DE3048407C2

DE3048407C2 -

Info

Publication number: DE3048407C2
Application number: DE3048407A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Suita Osaka Jp Miyakawa
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1979-12-25
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1992-09-17
Also published as: CH641903A5; JPS5691241A; BE886848A; US4495268A; GB2066976B; FR2472771B1; FR2472771A1; GB2066976A; DE3048407A1; JPS5927901B2

Description

Die Erfindung betrifft einen trockenen magnetischen Einkomponententoner für die Entwicklung eines positiv geladenen latenten Bildes und für die Bildübertragung bei der elektrophotographischen Herstellung von Bildern auf Normalpapier.

Als Toner zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern ohne Anwendung eines speziellen Trägers sind die sogenannten Einkomponententoner oder trägerlosen magnetischen Toner bekannt, die ein feinzerteiltes magnetisches Material enthalten und in weitem Umfang auf dem Gebiet der Elektrophotographie eingesetzt werden.

Als eine Art eines derartigen magnetischen Einkomponententoners ist ein sogenannter leitender magnetischer Toner bekannt, worin ein feinzerteiltes magnetisches Material eingearbeitet ist, um eine magnetische Eigenschaft auszubilden, und ein leitendes Mittel, wie Ruß, auf der Oberfläche der Teilchen verteilt ist, um die elektrische Leitfähigkeit zu erzielen, wozu auf die US-Patentschriften 36 39 245 und 39 65 022 verwiesen wird. Es ist darüber hinaus bekannt, daß dieser leitende magnetische Toner in Form einer sogenannten Magnetbürste mit einer ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Platte in Kontakt gebracht wird, um die Entwicklung des latenten Bildes zu bewirken und ein sichtbares Bild, frei vom sogenannten Kanteneffekt oder von Schleiern zu erzeugen. Darüber hinaus ist jedoch bekannt, daß ein ernsthaftes Problem auftritt, wenn dieses Bild des Toners auf einen gewöhnlichen Übertragungsbogen übertragen wird. Wie in der japanischen Patentveröffentlichung 1 17 435/75 angegeben, entsteht bei einem elektrischen Widerstand des Übertragungsblattes von weniger als 3×10¹³ Ω · cm, wie im Fall eines Normalpapieres, eine Verbreiterung der Kontur des übertragenen Bildes oder eine Verschlechterung der Übertragung durch Verstreuung der Tonerteilchen. Dieser Fehler kann in gewissem Ausmaß gemildert werden, falls ein Harz, Wachs oder Öl mit einem hohen elektrischen Widerstand auf die Toneraufnahmeoberfläche des Übertragungsbogens aufgezogen wird. Jedoch ist dieser Verbesserungseffekt relativ niedrig, wenn hohe Feuchtigkeit herrscht. Ferner werden die Kosten der Übertragungsblätter durch das Harz od. dgl. erhöht und der Griff des Papiers wird durch die Anwesenheit eines derartigen Überzuges beeinträchtigt.

Als weitere Art eines magnetischen Einkomponententoners sind nicht-leitende magnetische Einkomponententoner bekannt, die aus Teilchen eines homogenen Gemisches aus einem feinzerteilten magnetischen Material und einem auf Elektrizität ansprechenden Bindemittels bestehen. Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 36 45 770 ein elektrostatisches photographisches Wiedergabeverfahren beschrieben, wobei eine Magnetbürste aus einem derartigen nicht-leitenden magnetischen Toner durch Koronaentladung mit einer Polarität entgegengesetzt zur Polarität des elektrostatischen latenten und zu entwickelnden Bildes aufgeladen wird, der aufgeladene Toner in Kontakt mit einer ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Platte gebracht wird und das gebildete Tonerbild auf ein Übertragungsblatt übertragen wird. Dieses elektrostatische photographische Wiedergabeverfahren ist insofern vorteilhaft, als ein Übertragungsbild selbst auf Normalpapier als Übertragungsblatt ausgebildet werden kann. Jedoch ist dieses Verfahren unzureichend. Beispielsweise ist es schwierig, die Magnetbürste des nicht-leitenden magnetischen Toners durchgehend einheitlich aufzuladen und ein Bild mit einer ausreichenden Dichte zu erhalten. Da ferner der Koronaentladungsmechanismus in der Zone der Entwicklungsvorrichtung angeordnet werden muß, wird die Struktur der Kopierapparatur kompliziert.

In letzter Zeit wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein elektrostatisches latentes Bild unter Ausnutzung der Ladung eines nicht-leitenden magnetischen Toners durch Reibung des Toners mit der Oberfläche einer das elektrostatische latente Bild tragenden Platte aufgeladen wird, wozu auf die japanische Patentveröffentlichung 62 638/75 verwiesen wird.

Auch gibt es ein Verfahren, bei dem die Entwicklung unter Anwendung einer dielektrischen Polarisation eines nicht-leitenden magnetischen Toners ausgeführt wird, wozu auf die japanische Patentveröffentlichung 1 33 026/76 verwiesen wird. Beim ersteren Verfahren müssen die Entwicklungsbedingungen genau gesteuert werden, sonst kommt es leicht in einem Nicht-Bildbereich zur Schleierbildung (dies ist besonders deutlich, wenn der Kontakt zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials und den magnetischen Tonerteilchen sehr eng ist) oder einem Zusammenbacken der magnetischen Tonerteilchen auf der Entwicklungstrommel. Diese Fehler werden kritisch, falls das Kopieren kontinuierlich ausgeführt wird. Beim letzteren Verfahren tritt das Problem der Schleierbildung nicht auf, jedoch werden im latenten Bild, Bildbereiche mit niedrigem Potential schlecht entwickelt, da ein elektrostatisches latentes Bild durch geladene Tonerteilchen entwickelt wird, welche durch die dieelektrische Polarisation des magnetischen Toners entstehen. Deshalb wird der Teil mit niedriger Dichte des Originals nicht gut abgebildet, und es ist schwierig, Halbtöne im Druck wiederzugeben.

Ferner fehlt den nach den vorstehenden beiden Verfahren erhaltenen Kopien die Schärfe. Wenn ein lichtempfindliches Material von p-Typ, wie Selen, für die lichtempfindliche Platte verwendet wird und ein positiv geladenes Bild entwickelt wird, ist es in den beiden Verfahren schwierig, Bilder mit einer ausreichend hohen Dichte zu erzeugen.

Aus der DE-OS 29 07 633 sind magnetische Toner für die Tonerbildübertragung bekannt, die in einem isolierenden Bindemittel magnetische Teilchen aus Magnetit einer Teilchengröße von 0,1 bis 5 µm aufweisen. Dafür kann irgendein magnetisches oder magnetisierbares Material eingesetzt werden. Normalerweise wird nadelförmiger Magnetit benutzt, weil er zu starken magnetischen Kräften führt. Mit einem solchen Magnetit werden aber noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse beim Herstellen von Kopien eines Bildoriginals erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen trockenen magnetischen Einkomponententoner anzugeben, mit dessen Hilfe ein positiv geladenes latentes Bild entwickelt und nach dem Entwickeln auf Normalpapier übertragen werden kann, wobei sich dann die Bildkopie durch hohe Dichte, große Schärfe, fehlende Schleier und gute Halbtöne auszeichnet. Außerdem soll dieses Ziel mit einer Kopiervorrichtung verwirklicht werden können, die keine speziellen Einrichtungen, wie eine Koronaentladungseinrichtung, aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Einkomponententoner gelöst, wie er im Patentanspruch 1 definiert ist. Dabei kommt es auf jedes der dort genannten Merkmale an, d. h. es muß die Gesamtkombination dieser Merkmale erfüllt sein. Eine Verwirklichung nur eines Teils dieser Merkmale löst die gestellten Teilaufgaben nicht, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine elektronenmikroskopische Photographie (30 000fache Vergrößerung) einer weiteren Probe eines Trieisentetroxids des isometrischen Systems, wie es gemäß der Erfindung verwendet wird,

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die das Entwicklungsverfahren unter Anwendung des magnetischen Einkomponententoners gemäß der Erfindung verdeutlicht.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft im einzelnen beschrieben.

Falls eine Magnetbürste aus einem magnetischen Einkomponententoner in Kontakt mit der Oberfläche einer ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Platte gebracht wird, wird eine magnetische Anziehungskraft zwischen den Tonerteilchen und dem elektrostatischen latenten Bild und zwischen den Tonerteilchen und einem die Magnetbürste bildenden Magneten ausgeübt. Infolgedessen werden Tonerteilchen, auf welche die Coulomb-Kraft stärker wirkt, von dem elektrostatischen latenten Bild angezogen und Tonerteilchen, auf welche die magnetische Anziehungskraft stärker wirkt, von der Entwicklungstrommel angezogen, wodurch ein entwickeltes Bild entsprechend dem elektrostatischen latenten Bild auf der Platte ausgebildet wird. Infolgedessen ist es erforderlich, daß für den magnetischen Einkomponententoner ein bestimmter Ausgleich zwischen den magnetischen Eigenschaften und den Ladungseigenschaften in der Entwicklungsstufe aufrechterhalten wird.

Falls das Tonerbild auf ein Übertragungsblatt übertragen wird, wird eine Koronaentladung einer Polarität entgegen derjenigen der zurückgehaltenen Ladungen des Toners, d. h. mit der gleichen Polarität wie derjenigen des elektrostatischen latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Platte, an der rückseitigen Oberfläche des Übertragungsblatts ausgebildet, um das Tonerbild auf das Übertragungsblatt zuzuziehen. Falls jedoch die zurückgehaltenen Ladungen der Tonerteilchen leicht erlöschen oder auf dem Übertragungsblatt neutralisiert werden, werden die Tonerteilchen verstreut oder zu der lichtempfindlichen Platte hin zurückgestoßen, so daß eine Verbreiterung des übertragenen Bildes oder eine Verschlechterung der Übertragung verursacht wird. Obwohl infolgedessen ein magnetischer Einkomponententoner eine relativ große Menge an magnetischem Pulver enthält, ist es erforderlich, daß der magnetische Toner die Eigenschaft besitzt, die Ladungen stabil zu halten.

Das wichtigste charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß Trieisentetroxidteilchen des isometrischen Systems mit einer Teilchengröße von 0,25 bis 1 µm und einer Koerzitivkraft von 30 bis 80 Oe als feinzerteiltes magnetisches Material gewählt werden und dieses in einem Bindemittel mit einem hohen elektrischen Widerstand dispergiert wird, um einen Trockentoner vom Einkomponententyp zu bilden, der nicht nur elektrisch isolierende Eigenschaften, sondern auch magnetische Eigenschaften besitzt.

Das im Rahmen der Erfindung verwendete feinzerteilte magnetische Material muß ein Trieisentetroxid des isometrischen Systems sein, wie es die elektronenmikroskopische Wiedergabe der Fig. 1 zeigt. Verschiedene Arten von Trieisentetroxid mit unterschiedlichen Kristallsystemen, beispielsweise Trieisentetroxid des Nadelsystems und Trieisentetroxid des isometrischen Systems, sind bekannt. Aus den nachfolgenden Beispielen ergibt sich eindeutig, falls das Trieisentetroxid des isometrischen Systems verwendet wird, die Dichte des übertragenen Bildes gegenüber der Dichte wesentlich erhöht werden kann, wie sie bei Anwendung von Trieisentetroxid des Nadelsystems erhalten wird. Der Grund ist nicht vollständig klar. Jedoch wird angenommen, daß in einem magnetischen Einkomponententoner die Entwicklungswirksamkeit und die Übertragungswirksamkeit in enger Beziehung zur elektrostatischen Kapazität und zur Dielektrizitätskonstante des Toners stehen. Der Toner gemäß der Erfindung hat gewöhnlich eine relativ kleine elektrostatische Kapazität von 7 bis 9,5 pF und eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante von 3,5 bis 4,9, jeweils bestimmt mit einem Elektrodenabstand von 0,65 mm, einer Elektrodenfläche von 1,43 cm² und einer Beladung zwischen den Elektroden von 105 g/cm². Andererseits liegen in dem üblichen magnetischen Einkomponententoner, der unter Anwendung von Trieisentetroxid des Nadelsystems gebildet wurde, entweder die elektrostatische Kapazität oder die Dielektrizitätskonstante außerhalb der vorstehend aufgeführten Bereiche. Derartige Toner sind völlig unzureichend zur Verbesserung der Dichte, der Schärfe und der Klarheit im übertragenen Bild. Falls im Gegensatz dazu die vorstehend aufgeführten spezifischen magnetischen Materialien gemäß der Erfindung Verwendung finden, werden, da die Dielektrizitätskonstante des Toners auf ein relativ niedriges Niveau eingestellt ist, die Teilchen leicht geladen. Da die elektrostatische Kapazität des Toners auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt ist, wird die Tendenz der Ladungen, aus den Tonerteilchen abzuliefern, gemäßigt, so daß sowohl die Entwicklungswirksamkeit als auch die Übertragungswirksamkeit erhöht werden.

Darüber hinaus wird angenommen, daß die Anwendung von Trieisentetroxid des isometrischen Systems die einheitliche Dispergierung des feinzerteilten magnetischen Materials im Bindemittel mit einem hohen elektrischen Widerstand und die Ausbildung eines Toners, der sowohl eine ausgezeichnete Fließfähigkeit als Pulver als auch elektrisch isolierende Eigenschaften besitzt, erleichtert.

Um die Dichte des übertragenen Bildes zu erhöhen, ist es sehr wichtig, daß das gemäß der Erfindung verwendete Trieisentetroxid des isometrischen Systems eine Teilchengröße von 0,25 bis 1 µm, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 µm, und eine Koerzitivkraft (Hc) von 30 bis 80 Oe, vorzugsweise 40 bis 70 Oe, besitzt. Wie sich aus den nachfolgenden Beispielen ergibt, wird, falls die Teilchengröße und die Koerzitivkraft innerhalb der vorstehenden Bereiche liegen, die Dichte des Übertragungsbildes gegenüber der jeweiligen Bilddichte, die sich mit einer Teilchengröße und Koerzitivkraft außerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche liegen, deutlich verbessert.

Im Rahmen der Beschreibung wird unter dem Ausdruck "Teilchengröße" ein Mittelwert der Längen einer Seite der Trieisentetroxidteilchen des isometrischen Systems, gemessen auf einer elektronenmikroskopische Photographie, verstanden.

Es ist bekannt, das die magnetische Anziehungskraft eines magnetischen Toners proportional der dritten Potenz der Teilchengröße der verwendeten magnetischen Teilchen ist. Falls die Teilchengröße außerhalb des vorstehenden Bereiches liegt, wird die Entwicklungswirksamkeit verringert. Falls die Teilchengröße kleiner als die untere Grenze des vorstehenden Bereiches ist, wird die Zerstreuung der Tonerteilchen oder die Verschmutzung des Hintergrundes (sogenannter Schleier) beträchtlich. Falls die Koerzitivkraft (Hc) größer als die obere Grenze des vorstehenden Bereiches ist, wird die Entwicklungswirksamkeit verringert und die Bilddichte erniedrigt. Falls die Koerzitivkraft kleiner als die untere Grenze des vorstehenden Bereiches ist, wird leicht eine Verschmutzung des Hintergrundes oder eine Verbreiterung der Konturen verursacht.

Um die Dichte des übertragenen Bildes zu verbessern, ist es bevorzugt, daß im Trieisentetroxid des isometrischen Systems, wie es erfindungsgemäß eingesetzt wird, das Verhältnis von Massendichte/Koerzitivkraft mindestens 0,0045 g/ml · Oe, insbesondere mindestens 0,007 g/ml · Oe, beträgt.

Gemäß der Erfindung wird die Massendichte (g/ml) nach dem Verfahren K-5101 der JIS (Japanese Industrial Standard) bestimmt.

Trieisentetroxide mit den vorstehenden Teilchengrößen und Kristallformen, welche im Rahmen der Erfindung verwendet werden, haben eine weit größere Massendichte als andere Trieisentetroxide und haben auch eine relativ geringe Koerzitivkraft (Hc). Infolgedessen ist der Wert des Verhältnisses von Massendichte/ Koerzitivkraft dieses Trieisentetroxids groß. Es ergibt sich aus den nachfolgenden Beispielen, daß die Dichte des übertragenen Bildes mit dem Wert dieses Verhältnisses wesentlich zunimmt.

Trieisentetroxid mit den vorstehenden Eigenschaften kann nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden, obwohl das Herstellungsverfahren nicht darauf beschränkt ist.

Eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid wird zu einer wäßrigen Lösung von Eisen(III)-sulfat zur Ausbildung eines Niederschlages von Eisen(III)-hydroxid gegeben. Der pH-Wert der Mutterlauge wird auf 4 bis 11 eingestellt, und der Niederschlag wird einer Hydrothermalbehandlung unter Druck zur Überführung des gelartigen Niederschlages aus Eisenhydroxid in kubisches α-Fe₂O₃ (Hämatit) unterworfen. Die Bedingungen zur Ausbildung diesen kubischen Dieisentrioxids sind im einzelnen beispielsweise in der Veröffentlichung von Nobuoka und Mitarbeiter, Kogyo, Kagaku Zasshi, Band 66, Seite 412 (1963) beschrieben. Die Hydrothermalbehandlung kann bei Temperaturen von 150 bis 230°C während 10 bis 100 h durchgeführt werden. Je höher gewöhnlich der pH-Wert der Mutterlauge ist, desto größer wird die Teilchengröße des Produktes. Ein α-Dieisentrioxid mit der gewünschten Teilchengröße kann durch Einstellung des pH-Wertes der Mutterlauge und der Behandlungstemperatur und Zeit herstellt werden. Das dabei erhaltene α-Dieisentrioxid wird einer Reduzierbehandlung unter bekannten Bedingungen, beispielsweise bei 400°C, mit Wasserstoff in einem Reduzierofen unterworfen, wobei Trieisentetroxid (FeO₄) des isometrischen Systems erhalten wird. Die Reduzierbehandlung wird so ausgeführt, daß das Atomverhältnis Fe²⁺/Fe³⁺ in dem erhaltenen Trieisentetroxid im Bereich von 0,9/1,0 bis 1,0/1,0 liegt. Auf diese Weise wird das Trieisentetroxid des isometrischen Systems mit den vorstehenden Eigenschaften erhalten.

Falls die Hydrothermalbehandlung zur Herstellung des α-Dieisentrioxids als Vorläufer bei relativ niedrigem pH-Wert ausgeführt wird, kommt es bisweilen vor, daß das erhaltene Trieisentetroxid des isometrischen Systems eine etwas abgerundete kubische Kristallform besitzt, wobei die Ecken abgerundet sind, wie in der elektronenmikroskopischen Darstellung der Fig. 2 gezeigt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein derartiges isometrisches Trieisentetroxid erfolgreich verwendet werden, sofern die vorstehenden Erfordernisse erfüllt werden.

Als Bindemittel, worin das Trieisentetroxid des isometrischen Systems dispergiert ist, können Harze, wachsartige Substanzen und Kautschuke verwendet werden, die eine geeignete Fixierungseigenschaft unter Anwendung von Wärme oder Druck zeigen. Auch ein Gemisch von zwei oder mehr derartigen Substanzen kann als Bindemittel verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, daß das verwendete Bindemittel einen höheren Volumenwiderstand als 1×10¹⁵ Ω · cm aufweist, gemessen ohne Trieisentetroxid.

Homopolymere und Copolymere von verschiedenen mono- und diäthylenisch ungesättigten Monomeren, die
(a) vinylaromatischen Monomeren und oder
(b) Acrylmonomeren enthalten,
können verwendet werden.

Als aromatische Vinylmonomere werden bevorzugt Monomere entsprechend der folgenden Formel verwendet

worin R₁ ein Wasserstoffatom, eine niedere Alkylgruppe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder ein Halogenatom, R₂ einen Substituenten, wie eine niedere Alkylgruppe oder ein Halogenatom, und n die Zahl 0,1 oder 2 bedeuten, z. B. Styrol, Vinyltoluol, α-Methylstyrol, α-Chlorstyrol, Vinylxylol und Vinylnaphthalin. Unter diesen Monomeren werden Styrol und Vinyltoluol besonders bevorzugt.

Als Acrylmonomere werden besonders bevorzugt Monomere entsprechend der folgenden Formel

worin R₃ ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe und R₄ eine Hydroxylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Hydroxyalkoxygruppe, eine Aminoalkoxygruppe oder eine Aminogruppe bedeuten, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Äthylacrylat, Methylmethacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, 2-Äthylhexylacrylat, 2-Äthylhexylmethacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 3-Aminopropylacrylat, 3-N,N-Diäthylaminopropylacrylat und Acrylamid.

Bei weiteren allein oder in Kombbination mit den vorstehenden Monomeren (a) oder (b) zu verwendenden Monomeren seien beispielsweise die folgenden aufgeführt, nämlich konjugierte Diolefinmonomere entsprechend der folgenden Formel

worin R₅ ein Wasserstoffatom, eine niedere Alkylgruppe oder ein Chloratom bedeutet, wie z. B. Butadien, Isopren und Chloropren, äthylenisch ungesättigte Carbonsäuren und Ester derselben, wie Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Crotonsäure und Itaconsäure, Vinylester, wie Vinylacetat und Vinylpyridin, Vinylpyrrolidon, Vinyläther, Acrylnitril, Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.

Es wird bevorzugt, daß das Molekulargewicht dieser Vinylpolymeren 3000 bis 300 000, insbesondere 5000 bis 200 000, beträgt.

Gemäß der Erfindung wird es bevorzugt, daß das Bindemittel in einer Menge von 60 bis 125 Gew.-%, insbesondere 75 bis 110 Gew.-%, bezogen auf das Trieisentetroxid des isometrischen Systems, verwendet wird. Das Trieisentetroxid wird homogen mit diesem Bindemittel verknetet und das verknetete Gemisch zu einem trockenen magnetischen Einkomponententoner pulverisiert.

Vor den vorstehenden Verknetungs- und Pulverisierarbeitsgängen können bekannte Hilfskomponenten in üblicher Weise zugesetzt werden. Um beispielsweise den Farbton des Toners zu verbessern, kann mindestens ein Material aus der Gruppe von Pigmenten, wie Ruß, und Farbstoffen, wie Säureviolett (C. I. 43525), in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Tonermasse zugesetzt werden. Um einen Streckeffekt zu erhalten, kann ein Füllstoff, wie Calciumcarbonat oder feinzerteilte Kieselsäure, in einer Menge bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Tonermasse, zugesetzt werden. Falls ein Fixierverfahren unter Anwendung einer Heizwalze angewandt wird, kann ein Offset-Verhinderungsmittel, wie ein Siliconöl, ein Olefinharz von niedrigem Molekulargewicht oder ein Wachs, in einer Menge von 2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Tonermasse verwendet werden.

Falls ein Fixierverfahren unter Anwendung einer Druckwalze angewandt wird, kann ein Druckfixierungsbegünstigungsmittel, wie ein Paraffinwachs, ein tierisches oder pflanzliches Wachs oder ein Fettsäureamid, in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Tonerzusammensetzung verwendet werden. Um die Kohäsion oder Agglomerierung der Tonerteilchen zu verhindern und deren Fließfähigkeit zu verbessern, kann ein Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wie feinzerteiltes Polytetrafluoräthylen, in einer Menge von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Tonermasse, zugegeben werden.

Die Bildung des Toners wird durch Abkühlung der verkneteten Masse, Pulverisierung der abgekühlten Masse und erforderlichenfalls Klassierung der pulverisierten Masse erreicht. Selbstverständlich kann ein mechanisches rasches Rühren durchgeführt werden, um scharfe Ecken der amorphen Teilchen abzurunden.

Gewöhnlich wird es bevorzugt, daß die Teilchengröße der Tonerteilchen im Bereich von 5 bis 35 µm liegen, obwohl die bevorzugte Teilchengröße in gewissem Ausmaß entsprechend der gewünschten Auflösung variiert. Der in dieser Weise hergestellte Toner ergibt eine Erhöhung der Übertragungswirksamkeit und eine Verbesserung der Bildschärfe.

Bei den elektrostatischen photographischen Wiedergabeverfahren unter Anwendung des Toners gemäß der Erfindung wird die Ausbildung des elektrostatischen latenten Bildes nach bekannten Verfahren erreicht. Beispielsweise wird eine photoleitende Schicht auf einem leitenden Substrat einheitlich aufgeladen und dann der bildweisen Belichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes unterworfen.

Eine Magnetbürste aus dem erfindungsgemäßen Einkomponententoner wird in Kontakt mit der das elektrostatische latente Bild tragenden Oberfläche des Substrats gebracht, so daß ein sichtbares Bild des Toners entsteht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3, die ein zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignetes Entwicklungsverfahren erläutert, wird der magnetische Einkomponententoner 7 einem Tonertrichter 5 zugeführt. Eine nicht-magnetische Trommel 2 ist an einer Öffnung am unteren Ende des Trichters 5 so angebracht, daß die Trommel 2 in einer durch den Pfeil angezeigten Richtung rotieren kann. Ein Magnet 3 ist innerhalb der Trommel 2 so angebracht, daß er in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Trommel 2 rotieren kann. Falls die Trommel 2 und der Magnet 3 rotieren, wird eine Bürstenschicht 6 aus dem magnetischen Toner auf der Trommel 2 ausgebildet, durch einen Abstreifer 4 auf die gewünschte Dicke eingestellt und mit einer Selentrommel 1 leicht kontaktiert, welche in der gleichen Richtung wie die Trommel 2 rotiert. Ein elektrostatisches latentes Bild (nicht gezeigt) auf der Selentrommel 1 wird durch den magnetischen Toner entwickelt.

Dann wird das in dieser Weise entstandene Bild des Toners auf dem Substrat mit einem Übertragungsblatt kontaktiert, und eine Koronaentladung wird mit der gleichen Polarität wie der des elektrostatischen latenten Bildes von der rückseitigen Oberfläche des Übertragungsblattes zur Übertragung des Tonerbildes auf das Übertragungsblatt durchgeführt.

Gemäß der Erfindung wird die Fixierung des übertragenen Bildes durch eine Heizwalze, ein Blitzlicht oder eine Preßwalze erreicht, die in gewünschter Weise entsprechend der Art des Toners gewählt werden.

Der Toner der vorliegenden Erfindung ist speziell für eine Entwicklung eines positiv geladenen latenten Bildes, welches auf einer lichtempfindlichen Platte vom p-Typ ausgebildet ist, geeignet, wie einer lichtempfindlichen Seltenplatte oder einer lichtempfindlichen Platte aus einem organischen Photoleiter. Die üblichen magnetischen Einkomponententoner vom Reibungsladungstyp können zur Entwicklung eines negativ geladenen latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Platte angewandt werden. Falls sie aber zur Entwicklung von positiv geladenen latenten Bildern auf lichtempfindlichen Platten vom p-Typ verwendet werden, erhält man lediglich unzureichende Ergebnisse. Im Gegensatz hierzu eignet sich der Toner gemäß der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet für die Entwicklung von positiv geladenen latenten Bildern und die Übertragung der entwickelten Bilder.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert. In den Beispielen sind sämtliche Teile auf das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Unter Anwendung eines Zweiwalzen-Kneters wurden 220 Teile Magnetit gemäß Tabelle I unter Schmelzbedingungen mit 166 Teilen eines Vinyltoluol/Acrylmonomer- Copolymeren mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 83 000, 14 Teilen eines handelsüblichen Polypropylens von niedrigem Molekulargewicht und 2,7 Teilen eines handelsüblichen, die negative Ladung steuernden Mittels verknetet. Das verknetete Gemisch wurde von sich der Abkühlung überlassen und dann grob durch eine Schneidmühle pulverisiert, um ein Pulver mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 mm zu erhalten. Dann wurde das Pulver durch eine Düsenmühle feinpulverisiert und durch einen Zickzack-Klassierer sortiert, um einen Magnettoner mit einer Teilchengröße von 5 bis 25 µm zu erhalten.

In vorstehender Weise wurden Magnetite aus einem Nadelsystem und einem isometrischen System mit den in Tabelle I aufgeführten Koerzitivkräften, Massendichten und Teilchengrößen eingesetzt. Die Koerzitivkraft wurde unter Anwendung einer handelsüblichen Meßvorrichtung für die magnetischen Eigenschaften (mit einem Magnetfeld von 5K Oe), die Massendichte entsprechend einem Verfahren gemäß JIS K-5101 und die Teilchengröße durch elektronenmikroskopische Photographie gemessen.

Tabelle I

Unter Anwendung der in dieser Weise hergestellten Toner wurde der Kopiertest in folgender Weise ausgeführt.

In einer Kopiermaschine mit einer Selentrommel mit einem Außendurchmesser von 150 mm als lichtempfindlichem Material wurde der magnetische Toner auf eine Trommel eines sogenannten Doppelrotationssystems mit unabhängiger Rotation eines Magneten und einer Trommel aufgebracht. Die Intensität des Magnetfeldes auf der Trommel (mit einem Außendurchmesser von 33 mm), in welcher der Magnet angeordnet war, wurde durch ein nicht-magnetisches Bauteil auf etwa 900 Gauss eingestellt. Der Abstand zwischen der Trommel und dem Abstreifer wurde auf 0,3 mm eingestellt. Ein Trichter wurde so angeordnet, daß der magnetische Toner von dem Trichter zu der Trommel 2 gelangte, und der Abstand zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials und der Trommel wurde auf 0,5 mm eingestellt. Die Trommel und das lichtempfindliche Material rotierten in der gleichen und der Magnet in der entgegengesetzten Richtung. Unter diesen Bedingungen wurden die Aufladung (+6,7 KV), die bildweise Belichtung, Entwicklung, die Übertragung (+6,3 KV), die Heizwalzenfixierung und die Bürstenreinigung durchgeführt. Holzfreies Papier mit einer Dicke von 80 µm wurde als Übertragungsblatt verwendet. Die Ergebnisse des Kopiertests und die Eigenschaften der jeweiligen magnetischen Toner sind aus Tabelle II ersichtlich. Die Bilddichte wurde durch Bestimmung der Dichte des zusammenhängenden schwarzen Bereiches unter Anwendung eines handelsüblichen Reflexionsdensitometers bestimmt. Die elektrostatische Kapazität wurde unter Anwendung eines handelsüblichen LC-Meßgerätes, einer handelsüblichen Energiequelle und eines handelsüblichen Amperemeters gemessen.

Eine Zelle zur Bestimmung der Eigenschaften der magnetischen Toner umfaßte einen Elektrodenteil, der aus rostfreiem Stahl gefertigt war, und einen isolierenden Teil aus Quarz. Die Bestimmung wurde unter den Bedingungen eines Elektrodenabstandes von 0,65 mm, einer Elektrodenfläche von 1,43 cm², einer Beladung zwischen den Elektroden von 105 g/cm², einer Temperatur von 20 bis 25°C und einer relativen Feuchtigkeit der Atmosphäre von 55 bis 65% durchgeführt.

Tabelle II

Im Fall des unter Anwendung eines Magnetits vom Nadelsystem hergestellten magnetischen Toners war die Bilddichte niedriger und die Bilddichte wurde beim kontinuierlichen Kopieren schlechter. Andererseits war im Fall eines unter Anwendung eines Magnetits vom isometrischen System hergestellten magnetischen Toners die Bilddichte hoch und verringerte sich selbst bei kontinuierlichem Kopieren kaum.

Beispiel 2

Unter Anwendung des in Beispiel 1 aufgeführten Toners (Magnetit gemäß der Erfindung 1) wurden magnetische Toner in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Mischverhältnisse von Harz und anderen Komponenten geändert wurden, die aus Tabelle III ersichtlich ist. Unter Anwendung der in dieser Weise hergestellten magnetischen Toner wurde der Kopiertest in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse des Kopiertests und die Eigenschaften der magnetischen Toner sind aus Tabelle IV ersichtlich. Es wurde die Schärfe mit Hilfe des Linienbildbereichs der erhaltenen Kopie bewertet.

Tabelle III

Tabelle IV

Beispiel 3

Unter Anwendung von 10 Arten von Magnetiten mit den in Tabelle V aufgeführten Eigenschaften wurden magnetische Toner in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei nach der Klassierung noch handelsübliche hydrophobe Kieselsäure in einer Menge von 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, ein handelsübliches Vinyltoluol/ Butadien-Copolymer (mit einem durchschnittlichen, auf das Gewicht bezogenen Molekulargewicht von 78 000) als Harz und ein handelsübliches Ladungssteuerungsmittel zugesetzt wurden.

Unter Anwendung der in dieser Weise hergestellten magnetischen Toner wurde der Kopiertest in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse des Kopiertests und die Eigenschaften der magnetischen Toner sind aus Tabelle VI ersichtlich.

In der Tabelle V sind die Magnetite (a) bis (f) Vergleichsmagnetite, und die Magnetite (g) bis (j) sind solche im Rahmen der Erfindung. Die elektronenmikroskopischen Photographien der Magnetite (i) und (g) sind jeweils in den Fig. 1 und 2 gezeigt.

Die Magnetite mit der hohen Koerzitivkraft wurden erhalten, indem eine wäßrige Lösung von Kobaltsulfat in der Stufe der Umsetzung einer wäßrigen Lösung von Eisen(III)-sulfat mit einer wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid zur Bildung und Ausfällung von kobalthaltigem Eisen(III)-hydroxid zugesetzt wurde.

In der Tabelle VI sind die magnetischen Toner (a) bis (j) solche, die unter Anwendung der Magnetite (a) bis (j), wie aus Tabelle V ersichtlich, hergestellt wurden. Die Schärfe wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 ermittelt, und die Streuung des Toners wurde anhand der erhaltenen Kopie beurteilt.

Der Volumenwiderstand jedes magnetischen Toners lag im Bereich von 1,5×10¹⁴ bis 5×10¹⁴ Ω · cm. Deshalb ist der Volumenwiderstand in der Tabelle VI nicht aufgeführt.

Tabelle V

Tabelle VI

Wenn ein handelsübliches Styrolharz anstelle des Vinyltoluol/Butadien-Copolymeren für den Toner verwendet wurde, waren die erhaltenen Ergebnisse ähnlich wie in Tabelle VI. Falls ferner ein Epoxyharz oder ein Polyesterharz verwendet wurde, war selbst dann, wenn ein Magnetit im Rahmen der Erfindung eingesetzt wurde, die Bilddichte auf den Kopien niedriger als 0,8.

Claims

1. Trockener magnetischer Einkomponententoner für die Entwicklung eines positiv geladenen latenten Bildes und für die Bildübertragung, bestehend aus einem Bindemittel mit einem hohen elektrischen Widerstand und darin dispergierten Teilchen aus Trieisentetroxid, gekennzeichnet durch die Gesamtheit der folgenden Merkmale, wonach das Trieisentetroxid eine Teilchengröße von 0,25 bis 1 µm aufweist, das Bindemittel ein Homo- oder Copolymer ist, das Einheiten eines aromatischen Vinylmonomers und/ oder eines Acrylmonomers enthält und in einer Menge von 60 bis 125 Gew.-%, bezogen auf das Trieisentetroxid, vorliegt, sowie das Trieisentetroxid dem isometrischen System angehört und eine Koerzitivkraft von 30 bis 80 Oe aufweist.

2. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trieisentetroxid ein Verhältnis von Massendichte/Koerzitivkraft von 0,0045 bis 0,020 g/ml · Oe aufweist.

3. Toner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dielektrizitätskonstante, bestimmt mit einem Elektrodenabstand von 0,65 mm, einer Elektrodenfläche von 1,43 cm² und einer Beladung zwischen den Elektroden von 105 g/cm², 3,5 bis 4,9 beträgt und seine elektrostatische Kapazität, bestimmt unter den gleichen Bedingungen, 7 bis 9,5 pF, beträgt.