet wird, wie er in der japanischen Offenlegungsschrift Sho 48-75033 beschrieben wird.

Man konnte jedoch keinen für die praktische Verwendung zufriedenstellenden, druckfixierbaren Toner erhalten, der eine ausreichende Druckfixierbarkeit hat, der frei vom Absetzen des Bildes auf oder dem Ankleben des Papiers an der Druckwalze ist, der nach wiederholter Verwendung eine stabile Gebrauchsleistung in bezug auf die Entwicklung und das Fixieren zeigt, der frei vom Ankleben an den Träger, an Metallhülsen oder an ein lichtempfindliches Element ist und eine zufriedenstellende Lagerbeständigkeit hat, ohne daß er während

™ der Lagerung koaguliert oder zusammenbackt.

Zum Beispiel ist ein druckfixierbarer Toner, der aus einem weichen Material besteht, mit verschiedenen Nachteilen verbunden, obwohl er eine relativ gute Druckfixierbarkeit zeigt. Zum Beispiel ist bei der Herstellung solcher Tonerteilchen das Quetschen bzw. Zerdrücken schwierig, es besteht die Neigung, daß sich der Toner auf der Druckwalze absetzt oder am Träger oder dem lichtempfindlichen Element anklebt, und während der

Lagerung tritt ein Koagulieren oder Zusammenbacken ein.

Auch die praktische Gebrauchsleistung der bekannten, druckfixierbaren Kapseltoner war unbefriedigend, da sich nach einem wiederholten Fixierbetrieb ein weiches

Kernmaterial, das eine zufriedenstellende Druckfixier-

S 0 9 0 j ί / 0 'Π 4

-9- B 9516 2908852

barkeit zeigt, allmählich auf der Druckwalze abscheidet, wodurch ein Absetzen des Toners auf oder ein Ankleben des Papiers an der Walze verursacht wird, während sich die Gebrauchsleistung in bezug auf das Fixieren verschlechtert, wenn ein solcher Nachteil vermieden wird.

Auch bei einem in neuerer Zeit angewandten Entwicklungsverfahren, bei dem ein Einkomponentenentwickler eingesetzt wird, der nur aus Tonerteilchen besteht, in denen sehr kleine magnetische Teilchen enthalten sind, und frei von Trägerteilchen ist, muß das Bindemittelharz für den Toner eine zufriedenstellende Dispergierbarkeit für die magnetischen Teilchen und eine zufriedenstellende Haftung an den magnetischen Teil-

TS chen sowie eine hohe Schlagzähigkeit und ein hohes Fließvermögen in dem Toner zur Verfügung stellen, wobei es nicht einfach ist, diese Eigenschaften mit der Gebrauchsleistung in bezug auf die Druckfixierung in

Übereinstimmung zu bringen.
20

Aufgabe der Erfindung ist ein druckfixierbarer Toner, der auf gewöhnlichem, einfachem Papier eine zufriedenstellende und stabile Druckfixierbarkeit zeigt und selbst nach wiederholter Entwicklung eine

° stabile Gebrauchsleistung in bezug auf das Entwickeln und das Fixieren beibehält,

der sich weder auf der Druckwalze absetzt noch an dem Träger, der Entwicklungshülse, dem lichtempfindlichen Element usw. anhaftet,

der eine ausgezeichnete Lagerfähigkeit hat und

während der Verwendung oder bei der Lagerung weder koaguliert noch zusammenbackt,

der bei der Verwendung die ganze Zeit eine zufriedenstellende und stabile Aufladbarkeit zeigt,

wodurch man ein deutliches Bild ohne Hintergrundschleier

- 10 - B 9516 2308652

' erhalten kann,

der in der Lage ist, eine zufriedenstellende Druckfixierbarkeit und ein zufriedenstellendes magnetisches Verhalten zu zeigen und dennoch elektrostatisch übertragen werden kann, wenn er als magnetische Teilchen enthaltender, magnetischer Toner eingesetzt wird,

und der eine zufriedenstellende Haltbarkeit und Fließfähigkeit hat.

'0 Die Erfindung richtet sich insbesondere auf einen Kapseltoner mit ausgezeichneter Druckfixierbarkeit, bei dem die vorstehend erwähnten Nachteile dadurch vermieden worden sind, daß man bei einem gebräuchlichen, druckfixierbaren Kapseltoner das Verhältnis der Dicke

'5 der Hülle zum Kernmaterial und auch die Teilchengrößenverteilung festgelegt hat.

Gegenstand der Erfindung ist ein druck fixierbarer

Kapseltoner aus eingekapselten Teilchen, die jeweils

aus einem mit einem isolierenden Hüllmaterial beschichteten, druckfixierbaren Kernmaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapseltoner eine Haupt-Teilchengröße innerhalb eines Bereichs von 5 μπι bis 25 μΐη und eine solche Teilchengrößenverteilung hat, daß die Anzahl

der Tonerteilchen innerhalb des Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße +_ 3 μπι" mindestens 70 % der Gesamtzahl der Tonerteilchen beträgt, und daß die Beziehung

0,02 = (a - b)/b = 0,4 30

erfüllt ist, worin

die Haupt-Teilchengröße der Teilchen des Kapseltoners in μπι und

b die Haupt-Teilchengröße des Kernmaterials

in μΐη ist.

Es ist bekannt, daß die Gebrauchsleistung eines druckfixierbaren Kapseltoners durch das Verhältnis des zur Erzielung der Druckfixierbarkeit dienenden Kernmaterials zu dem zur Verbesserung der Aufladbarkeit und des Fließvermögens dienenden Hüllmaterial beeinflußt wird. Erfindungsgemäß wurde jedoch außerdem gefunden, daß die Teilehengrößenverteilung des Kernmaterials und der Tonerteilchen und die Dicke der Hülle in einer Wechselbeziehung zueinander stehen und ein bevorzugtes Verhältnis einhalten müssen, damit ein zufriedenstellender druckfixierbarer Kapseltoner er— halten wird.

Mit anderen Worten, es ist nicht möglich, einen zufriedenstellenden Kapseltoner mit stabiler Gebrauchsleistung einfach dadurch in konstanter Weise zu erhal- ten, daß man ein Kernmaterial mit zufriedenstellender Druckfixierbarkeit und ein Hüllmaterial mit zufriedenstellender Aufladbarkeit und zufriedenstellendem Fließvermögen einsetzt und das Mengenverhältnis des Kernmaterials zum Hüllmaterial festlegt. Wie gefunden wurde,

^ίΌ beruht dies auf der Tatsache, daß nicht notwendigerweise jedes Tonerteilchen ein bevorzugtes Verhältnis des Kernmaterials zu dem Hüllmaterial aufweist, da das Kernmaterial eine bestimmte Teilehengrößenverteilung hat, während die fertigen Teilchen des Kapseltoners

eine andere Teilehengrößenverteilung haben. Es ist daher selbst dann nicht möglich, einen Kapseltoner mit stabiler Gebrauchsleistung zu erhalten, wenn die Teilchen des Kapseltoners hinsichtlich ihrer Größe klassiert bzw. gesiebt werden, um eine bestimmte Teil-

chengrößenverteilung zu erhalten.

90 3 3 3 .i/n 7 1.4

Auf diese Weise wurde gefunden, daß die Teilchengrößenverteilung des Kernmaterials und der Teilchen des Kapseltoners und das Verhältnis des Kernmaterials zum Hüllmaterial sorgfältig kontrolliert werden müssen, damit sie bestimmte Bedingungen erfüllen, um eine konstante Druckfixierbarkeit und Aufladbarkeit und ein konstantes Fließvermögen zu erzielen.

Im einzelnen wurde erfindungsgemäß gefunden, wie 'Ο schon vorstehend erläutert wurde, daß ein Kapseltoner mit stabiler Gebrauchsleistung in konstanter Weise erhalten werden kann, wenn die Haupt-Teilchengröße des Toners im Bereich von 5 μΐη bis 25 μπι gewählt wird, wenn die Anzahl der Tonerteilchen mit einer Teilchen-'^ größe innerhalb des Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße +_ 3 μηι" mindestens 70 %, vorzugsweise mindestens 80 %, der Gesamtzahl der Tonerteilchen beträgt _un3 _wenn die Haupt-Teilchengröße a des Kapseltoners und die Haupt-Teilchengröße b des Kernmaterials

(jeweils in μΐη) die Bedingung

0,02 = (a - b)/b ^ 0,4,

vorzugsweise die Bedingung
25

0,05 = (a - b)/b = 0,3,

erfüllen.
30

Unter dem Begriff "Haupt-Teilchengröße" ist eine Teilchengröße zu verstehen, zu der die maximale Anzahl von Teilchen in einer Teilchengrößenverteilung gehört, wobei die Anzahl der Teilchen einer gegebenen Teilchengröße mittels eines Teilchengrößen-Analysiergeräts festgestellt werden kann. Bei einem solchen

909=··

Analysiergerät wird ein optisch vergrößertes Bild der zu messenden Teilchen durch eine Fernsehkamera in Video-Signale umgewandelt, die weiter in einer Schwellenschaltung in binär verschlüsselte Bildsignale umgewandelt und zur Messung der Anzahl und der Größe der Teilchen mittels der Äbtastlinien einer Zählschaltung zugeführt werden. Die erhaltenen Ergebnisse werden über fünf Proben gemittelt.

Ein Beispiel für ein solches Teilchengrößen-Analysiergerät ist unter dem Warenzeichen LUZEX 450 {Nippon Regulator Co.} bekannt.

Wenn der Kapseltoner hergestellt wird, indem man '5 zuerst Teilchen des Kernmaterials bildet und diese Teilchen dann mit dem Hüllmaterial beschichtet, ist es besonders wünschenswert, die Teilchen des Kernmaterials vor der Beschichtung mit dem Hüllmaterial so zu klassieren bzw. zu sieben, daß sie innerhalb des ^ζυ Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße .+_ 3 um" liegen, und das Klassieren bzw. Sieben zu wiederholen, nachdem die Herstellung des Kapseltoners beendet ist. Auf solche Arbeitsgänge des Klassierens bzw. Siebens kann jedoch verzichtet werden, wenn man die vorstehend erwähnten, erfindungsgemäßen Bedingungen durch eine geeignete Wahl der Herstellungsbedingungen der Kapsel erfüllen kann. Man kann prüfen, ob die erfindungsgemäßen Bedingungen erfüllt sind, indem man nach der Herstellung des Kapseltoners die Haupt-Teilchengröße des

Kernmaterials mißt, nachdem man die Kapselhülle mit einem Lösungsmittel entfernt hat, durch das das Hüllmaterial, jedoch nicht das Kernmaterial aufgelöst werden kann.

9 o 9 3:, a / α ν 14

Wenn bei der vorstehend beschriebenen Gleichung der Wert von (a - b)/b kleiner als 0,02 ist, so führt dies zu einer verschlechterten Aufladbarkeit, wodurch eine vermehrte Koagulation und eine in bedeutendem Maße verschlechterte Haltbarkeit verursacht wird, während ein höherer Wert als 0,4 zu einer bedeutenden Verschlechterung der Druckfixierbarkeit führt. Auch wird es unmöglich, in konstanter Weise eine stabile Gebrauchsleistung des Toners zu erzielen, wenn mehr als 30 % der Teilchen außerhalb des Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße +_ 3, um" liegen.

Der erfindungsgemäß als Kernmaterial einzusetzende, druckfixierbare Bestandteil kann geeigneterweise aus den für die bekannten, druckfixierbaren Kapseltoner verwendeten Kernmaterialien ausgewählt werden. Der druckfixierbare Bestandteil kann aus einem Material, das unter einem erhöhten Druck oder bei Normaltemperatur und -druck klebfähig ist, oder aus einer geeigneten Mischung solcher Materialien bestehen. Erfindungsgemäß ist es daher möglich, irgendein Material einzusetzen, das die Eigenschaft der Druckfixierbarkeit zeigt. Beispiele für solche Materialien werden in der britischen Patentschrift 1 210 665, in den US-Patentschriften 3 788 994 und 3 974 078 und in den japanischen Offenlegungsschriften Sho 49-17739, Sho 52-1O8134 und Sho 48-75033 beschrieben.

Besonders bevorzugte Beispiele eines solchen on

Materials sind höhere Fettsäuren wie Stearinsäure, Palmitinsäure oder Laurinsäure; Polyolefine wie niedermolekulares Polyäthylen, niedermolekulares Polypropylen, oxidiertes Polyäthylen oder Polytetrafluoräthylen; niedermolekulares Polystyrol; Epoxid-

harze; Polyesterharze mit einer 10 nicht überschreiten-

9 0 9 Z :: j / 0 V 14

den Oxidationszahl; Styrol-Butadien-Copolymerisate mit einem Monomerenverhältnis von 5:95 bis 3O:7O; Sthylen-Acrylsäure-Copolymerisate; Äthylen-Methacrylsäure-Copolymerisate; Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisate; Polyvinylpyrrolidon; Methylvinyläther-Maleinsäurean— hydrid-Copolymerisate; maleinsäurönodif izierte Phenolharze, phenolmodifizierte Terpenharze usw.

Ein besonders bevorzugtes Material, das hinsiehtlieh seiner Druckfixierbarkeit und anderer Eigenschaften ausgezeichnet ist, ist oxidiertes Polyäthylen hoher Dichte (Dichte: höher als 0,95 g/cm³, vorzugsweise höher als 0,97 g/cm³) mit einem Schmelzindex, der höher als 100, vorzugsweise höher als 200, ist. Die Herstellung dieses besonderen Polyäthylens wird in der US-Patentschrift 3 339 850 näher beschrieben. Die Dichte des oxidierten Polyäthylens wird nach dem in ASTMD15O5-57T definierten Verfahren bestimmt. Auch der Schmelzindex (MI) wird nach Messung der FlieS-geschwindigkeit F unter der Bedingung D nach ASTMD1238-57T mittels der Gleichung

logMI = 0,921 · logF + 1,039 bestimmt.

Man fand, daß das vorstehend erwähnte, oxidierte Polyäthylen für den erfindungsgemäßen Zweck besonders zu bevorzugen ist, wenn sein Erweichungspunkt (zu bestimmen

nach dem durch ASTM-E28 definierten Verfahren) über 100 ⁰C liegt und wenn es ein niedriges Molekulargewicht mit einer Säurezahl von mehr als 20 hat.

Ein kleinerer Schmelzindex als 100 führt zu einer

bedeutenden Verschlechterung der Druckfixierbarkeit auf gewöhnlichem Papier, und auch eine kleinere Dichte

9 0 9 8 :. 8 / 0 7 1 4

' als 0,95 g/cm³ führt zu einer verschlechterten Druckfixierbarkeit.

Als isolierendes Hüllmaterial können verschiedene Harze eingesetzt werden, die vorzugsweise geeignete Filmbildungseigenschaften, negative oder positive Aufladbarkeit und Fließvermögen ohne Koagulation aufweisen und die Ocu. ckf ixierbarkeit des Kernmaterials nicht behindern.
10

Beispiele für solche Harze sind Polymerisate oder Copolymerisate von Styrol oder substituiertem Styrol wie Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol, Polyvinyltoluol, Styrol-Butadien-Copolymerisate, Styrol-Acry!Baureif Copolymerisate oder Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate, Polyesterharze, Acrylharze, Xylolharze, Polyamidharze, Ionomerharze, Furanharze, Ketonharze, Terpenharze, Terpentinharz, mit Terpentinharz modifizierte Pentaerythritester, mit natürlichem Harz

^zu modifizierte Phenolharze, mit natürlichem Harz modifizierte Maleinsäureharze, Cumaron-Inden-Harze, alicyclische Kohlenwasserstoffharze, Erdölharze, Phthalat-Acetat-Cellulose, Stärke-Pfropfpolymerisate, Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol usw., die einzeln

oder als Gemisch solcher Harze eingesetzt werden können. Von diesen Materialien werden Styrolharze, Polyesterharze, Ionomerharze, Phthalat-Acetat-Cellulose, Stärke-Pfropfpolymerisate und Polyvinylbutyral mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht über 1500 besonders bevorzugt.

Für den Fall, daß die Affinität oder das Haftvermögen zwischen dem Kernmaterial und dem Hüllmaterial nicht ausreicht, kann eine Klebstoff-Zwischenschicht vorgesehen werden.

9 0 S 8 :: : / 0 7 U

Das Kernmaterial muß erfindungsgemäß in einem solchen Ausmaß durch das Hüllmaterial bedeckt werden, daß der Toner eine zufriedenstellende Gebrauchsleistung z. B. in bezug auf die Aufladbarkeit und das Fließvermögen hat, und es ist nicht notwendig, daß das Kernmaterial vollständig durch das Hüllmaterial bedeckt wird.

Das isolierende Hüllmaterial kann auch eine geeignete Menge eines üblicherweise bei Tonern eingesetzten Mittels zur Regulierung der Ladung, z. B. einen metallhaltigen Farbstoff oder Nigrosin, enthalten.

Ein solches Mittel zur Regulierung der Ladung : kann auch in Form eines feinen Pulvers zu dem Kapseltoner hinzugegeben und damit vermischt werden.

Für den erfindungsgemäßen Kapseltoner ist außerdem irgendein färbendes Material, z. B. ein Farbstoff oder ein Pigment, das üblicherweise bei Tonern verwendet wird, anwendbar und kann zu dem Kernmaterial und/ oder zu dem Hüllmaterial hinzugefügt werden.

Um einen magnetischen Toner zu erhalten, können _zu dem erfindungsgemäßen Toner auch feine, magnetische Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa O,1 um bis 5 um hinzugegeben werden. Solche magnetischen Teilchen können aus irgendeinem magnetischen

oder magnetisierbaren Material bestehen, z. B. aus on
^uv/ einem gepulverten Metall wie Mangan, Nickel, Kobalt, Eisen oder Chrom, aus Ferriten, aus Manganlegierungen und —verbindungen oder aus anderen, bekannten ferromagnetischen Legierungen. Solche magnetischen Teilchen können entweder zu dem Kernmaterial oder zu dem Hüll-

material hinzugegeben werden, sie werden jedoch vorzugs-

90 9 8 3 8/0714

ι weise zu dent Kernmaterial hinzugegeben, um einen isolierenden Toner zu erhalten. Die magnetischen Teilchen werden in einer Men<|e von 1 bis 50 %, vorzugsweise von 5 bis 30 %, bezogen auf das Gewicht des Toners, hinzugegeben.

Das mittels des .erfindungsgemäßen Kapseltoners erhaltene Bild wird fixiert, indem man es, gegebenenfalls unter zusätzlicher Erhitzung, zwischen einem Paar von gegeneinander gepreßten Walzen laufen läßt. Der Druck, der ausgeübt wird, liegt im allgemeinen innerhalb eines Bereichs von etwa 15 kg/cm bis 30 kg/cm und kann durch eine Vorrichtung ausgeübt werden, wie sie z. B. in der japanischen Auslegeschrift Sho 44-12797 und in den US-Patentschriften 3 269 626, 3 612 682, 3 655 282 und 3 731 358 beschrieben wird.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden

Beispiele näher erläutert. Die Mengen werden jeweils

^" durch Gewichtsteile dargestellt.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 1OO Teilen oxidiertem Polyäthylen nc
^iJ (Dichte: 0,99; Schmelzindexr 1000) und 10 Teilen Carbon-Black würde bei etwa 15Ο ⁰C in einer Walzenmühle 3O min lang ausreichend vermischt und dann in einer Strahlmühle gemahlen bzw. zerquetscht, wodurch man ein feingepulvertes Kernmaterial mit einer Haupt-

Teilchengröße von 14,5 pm erhielt. Anschließend wurde das Kernmaterial so klassiert bzw. gesiebt, daß mindestens 9O % der Teilchen innerhalb eines Teilchengrößenbereichs von etwa 11,5 μΐη bis 17,5 \im lagen.

9 0-93 3 S./0 7 14

Die auf diese Weise erhaltenen Teilchen des Kerninaterials wurden dann in einer 5 %igen Lösung eines cyclisierten Kautschuks (Warenzeichen ALPEX CK 450, Hoechst AG)in Xylol dispergiert, durch Filtrieren gesammelt und 60 min lang bei 80 ⁰C getrocknet, um eine außerordentlich dünne Klebstoff-Zwischenschicht zu bilden.

Die auf diese Weise hergestellten Teilchen wurden dann in einer 10 %igen Lösung eines Styrol-Butadien-Copolymerisats (Gewichtsverhältnis 15:85) in Cyclohexan ausreichend dispergiert, durch Filtrieren wieder gesammelt, in einer 1:9-Mischung von Cyclohexan und η-Hexan dispergiert und durch Versprühen getrocknet, wodurch man einen Kapseltoner erhielt, der eine Haupt-Teilchengröße von 16,3 lim zeigte, während das Verhältnis (a - b)/b 0,144 betrug. Man fand auch, daß 86 % der Tonerteilchen innerhalb des Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße +_ 3 μΐη" lagen. 1O Teile des auf diese Weise hergestellten Kapseltoners wurden mit 90 Teilen eines Trägers in Form eines Eisenpulvers (Warenzeichen EFV2OO/3OO, Nippon Teppun Co) vermischt, um einen Entwickler zu erhalten.

Der Entwickler wurde durch kontinuierliches Kopieren in einem Trocken-Elektrophotographiekopiergerät (Warenzeichen NP-5000, Canon K.K.) getestet, wobei die Fixiervorrichtung des Kopiergeräts durch ein

Paar von starren bzw. festen, galvanisch verchromten on

Walzen (Develop Co.) ersetzt worden war, die einen Gesamtdruck von 460 kg ergaben.

Man fand, daß mit diesem Entwickler ein in zufriedenstellender Weise fixiertes, deutliches Bild

ohne Hintergrundschleier erhalten werden konnte und

909838/0714

-2O- B 9516

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daß die anfängliche Bildqualität und Fixierbarkeit selbst nach kontinuierlicher Herstellung von 5O.OOO Kopien im wesentlichen beibehalten werden konnten.

Das Ergebnis des Fixxerbarkextstestes wurde durch den unter Reibung erfolgenden Farbstoffechtheitstest, wie er im Standard JIS-LO849-1971 definiert ist, mit dem Gütegrad 5 bewertet. Bei diesem Standardtest wird die Oberfläche mit dem fixierten Toner in einer bestimmten Weise auf einem Reibungs-Testgerät gegen ein weißes Baumwolltuch gerieben, und die Färbung auf dem Baumwolltuch wird mit einer Standard-Grauskala verglichen, damit die Echtheit der Fixierung mit verschiedenen Gütegraden bewertet werden kann.

Im vorstehend beschriebenen Beispiel wurde auch die Dicke der Hülle variiert, wobei man die folgenden Ergebnisse erhielt:

Beispiel	a	1	(um)	b	1	(um)	(a - b}/b	Fixier barkeit	5	Haltbar keit. (Kopxen)	000
1	1	6,3	1	4,5	0,12	Güte grad )	5	>50	000
2	1	9,7	1	4,5	0,36	4 -	5	>50	0OO
3	1	8,1	1	4,5	0,25		6	>5O	OOO
4	1	5,9	1	4,5	O,1O	5 -	6	5O	000
5		5,2		4,5	0,05	5 —		40
Vergleichs beispiel	1		1				6		OOO
1	2	4,7	1	4,5	0,01	5 -	3	1	OOO
2	1,0	4,5	0,45	2 -	>5O

9 0 9 8? " / ■ ι ⁼

- 21 - B 9516 . ,

/9Ü8652 Wenn das Kernmaterial in den vorstehenden Beispielen 1 bis 5 nicht klassiert bzw. gesiebt wurde, verminderte sich der Anteil der Teilchen innerhalb des Bereichs "Haupt-Teilchengröße +_ 3 μια" auf etwa 60 bis 63 %, und die Fixierbarkeit wurde um 1 oder 2 Gütegrade herabgesetzt, insbesondere bei vollständig geschwärzten Flächen des Bildes.

Beispiele 6 bis 15 und Vergleichsbeispiele 3 bis 6 10

Die Verfahren der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden wiederholt, jedoch wurden die Hüllmaterialien durch in Aceton aufgelöste Phthalat-Äcetat-Cellulose (Wako Chemical Co.) und durch ein in Methylathy!keton aufgelöstes Styrol—Maleinsäureanhydrid-Butylacrylat-Copolymeri.sat (Monomeren-Gewichtsverhältnis 50:15:35; Warenzeichen STYLITE X-4, Daido Kogyo Co.) ersetzt, wobei man vergleichbare Ergebnisse erhielt.
20

Beispiele 16 bis 18 und Vergleichsbeispiele 7 bis

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei die nachstehend angegebenen Kern- und Hüllmaterialien eingesetzt wurden:

	Kensnaterial	Äthylen—	η	- 22 -	Hüllmaterial	B 95	16 _n	η η ο e c	"C	2-3
		Vinyl·-	Stearinsäure					bubo b
	Itolytefcrafluor-	acetat-Copoly-			Styrol-Buta-		t	Fixier-
	äthylen (Lubron	merisat		b (m)	dien-Gopoly-	a (pm)	(a-byb	barkeit
Bei	L-5,Daikin	(SC-41O,			merisat			5(Güte		3-4
spiel	Ebgyo	Allied		12,O	(MDnomeren-	14,7	0,23	grad)
16		Chemical)	gleichs-		Gew.-Verhält
			beispiel		nis 15:85)				I
		gleichs-	9		{Lösung in
		beispiel			Msthyläthyl-
		8		ceton
		18
	gleichs-							1
	beispiel			If				4
	7
Ver	17	Ver
		12,O		17,6	0,47
		Il
					1-2

	10,4		12,6	0,21

Ver


	II
	Polyvinyl
	alkohol
1O,4	(Lösung in	16,8	0,61
7,5	Äthanol)	9,1	0,20

	II


7,5	11,3	0,50

9GB ■: · -i .·.-■ ORIGINAL INSPECTED

Beispiel 19

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden die 10 Teile Carbon-Black durch 3O Teile eines Magnetits (Warenzeichen EPT-1OOO; Toda Kogyo Co.) ersetzt, wodurch man einen magnetischen Einkomponenten-Kapseltoner erhielt.

Der auf diese Weise hergestellte, magnetische Kapseltoner wurde aliein bei einem Kopiertest verwendet. Für diesen Kopiertest wurde ein Trocken-Elektrophotographiekopiergerät (Warenzeichen NP-5000, Canon K.K.) eingesetzt, dessen Fixiervorrichtung durch ein Paar von festen bzw. starren, galvanisch verchromten Fixierwalzen (Develop Co.) ersetzt worden war, die einen Gesamtdruck von 460 kg ergaben. Bei diesem Test wurde gefunden, daß der vorstehend erwähnte Toner zu einem in befriedigender Weise fixierten, deutlichen Bild ohne Hintergrundschleier führte und daß die anfängliche 2" Bildqualität und Fixierbarkeit selbst nach 30 OOO Kopiervorgängen mit diesem Toner im wesentlichen beibehalten wurden. Das Ergebnis des Fixierbarkeitstestes wurde mit dem Gütegrad 4 bis 5 bewertet.

Beispiele 20 bis 26

Das Verfahren von Beispiel 19 wurde mit den nachstehend angegebenen Harzmassen wiederholt. Alle Toner, die man erhielt, führten zu in befriedigender Weise

fixierten, deutlichen Bildern.

90 3 B : '/=»".■" 14

j Beispiel

2O

21

22

23

24

25

26

Oxidiertes Polyäthylen

d * 0,99 M.I. 400 Harz der Hülle

Ionomerharz

0,97

M.I. 650

d O,955 M.I. 1500

d 0,99 M.I. 150

d 0,955 M.I. 4800

d 0,99 M.I. 1000

d 0,99 M.I. 1000 Polyesterharz

Fixierbarkeit

3-4 (Gütegrad)

4-5

Styrol-Butadien-Copolymerisat

Phthalat-Acetat-Cellulose

Mit Maleinsäure modifiziertes

Phenolharz

4-5

3-4

4-5

Styrol-Maleinsäure- 4-5 anhydrid-Oopolymerisat

Mit oxidierter Stärke gepfropftes 4-5 Polystyrolharz

M.I. = Schmelzindex d = Dichte (g/cm )

Beispiel 27

Ein Gemisch aus 50 Teilen oxidiertem Polyäthylen {Dichte: 0,99; Schmelzindex: 1000), 50 Teilen Äthylen-Acrylsäure-Copolymerisat, 5 Teilen oxidierter Stärke und 1000 Teilen Toluol wurde einen Tag lang in einer Porzellan-Kugelmühle vermischt, und die erhaltene Lösung wurde bei 80 ⁰C durch Versprühen getrocknet, wobei man einen Toner mit einem Teilchengrößenbereich von 8 jim bis 12 μκ erhielt, der eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 10 μΐη hatte. Der Toner zeigte eine triboelektrische Aufladung von -10 )xC/q. 10 Teile des Toners wurden mit 90 Teilen eines Eisenpulvers (Warenzeichen EFV 250-400, Nippon Teppun Co.)

T5 vermischt, um einen Entwickler zu erhalten. Dieser Entwickler wurde in einem handelsüblichen Trocken-Elektrophotographiekopiergerät (Warenzeichen NP-5000; Canon K.K.) getestet, bei dem die Fixiervorrichtung durch ein Paar von starren bzw. festen, galvanisch verchromten Fixier-

^ walzen ersetzt worden war, die einen Gesamtdruck von 460 kg ergaben. Man fand, daß der Toner zu deutlichen, schleierfreien Bildern und dazu führte, daß die anfängliche Bildqualität ohne ein Absetzen von Toner auf oder ein Anhaften von Papier an den Druckwalzen im wesent-

liehen beibehalten wurde, selbst nachdem 100.000 Kopien hergestellt worden waren. Das Ergebnis des Fixxerbarkeitstestes wurde mit dem Gütegrad 4 bis 5 bewertet.

Beispiel 28
*

Ein Gemisch aus 100 Teilen oxidiertem Polyäthylen (Dichte: 0,99;.Schmelzindex: 1000; Säurezahl: 20; durchschnittliches Molekulargewicht: 4 000) und 30 Teilen

Magnetit (Warenzeichen EPT-1000, Toda Kogyo) wurde bei Oj

140°C bis 150⁰C 30 rain lang in einer Walzenmühle vermischt und in einer Strahlmühle gemahlen bzw. zerquetscht, wobei man einen isolierenden, magnetischen Toner mit c einem Teilchengrößenbereich von 5μΐη bis 2 0μΐη erhielt. 20 Teile des auf diese Weise erhaltenen Toners wurden in einer Mischvorrichtung mit 1 Teil einer feingepulverten, oxidierten Stärke (Warenzeichen PETROCOAT RJ) vermischt, wodurch ein Entwickler erhalten wurde. Der

■,η Entwickler wurde durch eine in ähnlicher Weise wie in Beispiel 19 durchgeführte Entwicklung getestet, und durch Übertragung des entwickelten Bildes auf ein gewöhnliches Papier mittels Koronaentladung und anschließendes Druckfixieren konnte ein sehr deutliches schleierfreies Bild erhalten werden. Das Ergebnis des Fixierbarkeitstestes wurde mit dem Gütegrad 4 bis 5 beurteilt.

Beispiele 29 bis 34

Das Verfahren von Beispiel 28 wurde mit den nachstehend angegebenen Harzmassen wiederholt. Alle erhaltenen Toner zeigten eine zufriedenstellende Druckfixierbarkeit.

909838/0 714

Beispiel	Oxidiertes Poly äthylen	Harz der Mischung	Fixierbar- keit (Gütegrad)
29	d 0,97 M. I. 550 (30 Teile)	Polyesterharz (70 Teile)	3-4
30	d 0,96 M. I. 1000 {60 Teile)	Polystyrol (40 Teile)	4-5
31	d 0,99 M. I. 1000 {100 Teile)	-	5
32	d 0,97 M. I. 2600 (100 Teile)		4-5
33	d 0,955 M.I. 4800 (50 Teile)	Polystyrol-ffelein- säureanhydrid-Oopoly- merisat (50 Teile)	4
34	d 0,99 M.I. 200 (80 Teile)	Polyesterharz (20 Teile)	4-5

909838/07

Claims

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE

Grüpe - Pellmann

29Uöbb2

Patentanwälte; Dtpi.-incj. H.Tiedtke DipL-Cnem. G, Bühling Dipl.-Inü- R- Kinne Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapaient München

6. März 1979 B 9516

10

Patentansprüche

1. Druckfixxerbarer Kapseltoner aus eingekapselten Teilchen, die jeweils aus einem mit einem isolierenden Hüllmaterial beschichteten, druckfixierbaren Kernmaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapseltoner eine Haupt-Teilchengröße innerhalb eines Bereichs von 5 μια bis 25 um und eine solche Teilchengrößenverteilung hat, daß die Anzahl der Tonerteilchen innerhalb des Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße +_ 3 \xm" mindestens 70 % der Gesamtzahl der Tonerteilchen beträgt, und daß die Beziehung

O,O2 = (a - b)/b = 0,4

25

erfüllt ist, worin

30

die Haupt-Teilchengröße der Teilchen des Kapseltoners in μπι und

die Haupt-Teilchengröße der Teilchen des Kernmaterials in μΐη ist.

35

S09 83 8/0714

- 2 - B 9516 i£9Ü8fc>52

2. Kapseltoner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Tonerteilchen innerhalb des Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße _+ 3 pm" mindestens 80 % der Gesamtzahl der Tonerteilchen beträgt. 5

3. Kapseltoner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung

0,05 = (a - b)/b = O,3 10

erfüllt ist.

4. Kapseltoner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial ein Polyolefin ist.

5. Kapseltoner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial ein feinverteiltes, magnetisches Material enthält.

6. Kapseltoner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin ein oxidiertes Polyäthylen ist, das einen Schmelzindex von mindestens 100 und eine Dichte von mindestens 0,95 g/cm³ hat.

7. Verfahren zur Herstellung eines druckfixierbaren Kapseltoners,

dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen eines einen druckfixierbaren Bestandteil enthaltenden Kernmaterials klassiert bzw. siebt, um eine Teilchengrößen-

^ου fraktion mit dem Teilchengrößenberexch "Haupt-Teilchengröße des Kernmaterials +^ 3 μΐη" zu erhalten, daß man die Teilchen des Kernmaterials mit einem isolierenden Material beschichtet, um eingekapselte Tonerteilchen mit einer Haupt-Teilchengröße innerhalb eines Bereichs

von 5 um bis 25 um zu erhalten, und daß man des weiteren

ORIGINAL INSPECTED

die auf diese Weise erhaltenen, eingekapselten Tonerteilchen so klassiert bzw. siebt, daß die Anzahl der Tonerteilchen innerhalb des Teilchengrößenbereichs "Haupt-Teilchengröße +_ 3 μια" mindestens 7O % der Gesamtzahl der Tonerteilchen beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilchen des Kernmaterials so mit dem isolierenden Material beschichtet, daß die Beziehung

O,O2 * {a - b)/b = O,4

erfüllt ist, worin

a die Haupt-Teilchengröße der Tonerteilchen in μ,πι und

b die Haupt-Teilchengröße der Teilchen des Kernmaterials in μπι bedeutet. 20

9. Druckfixierbarer Toner, gekennzeichnet durch oxidiertes Polyäthylen mit einem Schmelzindex von mindestens 100 und einer Dichte von mindestens O,95 g/

cm³ als Toner-Bindemittel. 25

10. Druckfixierbarer Toner nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch oxidiertes Polyäthylen mit einem Schmelzindex von mindestens 200.

^JU 11. Druckfixierbarer Toner nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch oxidiertes Polyäthylen mit einer Dichte von mindestens 0,97 g/cm³.

14

- 4 - B 9516

12. Druckfixierbarer Toner nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch oxidiertes Polyäthylen mit einer Säurezahl von mindestens

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