DE3018692A1

DE3018692A1 - Toner fuer die elektrostatische photographie

Info

Publication number: DE3018692A1
Application number: DE19803018692
Authority: DE
Inventors: Seiji Arimatsu; Katsukiyo Ishikawa; Koichi Nagata; Yasusi Umeda
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1980-11-20
Also published as: GB2052774B; GB2052774A; DE3018692C2

Description

Toner für die elektrostatische Photographie

Die Erzeugung eines Bildes auf der Oberfläche eines photoelektrischen Leiters und seine Entwicklung auf elektrostatischem Wege werden seit vielen Jahren angewandt. Die Verfahren zur Entwicklung solcher elektrostatischen Bilder werden grob in die folgenden beiden Gruppen eingeteilt: 1) Die Flüssigkeitsentwicklung, bei der ein Entwicklungsmittel, das aus einem isolierenden organischen Medium und einer oder mehreren Arten von darin fein dispergierten farbabgebenden Komponenten besteht, verwendet wird, und 2) die Trockenentwicklung, bei der ein Entwickler in Form eines feinen Pulvers (als "Toner" bezeichnet), der aus einem natürlichen Harz oder Kunstharz und einem darin dispergierten farbabgebenden Mittel (z.B. Ruß oder Farbstoff) besteht, verwendet wird. Als Trockenentwicklungsverfahren sind das Kaskadenverfahren, das Haarbürstenverfahren, das Magnetbürstenverfahren, das Gegenabdruckverfahren, die Puderwolkenentwicklung usw. bekannt. Die Erfindung ist auf einen Toner gerichtet, der bei der Trockenentwicklung verwendet wird.

Bei der Trockenentwicklung wird ein Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren, z.B. das Kaskadenverfahren oder das Magnetbürstenverfahren, weitgehend als praktisch brauchbares Entwicklungsverfahren angewandt. Bei einem solchen Zweikomponentenverfahren wird ein Gemisch aus einem isolierenden Toner mit einer mittleren Teilchengröße von 30 um oder weniger und einer körnigen Substanz, die gewöhnlich als "Träger" bezeichnet wird, verwendet. Beim Kaskadenverfahren wird eine isolierende perlförmige

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körnige Substanz als Träger verwendet. Der Toner wird durch Reibung mit dem Träger elektrisch aufgeladen, haftet an der Oberfläche des Trägers und wird in dieser Weise zur Entwicklungsstellung transportiert. Beim Magnetbürstenverfahren ist der zu verwendende Träger eine magnetische körnige Substanz (hauptsächlich Eisenteilchen) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 70 bis 100 um. Der Träger wird magnetisch zu einem Zylinder angezogen, der hierdurch die Form einer Bürste annimmt. Der Toner wird durch Reibung mit dem Träger wie bei dem Kaskadenverfahren elektrisch aufgeladen, haftet an der Oberfläche des Trägers und wird in dieser Weise zur Entwicklungsstellung transportiert. Bei der Entwicklung ist der elektrisch leitfähige Träger gleichzeitig als Ent-Wicklungselektrode wirksam, die äußerst dicht an der Oberfläche des photoelektrischen Leiters angeordnet ist.

Das Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren wirft einige Probleme sowohl in bezug auf den Träger als auch den Toner auf. Der Träger ist an der elektrostatischen Aufladung und am Transport des Toners beteiligt und ist als Entwicklungselektrode (im Fall des Magnetbürstenverfahrens) wirksam, aber er ist nicht direkt an der Entwicklung selbst beteiligt. Er wird somit nicht bei jedem Kopiervorgang verbraucht, so daß seine nachteilige Veränderung mit der Zunahme der Zahl der Kopiervorgänge fortschreitet. Der Träger unterliegt der mechanischen Abnutzung als Folge der Scherkräfte und Schlagkräfte während der Arbeitsvorgänge in der Entwicklungsapparatur, und nach einigen tausend Entwicklungsvorgängen tritt eine Verschlechterung und nachteilige Veränderung ein. Um diese nachteilige Veränderung des Trägers zu verhindern, wurde vorgeschlagen, ihn mit verschiedenen Arten von Stoffen zu überziehen, um eine gewisse Wirkung auf die Verlangsamung der Geschwindigkeit der Verschlechterung auszuüben, jedoch ist die Wirkung durch die Notwendigkeit,

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die Qualität des entwickelten Bildes aufrecht zu erhalten, begrenzt.

Im Falle des Toners wurden ebenfalls verschiedene Methoden zur Verhinderung der nachteiligen Veränderung vorgeschlagen, beispielsweise die Verwendung von hochmolekularen Harzen, die gegen mechanische Abnutzung beständig sind, die Zumischung von verschleißmindernden Mitteln (z.B. Molybdändisulfid) zum Toner oder der Zusatz von Siliciumdioxidpulver zum Tonerpulver zur Steigerung der Rieselfähigkeit des Pulvers, wodurch sich eine verschleißmindernde Wirkung ergibt und der Zusatz von Siliciumdioxidpulver zum Toner diesem eine polierende Wirkung auf die am Träger und am photoelektrischen Leiter haftenden Tonerkomponenten verleiht. Diese Vorschläge werfen jedoch andere Probleme auf, z.B. Erhöhung der Fixiertemperatur, Verunreinigung des Trägers und des photoelektrischen Leiters, Verzerrung des Bildes als Folge der erneuten Zumischung des zurückgewonnenen Toners, Abnutzung der Entwicklungsmaschine, Verminderung der Mischbarkeit zwischen Träger und Toner usw.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die vorstehend dargelegten Probleme zu lösen und für die elektrostatische Photographie oder Elektrophotographie einen Toner, der überlegene Eigenschaften im Vergleich zu üblichen Tonern aufweist, insbesondere einen Toner verfügbar zu machen, der in den Pulvereigenschaften und elektrischen Eigenschaften beständig und stabil ist, gleichbleibend gute Bilder mit hoher Auflösung ergibt, die Bildung von Tonerfilmen auf den Oberflächen der Trägerteilchen und des photoelektrischen Leiters verhindert, die Verzerrung der Bilder bei der Rückmischung des zurückgewonnenen Toners unterdrückt, die Abnutzung der Entwicklermaschine vermindert und die Verarbeitbarkeit beim Mischen des Trägers mit dem Toner verbessert.

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Die Aufgaben, die die Erfindung sich stellt, werden gelöst durch Verwendung eines Tonergemisches, das einen Toner in Form eines feinen Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 30 um oder weniger und Siliciumdioxidpulver enthält, dessen Oberfläche mit dem Grundharz im Toner umhüllt ist.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine für die elektrostatische Photographie dienende Tonermisci.ang, die (A) ein Tonerpulver, das ein Grundharz und ein farbabgebendes Mittel enthält und eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 30 um hat, und (B) Siliciumdioxidpulver, dessen Oberfläche mit dem Grundharz umhüllt ist, enthält.

Als Komponente (A) eignen sich alle beliebigen üblichen Tonerpulver, z.B. ein Tonerpulver, das als Grundharz Polystyrol, ein Copolymerisat von Styrol mit einem Acrylat und/oder Methacrylat, ein Epoxyharz, ein PoIyacrylat, ein Polyamidharz, ein Polyesterharz, ein Polyvinylchlorid, ein Copolymerisat von Vinylchlorid mit Vinylacetat ο.dgl., und als Zusatzstoffe eine farbabgebende Komponente (z.B. Ruß, verschiedene organische Farbstoffe) und ein die elektrische Aufladung regulierendes Mittel (ein Antistatikmittel) (z.B. Nigrosinbase, ein Salz der Nigrosinbase, Neutralrot oder Nile-Blau) enthält. Bei einer 30 um übersteigenden mittleren Teilchengröße wird das Auflösungsvermögen des kopierten Bildes schlechter; gleichzeitig wird Schleierbildung durch grobes Pulver verursacht, so daß kein klares Bild erzielbar ist.

Zur Erzielung einer elektrostatischen Photographie oder Elektrophotographie mit ausgezeichnetem Auflösungsvermögen und hoher Reflexionskonzentration am vollen (solid) Teil sowie geringer Dicke der Tonerschicht selbst beim Heizwalzen-Fixierungsverfahren, das sich zum Ko-

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pieren mit hoher Geschwindigkeit eignet, wird besonders die Verwendung eines Tonerpulvers empfohlen, das (a) ein Styrolharz mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht von weniger als 3000, (b) Furnace-Ruß von pH 6,5 bis 9,5, (c) ein niedrigmolekulares Polyolefin mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht von nicht mehr als lOOCO und (d) ein die Aufladung regelndes Mittel im Gewichtsverhältnis von 100 : 5 - 15 : 3 - 10 : 0,5 - 5 enthält. Ein solches Tonerpulver hat zweckmäßig eine Teilchengröße von 5 bis 20 um und eine mittlere Teilchengröße von 9 bis 10 um.

Das Styrolharz (a) kann ein üblicherweise als Tonerharz verwendetes Styrolharz mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht von 3000 oder mehr, vorzugsweise von 3000 bis 100.000 sein. Spezielle Beispiele sind Polystyrol, Copolymerisate von Styrol oder einem Styrolderivat (z.B. p-Chlorstyrol oder Vinyltoluol) mit einem beliebigen anderen Vinylmonomeren (z.B. Äthylen, Vinylchlorid, Butadien, Methylacrylat, Butylmethacrylat, Acrylnitril, Acrylamid, Vinylmethyläther, Vinylmethylketon und N-Vinylpyrrol). Diese Styrolharze können allein oder in Kombination verwendet werden. Als Beispiele solcher Styrolharze, die im Handel erhältlich sind, sind die Produkte "Highmer SBM 600, SBM 73" (Hersteller Sanyo Chemical Industries Ltd.), "Priolite S-6B, VTL, VTACL, ACL, HML" (Hersteller Goodyear Tire Corp.) und "Picolastic D-150, D-125" (Hersteller Esso Research and Engineering 6o.) zu nennen. Bei Verwendung eines Styrolharzes mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht von weniger als 3000 ist der Erweichungspunkt zu niedrig, so daß die Lagerbeständigkeit verschlechtert wird und das Pulver zusammenbackt ("blocking").

Als Ruße (b) eignen sich neutrale oder schwach basische Furnace-Ruße mit einem pH-Wert von 6,5 bis 9,5, vorzugsweise von 7 bis 8,5. Im allgemeinen haben diese Ruße

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eine Teilchengröße von 10 bis 25 mu, vorzugsweise von 15 bis 20 mu. Der Färbekraftindex, der das Färbevermögen des Rußes angibt, beträgt zweckmäßig 100 oder mehr, vorzugsweise 115 oder mehr. Als Beispiele solcher Ruße, die im Handel erhältlich sind, sind die Produkte "Monarch 700, 800, 880, 900" und "Black Pearls 700, 800, 880, 900" (Hersteller Cabot Corp.) und "RAVEN 1170, 1250" (Hersteller Columbian Carbon Japan Ltd.) zu nennen. Diese Produkte können allein oder in Kombination verwendet werden. Der Ruß wird gewöhnlich in einer Menge von 5 bis 15 Teilen, vorzugsweise 5 bis 10 Teilen, pro 100 Teile der Komponente (a) verwendet. Wenn die Menge kleiner ist als 5 Teile, wird die Reflexionsdichte der Tonerteilchen geringer. Wenn die Menge größer ist als 15 Teile, wird die Schichtdicke des Tonerbildes ungenügend und die Reflexionsdichte . geringer. Die Acidität (Basizität) des Rußes hat einen großen Einfluß auf die Dichte des Tonerbildes. Wenn der pH-Wert unter 6,5 liegt, bilden sich leicht feine Lücken auf der Tonerbildschicht, wobei die Dicke der Tonerschicht groß wird. Wenn der pH-Wert über 9,5 liegt, wird die Dicke des Tonerbildes zu gering, und eine genügende Reflexionsdichte am vollen Teil ist nicht erzielbar.

Als niedrigmolekulares Polyolefin (c) kann niedrigmolekulares Polyäthylen oder Polypropylen, das üblicherweise als Zusatzstoff für Tonerpulver beim Heizrollenfixierungsverfahren verwendet wird und ein Gewichtsmittelmolekulargewicht von 10.000 oder weniger, vorzugsweise von 2000 bis 8000 hat, verwendet werden. Als Beispiele solcher niedrigmolekularen Olefine, die im Handel erhältlich sind, sind die Produkte "AC Polyethylene 6A, 617" (Hersteller Allied Chemical Corp.) und "Biscole 550 P" (Hersteller Sanyo Chemical Industries Ltd.) zu nennen. Diese Produkte können allein oder in Kombination verwendet werden. Die zu verwendende Menge des niedrig-

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molekularen Polyolefins kann 3 bis 10 Teile, vorzugsweise 3 bis 5 Teile pro 100 Teile der Komponente (a) vom Standpunkt des Ablösungsvermögens und der Verbesserung der Rieselfähigkeit betragen. Bei Verwendung von niedrigmolarem Polyolefin mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht von mehr als 10.000 ist der Erweichungspunkt so hoch, daß die Ablösungserscheinung (offset phenomenon) > nicht verhindert werden kann.

Als Mittel (b) zur Regelung der elektrostatischen Aufladung eignen sich übliche Produkte wie Nigrosinfarbstoffe und metallhaltige Farbstoffe. Beispiele von im Handel erhältlichen Mitteln zur Regelung der Aufladung sind die Produkte "Bontron N-Ol, N-02, N-03, 3-31" (Hersteller Orient Chemical). Diese Produkte können allein oder in Kombination verwendet werden. Die zu verwendende Menge des die Aufladung regelnden Mittels kann 0,5 bis 5 Teile, vorzugsweise 0,5 bis 2 Teile pro 100 Teile der Komponente (a) betragen. Wenn die Menge geringer ist als 0,5 Teile, ist die Stärke der Aufladung zu gering, so daß pulverförmiger Rauch bei der Entwicklung entsteht und Schleierbildung auf dem kopierten Papier erolgt. Wenn die Menge größer ist als 5 Teile, ist. die elektrostatische Aufladung zu stark, und die Reflexionsdichte am vollen Teil wird geringer.

Das Tonerpulver kann durch Mischen der Komponenten (a) bis (d) im genannten Mengenverhältnis nach einem üblichen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise werden die Komponenten (a) bis (d) vorgemischt, und das erhaltene Gemisch wird mit Hilfe einer Heizwalze oder eines Extruders als Schmelze geknetet, mit einer Hammermühle grob zerkleinert, mit einer Strahlmühle fein zerkleinert und mit einem Zickzack-Klassierapparat klassiert. Das in dieser Weise hergestellte Tonerpulver hat vorzugsweise eine Teilchengröße von 5 bis 20 um und eine mittlere Teilchengröße von 9 bis 10 um. Wenn die untere Grenze

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der Teilchengröße geringer ist als 5 um, wird die Haltbarkeit des Tonerpulvers verschlechtert und die Verunreinigung gesteigert. Außerdem wird die Rieselfähigkeit des Pulvers so verringert, daß die Entwicklungsfähigkeit verschlechtert und die glatte Zufuhr des Tonerpulvers verhindert wird. Wenn die obere Grenze der Teilchengröße über 20 um liegt, wird die Dichte des Tonerbildes so gering, daß Lücken in der Schicht entstehen und die Schichtdicke vergrößert wird. Durch eine solche Vergrößerung der Schichtdicke erfolgt keine glatte Wärmeleitung beim Schnellkopieren. Dies hat die Ablösungs— erscheinung (offset phenomenon) (Kaltablösung) durch ungenügende Fixierung zur Folge. Diese Erscheinung kann verhindert werden, indem die Menge des Trennmittels beispielsweise auf 15 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Tonerharz, erhöht wird, aber in solch einem Fall wird die Rieselfähigkeit des Pulvers in einem solchen Maße verringert, daß sie sich nachteilig auf die Entwicklungsfähigkeit und die Zufuhr des Tonerpulvers auswirkt. Dennoch zeigt das in dieser Weise hergestellte Tonerpulver bei einem Schüttwinkel von etwa 43 bis 45° ausreichende Rieselfähigkeit.

Das als Komponente (B) verwendete umhüllte Siliciumdi— oxidpulver wird erhalten, indem die Oberflächen der Siliciurndioxidteilchen mit dem Grundharz im Tonerpulver umhüllt werden. Dieses Grundharz hat gewöhnlich einen Erweichungspunkt von 50 bis 130⁰C, vorzugsweise von 70 bis 120⁰C.

Als Ausgangsmaterial für das umhüllte Siliciumdioxid kann jedes beliebige Siliciumdioxid, beispielsweise das im Trockenverfahren durch Hydrolyse von Siliciumtetraoxid in der Knallgasflamme erhaltene Siliciumdioxid oder das sog. "hydrophobe Siliciumdioxid", das durch Verätherung von wenigstens 75% der auf den Oberflächen der Teilchen des nach dem Trockenverfahren erhaltenen

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Siliciumdioxids vorhandenen Hydroxylgruppen durch hydrophobe organische Gruppen erhalten worden ist, verwendet werden.

Das Umhüllen kann beispielsweise durch Dispergieren des als Ausgangsmaterial dienenden Siliciumdioxids in einer Lösung des Grundharzes in einem geeigneten Lösungsmittel, Trocknen der hierbei erhaltenen Dispersion und anschließendes Granulieren und Sieben erfolgen. Das Mischungsverhältnis des eingesetzten Siliciumdioxids und des Grundharzes unterliegt keiner besonderen Begrenzung. Gewöhnlich werden 1 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-Teile Grundharz pro 100 Teile des eingesetzten Siliciumdioxids verwendet. Wenn der Anteil des Grundharzes unter der genannten unteren Grenze liegt, kann eine Verschlechterung der Bildqualität erfolgen, wenn der zurückgewonnene Toner verwendet wird. Wenn der Men— genanteil über der oberen Grenze liegt, werden die Ausbildung eines Tonerfilms auf den Oberflächen des Trägers und des photoelektrischen Leiters nicht genügend verhindert.

Die Teilchengröße des umhüllten Siliciumdioxids beträgt zweckmäßig 5 um oder weniger, vorzugsweise 1 um oder weniger. Bei einer Teilchengröße von mehr als 5 um ist kein ausreichender Effekt durch die Verwendung von Siliciumdioxid zu erwarten. Beispielsweise wird die Zahl der Teilchen des Siliciumdioxidpulvers, die von einem Teilchen des Tonerpulvers festgehalten werden, so weit verringert, daß die Eigenschaften verschlechtert werden und die Verhinderung der Tonerfilmbildung auf den Oberflächen des Trägers und des photoelektrischen Leiters verschlechtert wird.

Die Tonermischung gemäß der Erfindung enthält als wesentliche Komponenten das Tonerpulver und das umhüllte Siliciumdioxidpulver. Das Mengenverhältnis dieser wesent-

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lichen Komponenten kann nach Belieben gewählt werden. Im allgemeinen liegt die Menge des umhüllten Siliciumdioxidpulvers im Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 0,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tonermischung. Wenn die Menge kleiner ist als 0,1%, ist die Wirkung hinsichtlich der Verhinderung der Tonerfilmbildung auf dem Träger oder der Oberfläche des photoelektrischen Leiters verringert. Wenn die Menge größer ist als 1%, treten leichte Störungen des Bildes wie Schleierbildung, Verschlechterung des Auflösungsvermögens und Verringerung der Konzentration auf, wenn der zurückgewonnene, nicht entwickelte Toner erneut kontinuierlich der Entwicklungsmaschine zugeführt wird. Gleichzeitig wird die Abnutzung der Entwicklungsmaschine beschleunigt.

Die Tonermischung kann beispielsweise hergestellt werden, indem die wesentlichen Komponenten in einem üblichen Mischer (z.B. im Henschel-Mischer) bei Raumtemperatur während einer bestimmten Zeit (beispielsweise 5 bis 10 Minuten im Falle des Henschel-Mischers) gemischt werden.

Die Tonermischung gemäß der Erfindung hat ausgezeichnete Rieselfähigkeit des Pulvers und Stabilität der elektrischen Aufladung wie eine übliche Tonermischung, die Tonerpulver und nicht umhülltes Siliciumdioxidpulver enthält. Außerdem kann die Bildung eines Tonerfilms auf dem Träger oder auf dem photoelektrischen Leiter wirksam verhindert werden, und die Geschwindigkeit der nachteiligen Veränderung oder Verschlechterung wird selbst bei einer großen Zahl von Kopier^vorgängen äußerst stark verringert. Bei der üblichen Tonermischung, die nicht umhülltes Siliciumdioxidpulver enthält, wird Umherstreuen der Tonermischung beim Mischen mit dem Träger verursacht, so daß das Innere der Kopiermaschine verunreinigt wird. Außerdem ist die Abnutzung der Entwick-

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lungsmaschine erheblich, so daß ihre Lebensdauer stark verkürzt wird. Bei der Tonermischung gemäß der Erfindung erfolgt die Vermischung mit dem Träger sehr leicht, und die Abnutzung der Entwicklungsmaschine ist geringer. Ein bemerkenswerter Vorteil der Tonermischung gemäß der Erfindung besteht darin, daß selbst bei kontinuierlicher Rückführung des zurückgewonnenen unentwickelten Toners Fehler und Störungen des Bildes, Verringerung der Bildkonzentration usw. nicht eintreten.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele weiter erläutert. In diesen Beispielen verstehen sich die Teile als Gewichtsteile, falls nicht anders angegeben.

Beispiel 1
Herstellung eines umhüllten Siliciumdioxidpulvers

Einer Harzlösung, die durch Auflösen von 5 Teilen eines Polystyrolharzes C'Picolastic D-125", Hersteller Esso Research and Engineering Co.) in 100 Teilen Aceton und 2900 Teilen Toluol erhalten worden ist, werden 100 Teile Siliciumdioxidpulver, das im Trockenverfahren erhalten worden ist ("Aerosil 200", Hersteller Degussa), gegeben. Des Gemisch wird etwa 30 Minuten mit einem Schnellrührer gerührt, wobei eine Dispersion erhalten wird, die der Sprühtrocknung unterworfen, granuliert und gesiebt wird, wobei ein umhülltes Siliciumdioxidpulver mit einer Teilchengröße von 5 um oder weniger erhalten wird.

Herstellung einer Tonermischung

Zu 100 Teilen Tonerpulver, das eine mittlere Teilchengröße von 12 um hat und das vorstehend genannte PoIystyrolharz als Grundharz und Ruß, einen metallhaltigen Farbstoff und niedrigmolekulares Polyäthylen als Zusatzstoffe enthält, werden 0,5 Teile des in der beschriebenen Weise hergestellten umhüllten Siliciumdioxidpulvers gegeben. Das Gemisch wird im Henschel-Mischer

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gleichmäßig geknetet, wobei ein Mehrkomponententoner erhalten wird.

Kopierversuch

Zu 1000 Teilen eines oberflächenoxidierten Eisenpulvers (¹¹EFV-III", Hersteller Nihon Teppun K.K.) als Träger werden 30 Teile der Tonermischung gegeben. Das Gemisch wird gleichmäßig geknetet, wobei ein Entwickler, der beim Kopiertest verwendet wird, erhalten wird.

Eine Kopiermaschine mit einer Trommel aus amorphem Selen als photoelektrischen Leiter wird so umgebaut, daß die nach der Reinigung der Trommel zurückgewonnene Tonermischung automatisch in den Tonerzuführungsteil zurückgeführt wird. Diese umgebaute Apparatur wird zum Kopieren verwendet.

Mit der Kopiermaschine werden kontinuierlich 30 000 Kopien angefertigt. Das unter Verwendung der Tonermischung erhaltene Bild zeigt eine geringere Hintergrundkonzentration und einen besseren Auflösungsgrad und ist in der Konzentration der bildformenden Teile und in der Klarheit der Randteile den Bildern überlegen, die unter Verwendung des beschriebenen Tonerpulvers selbst (Vergleichsbeispiel 1) und unter Verwendung eines Gemisches von 100 Teilen des Tonerpulvers mit 0,5 Teilen hydrophobem Siliciumdioxidpulver ("Aerosil R 972", Hersteller Degussa) (Vergleichsbeispiel 2) erhalten werden. Die einzelnen Ergebnisse des Vergleichs sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

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Toner

Tabelle 1

Gemäß der Erfindung^

Thermische Stabilität (45°C)

Beständigkeit gegen Feuchtigkeit
(20⁰C, 80%)

Mischbarkeit des Toners mit dem Träger

Bild zu Beginn

Hintergrundkonzentration

Auflösungsgrad

Konzentration der bildformenden
Bereiche

Klarheit des
Randteils

Kopiertes Bild nach Anfertigung von
30.000 Kopien

Hintergrundkonzentration

Auflösungsgrad

Konzentration der bildformenden Teile

Klarheit der Randteile ©

Umherstreuen des Toners im Innern des r geKopierapparats ring

Abnutzung der rotierenden Teile der
Entwicklermaschine keine Vergleichsbeispiel 1

(Ω)

χ (Schleierbildung erfolgt nach 10.000 Kopien)

χ (geringer nach 12.000 Kopien)

χ (geringer nach 10.000 Kopien)

χ (schlechter nach
12.000 Kopien)

gering

keine

Vergleichsbeispiel 2

Δ (Schleierbildung erfolgt nach 12.000 Kopien)

Δ(geringer nach 20.000 Kopien)

Δ(geringer nach 12.000 Kopien)

Δ(schlechter nach 20.000 Kopien)

stark

auf der gesamten Oberfläche festgestellt

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Beispiel 2 Herstellung eines umhüllten Siliciumdioxidpulvers

Zu einer Harzlösung, die durch Auflösen von 2 Teilen des in Beispiel 1 genannten Polystyrolharzes "Picolastic D-125" in 100 Teilen Aceton und 2900 Toluol erhalten worden ist, werden 100 Teile hydrophobes Siliciumdioxidpulver (" Aerosil R 972") und 0,01Teil Vinyltris-(ß-methoxyäthoxy)silan ("KBC-1003", Hersteller Shinetsu Chemical Industries Co., Ltd.) gegeben. Das Gemisch wird etwa 30 Minuten mit einem Schnellrührer gerührt, wobei eine Dispersion erhalten wird, die der Sprühtrocknung unterworfen, granuliert und gesiebt wird, wobei ein umhülltes Siliciumdioxidpulver mit einer Teilchengröße von 5 um oder weniger erhalten wird.

Herstellung einer Tonermischung

Zu 100 Teilen des gleichen Tonerpulvers wie in Beispiel 1 mit einer mittleren Teilchengröße von 12 um werden 0,8 Teile des vorstehend beschriebenen umhüllten Siliciumdioxidpulvers gegeben. Das Gemisch wird im Henschel-Mischer gleichmäßig geknetet, wobei eine Tonermischung erhalten wird.

Kopierversuch

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wird ein Entwickler hergestellt. Mit diesem Entwickler werden 3000 Kopien kontinuierlich angefertigt. Wie die Versuchsergebnisse in Tabelle 2 zeigen, werden bei Verwendung der Tonermischung ausgezeichnete Ergebnisse gegenüber den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhalten.

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Toner

Tabelle2

Gemäß der Erfindung^

Thermische Stabilität (45°C)

Beständigkeit gegen Feuchtigkeit (20⁰C, 80%)

Mischbarkeit des Toners mit dem Träger

Bild zu Beginn

Hintergrundkonzentration

Auflösungsgrad

Konzentration der bildformenden Bereiche

Klarheit des Randteils

Kopiertes Bild nach Anfertigung von 30.000 Kopien

Hintergrundkonzentration

Auflösungsgrad

Konzentration der bildformenden Teile

Klarheit der Randteile (δ)

Umherstreuen des Toners im Innern des l~ geKopierapparats ring

χ (Schleierbildung erfolgt nach
10.000 Kopien)

χ (geringer
nach 12.000
Kopien)

χ (geringer
nach 10.000
Kopien)

χ (schlechter nach
.000 Kopien)

gering

keine

Vergleichsbeispiel 2

A (Schleierbildung erfolgt nach 12.000 Kopien)

Δ(geringer nach 20.000 Kopien)

Δ(geringer nach 12.000 Kopien)

Δ(schlechter nach 20.000 Kopien)

stark

auf der gesamten Oberfläche festgestellt

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Beispiel 3 Herstellung eines umhüllten Siliciumdioxidpulvers

Zu einer Harzlösung, die durch Auflösen von 5 Teilen eines Styrol-Acryl-Copolymerharzes ("Highmer SBM 600", Hersteller Sanyo Chemical Industries Ltd.; Mw 6000) in 100 Teilen Aceton und 2900 Teilen Toluol erhalten worden ist, werden 100 Teile Siliciumdioxidpulver, das nach dem Trockenverfahren erhalten worden ist, gegeben. Das Gemisch wird mit einem Schnellrührer etwa 30 Minuten gerührt, wobei eine Dispersion erhalten wird, die der Sprühtrocknung unterworfen, granuliert und gesiebt wird, wobei ein umhülltes Siliciumdioxidpulver einer Teilchengröße von 5 um oder weniger erhalten wird.

Herstellung einer Tonermischunq

100 Teile des Styrol-Acryl-Copolymerharzes "Highmer SBM 600", 5 Teile niedrigmolekulares Polypropylen ("Biscole 55OP", Hersteller Sanyo Chemical Industries Ltd.; Mw 4000) 8 Teile Ruß ("RAVEN 1250", Hersteller Columbian Carbon Japan Ltd.; pH 7,0) und 2 Teile eines die elektrostatische Aufladung regelnden Mittels ("Bontron S-31", Hersteller Orient Chemical) werden mit einem Mischer vorgemischt und dann als Schmelze auf einem erhitzen Walzenmischer geknetet. Das erhaltene Gemisch wird grobzerkleinert, fein zerkleinert und gesiebt, wobei ein Tonerpulver einer Teilchengröße von 5 bis 20 um und einer mittleren Teilchengröße von 9 bis 10 um erhalten wird. Der Schüttwinkel des in dieser Weise hergestellten Tonerpulvers beträgt 43° (bestimmt mit dem Gerät "Powder Tester", Hersteller Hösokawa Tekko).

Zu 100 Teilen des in der beschriebenen Weise hergestellten Tonerpulvers werden 0,5 Teile des in der beschriebenen Weise umhüllten Siliciumdioxidpulvers gegeben. Das Gemisch wird im Henschel-Mischer gleichmäßig geknetet, wobei eine Tonermischung erhalten wird.

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Die in der beschriebenen Weise verwendete Tonermischung kann in der gleichen Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet werden.

Beispiele 4 bis 9

Eine Tonermischung wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise, jedoch aus den in Tabelle 3 genannten Bestandteilen hergestellt.

Tabelle 3

Beispiel 4 5 6 7 8 9

Bestandteile in Teilen:

PοIystyrolharz "Picolastic D-150",

Rw etwa 5000 . 100 100 50 100

Polystyrolharz "Picolastic D-125"

Mw etwa 3000 50

Styrol-Acryl-Copolymerisat "Highmer SBM 600"

Mw 6000 - 100 100

Polypropylen "Biscole

550P", Mw 4000 5 3 5 5

Niedrigmolekulares Polyäthylen "AC Polyethylene
6A" - - 5

Niedrigmolekulares Polyäthylene

"AC Polyethylene 617" - 5

Ruß "Monarch 880", pH 8,0 8 8 8 Ruß "RAVEN 1250", pH 7,00

Aufladunasregelndes Mittel "Bontron S-31"

Schüttwinkel

—	2	—	2	—	2	8	8	8
	O		O		O	2	1	3
44	43	44	44°	43°	45°

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Beispiele 10 und

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise, jedoch unter Verwendung eines Tonerpulvers, das aus den in Tabelle 4 genannten Bestandteilen hergestellt worden ist, wird 5 eine Tonermischung hergestellt.

Tabelle

Beispiel 10 11

Bestandteile in Teilen:

Vinyl toluol-Butadien-Copolymerharz "Priolite VTL", Mw 78.000

Niedrigmolekulares Polyäthylen "AC Polyethylene 6A"

Niedrigmolekulares Polypropylen "Biscole 500"

Ruß "Monarch 880", pH 8,0

Aufladungsregelndes Mittel "Bontron N-02"

Aufladungsregelndes Mittel "Montron N-Ol"

Schüttwinkel

100	100
5	-
—	5
8	8
1,5	-
-	2
43°	44°

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Claims

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler t 1973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN 1 14. Mai 1980 AvK/Ax Nippon Paint Co., Ltd., No. 2-1-2, Oyodokita? Oyodo-ku, Osaka-shi, Osaka-fu (Japan). Patentansprüche

1. Tonermischung für die elektrostatische Photographie, enthaltend

A) ein Tonerpulver, das ein Grundharz und ein farbabgebendes Mittel enthält und eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 30 um hat, und

B) Siliciumdioxidpulver, dessen Teilchen an der Oberfläche mit dem Grundharz im Tonerpulver umhüllt sind.

2. Tonermischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerpulver (A) die folgenden Komponenten enthält:

a) ein Styrolharz mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht von nicht weniger als 3000,

b) Furnace-Ruß mit einem pH-Wert von 6,5 bis 9,5,

c) ein niedrigmolekulares Polyolefin mit einem Gewichtsmittelmolekulargewicht von nicht mehr als 10.000 und

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Telefon: (0221) 13 1041 · Telex: 8B82307 dopa d - Telegramm: Dompalenl Köln

d) ein die Aufladung regelndes Mittel,

wobei das Gewichtsverhältnis der Komponenten 100 : 5 - 15 : 3 - 10 : 0,5 - 5 beträgt.

3. Tonermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es das umhüllte Siliciumdioxidpulver (B) in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tonermischung, enthält.

4. Tonermischung nach Anspruch 1 bis 3, dadu; η gekennzeichnet, daß das umhüllte Siliciumdioxidpulver (B) Siliciumdioxidpulver und das die Pulverteilchen umhüllende Grundharz in einem Gewichtsverhältnis von 100:1 bis 100:10 enthält.

5. Tonermischung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das umhüllte Siliciumdioxidpulver eine Teilchengröße von nicht mehr als 5 um hat.

6. Tonermischung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich für die Fixierungsmethode mit Heizwalzen eignet.

7. Tonermischung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrigmolekulare Polyolefin ein niedrigmolekulares Polyäthylen oder ein niedrigmolekulares Polypropylen ist.

8. Tonermischung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als ladungsregulierendes Mittel einen Nigrosinfarbstoff oder einen metallhaltigen Farbstoff enthält.

030047/0935

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