DE3330380C2 - Elektrostatografischer Entwickler und seine Verwendung - Google Patents
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Abstract
Ein Entwickler für die Elektrostatografie, der ein Mittel zum Einstellen einer positiven Ladung enthält, das aus Fumed Silica-Teilchen besteht, die mit einem als Haftvermittler wirkenden Silan oder Titanat behandelt sind, und bei dem das hydrophobe Verhalten auf ein geeignetes Ausmaß einreguliert ist, zeigt unter verschiedenen Bedingungen einschließlich der Bedingungen einer höheren Temperatur und höheren Feuchtigkeit oder einer niedrigeren Temperatur und einer niedrigeren Feuchtigkeit eine stabile und scharfe Verteilung der Menge der positiven triboelektrischen Ladungen. Dieser Entwickler ist in einem elektrofotografischen Verfahren, bei dem zum Laden des Entwicklers ein Entwickler-Trägerelement eingesetzt wird, besonders geeignet.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrostatografischen Entwickler gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1
bis 3 und seine Verwendung zur Entwicklung negativ geladener elektrostatischer Ladungsbilder bei der Elektrostatografie
einschließlich der Elektrofotografie, der elektrostatischen Aufzeichnung oder des elektrostatischen
Drucks.
Aus der US-PS 22 97 691 und anderen Druckschriften ist eine Vielzahl von elektrofotografischen Verfahren
bekannt; bei diesen Verfahren werden im allgemeinen fotoleitfähige Materialien verwendet, und die in diesen
Verfahren enthaltenen Schritte umfassen die Erzeugung elektrostatischer Ladungsbilder auf elektrofotografischen
Aufzeichnungsmaterialien durch verschiedene Maßnahmen, die nachfolgende Entwicklung der Ladungsbilder
unter Verwendung pulverförmiger Entwickler bzw. Toner, die Übertragung der durch die Entwicklung
erhaltenen Tonerbilder auf ein Bildempfangsmaterial wie z. B. Papier, falls eine solche Übertragung erwünscht
ist, und das nachfolgende Fixieren der Bilder durch Erhitzen oder durch Anwendung von Druck oder Lösungsmitteldampf,
wobei Kopien erhalten werden. Wenn der Schritt der Übertragung der Tonerbilder angewandt
wird, ist es im allgemeinen üblich, einen Schritt vorzusehen, bei dem auf dem elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial
zurückbleibender Toner entfernt wird.
Die Entwicklungsverfahren zum Sichtbarmachen elektrostatischer Ladungsbilder unter Verwendung von
bekannten Tonern können beispielsweise das aus der US-PS 28 74 063 bekannte Magnetbürstenverfahren, das
aus der US-PS 26 18 552 bekannte Kaskader.er.twieklür.gsveriahren, das aus der US-PS 22 21 776 bekannte
Pulverwolkenverfahren, das aus der US-PS 39 09 258 bekannte Verfahren, bei dem ein leitender magnetischer
Toner eingesetzt wird, das aus der japanischen Patentpublikation 9475/1976 bekannte Verfahren, bei dem
verschiedene isolierende magnetische Toner eingesetzt werden, einschließen.
Als Toner für Trockenentwicklungsvorrichtungen, die auf diese Entwicklungsverfahren anzuwenden sind, sind
bisher im allgemeinen feine Pulver aus Natur- oder Kunstharzen, in denen Farbstoffe oder Pigmente dispergiert
sind, eingesetzt worden. In einem als Bindemittel dienenden Harz wie z. B. Polystyrol wird beispielsweise ein
Färbemittel dispergiert, und die durch Feinstpulverisierung der erhaltenen Dispersion unter Erzielung einer
Größe von 1 bis 30 μΐη erhaltenen Teilchen werden als Toner verwendet. Um einen magnetischen Toner
herzustellen, werden in die vorstehend erwähnten Teilchen ferner magnetische Teilchen eingemischt. Im Falle
des Systems, bei dem der sogenannte Zweikomponentenentwickler eingesetzt wird, wird der vorstehend erwähnte
Toner im allgemeinen in Form einer Mischung mit Trägerteilchen wie z. B. Glasperlen oder Eisenteilchen
verwendet.
Bei einer Reihe von Entwicklungsverfahren, die zu den vorstehend erwähnten elektrostatografischen Verfahren
gehören, bei denen elektrostatische Ladungsbilder mit einem Toner entwickelt werden, der mit einer zu der
Polarität der Ladungsbilder entgegengesetzten Polarität geladen ist, ist es sehr wichtig, daß die elektrostatische
Aufladung mit der entgegengesetzten Polarität dem Toner gleichmäßig aufgeprägt wird, damit gute und zuverlässige
Entwicklungseigenschaften erhalten werden. Zu diesem Zweck ist es allgemein üblich, daß zusätzlich zu
den vorstehend erwähnten Bestandteilen ein Ladungssteuerstoff, der dem Toner eine positive oder negative
elektrostatische Aufladung aufprägt, zugegeben wird, damit der Toner gleichmäßig geladen wird. Unter diesen
Ladungssteuerstoffen gibt es nur sehr wenige Ladungssteuerstoffe zum Aufprägen einer positiven Aufladung,
die zufriedenstellende Eigenschaften haben, während einige Ladungssteuerstoffe zum Aufprägen einer negativen
Aufladung mit guten Eigenschaften entwickelt worden sind.
Ladungssteuerstoffe zum Aufprägen einer positiven Aufladung, die in Tonern für Trockenentwicklungsvorrichtungen
üblicherweise verwendet werden, können beispielsweise Aminoverbindungen, quartäre Ammoniumverbindungen
und organische Farbstoffe, insbesondere basische Farbstoffe und deren Salze, umfassen. Im
einzelnen sind beispielsweise Benzyldimethylhexadecylammoniurnchlorid, Decyltrimethylammoniumchlorid, Nigrosinbase,
Nigrosinhydrochlorid, Safranin γ und Kristallviolett bekannt. Nigrosinbase und Nigrosinhydrochlorid
sind besonders häufig als Ladungssteuerstoffe zum Aufprägen einer positiven elektrostatischen Aufladung
eingesetzt worden. Diese Farbstoffe werden üblicherweise während der Bildung eines Toners zusammen mit
einem Färbemittel zu einem thermoplastischen Harz zugegeben, um in dem Harz dispergiert bzw. verteilt zu
werden, während es unter Erhitzen geschmolzen wird, und die erhaltene Harzmischung wird unter Erzielung
feiner Teilchen feinstpulverisiert, auf geeignete Größen eingestellt, falls dies erwünscht ist, und dann für die
Verwendung als Toner bereitgestellt.
Diese Farbstoffe, die als Ladungssteuerstoffe wirken, haben jedoch komplizierte Strukturen und zeigen keine
konstanten Eigenschaften, so daß ihre Stabilität schlecht ist. Ferner kann durch Spaltung, mechanische Zusammenstöße
und Reibung während des unter Anwendung von Hitze durchgeführten Knetens oder durch eine
Änderung der Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen eine Zersetzung oder Denaturierung eintreten,
wodurch eine Verschlechterung der Ladungssteuerungseigenschaften hervorgerufen wird.
Wenn unter Verwendung eines Toners, der diese Farbstoffe als Ladungssteuerstoffe enthält, in einer Kopiervorrichtung
eine Entwicklung durchgeführt wird, können die Farbstoffe infolgedessen eine Zersetzung oder
Denaturierung erfahren, wenn die Anzahl der Kopien ansteigt, wodurch während der kontinuierlichen Verwendung
eine Verschlechterung des Toners hervorgerufen wird.
Ein weiterer schwerwiegender Nachteil besteht darin, daß es sehr schwierig ist, diese Farbstoffe als Ladungssteuerstoffe
gleichmäßig in einem thermoplastischen Harz zu dispergieren, und ihr Gehalt in Tonerteilchen, die
durch Pulverisieren erhalten wurden, ist nicht konstant, was dazu führt, daß die Tonerteilchen untereinander
verschiedene Mengen triboelektrischer Ladungen aufweisen. Aus diesem Grund sind nach dem Stand der
Technik verschiedene Verfahren durchgeführt worden, um diese Farbstoffe gleichmäßiger in einem Harz zu
dispergieren. Beispielsweise wird aus einem basischen Nigrosinfarbstoff ein Salz mit einer höheren Fettsäure
gebildet, um die Verträglichkeit mit einem thermoplastischen Harz zu verbessern. In diesem Fall wird jedoch
unumgesetzte Fettsäure oder ein Zersetzungsprodukt des Salzes an der Toneroberfläche freigelegt, wodurch
Trägerteilchen oder Toner-Trägerelemente verunreinigt werden und auch eine Verminderung der Fließfähigkeit
des Toners, eine Schleierbildung und eine Herabsetzung der Bilddichte hervorgerufen werden. Alternativ
wird zur Verbesserung der Dispergierbarkeit dieser Farbstoffe in einem Harz auch ein Verfahren angewandt,
bei dem Farbstoffpulver und Harzpulver vor dem Schmelzkneten mechanisch pulverisiert und vermischt werden.
Dieses Verfahren reicht für eine Überwindung der ursprünglich vorhandenen, schlechten Dispergierbarkeit
nicht aus, und eine für die praktische Anwendung ausreichende Gleichmäßigkeit der Aufladung ist noch nicht
erhalten worden.
Die meisten der als Ladungssteuerstoff zum Aufprägen einer positiven Aufladung verwendeten Farbstoffe
sind hydrophil, und diese Farbstoffe werden infolgedessen auigrund ihrer schlechten Dispergierbarkeit in einem
Harz an der Toneroberfläche freigelegt, wenn das Harz nach dem Schmelzkneten pulverisiert wird. Wenn der
Toner unter sehr feuchten Bedingungen verwendet wird, stößt man wegen der hydrophilen Beschaffenheit des
Farbstoffs auf den Nachteil, daß keine Bilder mit guter Qualität erhalten werden können.
Wenn in einem Toner ein Farbstoff, von dem bekannt ist, daß er die Eigenschaften eines Ladungssteuerstoffs
zum Aufprägen einer positiven Aufladung hat, verwendet wird, treten infolgedessen Änderungen in der Menge
der Ladungen auf, die auf der Oberfläche der Tonerteilchen durch Reibung zwischen Tonerteilchen, zwischen
Toner- und Trägerteilchen oder zwischen Tonerteilchen und Toner-Trägerelement wie z. B. einem Entwicklungszylinder
erzeugt werden, wodurch verschiedene Schwierigkeiten, beispielsweise eine Schleierbildung, ein
Verstreuen von Tonerteilchen oder eine Verunreinigung von Trägern, verursacht werden. Diese Schwierigkeiten
werden auffällig, wenn eine große Anzahl von Kopierzyklen kontinuierlich durchgeführt wird, wodurch
Ergebnisse erhalten werden, die für eine Kopiervorrichtung im wesentlichen ungeeignet sind.
Ferner wird der Wirkungsgrad der Übertragung des Tonerbildes unter sehr feuchten Bedingungen deutlich vermindert, wenn ein Toner verwendet wird, der einen als Ladungssteuerstoff zum Aufprägen einer positiven Aufladung wirkenden Farbstoff enthält, so daß der Toner für die praktische Verwendung ungeeeignet ist. Wenn der Toner für eine lange Zeit gelagert wird, können Tonerteilchen häufig selbst unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen wegen der Instabilität des als Ladungssteuerstoff zum Aufprägen einer positiven
Ferner wird der Wirkungsgrad der Übertragung des Tonerbildes unter sehr feuchten Bedingungen deutlich vermindert, wenn ein Toner verwendet wird, der einen als Ladungssteuerstoff zum Aufprägen einer positiven Aufladung wirkenden Farbstoff enthält, so daß der Toner für die praktische Verwendung ungeeeignet ist. Wenn der Toner für eine lange Zeit gelagert wird, können Tonerteilchen häufig selbst unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen wegen der Instabilität des als Ladungssteuerstoff zum Aufprägen einer positiven
Aufladung eingesetzten Farbstoffs agglomerieren und dadurch unbrauchbar werden.
Als Verfahren zur Herstellung eines Entwicklers, bei dem eine positive elektrostatische Aufladung aufgeprägt
wird, ist aus der japanischen Patentpublikation 22 447/1978 ein Verfahren bekannt, bei dem als Bestandteil des
Entwicklers mit Aminosilanen behandelte Metalloxidteilchen eingemischt werden. Als der Erfinder dieses Verfahren
untersuchte und gemäß den in der erwähnten japanischen Patentschrift beschriebenen Beispielen durch
Anwendung der Behandlung auf Metalloxide wie z. B. kolloidales Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid,
Zinkoxid, Eisenoxid, ^-Ferrit und Magnesiumoxid Entwickler erhielt, ergab sich jedoch, daß bei keiner der
Kombinationen ein Entwickler erhalten werden konnte, der für die praktische Anwendung zufriedenstellende
Eigenschaften zeigte, vielmehr wurde festgestellt, daß ein solcher Entwickler einige Nachteile hat.
So können die meisten der auf diese Weise hergestellten Entwickler die für eine getreue Wiedergabe von
Ladungsbildern bevorzugten Eigenschaften nicht beibehalten. Obwohl diese Entwickler in der Anfangsstufe eine
erwünschte Gebrauchsleitung zeigen können, kann diese bei der kontinuierlichen, langzeitigen Verwendung
nicht aufrechterhalten werden, wodurch der Entwickler unbrauchbar gemacht wird. Im einzelnen werden
Schleier gebildet, wobei im Fall des Kopierens von Zeilenbildern um die Ränder herum Toner verstreut wird,
und ferner wird die Bilddichte herabgesetzt.
Als andere Nachteile treten in dem Fall, daß die Entwicklung und die Übertragung unter den Bedingungen
höherer Temperatur und Feuchtigkeit und niedrigerer Temperatur und Feuchtigkeit durchgeführt werden, eine
Verminderung der Bilddichte, eine Verstreuung von Tonerteilchen bei Zeilenbildern, ein Abfallen von Bildern
bzw. Bildbereichen und eine Schleierbildung auf. Diese Erscheinungen werden sowohl beim Entwicklungs- als
auch beim Übertragungsschritt beobachtet.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Entwickler nicht für eine lange Zeit gelagert werden kann. Wenn
der Entwickler für eine lange Zeit aufbewahrt wird, ohne verwendet zu werden, werden infolgedessen die
Eigenschaften in der Anfangsstufe so verschlechtert, daß der Entwickler nicht mehr brauchbar ist.
Es kann an verschiedene Ursachen für diese Nachteile gedacht werden, jedoch wurde als Ergebnis von
Untersuchungen, die der Erfinder über die vorstehend erwähnten Erscheinungen durchführte, festgestellt, daß
die Hauptursache darin besteht, daß die Verteilung der Menge der triboelektrischen Ladungen des auf diese
Weise erhaltenen Entwicklers breit und nicht gleichmäßig ist. Im Zusammenhang mit diesem Gesichtspunkt wird
nachstehend eine etwas nähere Erläuterung gegeben.
Bei den bekannten Entwicklungsverfahren handelt es sich bei den Kräften, die auf die Entwicklerteilchen
einwirken, um eine elektrostatische Anziehungskraft in Richtung auf das Ladungsbild und manchmal um von
außen einwirkende, elektrische Kräfte, um eine Bildkraft in Richtung auf die Trägerteilchen oder das Toner-Trägerelement
wie z. B. einen Entwicklungszylinder und um Haft- oder Agglomeriationskräfte, und das Anhaften
der Entwickierteilchen an dem Ladungsbild wird durch den Gesamtbeitrag dieser Kräfte bewirkt. Der Zustand
der triboelektrischen Ladung, den die Entwicklerteilchen annehmen, hat infolgedessen bedeutende Wirkungen
auf das Verhalten der Entwicklerteilchen während des Entwicklungsschrittes. Andererseits kann der Entwickler,
der Metalloxidpulver wie z. B. feine Siliciumdioxidpulver, die nur wie vorstehend beschrieben mit einer Aminosilanverbindung
behandelt worden sind, enthält, in den meisten Fällen seine für eine getreue Wiedergabe von
Ladungsbildern bevorzugten Eigenschaften nicht beibehalten, und die Verteilung der Menge der triboelektrischen
Ladungen des Entwicklers wird sehr breit. Die vorstehend erwähnte Verteilung der Menge der triboelektrischen
Ladungen ist ferner selbst dann breit, wenn die Art oder die Menge der zur Behandlung der feinen
Siliciumdioxidpulver eingesetzten Aminosilanverbindung variiert werden kann, wobei nur ein Entwickler erhalten
wird, der nach der Reibung mit Trägerteilchen oder einem Toner-Trägerelement wie z. B. einem Entwicklungszylinder
Bestandteile mit geringeren triboelektrischen Ladungen und Bestandteile mit außerordentlich
großen triboelektrischen Ladungen enthält. Es liegt auch eine geringe Menge von Bestandteilen vor, die mit
einem größeren Wert der entgegengesetzten Polarität geladen sind (siehe Vergleichsbeispiel 2A und F i g. 3 (a),
die nachstehend gezeigt werden).
Bei einem solchen Entwickler, der eine breite Verteilung triboelektrischer Ladungen aufweist, können die |
Entwicklerbestandteile mit kleinerer Ladung eine Schleierbildung oder eine Zerstreuung am Randbereich des ■■'■
Ladungsbildes hervorrufen, und ähnliche Wirkungen können auch durch die mit entgegengesetzter Polarität
geladenen Bestandteile herbeigeführt werden. Andererseits können die Entwicklerbestandteile mit größerer
Ladung, die durch eine von Trägerteilchen oder von einem Toner-Trägerelement wie z. B. einem Entwicklungszylinder ausgeübte, erhöhte Bildkraft beeinflußt werden können, nicht ohne weiteres für die Entwicklung
verwendet werden, wodurch unerwünschterweise eine Verminderung der Bilddichte oder eine Vergröberung
verursacht werden kann.
Die Verteilung der Menge der triboelektrischen Ladungen eines solchen Entwicklers, der feines, nur mit einer
Aminosilanverbindung behandeltes Siliciumdioxidpulver enthält, ist auch durch Änderungen in den Umgebungsbedingungen leicht beeinflußbar und verändert sich insbesondere unter den Bedingungen höherer Temperatur
und Feuchtigkeit und unter den Bedingungen niedrigerer Temperatur und Feuchtigkeit derart, daß eine für die
Entwicklung ungeeignete Verteilung erhalten wird. So erhöht sich bei höherer Temperatur und Feuchtigkeit die
Menge der Entwicklerbestandteile mit geringerer Ladung (siehe Vergleichsbeispiel 2A, F i g. 3 (b)), wodurch in
einem deutlicheren Ausmaß eine Schleierbildung, eine Verminderung der Bilddichte, eine Zerstreuung am
Randbereich des Ladungsbildes und eine Verminderung des Wirkungsgrades der Übertragung hervorgerufen
werden.
Dei niedrigerer Temperatur und Feuchtigkeit erhöht sich die Menge der Entwicklerbestandteile mit größerer
Ladung (siehe Vergleichsbeispiel 2A, F i g. 3 (c)), wodurch in einem deutlicheren Ausmaß eine Verminderung der
Bilddichte, eine Vergröberung und eine Schleierbildung sowie eine verstärkte Zerstreuung oder ein verstärktes
Abfallen von Tonerteilchen während der Übertragung hervorgerufen werden. Besonders unter den Bedingungen
niedrigerer Temperatur und Feuchtigkeit wird diese Neigung durch eine kontinuierliche Verwendung des
Entwicklers stärker ausgeprägt, und die anfänglichen Eigenschaften des Entwicklers können nicht beibehalten
werden, bis der Entwickler schließlich unbrauchbar wird.
Die in dieser Beschreibung erwähnte Verteilung der triboelektrischen Ladungen bezieht sich auf eine Ladungsmenge,
die unter Verhältnissen, die an das angewandte Entwicklungsverfahren angenähert sind, zu messen
ist. Bei dem Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren, dem Kaskadenentwicklungsverfahren oder dem Zweikomponenten-Magnetbürstenverfahren,
wird die Ladung der Entwicklerteilchen beispielsweise hauptsächlich in dem Schritt bewirkt, bei dem die Entwicklerteilchen mit den Oberflächen der Trägerteilchen in Berührung
kommen oder sich von diesen Oberflächen ablösen. Die Messung der Verteilung der Menge triboelektrischer
Ladungen in solchen Entwicklungsverfahren kann beispielsweise unter Anwendung des Verfahrens von L. B.
Schein u. a. (J. Appl. Phys. 46, Nr. 12, S. 5140 [1975]) oder des Verfahrens von R. W. Stover u. a. (1969 Proc. Ann.
Conf. Photo. Sei. Engy SPSE S. 156) und R. B. Levis u. a. (4th International Conf. on Electrophoto. Adv. Print S. 61
[1981 ]) durchgeführt werden.
Aus der DE-OS 26 30 564 ist ein Toner aus sphärischen oder nahezu sphärischen Teilchen bekannt, die auf
ihrer Oberfläche hydrophobe Siliciumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 nm tragen.
Diese hydrophoben Siliciumdioxidteilchen werden dadurch erhalten, daß an der Oberfläche von Siliciumdioxidteilchen
befindliche freie Hydroxylgruppen mit einer organischen Verbindung, die mit Hydroxylgruppen reaktionsfähig
ist, umgesetzt werden. Als organische Verbindung kommt ein Halogensilan wie z. B. Dimethyldichlorsilan
oder ein Silanol in Betracht. Dem bekannten Toner werden durch die hydrophoben Siliciumdioxidteilchen
ein gutes Fließvermögen und eine geringe Koagulationsneigung verliehen, und zurückbleibender Toner kann
leicht von einem elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial entfernt werden. Es ist jedoch nicht möglich,
durch Verwendung der hydrophoben Siliciumdioxidteilchen eine scharfe und gleichmäßige Verteilung der
Menge der triboelektrischen Ladungen und insbesondere von positiven Ladungen zu erzielen, so daß noch eine
Schleierbildung oder eine Zerstreuung von Tonerteilchen um die Ränder des Ladungsbildes herum auftreten
kann. Es sei angemerkt, daß beispielsweise die alleinige Behandlung von Siliciumdioxid mit Dimethyldichlorsilan
zu einem negativ aufgeladenen Entwickler führt.
Aus der DE-OS 30 27 121 ist ein Verfahren zum Fixieren eines pulverförmigen Entwicklers mittels einer
Schmelzwalze bekannt. Der durch dieses Verfahren fixierbare Entwickler enthält Vinylpolymere, deren Molekulargewicht
in einem bestimmten Bereich liegt. In Fi g. 1 der DE-OS 30 27 121 ist eine Entwicklungsvorrichtung
mit einem Entwicklungszylinder, einem walzenförmigen elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial und einer
Magnetwalze gezeigt, wobei die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials und die Oberfläche des Entwicklungszylinders auf Abstand gehalten sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatografischen Entwickler mit einem Toner, der ein
Harz als Bindemittel und ein Färbemittel enthält, und einem Ladungssteuerstoff, der dem Toner eine positive
elektrostatische Aufladung aufprägt, in der Weise zu verbessern, daß er eine scharfe und gleichmäßige Vertcilung
der Menge der aufgeprägten triboelektrischen Ladung zeigt, auf eine für die angewandte Entwicklungsvorrichtung
geeignete Ladungsmenge eingestellt werden kann und eine hohe Bilddichte mit einer guten Reproduzierbarkeit
von Halbtönen liefert, ohne daß der Toner während der Entwicklung im Hintergrundbereich anhaftet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Entwickler einen Ladungssteuerstoff enthält, wie er im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1,2 oder 3 angegeben ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Entwickler einen Ladungssteuerstoff enthält, wie er im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1,2 oder 3 angegeben ist.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Verwendung des erfindungsgemäßen Entwicklers
zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder nach Anspruch 8, beispielsweise in der Verwendung in einem
Magnetbürstenverfahren nach Anspruch 9 oder 10 oder in einem Entwicklungsverfahren nach Anspruch 11.
Beispiele für die Zugabe von feinen, durch Dampfphasenoxidation von Siliciumhalogeniden erhaltenen Siliciumdioxidteilchen zu einem elektrostatografischen Entwickler sind bekannt. Selbst bei einem Entwickler, in dem ein Farbstoff enthalten ist, der die Eigenschaft hat, eine positive Aufladung aufzuprägen, wird jedoch die Ladungspolarität des Entwicklers so verändert, daß sie negativ und infolgedessen für das Sichtbarmachen negativer elektrostatischer Ladungsbilder ungeeignet wird, was darauf zurückzuführen ist, daß solche feinen Siliciunmdioxidteilchen die Ladungen des positiv geladenen Entwicklers vermindert oder sogar die Ladungspolarität umkehrt.
Beispiele für die Zugabe von feinen, durch Dampfphasenoxidation von Siliciumhalogeniden erhaltenen Siliciumdioxidteilchen zu einem elektrostatografischen Entwickler sind bekannt. Selbst bei einem Entwickler, in dem ein Farbstoff enthalten ist, der die Eigenschaft hat, eine positive Aufladung aufzuprägen, wird jedoch die Ladungspolarität des Entwicklers so verändert, daß sie negativ und infolgedessen für das Sichtbarmachen negativer elektrostatischer Ladungsbilder ungeeignet wird, was darauf zurückzuführen ist, daß solche feinen Siliciunmdioxidteilchen die Ladungen des positiv geladenen Entwicklers vermindert oder sogar die Ladungspolarität umkehrt.
Der Erfinder hat demgegenüber festgestellt, daß ein ausgezeichneter Ladungssteuerstoff zum Aufprägen
einer positiven elektrostatischen Aufladung erhalten werden kann, indem man solche durch Dampfphasenoxidation
von Siliciumhalogeniden erhaltenen Siliciumdioxidteilchen mit einem Haftvermittler des Silan- oderTitanattyps
in Form einer Verbindung der Formel I, II oder III modifiziert und das hydrophobe Verhalten auf ein
geeignetes Ausmaß einreguliert, und daß durch Formulierung des Laduugssteuerstoffes zum Aufprägen einer
positiven elektrostatischen Aufladung in dem Entwickler ein positiv aufladbarer Entwickler erhalten werden
kann, der stabil geladen wird, so daß er hohe triboelektrische Ladungen mit einer scharfen und gleichmäßigen
Verteilung erhält Es ist auch festgestellt worden, daß die Menge der triboelektrischen Ladung des Toners, der
den erhaltenen Ladungssteuerstoff zum Aufprägen einer positiven Aufladung enthält, sowie die Verteilung der
triboelektrischen Ladung bis zu einem beträchtlichen Ausmaß reguliert werden können, indem sowohl das
Ausmaß der Behandlung mit der modifizierenden Verbindung der Formel I, II oder III als auch das Ausmaß des
hydrohoben Verhaltens reguliert wird.
Es hat sich noch nicht im einzelnen klären lassen, warum der erfindungsgemäße Entwickler eine scharfe und
gleichmäßige Verteilung der Menge der triboelektrischen Ladungen zeigt (siehe Beispiel IA und F i g. 2 (a) bis
2 (c)), dies ist jedoch wahrscheinlich auf eine Stabilisierung bei einem bestimmten Gleichgewichtswert zwischen
der Ableitung überschüssiger Ladungen und der Ladungsansammlung durch die Wechselwirkung zwischen der
modifizierenden Verbindung und einem Mittel zur Veränderung des hydrophoben Verhaltens zurückzuführen.
Es ist jedenfalls bestätigt worden, daß in dem Entwickler nur wenige Bestandteile vorhanden sind, die die
Entwicklung und die Übertragung beeinträchtigen, und daß sich die Verteilung und die Menge der triboelektrischen
Ladungen selbst unter den bedingungen höherer Temperatur und Feuchtigkeit oder niedrigerer Temperatur
und Feuchtigkeit kaum verändern.
Die bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren
näher erläutert
F i g. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform des Entwicklungsverfahrens, bei dem der erfindungsgemäße
Entwickler verwendet wird, zeigt
Die F i g. 2 (a) bis 2 (c) und 4 (a) bis 4 (c) sind grafische Darstellungen, die die Verteilung der Menge der
triboelektrischen Ladungen unter verschiedenen Bedingungen in den nachstehend beschriebenen Beispielen IA
und 1B zeigen.
Die Fig.3(a) bis 3(c) sind grafische Darstellungen, die die Verteilung der Menge der triboelektrischen
Ladungen unter verschiedenen Bedingungen in dem nachstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel IA zeigen.
Die F i g. 5 bis 8 sind grafische Darstellungen, die jeweils die Änderungen des Tonergewichts pro Flächeneinheit
in den Tonerschichten während eines aufeinanderfolgend durchgeführten Kopierversuchs unter einer
Umgebung mit einer Temperatur von 100C und einer relativen Feuchtigkeit von 10% zeigen, wobei in jedem
Fall die Kurve A die Ergebnisse eines Beispiels zeigt, während die Kurve B die Ergebnisse eines Vergleichsbeispiels
zeigt Die jeweiligen Figuren zeigen die Ergebnisse der folgenden Beispiele:
F i g. 5: Beispiel 1F, Vergleichsbeispiel 3F;
F i g. 6: Beispiel IG, Vergleichsbeispiel 3G;
F i g. 5: Beispiel 1F, Vergleichsbeispiel 3F;
F i g. 6: Beispiel IG, Vergleichsbeispiel 3G;
F i g. 7: Beispiel 1H, Vergleichsbeispiel 3H;
F i g. 8: Beispiel 11, Vergleichsbeispiel 31.
In der folgenden Beschreibung sind alle Angaben von Prozent und von Teilen, die Mengenverhältnisse
wiedergeben, auf das Gewicht bezogen, falls nichts anderes angegeben ist.
Das Siliciumdixod, das zur Herstellung des Ladungssteuerstoffes modifiziert wird, wird durch Dampfphasenoxidation
von Siliciumhalogeniden erhalten und kann auch als Trockenverfiiiren-Siliciumdioxid bezeichnet
werden. Das Verfahren zur Herstellung dieser Art von Siliciumdioxid ist bekannt. Das Siliciumdioxid kann
beispielsweise durch pyrolytische Oxidation von gasförmigem Siliciumtetrachlorid in einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme
erhalten werden. Das grundlegende Reaktionsschema kann folgendermaßen wiedergegeben werden:
SiCl4 + 2 H2 + O2-SiO2 + 4 HCl
Bei dem vorstehend erwähnten Herstellungsschritt kann auch ein zusammengesetztes feines Pulver aus
Siliciumdioxid und anderen Metalloxiden erhalten werden, indem zusammen mit Siliciumhalogeniden andere
Metallhalogenide wie z. B. Aluminiumchlorid oder Titanchlorid verwendet werden. Infolgedessen schließt der
Begriff »durch Dampfphasenoxidation von Siliciumhalogeniden erhaltenes Siliciumdioxid« (nachstehend zur
Vereinfachung als »Siliciumdioxid« bezeichnet) im Rahmen der Erfindung Siliciumdioxid ein, in dem aus diesen
Metallhalogeniden erhaltene Metalloxide wie z. B. AI2O3 oder T1O2 in einer Menge, die bis zu 40% beträgt,
enthalten sind.
Es wird bevorzugt, feine Siliciumdioxidteilchen zu verwenden, bei denen die mittlere Größe der Primärteilchen
geeigneterweise in dem Bereich von 0,001 bis 2 μπι und vorzugsweise in dem Bereich von 0,002 bis 0,2 μηι
liegt.
Die Siliciumdioxidteilchen können als solche modifiziert werden. Sie werden jedoch vorzugsweise vor der
nachfolgenden Modifizierung mit einer Verbindung der Formel I, Il oder III einmal einer Hitzebehandlung bei
einer Temperatur von 400° C oder einer höheren Temperatur unterzogen. Durch die Durchführung dieser
Hitzebehandlung können zusätzliche Wirkungen erzielt werden, die nicht nur darin bestehen, daß diejenigen
Bestandteile des erhaltenen Entwicklers, die die Entwicklung und die Übertragung beeinträchtigen, entfernt
werden können, um die Verteilung der Menge der triboelektrischen Ladungen noch schärfer zu machen (siehe
Beispiel 1B und die F i g. 4 (a) bis 4 (c), die nachstehend geneigt werden), sondern auch darin, daß die Verminderung
der Menge der triboelektrischen Ladungen selbs» in dem Fall, daß der Entwickler für eine lange Zeit unter
den Bedingungen einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit gelagert wird, sehr gering ist, ohne daß
die Qualität des Kopierens wesentlich herabgesetzt wird. Dies kann der nachstehend beschriebenen Ursache
zuzuschreiben sein: Die feinen Siliciumdioxidteilchen, die durch Dampfphasenoxidation einer Siliciumhalogenidverbindung
gebildet wurden, weisen eine Vielzahl von auf ihren Oberflächen gebildeten Hydroxylgruppen auf.
Diese Hydroxylgruppen können in mehrere Arten eingeteilt werden, die nachstehend erwähnt werden:
1. Auf den Oberflächen befindliche Silanolgruppen; diese Gruppen haben innerhalb ihrer Wirkungsbereiche
keine Möglichkeit einer gegenseitigen Wechselwirkung, weil sie von anderen Silanolgrupen räumlich
getrennt sind, und werden infolgedessen als »einsame« oder »freie« Silanolgruppen bezeichnet;
2. Silanolgruppen, die an sich der gleichen Art von Gruppen wie vorstehend unter 1. beschrieben angehören,
wobei jedoch die Zusatzbestimmung gilt, daß diese Gruppen einander so angenähert sind, daß sie zu einer
Wechselwirkung durch Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen befähigt sind, und diese Gruppen können
infolgedessen als »(durch Wasserstoffbrückenbindungen) verbundene Silanolgruppen« bezeichnet werden.
3. Hydroxylgruppen von Wasser, das an die Oberflächen adsorbiert ist.
Wenn die Siliciumdioxidteilchen der Hitzebehandlung bei 400°C oder einer höheren Temperatur unterzogen
werden, tritt zwischen den zu diesen an der Siliciumdioxid-Oberfiäche befindlichen Hydroxylgruppen gehören-
den Silanolgruppen eine wechselseitige Kondensation ein, was dazu führt, daß die Oberfläche stabilisiert wird.
Wenn die Hitzebehandlung bei einer Temperatur unter 400°C durchgeführt wird, wird das adsorbierte Wasser
entfernt, wodurch der Wassergehalt in dem Siliciumdioxid vermindert wird, jedoch adsorbiert das Siliciumdioxid
wieder Wasser bis zu einem Wassergehalt, der dem Wassergehali vor der Hitzebehandlung gleich ist, wenn es
auf Normaltemperatur zurückgebracht wird. Wenn das Siliciumdioxid jedoch bei einer Temperatur von 400°C
oder einer höheren Temperatur behandelt wird, wird durch Kondensation der auf der Oberfläche befindlichen
Hydroxylgruppen Waaser freigesetzt, und der Wassergehalt wird infolgedessen im Vergleich mit dem Wassergehalt
vor der Hitzebehandlung merklich geringer, und zwar auch dann, wenn das Siliciumdioxid auf Normaltemperatur
zurückgebracht wird. Die Hydroxylgruppen können zwar nicht vollständig entfernt werden, jedoch
ίο eignet sich die restliche Anzahl der Hydroxylgruppen für eine Behandlung zur Veränderung des hydrophoben
Verhaltens, die, falls dies erwünscht ist, als Nachbehandlung durchgeführt wird.
Die Hitzebehandlung kann beispielsweise durchgeführt werden, indem man feine Siliciumdioxidteilchen für
eine geeignete Zeitdauer bei einer Temperatur von 400° C oder einer höheren Temperatur in einem elektrischen
Ofen stehenläßt Das Hitzebehandlungsverfahren unterliegt keiner besonderen Einschränkung, soweit die Eigenschaften
des Entwicklers nicht merklich verschlechtert werden, vielmehr kann irgendein gewünschtes Verfahren
angewandt werden. Die Hitzebehandlungstemperatur kann vorzugsweise 450°C bis 1500°C betragen
und beträgt insbesondere 500° C bis 1000° C.
Die Dauer der Hitzebehandlung kann in Abhängigkeit von der Behandlungstemperatur, den Größen der
Siliciumdioxidteilchen und anderen Eigenschaften variieren, beträgt jedoch im allgemeinen 1 min bis 10 h und
vorzugsweise 10 min bis 10 h. Ais Maßstab für die Festlegung der Dauer der Hitzebehandlung kann die als
Ergebnis der Hitzebehandlung erzielte Hygroskopizität dienen, die einen Wert von 5% oder weniger und
insbesondere von 3% oder weniger erreichen kann. Die Hygroskopizität wird gemessen, indem man die
hitzebehandelten Siliciumdioxidteilchen etwa eine Woche lang über einer gesättigten, wäßrigen Lösung, an
deren Boden sich Natriumthiosulfat befindet, d. h. in einer Feuchtigkeit von 78%, stehenläßt und danach mittels
einer Thermowaage die Kurve der Gewichtsverminderung des Siliciumdioxids durch Erhitzen von Normaltemperatur
bis 400° C mißt und den Betrag der Gewichtsverminderung des Siliciumdioxids als Hygroskopizität
bestimmt
Für die Herstellung des Ladungssteuerstoffes wird das Siliciumdioxid, das gegebenenfalls der vorstehend
beschriebenen Hitzebehandlung unterzogen worden ist mit einer Verbindung der Formel I, II oder III modifiziert
Diese modifizierenden Verbindungen weisen eine hydrolysierbare Gruppe und eine nicht hydrolysierbare
organische Gruppe auf, die an ein vierwertiges Zentralatom, nämlich Si oder Ti, gebunden sind.
Zu den modifizierenden Verbindungen mit Si als Zentralatom gehören Verbindungen der Formel I:
Zu den modifizierenden Verbindungen mit Si als Zentralatom gehören Verbindungen der Formel I:
Rm-Si-Y„ (I)
worin R eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen wie z.B. eine Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-,
Isopropoxy-, Butoxy-, Isobutoxy- oder Pentyloxygruppe oder ein Chloratom ist, m und η ganze Zahlen sind, die
die Beziehung n+n=4 erfüllen, und Y eine organische Gruppe ist, wobei mindestens eine Gruppe Y einen aus
der Amino-, Vinyl-, Glycidoxy-, Mercapto-, Methacryl- und Ureidogruppe ausgewählten Rest enthält, und Y
insbesondere eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, in der ein Teil der Wasserstoffatome ferner durch eine Carbonyl-,
Ether-, Ester- oder Iminogruppe substituiert sein kann, wobei vorausgesetzt ist, daß mehrere Reste R und Y,
die in der gleichen Verbindung vorliegen, gleich oder verschieden sein können.
Typische Beispiele für Verbindungen der Formel I sind nachstehend aufgeführt.
Typische Beispiele für Verbindungen der Formel I sind nachstehend aufgeführt.
Verbindungen, in den Y eine Vinylgruppe enthält:
H2C = CHSiCl3
H2C = CHSi(OC2Hs)3
H2C = CHCH2SiCl3
H2C = CHCH2SiCl3
H2C = CHCH2Si(CH3)Cl2
H2C = CHCH3Si(CHj)2Cl
„ H2C = CIICH7Si(OC2Il5).,
„ H2C = CIICH7Si(OC2Il5).,
H2C = C HSi(OC2H4OC H3)3
(H2C = CHCHi)2SiCI1,
b0 (H2C = CH)2Si(OC2H5),
b0 (H2C = CH)2Si(OC2H5),
(H2C = CH)1SiOC2H5
H2C = CH-<^OV-C H2C H2Si(OCH,h
Verbindungen, in denen Y eine Glycidoxygruppe enthält:
CH, CHCH2OCH2CH2CH2Si(OCHj)J
CH. CHCH2OCH2CH2CH2SiCHj(OC2Hj)2
CH2 CHCH2OCH2CH2CH2Si(CHj)2OC2H5 '°
CH2CH2Si(OCH3)3 15
Verbindungen, in denen Y eine Mercaptogruppe enthält:
HSCH2CH2CH2Si(OCH3J3 20
HSCH2CH2CH2Si(OC2Hs)3
Verbindungen, in denen Y eine Methacryloyloxygruppe enthält:
CHj 25
(H3C)2C = C-COOCH2CH2CH2SiCl2
CH3
30 (HjO2C = C-COOCH2CH2CH2Si(OCHj)3
CH3
H2C = C-COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3
H2C = C-COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3
Verbindungen, in denen Y eine Ureidogruppe enthält:
Verbindungen, in denen Y eine Ureidogruppe enthält:
H2NCONHCH2CH2CH2Si(OC2Hs)3
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind Verbindungen, in denen Y eine Aminogruppe enthält.
Beispiele dafür sind die Verbindungen mit den nachstehend gezeigten Strukturformeln:
Beispiele dafür sind die Verbindungen mit den nachstehend gezeigten Strukturformeln:
H2NCH2CH2CH2Si(OCH3J3
H2NCH2CH2CH2Si(OC2Hs)3
CH3
H2NCH2CH2CH2Si(OCHj)2
CH,
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)2 ^
H2NCONHCH2CH2CH2Si(OC2Hs)3
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)J
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH,Si(OCH3)3
t ι S^i j^v /-<
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Π 5^5^-' ^ ^*) ^ nj\j I 12'"^ ' * ^ * *2^* * '2^- * i2lJiV^^ ^-^ 11JZi
H5C2OCOCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCHj)3
H5C2OCOCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2Ch2CH2 · Si(OCH3).,
H5C2OCOCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2Ch2CH2 · Si(OCH3).,
H1COCOCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCHj)3 65
H5C2
N-CH2CH2CH2Si(OCH3)J
H5C:'
-NHCH2CH2CH2Si(OCHa)3
H2NCH2CH2NHCH2-<^Q\—CH2CH2Si(OCH3)J
H2NCH2CH2NHCH2-<^Q\—CH2CH2Si(OCH3)J
Si(OC2Hs)3
H2NCH2
H2NCH2CH2NHCH2
CH1CH2Si(OCHj)3
CH2CH2Si(OCH3))
HOCH2CH2
NN — C H2C H2C H2Si(OCH3J3
HOCH2CH2
(H3CO)3SiCH2CH2CH2-NHCH2
(H3CO)3SiCH2CH2CH2-NHCH2
(H3CO)3SiCH2CH2CH3-NHCH2
(H5C2O)3SiCH2CH2CH2
(H5C2O)3SiCH2CH2CH2
H3CNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)J
H2N(CH2CH2NH)2CH2CH2CH2Si(OCH3).,
H3C-NHCONHCjH6Si(OCH3).,
In den vorstehenden Verbindungen der Formel I können die Alkoxygruppen durch Chloratome ersetzt sein.
Eine andere Gruppe von modifizierenden Verbindungen mit Si als Zentrlatom sind Verbindungen der For-45
melll:
X1,-Si —Q-N-Z-C = CH2
R3-,, RJL R2
(II)
X ist im einzelnen eine Hydroxylgruppe oder eine hydrolysierbare Gruppe wie z. B. eine Alkoxygruppe, eine
Aryloxygruppe, ein Wasserstofffatom, eine Acyloxygruppe, eine Ketoximgruppe oder eine Aminogruppe. Der
Begriff »hydrolysierbare Gruppe« bedeutet im Rahmen der Erfindung eine Gruppe, die unter Bildung eines
Silanols bei Raumtemperatur mit Wasser reagieren kann.
R ist eine niedere Alkylgruppe mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen. Die an das gleiche Siliciumatom
gebundenen Gruppen R können gleich oder verschieden sein.
Die verbindende Gruppe Q zwischen dem Siliciumatom und dem Stickstoffatom ist eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe
oder eine organische Gruppe, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff sowie Sauerstoff oder Stickstoff
besteht und Sauerstoff in Form einer Carbonyl-, Ether-, Ester- oder Hydroxylgruppe oder Stickstoff in
Form eines Amins enthält, wobei der Rest der organischen Gruppe, falls ein solcher vorhanden ist, in den meisten
Fällen aus einer Kohlenwasserstoffeinheit besteht.
Spezielle Beispiele für Q sind zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppen, Carbonylgruppen, Ethergruppen,
Estergruppen oder eine Gruppe mit einer Hydroxylgrupoe, wie sie nachstehend gezeigt wird:
OH
— C H2C H2C H2CHC Ii3C H —
— C H2C H2C H2CHC Ii3C H —
Alternativ kann Q auch Stickstoff enthalten, wie es nachstehend gezeigt wird:
-CH2Cn2CH2NHCH2CH2-
-(CHi)-N-(CH2),-
C2H5
-N-(CH2J2-
CH3
R1 wird unabhängig aus Gruppen wie z. B. dem Wasserstoffatom, Alkylgruppen wie die Gruppe R und
heterocyclischen Gruppen, die in dem Ring ein Stickstoffatom enthalten, wie sie nachstehend gezeigt werden,
ausgewählt:
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2
CH2 \
CH2 CH2
CH2
CH
-CH
CH
CH-
CH
-CH-CH3
Eine solche heterocyclische Gruppe kann als eine der Gruppen R1 verwendet werden, wobei die verbleibende
Gruppe R1 ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe ist.
Z ist eine zweiwertige organische Gruppe, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff besteht, wie es im
Zusammenhang mit der Gruppe Q erwähnt wurde, und ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit einer
Vinylgruppe konjugierte Doppelbindung aufweist. Z ist durch eine Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung an das an
ihrer linken Seite befindliche Stickstoffatom gebunden. Beispiele für solche zweiwertigen Gruppen Z sind eine
Arylengruppe, die Carbonylgruppe und die Vinylgruppe.
R2 ist ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Y ist ein Wasserstoff-, Chlor-, Brom-, Jodatom oder ein Säureanion wie z. B. ein Carboxylatanion oder
beispielsweise ein Formiat-, Acetat-, Phosphat-, Sulfat- oder Nitratanion.
Typische Beispiele für die Verbindungen der Formel II sind nachstehend aufgeführt. Die Verbindungen der
Formel Il können durch die Umsetzung zwischen aminofunktionellen Silanen und konjugierten ungesättigten
Alkylhalogeniden hergestellt werden. Alternativ können sie auch durch die Umsetzung zwischen Siliciumalkylhalogeniden
und konjugierten ungesättigten aliphatischen Aminen hergestellt werden.
CH,
CH3
H2=C--COOCH2CH2N*Cr
CH3
CH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH2CH2CH2NH
CH3
C = CH2
C2H5
CH3COO-
CH3 (CH3O)3Si-(CHj)1NCH2CH2NHCH2CH,-O —C —CH = (
I I!
CH3 O
cr
11
Cl2Si-CH2CH2CH2NCH2CH2C-C = CH2
CH3
(C2Hj)2 O CH3
Bre
ίο
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2OCNHCH2CH2C-CH = CH2
CH3
CH C2H5
C Is
(CH3O)2Si-(CH2),,- Ν — CH2CH2
C3H7 H2
CH = CH3
C H,CO(T
20
(C4H9J2SiCH2-C-CH2N-CH2CHCH2CH2OC-C = CH2
OH
H2
OH
O CH3
HSO4
25 Die vorstehend erwähnte Verbindung der Formel Il kann zum Modifizieren von Siliciumdioxid auch in Form
ihres Hydrolysats eingesetzt werden.
Die modifizierenden Verbindungen mit Ti als Zentralatom sind Verbindungen der Formel III:
Die modifizierenden Verbindungen mit Ti als Zentralatom sind Verbindungen der Formel III:
Ix/p 1 1 Afl
35
40
45
50
Falls R in der Formel III eine Alkoxygruppe ist, kann es sich um eine Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
wie z. B. eine Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Isopropoxy-, Butoxy-, Isobutoxy- oder Pentyloxygruppe handeln.
Beispiele für den Fall, daß in Formel III Ri eine gesättigte oder ungesättigte, zweiwertige aliphatische Gruppe
mit 1 bis 31 Kohlenstoffatomen ist, sind die folgenden Gruppen Ri :
CH3 -(CH2^-CH-CH2-
CH3
-CH = CH- und -CH = CH-
worin χ eine ganze Zahl von 1 bis 31 ist.
Typische Beispiele für die Verbindungen der Formel III sind nachstehend aufgeführt.
Typische Beispiele für die Verbindungen der Formel III sind nachstehend aufgeführt.
Chemischer Name
Chemische Struktur
Isopropyltristearoyltitanat
CH3 ( O
i I!
CH3-CH-O—Ti-4-O — C-Ci7H35
55 Isopropyltrioctanoyltitanat
CH3
CH3-CH-O—Ti-4-O — C-C7H15
60
65
Isopropyldiisostearoylphenylp-cumyltitanat
CH1
12
I^orlsel/ung
Chemischer Name
Chemische Struktur
lsopropyldistearoylmethacryloyltitanat
CH,
CH3-CH-O-Ti
CH3-CH-O-Ti
Ο —C-C17H35
-0 —C-C = CH2
I! I
O CH3
Isopropyldimethacryloylisostcaroyltitanat
CH3
CH3-CH-O-Ti'
CH3-CH-O-Ti'
I!
-Ο — C-C17H35
Ο —C-C = CH2
I! I
O CH3
Isopropyltridodecylbenzolsulfonyltitanat
lsopropyldiisostearoylacryloyltitanat
Isopropylisostearoyldiacryloyltitanat
Isopropyltris(dioctylphosphono)titanat
Isopropyltri-n-stearoyltitanat
CH3
CH3-CH-O-Ti--Ο—S
C12H
CH3
CH3-CH-O-Ti'
CH3-CH-O-Ti'
CH3
CH3-CH-O-Ti
I!
Ο —C-C17H3
-Ο —C-CH = CH2
I! ο
-Ο — C-C17H35
Ο —C-CH = CH2
I! ο
CH3
CH3-CH-O-Ti-I-O- P
O Ο —C8H17
Ο —C8H17
CH3 ( O
I!
CH3-CH-O-Ti-^O-C-C17H35
13
Fortsetzung
Chemischer Name
Chemische Struktur
Isopropyl-4-aminobenzolsulfonylbis(dodecylbenzolsulfonyl)titanat
Isopropyltrimethacryloyltitanat
CH,
CH3-CH-O-Ti
CH3
CH3-CH-O-Ti-
CH3-CH-O-Ti-
O O
Ο—S-/ V-C12H25
O CH3 -0-C-C = CH2
Isopropyltris(phenyl-p-cumyl)-titanat
Isopropylbis(4-aminobenzoyD-i sostearoy 1 ti tanat
Isopropyltris(dioctyldiphosphono)titanat
Isopropyltriacryloyltitanat CH3
CH3-CH-O-Ti-
CH3 CH3- CH- O— Ti
-O-
CH3
Vc-/
CH3
O O — C-/
-0-C-C-C17H35
I! I
O CH3
CH3
CH3-CH-O-Ti-
0 Ο —C8H17'
O—P—O—P
OH
0-C8H17
CH-, (
I Il
CH,-CH-Ο—Ti—Lo —C —ClI-CH,
Isopropyltris(N,N-dimethylaminoethyltitanat CH3
CH,-CH-Ο—Ti-
CH,\
•Ο —CH^-CH N
CH. J
isopropyltristN-aminoethylaminoethyll-titanat
Isopropyltrislo-aminobenzoyl)-litanat
CH-,
CH5- CH- O— Ti—fO — C,H,—NH- C,H4— NII,),
CW-. — CH- 0-- Ti-
O — c —
-NII,
14
1·οΠ sctzung
( iicniisclicr Name
Chemische Struktur
Isopropyllrisfoctylbulyldiphosphuno
Hitanal
lsopropyltris(butylmethyldiphosphono)-titanat
TctraisopropylbisfdilaurylphosphiDtitanat
Telraisopropylbis(dioctylphosphitjlitanat
Tetraoctylbis(bistridecylphosphil)titanat
Tetrakisi2,2-bis(allyloxymethyl)-butylj-bis(bistridecylphosphit)-
tilanat
Diisoslearavloxoelhvlcntitanat
Isostcaroylmethjcryloyloxocthylenlitanat
Isoslcarov lacryloyloxoclhvlcniitanat
CH;
CH,-CH-O—Ti-
'O O O —CxH1- s]
■O—P —O—P
OH
0-C1H, ).
CH-,
CH,-CH-0—Ti-
CH,
''O O O-C4II»\
I! W/
O—P — O— P
OH
O —CH, J
CH3— CH-O-J— Ti · [P-(O
\CH,—CH-O/—Ti ·
[P-fO — C8H,-);OHb
(C8H1 OJ3- Ti · [P-tO — C13H2- ):0 H]2
p(CH2 — O —CH-CH = CH2J2
C2H5-C-CH2O
-Ti · [P-(O-C13H27J2OH]:
c ο
CH2-O
O
O
C O Ο —C-C1-H,,
\ / Ti
CH,-O U-C-C = CH,
I! I
O CH3 O O
I! Il
C O Ο — C-C1-FIu
\ / Ti
CH — O Ο —C-ClI = CH,
I! ο
Fortsetzung
Chemischer Name
Chemische Struktur
Bis(dioctyJphosphono)-oxoethvlentitanat
4-Aminobenzolsulfonyldodeeylbenzolsulfonyloxoethylentitanat
Dimethacryloyloxoethylentitanat
C O <' O
Ti-L-O-P-(O-C8H1:),
CH2-O O
c ο
CH,-O O
c ο
CH2- O
O—
NH2
Ti
O O Ο— S—f V-C13H,
I! ο
Ο —C-C = CH,
/2
Bis(phenyl-p-cumyl)oxolitanat
4-Aminobenzoylisostearoyloxoethylentitanat
Bis(dioctyldiphosphono)oxoethvlentitanat
c ο
CH,-O
Ti-
-L0-V
CH,
CH.,
CH2-O 0-C-C17H35
c ο
O
Ti—1-0— P-O-P-(O-C8Hn)2
CH2-O Iy OH J2
16
Fortsetzung
Chemischer Name
Chemische Struktur
Diacryloyloxoethylentitanat
Bis(oetylbutyldiphosphono)-oxoethylentitanat
Diisostcaroylethylentitanat
Isostearoylmethacryloylelhylentitanat
Uis(dioctylphosphono)ethylentilanat
4-Aminobcnzolsulfonyldodecylbenzolsulfonylethylen-
titanut
Dimethacryloylethylenlitanal
I!
c-
c-
-o
Ti-^O-C-CH = CH,
CH2
O
O
I!
c—
— O
CH2-CH2-
O O 0--C8H17
Il II/
ο—ρ—ο—ρ
OH
Ο —C4H9 ),
CH2-O
Ti—fO —C-C17H3
CH2-O Ο —C-C17H35
\ /
Ti
Ti
CH2-O Ο —C-C = CH2
0 CH,
CH2-O
Ti—(-0— P -tO — C8H17),
CH2-O
CH2-O
CH2-O
CH2-O
CH2-O
f>
Ti-
Il ο—S
ό ο
ο— S-
I! ο
Ο —C-C = CH2
CH, /2
NH2
Forlsetzung
Chemischer Name
Chemische Struktur
4-Aminobenzoylisostearoylcthylentitanat
Bis(dioctyldiphosphono)-eihvlentitanat
Diacryloylethylentitanat
Bis(o-aminobenzoyl)ethylentitanat
Bis(butyimethyldiphosphono)-ethvlentitanat
NH2
CH2-O
CH2-O
CH2-O
CH2-O'
CH2-O
CH2- 0 CH2-O
CH2- Q
CH2-O
CH2-O'
Ο —C-C17H35
0 0
I! Il
Ti-I-O-Ρ —Ο—P-(O-C8H17J2
OH
Q-C-CH = CH2
O—C
-CH2
ll I! /
ο—ρ—ο—ρ
OH
O —CH,
Die vorstehend beschriebenen modifizierenden Verbindungen der Formel I, Il oder III können allein verwendet
werden, oder zwei oder mehr modifizierende Verbindungen, die aus den Verbindungen der Formel I, II und
111 ausgewählt sind, können alternativ in Form einer Mischung eingesetzt werden.
Als Verfahren zur Behandlung der feinen Siliciumdioxidteilchen mit einer modifizierenden Verbindung können
verschiedene Behandlungsverfahren, sowohl trockene als auch nasse Verfahren, angewandt werden, weil die
modifizierende Verbindung leicht mit dem Wasser, das auf den Oberflächen der feinen Siliciumdioxidteilchen in
chemisch oder physikalisch gebundener Form vorliegt, reagiert, so daß sie die Oberflächen bedeckt. In eine
Mischvorrichtung wie z. B. einen Henschelmischer oder eine Kugelmühle können beispielsweise feine Siliciumdioxidteilchen
und eine geeignete Menge einer modifizierenden Verbindung eingefüllt werden, und ein trockenes
Vermischen wird durchgeführt. Alternativ kann eine modifizierende Verbindung in einem geeigneten
Lösungsmittel gelöst werden, und in die erhaltene Lösung werden feine Siliciumdioxidteilchen eingefüllt; anschließend
wird vermischt, und danach wird das Lösungsmittel entfernt. Auch verschiedene andere Verfahren
können angewandt werden.
Für die Behandlung kann eine modifizierende Verbindung in einem auf die feinen Siliciumdioxidteilchen
bezogenen Anteil von 0,01 bis 20% und vorzugsweise von 0.1 bis 10% eingesetzt werden.
Der Ladungssteuerstoff muß ein hydrophobes Verhalten zeigen, dessen durch die Methanoltitration gemessenes
Ausmaß in dem Bereich von 30 bis 80 liegt, damit der Ladungssteuerstoff erwünschte Eigenschaften
bezüglich der Aufprägung einer positiven elektrostatischen Aufladung haben kann. Die im Rahmen der Erfindung
als Verfahren zur Bewertung des hydrophoben Verhalltens festgelegte Methanoltitration wird folgendermaßen
durchgeführt:
0,2 g einer Probe der feinen Siliciumdioxidteilchen werden in 50 ml Wasser eingefüllt, die sich in einem
Erlenmeyerkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml befinden. Aus einer Bürette wird Methanol zugetropft,
bis die gesamte Menge des Siliciumdioxids damit benetzt ist. Während dieses Vorgangs wird der Kolbeninhalt
ständig mit einem Magnetrührer gerührt. Der Endpunkt kann festgestellt werden, wenn die Gesamtmenge
der feinen Siliciumdioxidteilchen in der Flüssigkeit suspendiert ist, und das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens
wird durch den Prozentsatz des Methanols in der flüssigen Mischung aus Wasser und Methanol, bezogen auf die
Menge des beim Erreichen des Endpunktes zugegebenen Methanols, wiedergegeben.
Die Siliciumdioxidteilchen, die mit einer modifizierenden Verbindung behandelt worden sind, wie es vorstehend
beschrieben wurde, haben ein innerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs liegendes Ausmaß des
hydrophoben Verhaltens, wenn eine modifizierende Verbindung der Formel III eingesetzt wird. Wenn Siliciumdioxidteilchen
jedoch nur mit einer modifizierenden Verbindung der Formel I oder Il modifiziert werden, zeigt
der erhaltene Ladungssteuerstoff kein ausreichendes Ausmaß des hydrophoben Verhaltens. In diesem Fall ist es
infolgedessen notwendig, daß das hydrophobe Verhalten durch Verwendung eines geeigneten Mittels zur
Veränderung des hydrophoben Verhaltens auf ein innerhalb des Bereichs von 30 bis 80 liegendes Ausmaß
eingestellt wird. Als Verfahren zur Veränderung des hydrophoben Verhaltens kann irgendein bekanntes Verfahren
angewandt werden, jedoch wird als Mittel zur Veränderung des hydrophoben Verhaltens vorzugsweise eine
organische Siliconverbindung, die mit feinen Siliciumdioxidteilchen reaktionsfähig ist oder an feine Siliciumdioxidteilchen
physikalisch absorbiert werden kann, oder ein Siliconöl, das dazu befähigt ist, die Siliciumdioxidteilchen
zu benetzen und zu bedecken, eingesetzt.
Zu Beispielen für die organischen Siliconverbindungen gehören: Hexamethyldisilazan, Trimethylsilan, Trimethylchlorsilan,
Trimethylethoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan, Allyldimethylchlorsilan, AHyIphenyldichlorsilan,
Benzyldimethylchlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan, ar-Chlorethyltrichlorsilan, /-ChIorethyltrichlorsilan,
Chlormethyldimethylchlorsilan, Triorganosilylmercaptan, Trimethylsilylmercaptan, Triorganosüylacrylat,
Vinyidimethylacetoxysilan und ferner Dimethylethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Diphenyldiethoxysilan,
Hexamethyldisiloxan, 1,3-Divinyltetramethyldisiloxan, 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan und Dimethylpolysiloxane,
die pro Molekül 2 bis 12 Siloxaneinheiten aufweisen und bei denen an das in den endständigen
Einheiten enthaltene Si jeweils eine Hydroxylgruppe gebunden ist. Diese organischen Siliconverbindungen
können einzeln oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Verbindungen verwendet werden.
Das Siliconöl wird durch die folgende Formel wiedergegeben:
R1SiO —
SiO
— SiR,
Als bevorzugte Siliconöle können die Siliconöle eingesetzt werden, die bei 25°C eine Viskosität von 5 bis
5000 m2/s haben, wozu als bevorzugte Beispiele Methylsiliconöl, Dimethylsiliconöl, Phenylmethylsiliconöl,
Chlorphenylmethylsiliconöl, alkylmodifiziertes Siliconöl, fettsäuremodifiziertes Siliconöl und polyoxyalkylenmodifiziertes
Siliconöl gehören. Diese Siliconöle können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Die Veränderung des hydrophoben Verhaltens kann durchgeführt werden, indem man die Siliciumdioxidteilchen
nach ihrer Modifizierung mit einer modifizierenden Verbindung, wie es vorstehend beschrieben wurde, mit
einem Mittel zur Veränderung des hydrophoben Verhaltens behandelt oder indem man die Siliciumdioxidteilchen
mit einer Mischung einer modifizierenden Verbindung und eines Mittels zur Veränderung des hydrophoben
Verhaltens behandelt
Das Behandlungsverfahren wird nachstehend beschrieben. Das vorstehend erwähnte Mittel zur Veränderung
des hydrophoben Verhaltens (in einigen Fällen eine Mischung dieses Mittels mit einer modifizierenden Verbin-
dung), das ggf. mit einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt ist, kann beispielsweise durch eine Mischvorrichtung,
z. B. einen Henschelmischer, direkt mit Siliciumdioxidteilchen vermischt werden oder auf Siliciumdioxidteilchen
aufgesprüht werden. Falls erwünscht, wird nach der Behandlung eine Trocknung zur Entfernung des
Lösungsmittels durchgeführt.
Das bevorzugte Gewichtsverhältnis der modifizierenden Verbindung (insbesondere der Verbindung der
Formel I oder II) zu dem Mittel zur Veränderung des hydrophoben Verhaltens liegt in dem Bereich von 15 :85
bis 85 :15, und die triboelektrische Ladung des erhaltenen Entwicklers, der den Ladungssteuerstoff enthält, kann
durch Variieren des Verhältnisses in dem erwähnten Bereich auf einen gewünschten Wert eingestellt bzw.
einreguliert werden. Das geeignete Mischungsverhältnis hängt auch von der Art der modifizierenden Verbin-
dung und des Mittels zur Veränderung des hydrophoben Verhaltens, die eingesetzt werden, ab. Die auf die
Siliciumdioxidteilchen bezogene Gesamtmenge der modifizierenden Verbindung und des Mittels zur Veränderung
des hydrophoben Verhaltens kann vorzugsweise 0,1 bis 30% und insbesondere 0,5 bis 20% betragen.
Das als Bindemittel dienende Harz kann aus Homopolymeren von Styrol und Derivaten davon, wie z. B.
Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol und Polyvinyltoluol, Styrolcopolymeren, wie z. B. Styrol/Propylen-Copolymer,
Styrol/Vinyltoluol-Copolymer, Styrol/Vinylnaphthalin-Copolymer, Styrol/Methylacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylacrylat-Copolymer,
Styrol/Butylacrylat-Copolymer, Styrol/Octylacrylat-Copolymer, Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer,
Styrol/Ethylmethacrylat-Copolymer, Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer, StyrolA*-Chlormethylmethacrylat-Copolymer,
Styrol/Acrylnitril-Copolymer, Styrol/Vinylmethylether-Copolymer, Styrol/Vinylethylether-Copolymer,
Styrol/Vinylethylketon-Copolymer, Styrol/Butadien-Copolymer, Styrol/Isopren-Co-
polymer, Styrol/Acrylnitril/Inden-Copolymer, Styrol/Maleinsäure-Copolymer und Styrol/Maleinsäureester-Copolymer,
Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyethylen, Polypropylen,
Polyestern, Polyurethanen, Polyamiden, Epoxidharzen, Polyvinylbutyral, Polyacrylsäureharz, Terpentinharz,
modifizierten Terpentinharzen, Terpenharz, Phenolharzen, aliphatischen oder acyclischen Kohlenwasserstoffharzen,
aromatischem Petroleumharz, chloriertem Paraffin oder Paraffinwachs bestehen. Diese als Bindemittel
dienenden Harze können entweder einzeln oder in Form einer Mischung verwendet werden.
Als Färbemittel können bekannte Pigmente oder Farbstoffe wie z.B. Ruß oder Eisenschwarz verwendet
werden. Wenn die nachstehend beschriebenen Pulver aus magnetischem Material eine ausreichend dichte Farbe
haben, können diese Pulver mindestens einen Teil des Färbemittels ersetzen. Es ist auch möglich und wird
bevorzugt, um eine stabile Wirkung der Aufprägung einer positiven elektrostatischen Aufladung zu verleihen, in
Kombination mit dem im Rahmen der Erfindung eingesetzten Ladungssteuerstoff eine weitere Verbindung, die
als Ladungssteuerstoff zur Aufprägung einer positiven elektrostatischen Aufladung bekannt ist, einzusetzen. Es
können beispielsweise verschiedene Verbindungen wie Benzyldimethylhexadecylammoniumchlorid, Decyltri-
methylammoniumchlorid, Nigrosinbase, Nigrosinhydrochlorid, Safranin und Kristallviolett eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Entwickler kann erhalten werden, indem man den wie vorstehend beschrieben herge-
stellten Ladungssteuerstoff mit einem Toner, der Bindemittelteilchen enthält, in denen mindestens ein Färbemittel
dispergiert ist, vermischt oder in diesen Toner einmischt. Die auf das Gesamtgewicht des Entwicklers
bezogene Menge des Ladungssteuerstoffes kann 0,01 bis 20% betragen, damit der Ladungssteuerstoff seine
Wirkung zeigt, wobei diese Menge vorzugsweise 0,1 bis 3% beträgt, damit er die Eigenschaft der Aufprägung
einer positiven elektrostatischen Aufladung mit einer hervorragenden Stabilität zeigt. Der Ladungssteuerstoff
kann seine Wirkung in einem beträchtlichen Ausmaß zeigen, wenn er in die Tonerteilchen eingemischt bzw.
darin enthalten ist; es wird jedoch bevorzugt, daß 0,01 bis 3%, auf das Gewicht des Entwicklers bezogen, der
Teilchen des Ladungssteuerstoffes an der Oberfläche der Tonerteilchen anhaften. Während der Ladungssteuerstoff
beispielsweise in einer Menge von einigen Prozent bis 20% benötigt wird, um die gewünschte Wirkung zu
erzielen, wenn er in den Tonerteilchen enthalten ist. reicht eine Menge von 0,01 bis 3% des Ladungssteuerstoffes
aus, wenn er an der Oberfläche der Tonerteilchen anhaftet. In diesem Sinne wird es bevorzugt, daß die Teilchen
des Ladungssteuerstoffes ähnlich wie die als Ausgangsmaterial eingesetzten Siliciumdioxidteilchen eine mittlere
Teilchengröße von 0,001 bis 2 μπι und insbesondere von 0,002 bis 0,2 μπι haben, während die mittlere Teilchengröße
des Toners vorzugsweise 1 bis 100 μΐη und insbesondere 1 bis 50 μπι betragen kann. Ein solcher Haftungszustand
des Ladungssteuerstoffes kann erhalten werden, indem man die Teilchen des Ladungssteuerstoffes zu
einem Toner hinzugibt, der Teilchen eines als Bindemittel dienenden Harzes und mindestens ein darin dispergiertes
Färbemittel enthält, und diese Bestandteile in einer Trockenpulver-Mischvorrichtung, bei der eine
Scherkraft angewandt wird, beispielsweise in einem Henschelmischer, vermischt. Ein Anhaften des Ladungssteuerstoffes
an Tonerteilchen, die in ihrem Inneren bereits einen anderen Anteil des Ladungssteuerstoffes enthalten,
kann herbeigeführt werden.
Um den erfindungsgemäßen Entwickler in Form eines magnetischen Entwicklers einzusetzen, kann in den
Toner auch ein Pulver aus magnetischem Material eingemischt werden.
Das in den Toner einzumischende Pulver aus magnetischem Material kann aus stark magnetischen Elementen
und Legierungen oder aus Verbindungen, die diese enthalten, einschließlich bekannter magnetischer Materialien
wie z. B. Legierungen oder Verbindungen von Eisen, Kobalt, Nickel und Mangan, beispielsweise Magnetit,
Hämatit oder Ferrit, und anderer stark magnetischer Legierungen bestehen. Das üblicherweise eingesetzte
Pulver aus magnetischem Material kann eine mittlere Teilchengröße von 0,05 bis 5 μιη und vorzugsweise 0,1 bis
1 μπη haben. Das Pulver aus magnetischem Material kann vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 70% und
insbesondere von 15 bis 35%. bezogen auf die Menge des Toners einschließlich des Pulvers aus magnetischem
Material, enthalten sein.
Der erfindungsgemäße Entwickler kann ferner mit Trägerteilchen wie z. B. Eisenpulver, Glasperlen, Nickelpulver
oder Ferritpulver vermischt werden, falls dies erwünscht ist, um als Entwickler für elektrostatische
Ladungsbilder eingesetzt zu werden.
Der erfindungsgemäße Entwickler ist für verschiedene Entwicklungsverfahren geeignet, die bei Verfahren, die
Der erfindungsgemäße Entwickler ist für verschiedene Entwicklungsverfahren geeignet, die bei Verfahren, die
im allgemeinen umfassend als elektrostatografische Verfahren bezeichnet werden, angewandt werden. Der
erfindungsgemäße Entwickler ist beispielsweise für das Magnetbürstenentwicklungsverfahren, das Kaskadenentwicklungsverfahren,
das aus der US-PS 39 09 258 bekannte Verfahren, bei dem ein leitender magnetischer
Toner eingesetzt wird, das aus der japanischen Offenlegungsschrift 31136/1978 bekannte Verfahren, bei dem ein
magnetischer Toner mit hohem spezifischem Widerstand eingesetzt wird, die aus den japanischen Offenlegungs-Schriften
42 121/1979,18 656/1980 und 43 027/1979 bekannten Verfahren, das Pelzbürsten-Entwicklungsverfahren,
das Pulverwolkenverfahren oder das Druckentwicklungsverfahren geeignet.
Eines der vorteilhaftesten Verfahren für die Verwendung des erfindungsgemäßen Entwicklers ist jedoch das
Verfahren, bei dem der Entwickler in Form eines isolierenden, d. h. eines nicht elektrizitätsleitenden, magnetischen
Entwicklers (eines springenden bzw. überspringenden Entwicklers) eingesetzt wird. Bei diesem Entwicklungsverfahren,
das aus der japanischen Offenlegungsschrift 43 027/1979 oder 18 656/1980 bekannt ist, werden
ein Ladungsbild-Trägerelement, das dafür bestimmt ist, auf seiner Oberfläche elektrostatische Ladungsbilder zu
tragen, und ein Entwickler-Trägerelement wie z. B. ein umlaufender Entwicklungszylinder im Entwicklungsabschnitt
so angeordnet, daß sich dazwischen ein festgelegter Abstand befindet, wird ein isolierender magnetischer I
Entwickler auf dem Entwickler-Trägerelement in einer Dicke, die geringer als der Abstand ist, getragen und wird 15 |
der Entwickler im Entwicklungsabschnitt auf das Ladungsbild-Trägerelement übertragen, wodurch die Entwick- |
lung bewirkt wird. Das vorstehend erwähnte Entwicklungsverfahren wird aus den folgenden Gründen bevorzugt.
Dieses Entwicklungsverfahren, das zu den Einkomponenten-Entwicklungsverfahren gehört, ist frei von
dem Nachteil, der dem Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren, bei dem Trägerteilchen und Tonerteilchen
verwendet werden, innewohnt und darin besteht, daß die Bildqualität oder die Bilddichte aufgrund von Änderungen
im Mengenverhältnis zwischen diesen zwei Arten von Teilchen variieren kann, und weist auch das vorteilhafte
Merkmal auf, daß aufgrund der Bildung einer dem Ladungsbild-Trägerelement gegenüberliegenden Tonerschicht,
die gleichmäßig und dünn ist, was eine gleichmäßige Wanderung des Toners in Richtung auf das
elektrostatische Ladungsbild ermöglicht, eine stabile Erzeugung von Tonerbildern, die dem Ladungsbild getreu
sind, erzielt werden kann. Der Erfinder hat jedoch beobachtet, daß im Fall des wiederholten Kopierens unter
Anwendung eines bekannten »springenden« Entwicklers die Gleichmäßigkeit bzw. Ebenheit der auf dem Entwickler-Trägerelement
getragenen Entwicklerschicht manchmal beeinträchtigt werden kann, beispielsweise
durch Bildung einer Tonerschicht in Form von Streifen, die entlang der Umfangsrichtung des Entwickler-Trägerelements
verlaufen, und durch einen örtlichen starken Anstieg der Dicke der getragenen Entwicklerschicht im
Vergleich mit der anfänglichen Dicke, was zur Erzeugung von fleckartigen Unregelmäßigkeiten oder zur
Bildung von Wellenlinien führen kann. Die erste Unregelmäßigkeit kann auf dem entwickelten Bild in Form von
weißen Streifen beobachtet werden, während die zweite als Unregelmäßigkeiten der Dichte in Form von
Flecken und die dritte in Form von Wellenlinien beobachtet werden kann. Es ist möglich, daß solche Unregelmäßigkeiten
beim wiederholten Kopieren unter üblichen Bedingungen nicht vorkommen, jedoch können sie
nachteiligerweise manchmal bei der wiederholten, langzeitigen Anwendung, insbesondere unter den Umgebungsbedingungen
einer sehr niedrigen Temperatur und einer niedrigen Feuchtigkeit, auftreten.
Ferner kann sich die Dicke der Entwicklerschicht unter den Bedingungen einer höheren Temperatur und einer
höheren Feuchtigkeit manchmal nachteiligerweise ändern, wobei die Dicke in den meisten Fällen geringer wird,
wodurch häufig eine Verminderung der Bilddichte hervorgerufen wird.
Als Ergebnis von Untersuchungen über diese Einzelfrage ist festgestellt worden, daß ein Grund in einer
mangelnden Stabilität und Zuverlässigkeit des Ladungssteuerstoffes besteht und daß sich die Eigenschaften
bezüglich des Anhaftens des Entwicklers an dem Entwicklungszylinder und der Übertragung des Entwicklers
von dem Entwicklungszylinder infolge von Änderungen der triboelektrischen Ladung ändern können.
Zur näheren Erläuterung sei angemerkt, daß solche Unregelmäßigkeiten durch die Erzeugung eines ungleichmäßigen
Anteils bzw. einer ungleichmäßigen Verteilung der Menge der triboelektrischen Ladungen in der auf
dem Entwickler-Trägerelement getragenen Entwicklerschicht infolge von Änderungen der Umgebungsbedingungen
hervorgerufen werden. Im einzelnen wird unter den Umgebungsbedingungen sehr niedriger Temperatur
und Feuchtigkeit durch Reibung zwischen der Oberfläche des Entwickler-Trägerelements und dem Entwickler
ein außerordentlich hohe triboelektrische Ladungen aufweisender Bestandteil des Entwicklers gebildet.
Aufgrund der durch die Ladungen verursachten Bildkraft sammelt sich ein solcher außerordentlich hohe triboelektrische
Ladungen aufweisender Bestandteil leicht in der Nähe des Entwickler-Trägerelements an und neigt
dazu, die Gleichmäßigkeit oder Bereitschaft der Entwicklung mit dem oberen Schichtbereich des Entwicklers zu
beeinflussen, wodurch solche Unregelmäßigkeiten wie weiße Streifen, fleckartige Unregelmäßigkeiten und
Wellenlinienmuster, wie sie vorstehend erwähnt wurden, hervorgerufen werden. Die Verminderung der Dicke
der Entwicklerschicht bei höherer Temperatur und Feuchtigkeit kann auch durch eine ungleichmäßige triboelektrische
Aufladung zwischen dem Entwickler und dem Entwickler-Trägerelement, nämlich infolge einer
Instabilität der Menge der triboelektrischen Ladungen des Entwicklers in der Nähe der Oberfläche des Entwickler-Trägerelements,
hervorgerufen werden. Als anderer Grund für eine solche Instabilität der Menge triboelektrischer
Ladungen kann erwähnt werden, daß sie teilweise verursacht werden kann, weil die triboelektrische
Aufladungswirkung auf die Entwicklerteilchen, die durch das Entwickler-Trägerelement (einen Hülsenzylinder)
hervorgerufen wird, etwas schwächer ist als die triboelektrische Aufladungswirkung, die bei dem Zweikomponentensystem-Entwicklungsverfahren
durch die Trägerteilchen hervorgerufen wird.
j Der erfindungsgemäße Entwickler jedoch zeigt, wie es vorstehend beschrieben wurde, selbst unter den
U Bedingungen höherer Temperatur und Feuchtigkeit oder niedrigerer Temperatur und Feuchtigkeit in stabiler
Weise eine gleichmäßige und scharfe Verteilung der triboelektrischen Ladungen und kann infolgedessen ein für
die Verwendung bei dem vorstehend erwähnten Entwicklungsverfahren sehr geeigneter Entwickler sein.
Als nächstes wird ein Entwicklungsverfahren, bei dem der erfindungsgemäße Entwickler verwendet wird,
beschrieben.
F i g. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der bei der Verwendung des erfindungsgemäßen
Entwicklers angewandten Entwicklungsvorrichtung. Das in der Figur gezeigte Ladungsbild-Trägerelement 1 für
elektrostatische Ladungsbilder bewegt sich in der durch den Pfeil gezeigten Richtung. Ein nichtmagnetischer
Zylinder 4, bei dem es sich um ein Entwickler-Trägerelement handelt, dreht sich so, daß er im Entwicklungsabschnitt
in der gleichen Richtung wie die Bewegung der Oberfläche des Ladungsbild-Trägerelements fortschreitet.
Im Inneren der nichtmagnetischen Hülse 4 ist ein nichtumlaufender, mehrpoliger Permanentmagnet 9
angeordnet. Ein isolierender Einkomponentenentwickler 11, der von einem Entwicklerbehälter 12 her geliefert
wird, wird auf die Oberfläche des nichtmagnetischen Zylinders 4 aufgetragen, und den Tonerteilchen wird eine
positive elektrostatische Aufladung, d. h. eine Aufladung mit einer zu der Polarität der Ladungen des elektrostatischen
Ladungsbildes entgegengesetzten Polarität, aufgeprägt. Ferner wird eine Rakel 10 in die Nähe (Abstand:
50 μηι bis 500 μΐη) der Oberfläche des Zylinders gebracht und so angeordnet, daß sie einem Magnetpol (in der
Zeichnung einem S-PoI) des mehrpoligen Permanentmagneten 9 gegenübersteht, wodurch die Dicke der Tonerschicht
gleichmäßig auf einen geringen Wert (30 μπι bis 300 μπι) eingestellt wird. Durch Regulieren der Umlaufgeschwindigkeit
des Zylinders 4 wird die Geschwindigkeit der Oberflächenschicht und vorzugsweise die Innengeschwindigkeit
der Entwicklerschicht so eingestellt, daß sie der Oberflächengeschwindigkeit des Ladungsbild-Trägerelements
1 im wesentlichen oder annähernd gleich ist. Als Rakel 10 kann anstelle einer Eisenrakel ein
Permanentmagnet verwendet werden, um einen Gegenpol zu bilden. Im Entwicklungsabschnitt kann zwischen
dem Entwickler-Trägerelement und der Oberfläche des Ladungsbild-Trägerelements auch eine Wechselstrom-Vorspannung
angelegt werden. Diese Wechselstrom-Vorspannung kann eine Frequenz von 200 bis 4000 Hz und
einen Spitzenwert von 500 bis 3000 V haben.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist bei diesem Entwicklungsschritt ein nichtmagnetischer Zylinder 4, der
einen mehrpoligen Permanentmagneten 9 enthält, angewandt worden, um zu ermöglichen, daß ein magnetischer
Entwickler stabil auf einem Entwickler-Trägerelement gehalten wird. Ferner ist in der Nähe der Oberfläche des
Zylinders 4 eine aus einer dünnen magnetischen Platte oder einem Permanentmagneten hergestellte Rakel 10
angeordnet worden, um eine dünne und gleichmäßige Entwicklerschicht zu bilden. Wenn eine solche Rakel aus
einem magnetischen Material verwendet wird, wird ein Gegenpol gegen den Magnetpol d es innerhalb des
Entwickler-Trägerelements enthaltenen Permanentmagneten gebildet, wodurch die Tonerteilchenketten
zwangsweise aufgerichtet werden, was dazu führt, daß die Dicke der Entwicklerschicht in anderen Bereichen des
Entwickler-Trägerelements, beispielsweise an der Entwicklungsstelle, die der Oberfläche des elektrostatischen
Ladungsbildes gegenübersteht, in vorteilhafter Weise auf einen niedrigen Wert eingestellt wird. Ferner kann die
Entwicklerschicht dadurch, daß dem Entwickler eine solche erzwungene Bewegung erteilt wird, gleichmäßiger
gemacht werden, wodurch die Bildung einer dünnen und gleichmäßigen Tonerschicht erzielt werden kann, was
mit einer nichtmagnetischen Rakel nicht erreicht wird. Außerdem wird dadurch, daß der Zwischenraum zwischen
der Rakel und dem Entwicklungszylinder relativ weiter eingestellt werden kann, die Wirkung erzielt, daß
eine Beschädigung oder ein Agglomerieren der Tonerteilchen verhindert wird. Im Entwicklungsabschnitt können
die Tonerteilchen durch die anziehende Wirkung des elektrostatischen Ladungsbildes oder durch die
Wirkung der Wechselstrom-Vorspannung in Richtung auf die Seite des Ladungsbildes übertragen werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird durch die Erfindung ein Entwickler zur Verfugung gestellt, der
ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, die nachstehend zusammengefaßt sind.
Erstens werden die Menge der triboelektrischen Ladungen zwischen den Tonerteilchen oder zwischen dem
Toner und dem Trägerteilchen oder zwischen dem Toner und einem Entwickler-Trägerelement wie z. B. einem
Entwicklungszylinder im Fall eines Entwicklers des Einkomponenlensystems und die Verteilung der triboelektrischen
Ladungen insbesondere bei der Verwendung als Entwickler für die Elektrofotografie dadurch scharf und
gleichmäßig gemacht, daß mit einer modifizierenden Verbindung behandelte, feine Siliciumdioxidteilchen, bei
denen das hydrophobe Verhalten auf ein Ausmaß innerhalb des Bereichs von 30 bis 80 einreguliert wurde, als
Ladungssteuerstoff verwendet werden. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Menge der Ladung auf den Wert
einzustellen, der für die angewandte Entwicklungsvorrichtung geeignet ist, wodurch Nachteile, die bei den
bekannten Entwicklern nicht in ausreichendem Maße überwunden werden konnten, nämlich eine Schleierbildung
und eine um die Ränder des Ladungsbildes herum erfolgende Zerstreuung des Toners, vermieden werden
können, was zu einer hohen Bilddichte und zu einer guten Reproduzierbarkeit von Halbtönen führt.
Wenn der Entwickler über eine lange Zeit kontinuierlich verwendet wird, können ferner die Eigenschaften, die
der Entwickler in der Anfangsstufe zeigt, beibehalten werden, und Bilder mit hoher Qualität können für eine
lange Zeit erhalten werden.
Ferner weist der erfindungsgemäße Entwickler besondere Merkmale auf, die für die praktische Verwendung
wichtig sind. Eines dieser Merkmale besteht darin, daß die Verteilung triboelektrischer Ladungen auf dem
Entwickler unter den Umgebungsbedingungen höherer Temperatur und Feuchtigkeit scharf ist und sich gegenüber
der Verteilung unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen nicht wesentlich verändert,
was dazu führt, daß eine dem Ladungsbild getreue Entwicklung ohne Schleierbildung und ohne Verminderung
der Bilddichte und außerdem mit einem ausgezeichneten Wirkungsgrad der Übertragung durchgeführt werden
Auch bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Entwicklers unter den Bedingungen niedrigerer Temperatur
und Feuchtigkeit wird die Verteilung der triboelektrischen Ladungen nicht wesentlich verändert, wobei kein
Entwicklerbestandteil mit einer außerordentlich großen Ladungsmenge gebildet wird, und infolgedessen tritt
überraschenderweise weder eine Verminderung der Bilddichte noch eine Schleierbildung auf, und während der
Übertragung kommt es im wesentlichen zu keiner Vergröberung oder Zerstreuung des Toners.
Ein weiteres besonderes Merkmal besteht in der guten Lagerfähigkeit, so daß die Eigenschaften, die der
Entwickler in der Anfangsstufe hat, selbst nach langzeitiger Lagerung beibehalten werden können.
Ein weiteres besonderes Merkmal besteht darin, daß eine Vielzahl von Tonerzusammensetzuneen anwendbar
Ein weiteres besonderes Merkmal besteht darin, daß eine Vielzahl von Tonerzusammensetzuneen anwendbar
ist, weil das modifizierte Siliciumdioxid im Gegensatz zu den bekannten Pigmenten oder Farbstoffen, die man
aufgrund ihrer schlechten Dispergierbarkek nicht mit beliebigen Harzen, sondern nur mit ausgewählten als
Bindemittel dienenden Harzen, die von dem angewandten Pigment oder Farbstoff abhängen, kombinieren kann,
mit beliebigen tonerbildenden Harzen kombiniert werden kann. Der erfindungsgemäße Entwickler kann beispielsweise
nicht nur einen Toner für das Wärmefixieren, sondern auch einen druckfixierbaren Toner oder einen
Kapseltoner bereitstellen.
Besonders in dem Fall, daß die modifizierten feinen Siliciumdioxidteile an die Oberfläche der Tonerteilchen
gebunden sind, wird eine Regulierung der Raumladung auf der Toneroberfläche hauptsächlich durch die feinen
Siliciumdioxidteilchen bewirkt, und die vorstehend erwähnten Wirkungen werden infolgedessen weiter ausgeprägt
Ferner können bei dem unter Verwendung des erfindungsgemäßen Entwicklers durchgeführten Entwicklungsverfahren
die triboelektrischen Ladungen, die der auf dem Entwickler-Trägerelement getragenen Entwicklerschicht
aufgeprägt werden, gleichmäßig gemacht werden, indem es ermöglicht wird, daß überschüssige
Ladungen, die bei aufeinanderfolgend unter den Bedingungen sehr niedriger Temperatur und Feuchtigkeit
durchgeführten Kopiervorgängen leicht erzeugt werden können, durch die feinen Siliciumdioxidteilchen bis zur is
Erzielung eines geeigneten Sättigungswertes abgeleitet werden, wodurch eine stabile Entwicklerschicht erhalten
wird. Unter den Bedingungen höherer Temperatur und Feuchtigkeit kann die für die Erzielung stabiler
Beschichtungsbedingungen erforderliche Menge triboelektrischer Ladungen leicht beibehalten werden, wodurch
eine Herabsetzung der Bilddichte vermieden wird.
Ein weiteres besonderes Merkmal besteht in der leichten Bildung einer stabilen Entwicklerschicht, wodurch
eine hohe Bilddichte mit einer guten Reproduzierbarkeit von Halbtönen erhalten werden kann, ohne daß eine
Schleierbildung bei der Entwicklung oder eine Zerstreuung des Toners um die Ränder des Ladungsbildes herum
hervorgerufen wird, was bei dem bekannten Entwickler nicht verhindert werden konnte.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert
In den folgenden Beispielen werden »Gew.-Teile« und »Gew.-%« nur als »Teile« bzw.»%« bezeichnet.
Styrol/Butylmethacrylat-Copolymer 100 Teile
Ruß 2 Teile
Nigrosin 3 Teile
Die vorstehenden Materialien wurden in einer Mischvorrichtung ausreichend vermischt und dann auf einer
Zwillings walze, die auf 1500C erhitzt war, geknetet. Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen, mit einer
Schneidmühle grob zerkleinert, mit einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert und
ferner unter Anwendung eines Windsichten klassiert, wobei ein farbiges, feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 μπι erhalten wurde.
Als nächster Schritt wurden feine, durch Dampfphasenoxidation von SiCU erhaltene Siliciumdioxidteilchen in
einen auf 700C erhitzten Henschelmischer des verschlossenen Typs eingefüllt und mit einer hohen Geschwindigkeit
gerührt, während zu dem Siliciumdioxid mit Alkohol verdünntes ^Aminopropyltriethoxysilan zugetropft
wurde, bis das Siliciumdioxid mit einer Menge von 2,0%, auf das Siliciumdioxid bezogen, des als modifizierte
Verbindung der Formel I eingesetzten Silans behandelt war. Die erhaltenen modifizierten feinen Siliciumdioxidteilchen
wurden bei 1200C getrocknet und danach in einen Henschelmischer eingefüllt, und zu dem modifizierten
Siliciumdioxid wurde unter Rühren Dimethyldichlorsilan bis zu einem Gehalt von 2,0% zugegeben. Die Mischung
wurde 2 h lang bei Raumtemperatur mit hoher Geschwindigkeit gerührt, worauf 24 h lang weiter bei
8O0C gerührt wurde, und dann wurde die Mischvorrichtung durch öffnen auf Atmosphärendruck gebracht.
Diese Mischung wurde 5 h lang bei 6O0C unter weiterem Rühren mit einer niedrigen Geschwindigkeit bei
Atmosphärendruck getrocknet. Die auf diese Weise modifizierten und behandelten feinen Siliciumdioxidteilchen
(Ladungssteuerstoff zum Aufprägen einer positiven elektrostatischen Aufladung), die erhalten wurden, hatten
ein Ausmaß des hydrophoben Verhaltens mit dem Wert 50, eine mittlere Größe der Primärteilchen von 12 nm
und eine mittlere Größe der Sekundärteilchen von 0,2 μπι.
Zu 5 Teilen einer Mischung aus dem vorstehend erwähnten farbigen, feinen Tonerpulver und 0,6% der
behandelten feinen Siliciumdioxidteilchen, die zu dem farbigen, feinen Tonerpulver zugegeben und mit einem
Henschelmischer damit vermischt worden waren, wurden als Trägerteilchen 100 Teile Eisenpulver mit einer
Teilchengröße von 50 bis 80 μπι zugegeben und zur Herstellung eines Entwicklers vermischt.
Dann wurden auf einem lichtempfindlichen OPC-Aufzeichnungsmaterial (harzartige, laminierte Schichten, die
ein Phthalocyaninpigment bzw. eine Hydrazonverbindung enthalten) nach dem bekannten elektrografischen
Verfahren negative elektrostatische Ladungsbilder erzeugt, indem das elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial
einer Koronaentladung mit —6 kV unterzogen und mit dem Licht eines Originalbildes bestrahlt wurde,
und das Ladungsbild wurde einer Entwicklung nach einem üblichen Zweikomponenten-Magnetbürstenverfahren
unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Entwicklers unterzogen, wobei Tonerbilder erzeugt
wurden, die ihrerseits auf gewöhnliches Papier übertragen und durch Erhitzen fixiert wurden. Es wurde festgestellt,
daß die erhaltenen, übertragenen Bilder gut waren und eine hohe Auflösung zeigten, eine ausreichend
hohe Dichte bis zu 1,5 hatten, keine Schleier aufwiesen und auch frei von einer Zerstreuung des Toners um die
Bilder herum waren. Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Entwicklers wurden zur Prüfung seines
Betriebsverhaltens bei aufeinanderfolgend durchgeführten Kopiervorgängen kontinuierlich übertragene Bilder
erzeugt, wobei das Ergebnis erhalten wurde, daß das nach dem Kopieren von 30 000 Blatt erhaltene, übertragene
Bild den Bildern in der Anfangsstufe vollkommen gleichwertig war.
Als die Umgebungsbedingungen in 35° C und eine relative Feuchtigkeit von 85% umgeändert wurden, betrug
die Bilddichte 139, was einen Wert darstellte, der gegenüber dem unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
(d. h. 22° C: 60% relative Feuchtigkeit) erhaltenen Wert der Bilddichte im wesentlichen unverändert
war, und es konnten klare Bilder ohne Schleierbildung und ohne Zerstreuung des Toners erhalten
werden, woraus hervoigeht, daß der Entwickler bis zum Kopieren von 30 000 Blatt im wesentlichen das gleiche
Betriebsverhalten zeigt Als dann übertragene Bilder bei niedriger Temperatur (10°C) und niedriger Feuchtigkeit
(10%) erhalten wurden, wurde festgestellt, daß die Bilddichte einen hohen Wert bis zu 1,60 hatte, und die
durchgehend schwarzen Bildbereiche konnten sehr glatt entwickelt und übertragen werden, wobei ausgezeichnete
Bilder ohne Zerstreuung oder Abfallen des Toners erhalten wurden. Als unter diesen Umgebungsbedingungen
aufeinanderfolgende Kopiervorgänge sowohl kontinuierlich als auch mit Unterbrechungen durchgeführt
wurden, lag die Schwankung der Dichte bis zum Kopieren von 30 000 Blatt in dem Bereich von ± 0,2, woraus
hervorgeht, daß der Entwickler bezüglich der praktischen Anwendung zufriedenstellend war.
Bei diesem Entwickler wurde die Verteilung der Menge der triboelektrischen Ladungen gemessen, wobei die
in den F i g. 2 (a) bis 2 (c) gezeigten Ergebnisse erhalten wurden. Diese Ergebnisse zeigen eine scharfe Verteilung
unter den Bedingungen normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit, den Bedingungen hoher Temperatur
und hoher Feuchtigkeit und den Bedingungen niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit
Vergleichsbeispiel IA
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel IA hergestellt, jedoch wurden die feinen Siliciumdioxidteilchen
weder mit ^-Aminopropyltriethoxysilan noch mit Dimethyldichlorsilan behandelt, und auch die
Entwicklung und die Übertragung wurden in der gleichen Weise durchgeführt Als Ergebnis konnten nur
umgekehrte Bilder erhalten werden, und die Menge der triboelektrischen Ladungen betrug —3,2 μθ/g, wodurch
die Aufprägung einer negativen elektrostatischen Aufladung gezeigt wird.
Vergleichsbeispiel 2A
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1A hergestellt, wobei jedoch keine Behandlung mit
Dimethyldichlorsilan durchgeführt wurde, und Bilder wurden auf die gleiche Weise erhallen. Bei normaler
Temperatur und normaler Feuchtigkeit trat kaum Schleierbildung auf, jedoch hatte die Bilddichte den niedrigen
Wert von 0,84 mit einer auffälligen Vergröberung in den durchgehend schwarzen Bildbereichen. Als ein aufeinanderfolgender
Kopierversuch durchgeführt wurde, war die Dichte beim Kopieren von 2000 Blatt auf 0,46
herabgesetzt. Als unter den Bedingungen von 350C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% Bilder erhalten
wurden, war die Bilddichte auf 0,50 vermindert, wobei die Schleierbildung, die Zerstreuung des Toners und die
Vergröberung des Bildes verstärkt waren, woraus hervorgeht, daß der Entwickler für die praktische Anwendung
ungeeignet ist. Ferner hatte der Wirkungsgrad der Übertragung den niedrigen Wert von 63%.
Als die Bilder unter den Bedingungen von 100C und einer relativen Feuchtigkeit von 10% erhalten wurden,
hatte die Bilddichte den niedrigen Wert von 0,70, und es wurden eine übermäßige Zerstreuung, Schleierbildung
und Vergröberung sowie ein ausgeprägt Abfallen bei der Übertragung beobachtet. Eine kontinuierliche
Bilderzeugung wurde durchgeführt, bis etwa 500 Kopien hergestellt waren. Zu dieser Zeit erreichte die Dichte
den Wert 0,40, wodurch ein weiteres Kopieren praktisch unmöglich gemacht wurde. Die Ergebnisse der Messungen
der Verteilungen der triboelektrischen Ladung auf diesem Entwickler werden durch die Volumen in den
F i g. 3 (a) bis 3 (c) gezeigt. Wie vorstehend beschrieben wurde, war die Verteilung der triboelektrischen Ladung
in jeder Umgebung breit, wodurch deutlich gemacht wird, daß der Gehalt an Bestandteilen mit nachteiligen
Wirkungen auf die Entwicklung und die Übertragung groß ist.
Beispiele 2A bis 5A
Als Beispiel IA wiederholt wurde, wobei die Mengen des /-Aminopropyltriethoxysilans und des Dimethyldichlorsilans,
mit denen die feinen Siliciumdioxidteilchen behandelt wurden, jedoch so abgeändert wurden, daß sie
0,5% und 1,0%; 2,0% und 5,0%; 10,0% und 5,0% bzw. 10,0% und 10,0% betrugen, konnten gute Ergebnisse
erhalten werden.
Styrol- Butylmethacrylat-Copolymer 100 Teile
Ruß 2 Teile
Nigrosin 3 Teile
Feine Siliciumdioxidteilchen, wie in Beispiel 1 modifiziert und behandelt 10 Teile
Die vorstehenden Bestandteile wurden geknetet, pulverisiert und klassiert, wobei ein feines Tonerpulver mit
einer Teilchengröße von 5 bis 20 μιη erhalten wurde, und zu diesem feinen Tonerpulver wurden ferner wie in
Beispiel IA modifizierte und behandelte Siliciumdioxidteilchen in einer auf das feine Tonerpulver bezogenen
Menge von 0,3% zugegeben und mit dem feinen Tonerpulver vermischt. Ansonsten wurde im wesentlichen die
Verfahrensweise von Beispiel 1A durchgeführt, wobei gute Ergebnisse erhalten wurden.
anstelle des | Beispiel 8A | Beispiel 9a | anstelle des | wurden. Es | P Beispiel | Verhinderung Auflösung | Dichte beim | Durchschnitt | Standard | 5 | |
^-Aminopropyltriethoxysilans N.N-Dimethylaminophenyltriethoxysilan eingesetzt wurde, wobei gute Ergebnis | 100 Teile | wobei gute | I IA 1,50 gut | der | Kopieren von | liche Menge | abweichung | ||||
33 30 380 | se erhallen wurden. | ITeil | : und Vergleichsbeispiele, die vorstehend erwähnt wurden, wird in | I 2 A 1,32 gut | Zerstreuung | 30 000 Blatt | der tribo- | ||||
Beispiel 7A | 2 Teile | ! 3A 1,46 gut | elektrischen | 10 | |||||||
1 4 A 1,35 gut | Ladungen | ||||||||||
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel IA wurde im wesentlichen wiederholt, wobei jedoch | Normale Temperatur, normale Feuchtigkeit | I 5A 1,41 gut | |||||||||
^-Aminopropyltriethoxysilans Aminoethylaminomethylphenethyltriethoxysilan eingesetzt wurde. | Bilddichte Verhinderung | I 6 A 1,29 gut \ 7A 1,41 gut |
gut gut | 1,39 | + 11,0 | 2,9 | 15 | ||||
Ergebnisse erhalten wurden. | Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel IA wurde befolgt, wobei jedoch zur Herstellung eines Tonerpul | der | 5 8A 1,36 gut | gut gut | 1.30 | + 5,2 | 3,4 | ||||
Die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel IA wurde im wesentlichen wiederholt, wobei jedoch | vers nach dem in Beispiel IA beschriebenen Verfahren die vorstehenden Materialien eingesetzt | Schleierbildung | I Vergleichs- | gut gut | 1,40 | + 7,4 | 3,1 | ||||
Polyethylen | wurden gute Ergebnisse erhalten. | I beispiel | gut gut | 1,30 | + 10.5 | 2,7 | |||||
Ruß | Die Bewertung der einzelnen Beispiele | I IA 0,07 umgekehrtes | gut gut | 1,51 | + 8,7 | 3,0 | 20 | ||||
Sptit black (Spritschwarz) | Tabelle 1-1 bis 1-3 gezeigt. | I Bild | gut gut | 1,25 | + 7,2 | 2,4 | |||||
Tabelle 1-1 | I 2A 0,84 schlecht | gut gut | 1,35 | + 7,6 | 2,5 | ||||||
I | gut gut | 1,30 | + 9,1 | 3,0 | |||||||
25 | |||||||||||
i | |||||||||||
fr | schlecht schlecht | — | - 3,2 | 7,0 | |||||||
·': l',. |
|||||||||||
schlecht schlecht | beim | + 15,0 | 11,0 | ||||||||
Kopieren | 30 | ||||||||||
von | |||||||||||
2000 Blatt | |||||||||||
0,46 | 35 | ||||||||||
25 | |||||||||||
40 | |||||||||||
45 | |||||||||||
50 | |||||||||||
55 | |||||||||||
60
65 |
|||||||||||
Beispiel | 10°C; | 35° C; 85% relative Feuchtigkeit | I | Wirkungsgrad | Wirkungsgrad | Dichte beim | Dichte beim | IB | Durchschnitt | Durchschnittliche | Standard- | elektrischen Ladungen | 3,4 | |
IA | Bilddichte | der Übertragung | der | Kopieren von | Kopieren von | liche Menge | Menge der Tribo- | abweichur.g | 3,6 | |||||
5 | 2A | (%) | 30 000 Blatt | 30 000 Blatt | dertribo- | + 8,0 | 3,1 | |||||||
3A | Übertragung | elektrischen | + 4,8 | 3,7 | ||||||||||
4A | 89 | (%) | 1,30 | Ladungen | + 6,1 | 3,4 | ||||||||
10 | 5A | 1,39 | 87 | 1,30 | (HEC/g) | + 8,4 | 3,4 | |||||||
6A | 1,27 | 87 | 1,35 | + 6,7 | 3,0 | |||||||||
7A | 1,31 | 87 | 1,40 | 1,25 | + 12,0 | + 6,2 | 3,2 | |||||||
8A | 1,20 | 89 | 92 | 1,35 | 1,28 | + 5,9 | + 6,8 | |||||||
1,20 | 90 | 90 | 1,36 | 1,29 | + 7,6 | + 8,5 | 5,5 | |||||||
15 | 1,20 | 93 | 87 | 1,31 | 1,35 | + 11,2 | ||||||||
1,35 | 90 | 86 | 1,40 | 1,26 | + 9,0 | -0,5 | 8,5 | |||||||
1,28 | 88 | 1,40 | + 7,5 | |||||||||||
— | 91 | 1,35 | — | + 8,0 | + 2,7 | Ausmaß des | ||||||||
kein Bild | 90 | 1,35 | + 9,5 | hydrophoben | ||||||||||
20 | erhalten | 63 | 90 | 0,20 | Verhaltens | |||||||||
0,50 | Standard- | des Ladungs | ||||||||||||
10% relative Feuchtigkeit | 0,12 | -11,0 | obweichung | steuerstoffes | ||||||||||
Bilddichte | 35 | -r 26,0 | ||||||||||||
25 | 70 | |||||||||||||
50 | ||||||||||||||
Vergleichsbeispiel | 35 | |||||||||||||
IA | 3,2 | 60 | ||||||||||||
30 | 3,5 | 60 | ||||||||||||
2A | 1,60 | 3,5 | 80 | |||||||||||
Tabelle 1-3 | 1,20 | 3,2 | 50 | |||||||||||
1,39 | 3,2 | 70 | ||||||||||||
35 | 1,20 | 3,0 | 70 | |||||||||||
1,45 | 3,0 | |||||||||||||
1,35 | 3,4 | |||||||||||||
1,32 | 0 | |||||||||||||
1,32 | 0 | |||||||||||||
40 | 10,3 | |||||||||||||
Beispiel | 21,0 | |||||||||||||
IA | 0,05 | |||||||||||||
2A | 0,70 | beim Kopieren | ||||||||||||
3A | von 500 Blatt | |||||||||||||
45 | 4A | 0,40 | ||||||||||||
5A | Beispiel | |||||||||||||
6A | ||||||||||||||
7A | ||||||||||||||
8A | ||||||||||||||
Vergleichs | ||||||||||||||
beispiel | ||||||||||||||
IA | ||||||||||||||
2A | ||||||||||||||
Feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel 1A verwendet) wurden 1 h lang einer Hitzebehandlung bei 8000C
unterzogen, und im übrigen wurde die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel IA befolgt, wobei als Ladungssteuerstoff
modifizierte und behandelte, feine Siliciumdioxidteilchen erhalten wurden, bei denen das Ausmaß des
hydrophoben Verhaltens 55 betrug.
Unter Anwendung des auf diese Weise erhaltenen Ladungssteuerstoffes wurde wie in Beispiel IA ein Entwickler
hergestellt, und eine Entwicklung von negativen elektrostatischen Ladungsbildern nach dem Magnetbürstenverfahren
und eine Übertragung auf gewöhnliches bzw. unbeschichtetes Papier wurden durchgeführt.
Die unter verschiedenen Bedingungen erhaltene Bilddichte wird nachstehend gezeigt. Die Eniwicklereigenschaften
einschließlich der Ergebnisse aufeinanderfolgend durchgeführter Kopierversuche waren genauso gut
wie oder besser als die in Beispiel IA erhaltenen Entwicklereigenschaften.
rel. | Feucht. | RilHHirhle | |
22c | rel. | Feucht. | 1,53 |
35' | rel. | Feucht. | 1.50 |
10c | 1,50 | ||
'C, 50% | |||
'C, 85% | |||
'C, 10% | |||
Als Versuch zur Prüfung der Lagerfähigkeit wurde der Entwickler ferner einen Monat lang unter den
Bedingungen einer Temperatur von 35°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90% gelagert, und selbst nach
dem Lagerungsversuch war das erhaltene Bild klar, wobei die Bilddichte im Vergleich zu der Bilddichie vor der
Lagerung im wesentlichen nicht vermindert war.
Bei diesem Entwickler wurde die Verteilung der triboelektrischen Ladungen gemessen, wobei die in den
F i g. 4 (a) bis 4 (c) gezeigten Ergebnisse erhalten wurden. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß die Verteilung
der triboelektrischen Ladungen unter den Bedingungen normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit,
den Bedingungen höherer Temperatur und höherer Feuchtigkeit und den Bedingungen niedrigerer Temperatur
und niedrigerer Feuchtigkeit noch schärfer ist als bei dem Entwickler von Beispiel 1Λ. :
Vergleichsbeispiel IB
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1B hergestellt, wobei die feinen Siliciumdioxidteilchen
jedoch nicht mit /-Aminopropyltriethoxysilan und Dimethyldichlorsilan behandelt wurden, und auch die
Entwicklung und die Übertragung wurden auf die gleiche Weise durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse waren κ
ähnlich wie in Vergleichsbeispiel IA unbefriedigend.
Vergleichsbeispiel 2B
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1B hergestellt, wobei jedoch keine Behandlung mit
üimethyidichlorsilan durchgeführt wurde, und Bilder wurden auf die gleiche Weise erhalten. Die erhaltenen i:
Ergebnisse waren ähnlich wie in Vergleichsbeispiel 2A unbefriedigend.
Beispiele 2B bis 9B
Als Beispiel 1B wiederholt wurde, wobei die Hitzebehandlungstemperaturen jedoch abgeändert wurden, so
daß sie 430° C, 480° C, 500° C, 600° C, 7000C, 9000C, 10000C bzw. 1200° C betrugen, konnten gute Ergebnisse
erhalten werden.
Beispiel 1OB
Als Beispiel IB wiederholt wurde, wobei die Mengen von ^-Aminopropyltriethoxysilan und Dimethyldichlorsilan,
mit denen die feinen Siliciumdioxidteilchen behandelt wurden, so abgeändert wurden, daß sie 10% bzw.
5,0% betrugen, konnten gute Ergebnisse erhalten werden.
Polyethylen
CJ. solvent Black 5 (CJ. 50415)
Beispiel HB
100 Teile
1 Teil
2 Teile
Aus den vorstehenden Materialien wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel IB ein Tonerpulver
hergestellt, wobei im übrigen die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel IB befolgt wurde. Es konnten gute
Ergebnisse erhalten werden.
Die Ergebnisse der Bewertung der Beispiele IB bis 11B sind in Tabelle 2 zusammen mit den Ergebnissen der
Bewertung der Vergleichsbeispiele 1B und 2B zusammengefaßt.
Tabelle 2 | ■ | Beispiel | vor der Lagerung | Menge der | Standard | Nach einmonatiger Lagerung bei 35°C | Menge der | Standard | Ausmaß des |
IB | Bilddichte | tribo | abweichung | und einer rel. Feucht, von 90% | tribo | abweichung | hydrophoben | ||
2B | elektrischen | Bilddichte | elektrischen | Verhaltens | |||||
3B | Ladungen | Ladungen | des Ladungs | ||||||
4B | ÖiC/g) | steuerstoffes | |||||||
5B | + 10,5 | 2,9 | |||||||
6B | + 11,5 | + 8,3 | 3,5 | ||||||
7B | ,53 | + 8,5 | 2,5 | 1,50 | + 9,0 | 3,5 | 55 | ||
8B | ,40 | + 9,1 | 3,4 | 1,35 | + 8,5 | 3.9 | 50 | ||
9B | ,42 | + 9,0 | 3,4 | 1,38 | + 9,3 | 3,5 | 50 | ||
1OB | 38 | + 9,5 | 3,3 | 1,36 | + 9,5 | 3,3 | 55 | ||
11B | ,50 | + 9,6 | 3,0 | 1,45 | + 9,2 | 3,2 | 58 | ||
Vergleichs | Al | + 9,6 | 2,9 | 1,47 | + 9,7 | 3,0 | 55 | ||
beispiel | ,47 | + 9,9 | 3,4 | 1,47 | + 8,0 | 3,8 | 55 | ||
,40 | + 8,2 | 3,1 | 1,35 ■ | + 7,5 | 2,8 | 60 | |||
,42 | + 7,5 | 3,2 | 1,42 | + 9.0 | 3,6 | 60 | |||
,52 | + 9,2 | 2,5 | 1,50 | 75 | |||||
,27 | 2,8 | 1,19 | 55 | ||||||
- 1,0 | 6,5 | ||||||||
- 3,2 | |||||||||
1B 0,07 | 7,0 | kein Bild | + 3,3 | 7,2 | 0 | ||||
+ 15,0 | erhalten | ||||||||
11,0 | 0,60 | 0 | |||||||
2B 0,84 | |||||||||
Beispiel IC
3-Chlorpropyltrimethoxysilan 50 g
Methyljodid 0,5 g
2-(Dimethyiamino)-ethylmethacrylat 50 g
Dimethylformamid 100 g
Die vorstehende Mischung wurde 50 h lang bei 9O0C unter Rückfluß reagieren gelassen, wobei als Verbindung
der Formel II das folgende Produkt erhalten wurde:
(CH3O)3SiCH2CH2CH2N-CH2CH2O-C-C = CH2 Cl6
I I! I
(CHj)2 O CH3
Als nächstes wurden 100 g feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel IA verwendet) in eine wäßrige Lösung
eingetaucht, die 2 g der vorstehend erwähnten Verbindung der Formel II in verdünnter Form enthielt, und die
Mischung wurde 1 h lang bei 600C gerührt. Dann wurde die Mischung filtriert und 10 h lang bei 1000C
getrocknet, wobei feine modifizierte Siliciumdioxidteilchen erhalten wurden. Das modifizierte Siliciumdioxid
wurde in einen Henschelmischer gefüllt, und auf das modifizierte Siliciumdioxid wurde unter Rühren Dimethyl- |
dichlorsilan bis zu einer Menge von 5% aufgesprüht. Das Rühren wurde mit hoher Geschwindigkeit 2 h lang bei J3j
Raumtemperatur fortgesetzt, und die Mischung wurde 24 h lang bei 800C weitergerührt, worauf die Mischvorrichtung
durch öffnen auf Atmosphärendruck gebracht wurde. Die Mischung wurde ferner 5 h lang mit niedriger
Geschwindigkeit unter Atmosphärendruck bei 6O0C getrocknet. Der auf diese Weise hergestellte Ladungs-Steuerstoff
zeigte ein hydrophobes Verhalten, dessen Ausmaß 60 betrug.
Styrol-Butadien-Copolymer(70 :30) 100Teile
Ruß 2 Teile
Nigrosin 3 Teile
Als nächster Schritt wurden die vorstehenden Materialien in einer Mischvorrichtung ausreichend vermischt
und dann auf einer auf 1500C erhitzten Zwillingswalze geknetet. Das geknetete Produkt wurde abkühlen
gelassen, mit einer Schneidmühle grob zerkleinert, unter Anwendung einer Feinstpulverisiervorrichtung mit
einem Luftstrahl pulverisiert und ferner unter Anwendung eines Windsichters klassiert, wobei ein farbiges,
feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 20 μηι erhalten wurde.
Durch Zugabe von 100 Teilen Eisenpulver mit einer Teilchengröße von 50 bis 80 μηι als Trägerteilchen zu
5 Teilen einer Mischung, die durch Zugabe von 0,6% des vorstehend erwähnten Ladungssteuerstoffes zu dem
farbigen, feinen Tonerpulver hergestellt worden war, wurde ein Entwickler hergestellt.
Unter Anwendung dieses Entwicklers, wobei ansonsten die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 1A befolgt
wurde, wurden eine Entwicklung von negativen elektrostatischen Ladungsbildern nach dem Magnetbürstenverfahren
und eine Übertragung auf gewöhnliches Papier durchgeführt. Die unter verschiedenen Bedingungen g
erhaltene Bilddichte wird nachstehend gezeigt. Es wurde festgestellt, daß die Entwicklereigenschaften ein- p
schließlich der Ergebnisse nacheinander durchgeführter Kopierversuche im wesentlichen genauso gut waren
wie die in Beispiel 1A erhaltenen Entwicklereigenschaften.
Bilddichte
22° C, 60% rel. Feucht. 1,31
35° C, 85% rel. Feucht. 1,25 I
10° C, 10% rel. Feucht. 1,35 |
I
Vergleichsbeispiel IC
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel IC hergestellt, wobei die feinen Siliciumdioxidteil- |
chen jedoch nicht mit der in Beispiel IC hergestellten modifizierenden Verbindung der Formel Π und Dimethyldichlorsilan
behandelt wurden, und auch die Entwicklung und die Übertragung wurden auf die gleiche Weise
durchgeführt. Als Ergebnis konnten nur umgekehrte Bilder erhalten werden, und die Menge der triboelektrischen
Ladungen betrug —2,8 μ^^ wodurch die Aufprägung einer negativen elektrostatischen Aufladung
gezeigt wird.
S Vergleichsbeispiel 2C
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel IC hergestellt, wobei jedoch keine Behandlung mit |
Dimethyidichlorsilan durchgeführt wurde, und Bilder wurden auf die gleiche Weise erhalten. Bei normaler
Temperatur und normaler Feuchtigkeit traten häufig eine Schleierbildung und eine Zerstreuung ein, und die
Bilddichte war niedrig und betrug 0,65. Das Bild zeigte ferner eine Neigung zur Vergröberung, woraus hervorgeht,
daß der Entwickler für die praktische Verwendung ungeeignet ist.
Beispiele 2C bis 4C
Als Beispiel IC im wesentlichen unter den gleichen Bedingungen wiederholt wurde, wobei jedoch die Mengen
der in Beispiel IC hergestellten Verbindung der Formel Il und des Dimethyldichlorsilans, mit denen die feinen
Siliciumdioxidteilchen behandelt wurden, so abgeändert wurden, daß sie 0,3% und 1,0%: 1,0% und 1,0% bzw.
5,0% und 1,0% betrugen, konnten gute Ergebnisse erhalten werden.
Beispiel 5C
CH2=C(CH3)COOCH2CH2-N(CHj)2 4 g
CH2=C(CH3)COOCH2CH2-N(CHj)2 4 g
(CH1O)3SiCH2CH2-/Ο)— CH2Cl 5 g
Mcthyljodid 0,5 g
t-Uutylalkohol 50 g
Schwefel 0,3 g
Die vorstehende Mischung wurde 1 h lang bei 100°C unter Rückfluß gekocht, wobei als Verbindung der
Formel Il das folgende Produkt erhalten wurde:
r- y «. β ■ η
(CH3O)3SiCH2CH2-\Cj>— CH2N(CHj)2CH2CH2OC- OC(CHj)=CH2 Cf
Nachfolgend wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel IA verwendet) in einem Henschelmischer
mit der vorstehend erwähnten Verbindung der Formel II vermischt, indem eine wäßrige Lösung dieser Verbindung
bis zu einem Gehalt von 5% versprüht wurde. Dann wurde die Mischung 10 h lang bei 100°C getrocknet,
wobei feine modifizierte Siliciumdioxidteilchen erhalten wurden. Das modifizierte Siliciumdioxid wurde wieder
in einen Henschelmischer gefüllt, und auf das modifizierte Siliciumdioxid wurde unter Rühren Dimethyldichlorsilan
bis zu einer Menge von 2% aufgesprüht. Dann wurden die gleichen Behandlungen wie in Beispiel IC
angewandt.
Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des auf diese Weise hergestellten
Ladungssteuerstoffes 50 betrug.
Polyethylenoxid 100 Teile
Ruß 3 Teile
Nigrosin 3 Teile
Unter Einsatz der vorstehenden Materialien wurde die in Beispiel IC beschriebene Verfahrensweise wiederholt,
wobei ein feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 25 .um erhalten wurde. Durch Zugabe von
100 Teilen Eisenpulver mit einer Teilchengröße von 100 bis 200 .um als Trägerteilchen zu 10 Teilen einer
Mischung, die durch Zugabe von 0,3% des vorstehend erwähnten Ladungssteuerstoffes zu dem feinen Tonerpulver
hergestellt worden war, wurde ein Entwickler hergestellt.
Als nächstes wurden wie in Beispiel IC Bilder erhalten, worauf ein Druckfixieren durchgeführt wurde. Es
wurde festgestellt, daß die Bilddichte ausreichend hoch war und bis zu 1,53 betrug, und daß die Bilder ferner dem
Ladungsbild getreu waren. Als Ergebnis von nacheinander durchgeführten Kopierversuchen wurde festgestellt,
daß die erhaltenen Bilder bis zum Kopieren von 20 000 Blatt für praktische Zwecke zufriedenstellend waren, und
unter den Bedingungen höherer Temperatur (35° C) und höherer Feuchtigkeit (85% relative Feuchtigkeit) sowie
unter den Bedingungen niedrigerer Temperatur (10° C) und niedrigerer Feuchtigkeit (10% relative Feuchtigkeit)
zeigte der Entwickler hervorragende Eigenschaften.
Die Bewertungen der Beispiele IC bis 5C und der Vergleichsbeispiele IC und 2C sind in Tabelle 3-1 und 3-2
aufgeführt.
Normale Temperatur, Normale Feuchtigkeit | Dichte beim | Verhinde | Verhinde | Auflösung | Bilddichte beim | 350C; 85% rel. Feucht. | Dichte beim Wirkungs- | Ladungs | |
Bilddichte | Kopieren | rung der | rung der | Kopieren von | Bilddichte | Kopieren gradder | steuerstoff | ||
von | Schleier | Zer | 30000 Blatt | von Über- | |||||
30000 Blatt | bildung | streuung | 30 000 Blatt tragung | ||||||
Beispiel | 1.20 | gut | gut | gut | 1,16 83 | ||||
IC | ,31 | 1,18 | gut | gut | gut | 1,25 | 1,24 85 | ||
2C | ,22 | 1,28 | gut | gut | gut | 1,15 | 1,16 88 | ||
3C | ,26 | 1,28 | gut | gut | gut | 1,13 | 1,12 85 | ||
4C | ,35 | beim | gut | gut | gut | 1,21 | beim 88 | ||
5C | ,53 | Kopieren | 1,30 | Kopieren | |||||
von | von | ||||||||
20 000 | 20 000 | ||||||||
Blatt | Blatt | ||||||||
1,20 | 1,10 | ||||||||
Vergleichs | |||||||||
beispiel | — | umgekehr | schlecht | schlecht | — — | ||||
IC | jmgekehr- | tes Bild | kein Bild | ||||||
es Bild | beim | schlecht | schlecht | schlecht | 60 | ||||
2C ( | 3,65 | Kopieren | 0,42 | ||||||
von | |||||||||
1000 | |||||||||
Blatt | |||||||||
0,30 | |||||||||
Tabelle 3-2 | 10° C: 10% rel. Feucht. | Ausmaß des | |||||||
Bilddichte | I hydrophoben | ||||||||
Wirkungsgrac | der Übertragung Verhaltens des | ||||||||
(%) | |||||||||
40 | Beispiel | 1,35 | 1,28 | 90 |
IC | 1,25 | 1,25 | 88 | |
2C | 1,30 | 1,34 | 90 | |
3C | 1,27 | 1,17 | 90 | |
4C | 1,32 | beim Kopieren | 92 | |
45 | 5C | von 20 000 Blatt | ||
1,10 | ||||
Vergleichsbeispiel | umgekehrtes Bild | — | ||
IC | 0,31 | — | 60 | |
50 | 2C | Beispiel ID | ||
Styrol- Butylmethacrylat-Copolymer | 100 Teile | |||
Ruß | 2 Teile | |||
55 | Nigrosin | 3 Teile | ||
60 62 60 60 50
Die vorstehenden Materialien wurden in einer Mischvorrichtung gut vermischt und dann auf einer auf 15O0C
erhitzten Zwillingswalze geknetet. Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen, mit einer Schneidmühle
bO grob zerkleinert, unter Anwendung einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert und
ferner unter Anwendung eines Windsichters klassiert, wobei ein farbiges, feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 μίτι erhalten wurde.
Als nächster Schritt wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie im Beispiel IA verwendet) in einen auf 70° C
erhitzten Henschelmischer des verschlossenen Typs eingefüllt und mit einer hohen Geschwindigkeit gerührt,
während zu dem Siliciumdioxid mit Alkohol verdünntes ;<-Aminopropyltriethoxysilan zugetropft wurde, bis das
Siliciumdioxid mit einer Menge von 5,0%, auf das Siliciumdioxid bezogen, des als modifizierende Verbindung der
Formel I eingesetzten Silans behandelt war. Die erhaltenen feinen modifizierten Siliciumdioxidteilchen wurden
bei 12O0C getrocknet und danach wieder in einen Henschelmischer eingefüllt, und zu dem modifizierten Silici-
umdioxid wurde unter Rühren Dimethylsiliconöl (Viskosität: 100 mm2/s bei 25°C) bis zu einer Menge von 2.0%
zugegeben. Die Mischung wurde 2 h lang bei Raumtemperatur mit hoher Geschwindigkeit gerührt, worauf 15 h
lang weiter bei 160° C gerührt wurde, und dann wurde die Mischvorrichtung durch Öffnen auf Atmosphärendruck
gebracht. Diese Mischung wurde ferner 5 h lang bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck getrocknet.
Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des auf diese Weise hergestellten
Ladungssteuerstoffes 70 betrug.
Zu 10 Teilen einer Mischung aus dem vorstehend erwähnten, feinen Tonerpulver und 0,4% des vorstehend
erwähnten Ladungssteuerstoffes, die zu dem feinen Tonerpulver zugegeben und mit einem Henschelmischer
damit vermischt worden waren, wurden als Trägerteilchen 100 Teile Eisenpulver mit einer Teilchengröße von
100 bis 130 μΐη zugegeben, um einen Entwickler herzustellen.
Unter Anwendung dieses Entwicklers, wobei im übrigen die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel IA
befolgt wurde, wurden eine Entwicklung von negativen elektrostatischen Ladungsbildern nach dem Magnetbürstenverfahren
und eine Übertragung auf gewöhnliches Papier durchgeführt. Die unter verschiedenen Bedingungen
erhaltene Bilddichte wird nachstehend gezeigt. Die Entwicklereigenschaften waren mit den in Beispiel IA
erhaltenen Entwicklereigenschaften im wesentlichen vergleichbar.
Bilddichte
22° C, 60% rel. Feucht 1,4
35°C. 85% rei. Feucht. 1,30
35°C. 85% rei. Feucht. 1,30
10° C, 10% rel. Feucht. 1,45
Bei nacheinander durchgeführten Kopierversuchen wurden bis zur Herstellung von 100 000 Blatt Kopien
keine Unregelmäßigkeiten beobachtet, und die Schwankung der Dichte war für die praktische Verwendung
zufriedenstellend und lag innerhalb von ±0,3.
Vergleichsbeispiel 1D
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1D hergestellt, wobei die feinen Siliciumdioxidteilchen
jedoch nicht mit ^-Aminopropyltriethoxysilan und Dimethylsiliconöl behandelt wurden, und auch die
Entwicklung und die Übertragung wurden in der gleichen Weise durchgeführt. Als Ergebnis konnten nur
umgekehrte Bilder erhalten werden, und die Menge der triboelektrischen Ladungen betrug —3,2 μC/g, wodurch
die Aufprägung einer negativen elekstrostatischen Aufladung gezeigt wird. Es wurde festgestellt, daß das
Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des Siliciumdioxids 0 betrug.
Vergleichsbeispiel 2D
Ein Entwickler wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1D hergestellt, wobei jedoch keine Behandlung mit
Dimethylsiliconöl durchgeführt wurde, und Bilder wurden auf die gleiche Weise erhalten. Bei normaler Temperatur
und normaler Feuchtigkeit trat kaum Schieierbildung auf, jedoch hatte die Bilddichte den niedrigen Wert
von 0,84 mit einer auffälligen Vergröberung in den durchgehend schwarzen Bildbereichen. Als ein aufeinanderfolgender
Kopierversuch durchgeführt wurde, war die Dichte beim Kopieren von 2000 Blatt auf 0,46 herabgesetzt,
und beim Kopieren von 3000 Blatt trat ein Zerfließen des Bildes ein. Als unter den Bedingungen einer
Temperatur von 35°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% Bilder erhalten wurden, war die Bilddichte auf
0,50 vermindert, wobei die Schleierbildung, die Zerstreuung des Toners und die Vergröberung des Bildes
verstärkt waren, woraus hervorgeht, daß der Entwickler für die praktische Anwendung ungeeignet ist. Der
Wirkungsgrad der Übertragung hatte den niedrigen Wert von 63%. Das Ausmaß des hydrophoben Verhallens
des nur mit ^-Aminopropyltriethoxysilan modifizierten Siliciumdioxids betrug 0.
Als unter den Bedingungen einer Temperatur von 10°C und einer relativen Feuchtigkeit von 10% Bilder
erhallen wurden, hatte die üilddichte den niedrigen Wert von 0,70, und es wurden eine übermäßige Zerstreuung,
Schlcierbildung und Vergröberung sowie ein ausgeprägtes Abfallen bei der Übertragung beobachtet. Eine
kontinuierliche Bilderzeugung wurde durchgeführt, bis etwa 500 Kopien hergestellt waren. Zu dieser Zeit
erreichte die Dichte den Wert 0,40, wodurch ein weiteres Kopieren praktisch unmöglich gemacht wurde.
Beispiel ID wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle von Dimethylsiliconöl Methylwasserstoffsiliconöl eingesetzt
wurde, wobei gute Ergebnisse erhalten wurden.
Polyethylen | 100 Teile |
Ruß | 1 Teil |
CJ. Solvent Black 5(C.|. 50415) | 2 Teile |
Aus den vorstehenden Materialien wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel ID ein Tonerpulver
hergestellt, wobei im übrigen die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel ID befolgt wurde. Es konnten gute
Ergebnisse erhalten werden.
Der Versuch wurde im wesentlichen wie in Beispiel 1D durchgeführt, jedoch wurde /-Aminopropyltriethoxysilan
durch N,N-DimethylaminophenyltriethoxysUan ersetzt, wobei gute Ergebnisse erhalten wurden. Das
Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des Ladungssteuerstoffes betrug 75. Die Ergebnisse der Bewertung der
Beispiele 1D bis 4D sind in Tabelle 4-1 und 4-2 zusammen mit den Ergebnissen der Bewertung der Vergleichsbeispiele
1D und 2D zusammengefaßt
Normale Temperatur: Normale Feuchtigkeit | Dichte | Verhin | Verhin | Auflösung | 35° C; | 85% reL Feucht | Wirkungs | Verhin |
Bild | beim | derung der | derung der | Bild | Dichte | grad der | derung des | |
dichte | Kopieren | Schleier | Zer | dichte | beim | Über | Bildzer- | |
von | bildung | streuung | Kopieren | tragung | fließens | |||
100000 | von | (o/o) | ||||||
Blatt | 100000 | |||||||
Blatt |
Beispiel | 1,40 | 1,31 | gut |
ID | 1,33 | 1,30 | gut |
2D | 1,60 | 1,40 | gut |
3D | 1,36 | 1,30 | gut |
4D | |||
Vergleichs | |||
beispiel | umge | — | schied |
ID | kehrtes | ||
Bild | |||
0,84 | mittel | ||
2D | mäßig | ||
gut
gut
gui
gut
gut
gui
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
1,30
1,18
1,41
1,25
1,18
1,41
1,25
1,26 1,24 1,36 1,20
92 90 90 92
gut gut gut gut
schlecht schlecht
kein — Bild
schlecht schlecht 0,50
63
schlecht, Zerfließen wird beim Kopieren von
3000 Blatt hervorgerufen
Nach einmonatiger Lagerung bei 35°C | Auflösung | 10°C; 10% rel. Feucht. | Verhinde | Verhinde |
und einer rel. Feucht, von 90% | Bilddichte Dichte | rung des | rung der | |
Bilddichte Verhin· Verhinde- | beim | Abfallens | Zer | |
derungder rung der | Kopieren | bei der | streuung | |
Schleier- Zer- | von | Übertragung | ||
bildung streuung | 100 000 | |||
Blatt | ||||
ID 2D 3D 4D
Vergleichsbeispiel ID
2D
1,30 1,26 1,42 1,30
gut gut gut gut
gut gut gut gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
gut
blasses, um- schlecht
gekehrtes
Bild
0,58 schlecht
schlecht schlecht
schlecht schlecht
umgekehrtes
Bild
0,70
Bild
0,70
1,15 1,24 1,43 1,28
beim Kopieren von
500 Blatt 0,40
gut gut gut gut
mittelmäßig
gut gut gut gut
schlecht
Styrol- Butadien-Copolymer (70 : 30)
Ruß Nigrosin
Beispiel IR
Teile
3 Teile
4 Teile
Die vorstehenden Materialien wurden in einer Mischvorrichtung gut vermischt und dann auf einer Zwillingswalze, die auf 1500C erhitzt war, geknetet Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen, mit einer Schneidmühle
grob zerkleinert, unter Anwendung einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert
und ferner unter Anwendung eines Windsichters klassiert, wobei ein farbiges, feines Tonerpulver mit einer
Teilchengröße von 5 bis 20 μιη erhalten wurde.
Als nächster Schritt wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie im Beispiel IA verwendet) in einen auf 700C
erhitzten Henschelmischer des verschlossenen Typs eingefüllt und mit einer hohen Geschwindigkeit gerührt,
während zu dem Siliciumdioxid mit Alkohol verdünntes Isopropyltriisostearoyltitanat zugetropft wurde, bis das
Siliciumdioxid mit einer Menge von 2,0%, auf das Siliciumdioxid bezogen, des als modifizierende Verbindung der
Formel III eingesetzten Titanats behandelt war. Die erhaltenen feinen modifizierten Siliciumdioxidteilchen
wurden bei 1200C getrocknet
Ein Entwickler wurde hergestellt indem 100 'feile Eisenpulver mit einer Teilchengröße von 50 bis 80 μπι als
Trägerteilchen zu 5 Teilen einer Mischung, die durch Zugabe von 0,6% des modifizierten Siliciumdioxids zu dem
vorstehend erwähnten feinen Tonerpulver hergestellt worden war, zugegeben wurden. Die Menge der triboelektrischen
Ladungen hatte den hohen Wert von +18,6 μC/g.
Unter Anwendung dieses Entwicklers, wobei im übrigen die gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel IA
befolgt wurde, wurden eine Entwicklung von negativen elektrostatischen Ladungsbildern nach dem Magnetbürstenverfahren
und eine Übertragung auf gewöhnliches bzw. unbeschichtetes Papier durchgeführt. Die unter
verschiedenen Bedingungen erhaltene Bilddichte wird nachstehend gezeigt Die Entwicklereigenschaften waren
den in Beispiel 1A erhaltenen Entwicklereigenschaften im wesentlichen gleichwertig.
Bilddichte
22° C, 60% rel. Feucht 1,5
35° C, 85% rel. Feucht. 1,42
10° C. 10% rel. Feucht. 1,40
35° C, 85% rel. Feucht. 1,42
10° C. 10% rel. Feucht. 1,40
Bei nacheinander durchgeführten Kopierversuchen wurden bis zum Kopieren von 100 000 Blatt keine Unregelmäßigkeiten
beobachtet, und die Schwankung der Dichte war für die praktische Verwendung zufriedenstellend
und lag innerhalb von ±0,2.
Nach einmonatiger Lagerung dieses Entwicklers unter einer Umgebung mit einer Temperatur von 35°C und
einer relativen Feuchtigkeit von 90% wurden unter Verwendung dieses Entwicklers ebenfalls Bilder erhalten,
wobei die Bilddichte im wesentlichen unverändert war und 1,38 betrug und auch die Bildqualität gut war.
Vergleichsbeispiel 1E
35
Ein Entwickler wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1E hergestellt, wobei jedoch die feinen Siliciumdioxidteilchen
nicht mit Isopropyltriisostearoyltitanat behandelt wurden, und auch die Entwicklung und die Obertragung
wurden in gleicher Weise durchgeführt. Als Ergebnis konnten nur umgekehrte Bilder erhalten werden,
und die Menge der triboelektrischen Ladungen betrug —3,0 μ^, wodurch die Aufprägung einer negativen
elektrostatischen Aufladung gezeigt wird.
Beispiel 2E
Beispiel 1E wurde wiederholt, jedoch wurde Isopropyltristearoyltitanat durch Isopropyltris(N,N-dimethylaminoethyl)titanat
ersetzt, wobei Bilder erhalten wurden, die eine hohe Dichte von 1,31 hatten, den Ladungsbildern
getreu waren und eine hohe Auflösung ohne Schleierbildung, Zerstreuung oder Abfallen bei der Übertragung
zeigten.
Nach aufeinanderfolgend bis zur Herstellung von 100 000 Blatt durchgeführten Kopierversuchen waren die
erhaltenen Bilder den in der Anfangsstufe erhaltenen Bildern gleichwertig. Dieser Entwickler wurde nach
einmonatiger Lagerung unter einer Umgebung mit einer Temperatur von 35°C und einer relativen Feuchtigkeit
von 90% für die Bilderzeugung eingesetzt, wobei das Ergebnis erhalten wurde, daß die Bilddichte wie vorher
1,30 betrug und daß auch die Bildqualität gut war. Als die Bilderzeugung bei 350C und einer relativen Feuchtigkeit
von 85% durchgeführt wurde, konnten von der Anfangsstufe an sehr gute Bilder erhalten werden, und auch
die Bilder, die nach dem Kopieren von 100 000 Blatt erhalten wurden, waren gut. Auch der Wirkungsgrad der
Übertragung war hervorragend und hatte den hohen Wert von 92%.
Beispiel 1E wurde wiederholt, jedoch wurde zur Modifizierung anstelle von Isopropyltristearoyltitanat Bis(oüiT!inober!zoy!)ethy!er!t!t2P.2i
ip. einer auf das Siliciumdioxid bezogen?·? Meng? vnn 10% eingesetzt. Der erhalte- sn
ne Entwickler zeigte unter Umgebungen mit niedrigerer Temperatur und niedrigerer Feuchtigkeit, unter Umgebungen
mit höherer Temperatur und höherer Feuchtigkeit und unter Umgebungen mit normaler Temperatur
und normaler Feuchtigkeit eine hervorragende Bildqualität und eine ausgezeichnete Haltbarkeit.
Beispi e I IF
Eine Mischung von 100 Teilen Zinkoxid, 20 Teilen eines Styrol/Butadien-Copolymers,40 Teilen n-Butylmethacrylat,
120 Teilen Toluol und 4 Teilen einer l%igen Lösung von C]. Acid Red 94 (CJ. 45440) in Methanol wurde
durch 6stündiges Vermischen in einer Kugelmühle dispergiert Diese Dispersion wurde als Beschichtungsmaterial
in einer Menge, die nach dem Trocknen eine Schichtdicke von 40 μπι ergab, mit einem Drahtstab auf eine
0,05 mm dicke Aluminiumfolie aufgebracht, worauf das Lösungsmittel unter Anwendung von Heißluft verdampft
wurde, um ein elektrofotegrafisches Aufzeichnungsmaterial des Zinkoxid-Bindemittels-Typs herzustellen,
aus dem dann eine Walze geformt wurde. Dieses elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial wurde zur
gleichmäßigen Ladung der gesamten Oberfläche einer Koronaentladung mit —6 kV unterzogen, und danach
wurde eine Bestrahlung mit einem Originalbild durchgeführt, um ein elektrostatisches Ladungsbild zu erzeugen.
Es wurde ein Entwickler-Trägerelement in Form einer zylindrischen Hülse aus rostfreiem Stahl mit einem
Außendurchmesser von 50 mm eingesetzt An die Oberfläche der Hülse wurde eine magnetische Flußdichte von
70,0 mT angelegt, und der Abstand zwischen der Rakel und der Oberfläche der Hülse wurde auf 0,2 mm
eingestellt Diese Entwicklungsvorrichtung mit umlaufender Hülse und feststehendem Magneten wurde so
eingerichtet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche des vorstehend erwähnten, elektrofotografischen, walzenförmigen
Aufzeichnungsmaterials und der Hülsenoberfläche 0,25 mm betrug, wobei die Hülse die gleiche
Umfangsgeschwindigkeit wie das Aufzeichnungsmaterial hatte, während die Drehrichtungen einander entgegengesetzt
waren, und an die Hülse wurden eine Wechselspannung von 400 Hz und 1000 V und eine Gleichstrom-Vorspannung
von—150 V angelegt
In einer Mischvorrichtung wurden 100 Teile eines Styrol-Butadien-Copolymers, 60 Teile Magnetit und 3 Teile
CJ. Solvent Black 5 (CJ. 50415) gut vermischt und dann auf einer auf 1500C erhitzten Zwillingswalze geknetet
Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen, mit einer Schneidmühle grob zerkleinert, unter Anwendung
einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert und ferner unter Anwendung eines Windsichters
klassiert, wobei farbiges, feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 20 μπι erhalten wurde.
Als nächster Schritt wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel IA verwendet) in einen auf 700C
erhitzten Henschelmischer des verschlossenen Typs eingefüllt und mit einer hohen Geschwindigkeit gerührt
während zu dem Siliciumdioxid mit Alkohol verdünntes ^-Aminopropyltriethoxysilan zugetropft wurde, bis das
Siliciumdioxid mit einer auf das Siliciumdioxid bezogenen Menge von 10% des als modifizierende Verbindung
der Formel 1 eingesetzten Silans behandelt war. Die erhaltenen modifizierten feinen Siliciumdioxidteilchen
wurden bei 1200C getrocknet und danach wieder in einen Henschelmischer eingefüllt, und auf das modifizierte
Siliciumdioxid wurde unter Rühren Dimethyldichlorsilan bis zu einem Gehalt von 10% aufgesprüht Die Mischung
wurde 2 h lang bei Raumtemperatur mit hoher Geschwindigkeit gerührt, und dann wurde das Rühren
24 h lang bei 800C fortgesetzt, worauf die Mischvorrichtung durch öffnen auf Atmosphärendruck gebracht
wurde. Diese Mischung wurde unter weiterem Rühren 5 h lang bei 600C mit einer niedrigen Geschwindigkeit bei
Atmosphärendruck getrocknet. Das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des auf diese Weise hergestellten
Ladungssteuerstoffes betrug 60.
Der auf diese Weise hergestellte Ladungssteuerstoff wurde in einer Menge von 0,6% zu dem vorstehend
erwähnten farbigen, feinen Tonerpulver zugegeben, worauf zur Herstellung eines Entwicklers mit einem Henschelmischer
vermischt wurde. Unter Anwendung dieses Entwicklers wurde eine Entwicklung durchgeführt, und
dann wurde das erhaltene Tonerbild auf ein Papier übertragen, während die Rückseite des Papiers mit einer
Gleichstromkorona von —7 V bestrahlt wurde, wobei ein kopiertes Bild erhalten wurde. Das Fixieren wurde
mittels einer handelsüblichen Kopiervorrichtung für normales bzw. unbeschichtetes Papier durchgeführt
Das erhaltene übertragene Bild hatte eine ausreichend hohe Dichte von 1,5 ohne Schleierbildung und war ein
gutes Bild mit einer hohen Auflösung, ohne daß um das Bild herum ein Zerstreuen des Toners eingetreten war.
Das Schichtgewicht der auf der Hülse gebildeten Tonerschicht betrug 1,5 χ 10~3 (g/cm2).
Als unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Entwicklers ein aufeinanderfolgender Kopierversuch
durchgeführt wurde, bei dem kontinuierlich übertragene Bilder hergestellt wurden, waren die übertragenen
Bilder nach dem Kopieren von 100 000 Blatt den in der Anfangsstufe übertragenen Bildern ganz gleichwertig.
Als die Umgebungsbedingungen in 35°C und eine relative Feuchtigkeit von 85% umgeändert wurden, betrug
die Bilddichte 1,40, was einen Wert darstellt, der dem unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
erhaltenen Wert im wesentlichen gleichkam, und es wurden klare Bilder ohne Schleierbildung und ohne
Zerstreuung des Toners erhalten. Im Verlauf von nacheinander durchgeführten Kopierversuchen trat bis zum
Kopieren von 100 000 Blatt im wesentlichen keine Änderung des Betriebsverhaltens ein. Das Gewicht der
Tonerschicht pro Flächeneinheit betrug 1,3 χ 10-3 g/cm2. Als als nächstes ein übertragenes Bild bei niedrigerer
Temperatur (10°C) und niedrigerer Feuchtigkeit (10% relative Feuchtigkeit) erhalten wurde, hatte die Bilddichte
den hohen Wert von 1,47, und der durchgehend schwarze Bildbereich wurde glatt entwickelt und übertragen, so
daß ein ausgezeichnetes Bild ohne Zerstreuung oder Abfallen des Toners erhalten wurde. Als unter diesen
Umgebungsbedingungen aufeinanderfolgende Kopierversuche sowohl kontinuierlich als auch mit Unterbrechungen
durchgeführt wurden, betrug die Schwankung der Dichte bis zum Kopieren von 100 000 Blatt ±0,1, und
die Bilddichte war für die praktische Verwendung zufriedenstellend, ohne daß weiße Streifen oder Unregelmäßigkeiten
auftraten. Die Änderung des Gewichts pro Flächeneinheit der Tonerschicht während der Versuche
wird in F i g. 5 (a) gezeigt, aus der hervorgeht, daß im wesentlichen keine Änderung eintrat.
Vcrar!eichsbeisniel 1F
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel IF hergestellt, jedoch wurden die feinen Siliciumdioxidteilchen
nicht mit ^-Aminopropyltriethoxysilan ooer Dimethyldichlorsilan behandelt, und auch die Emwicklung
und die Übertragung wurden in der gleichen Weise durchgeführt. Als Ergebnis konnten nur umgekehrte
Bilder erhalten werden, und die Menge der triboelektrischen Ladungen betrug —3,2 μθ^, wodurch die
Aufprägung einer negativen elektrostatischen Aufladung gezeigt wird.
Vergleichsbeispiel 2F
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1F hergestellt, jedoch wurde keine Behandlung mit
Dimethyldichlorsilan durchgeführt, und Bilder wurden auf die gleiche Weise erhalten. Bei normaler Temperatur
und normaler Feuchtigkeit trat kaum Schleierbildung auf, jedoch hatte die Bilddichte den niedrigen Wert von :
0,76 mit einer auffälligen Vergröberung in den durchgehend schwarzen Bildbereichen. Als ein aufeinanderfolgender
Kopierversuch durchgeführt wurde, war die Dichte beim Kopieren von 5000 Blatt auf 0,58 herabgesetzt.
Als unter den Bedingungen von 35°C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% Bilder erhalten wurden, war die
Bilddichte auf 0,63 vermindert, wobei die Schleierbildung, die Zerstreuung des Toners und die Vergröberung des
Bildes verstärkt waren, woraus hervorgeht, daß der Entwickler für die praktische Anwendung ungeeignet ist. ic
Ferner hatte der Wirkungsgrad der Übertragung den niedrigen Wert von 70%. Das Gewicht pro Flächeneinheit
der Tonerschicht betrug 0,7Ox 10-3 g/cm2. Als die Bilder unter den Bedingungen von 10cC und einer relativen
Feuchtigkeit von 10% erhalten wurden, hatte die Bilddichte den niedrigen Wert von 0,70, und es wurden eine
übermäßige Zerstreuung, Schleierbildung und Vergröberung sowie ein ausgeprägtes Abfallen bei der Übertragung
beobachtet. Eine kontinuierliche Bilderzeugung wurde durchgeführt, bis etwa 5000 Blatt hergestellt waren, ι <
Zu dieser Zeit erreichte die Dichte den Wert 0,40, wodurch ein weiteres Kopieren praktisch unmöglich gemacht
wurde. Das Tonergewicht pro Flächeneinheit betrug in der Anfangsstufe 1,7 χ 10-3 g/cm2 und erhöhte sich unter
Bildung von Wellenmustern oder Unregelmäßigkeiten auf 3,5 χ 10~3 g/cm2.
Vergleichsbeispiel 3F 2C
Beispiel IF wurde wiederholt, jedoch wurde die auf das Siliciumdioxid bezogene Menge des Dimethyldichlorsilans
in 0,1 % umgeändert. Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des modifizierten
und mit Dimethyldichlorsilan behandelten Siliciumdioxids 15 betrug. Bis zum Kopieren von 100 000 Blatt unter
den Bedingungen normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit konnten bei einem nacheinander durchge- 2f
führten Kopierversuch gute Bilder erhalten werden, ohne daß sich das Tonergewicht pro Flächeneinheit der
Tonerschicht veränderte. Bei 35° C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% verminderte sich jedoch die
Bilddichte, die in der Anfangsstufe 1,2 betrug, beim Kopieren von 5000 Blatt auf den Wert 0,78. Das Gewicht der
Tonerschicht, das in der Anfangsstufe 1,4 χ 10~3 g/cm2 betrug, war beim Kopieren von 5000 Blatt auf 0,75 χ 10-3
g/cm2 herabgesetzt. 3(
Nach einmonatiger Lagerung unter den Bedingungen von 10°C und einer relativen Feuchtigkeit von 10%
wurde unter den gleichen Bedingungen ein aufeinanderfolgender Kopierversuch durchgeführt, wobei die Bilddichte in der Anfangsstufe den guten Wert von 1,4 hatte, jedoch traten beim Kopieren von 5000 Blatt Wellenlinienmuster
oder Unregelmäßigkeiten auf, wobei sich die Bilddichte auf 0,62 verminderte, und beim Kopieren
vom 7000 Blatt erschienen auf dem Bild weiße Streifen. Es wurde festgestellt, daß sich das Gewicht der 3f
Tonerschicht auf 3,9 χ 10-3 g/cm2 erhöht hatte. Die Veränderungen des Gewichts pro Flächeneinheit der
Tonerschicht während dieses Vorgangs werden in F i g. 5 (b) gezeigt.
Beispiel 2F
Der Versuch wurde im wesentlichen wie in Beispiel 1F durchgeführt, wobei jedoch ansteile von ;'-Aminopropyltriethoxysilan
Ν,Ν-Dimethylaminophenyltriethoxysilan eingesetzt wurde. Als Ergebnis wurde eine stabile
Beschichtung erhalten, die zu guten Ergebnissen führte. Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben
Verhaltens des Ladungssteuerstoff es 75 betrug.
Der Versuch wurde im wesentlichen wie in Beispiel IF durchgeführt, wobei jedoch anstelle von /-Aminopropyltriethoxysilan
Aminoethylaminornethylphenethyltriethoxysilan eingesetzt wurde. Als Ergebnis wurde eine
stabile Beschichtung erhalten, die zu guten Ergebnissen führte. Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des se
hydrophoben Verhaltens des Ladungssteuerstoffes 45 betrug.
Beispiel IG
Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer 100 Teile
Magnetit 60 Teile
Ruß 2 Teile
Nigrosin 3 Teile
Die vorstehenden Materialien wurden in einer Mischvorrichtung gut vermischt und dann auf einer auf 150°C
erhitzten Zwillingswalze geknetet. Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen, mit einer Schneidmühle
grob pulverisiert, unter Anwendung einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert und
ferner unter Anwendung eines Windsichters klassiert, wobei ein farbiges, feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 μηι erhalten wurde.
Als nächster Schritt wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel IA vewendet) 1 h lang einer Hitzebehandlung
bei 8000C unterzogen, und die Siliciumdioxidteilchen wurden dann wie in Beispiel 1F behandelt, wobei
ein Ladungssteuerstoff erhalten wurde, bei dem das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens 55 betrug.
Der auf diese Weise erhaltene Ladungssteuerstoff wurde in einer Menge von 0,6% zu dem vorstehend
erwähnten farbigen, feinen Tonerpulver zugegeben, worauf zur Herstellung eines Entwicklers in einem Henschelmischer
vermischt wurde.
Dann wurde ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial, wie es in Beispiel IA verwendet wurde, auf
seiner gesamten Oberfläche geladen, indem es einer Koronaentladung mit —6 kV unterzogen wurde, und mit
einem Originalbild bestrahlt, wodurch auf dem Aufzeichnungsmaterial elektrostatische Ladungsbilder erzeugt
wurden.
Die Entwicklung und die Übertragung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel IF durchgeführt, wobei
dieses elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial jedoch mit dem Entwickler-Trägerelement von Beispiel 1F
kombiniert wurde, und der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Entwickler wurde eingesetzt. Die
ίο Bilddichte der übertragenen Bilder und das Tonergewicht auf der zylindrischen Hülse unter verschiedenen
atmosphärischen Bedingungen werden nachstehend gezeigt, und die Entwicklungseigenschaften einschließlich
der Ergebnisse von aufeinanderfolgend durchgeführten Kopierversuchen waren zufriedenstellend und glichen
im wesentlichen den Entwicklungseigenschaften, die in Beispiel 1F erhalten wurden.
Dichte Tonergewicht
22° C, 60% rel. Feucht. 1,38 1,5 χ 10~3g/cm2
35°C,85%rel. Feucht. 1,30 1,4Ox 10-3g/cm2
10° C, 10% rel. Feucht. 1,31 -
Die Änderungen des Gewichts pro Flächeneinheit der Tonerschicht bei einem aufeinanderfolgend bei niedri- h
gerer Temperatur (1O0C) und niedrigerer Feuchtigkeit (10% relative Feuchtigkeit) durchgeführten Kopierver- f|
such werden in F i g. 6 (a) gezeigt, aus der hervorgeht, daß keine wesentliche Änderung eintrat. Auch als nach
einer Lagerung bei 35°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90% entwickelt wurde, wurden im wesentlichen
die gleichen Ergebnisse wie vor der Lagerung erhalten.
Vergleichsbeispiel IG
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel IG hergestellt, jedoch wurden die feinen Siliciumdioxidteilchen
nicht mit ^-Aminopropyltriethoxysilan und Dimethyldichlorsilan behandelt, und auch die Entwicklung
und die Übertragung wurden auf die gleiche Weise durchgeführt. Als Ergebnis konnten nur umgekehrte
Bilder erhalten werden, und die Menge der triboelektrischen Ladungen betrug —3,2 μθ/g, wodurch die
Aufprägung einer negativen elektrostatischen Aufladung gezeigt wird.
Vergleichsbeispiel 2G
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel IG hergestellt, wobei jedoch keine Behandlung mit
Dimethyldichlorsilan durchgeführt wurde, und Bilder wurden in der gleichen Weise erhalten. Bei normaler
Temperatur und normaler Feuchtigkeit trat kaum Schleierbildung auf, jedoch hatte die Bilddichte den niedrigen
Wert von 0,82 mit einer auffälligen Vergröberung inden durchgehend schwarzen Bildbereichen; als ein aufeinanderfolgender
Kopierversuch durchgeführt wurde, war die Dichte beim Kopieren von 5000 Blatt auf 0,61
herabgesetzt. Als unter den Bedingungen von 35° C und einer relativen Feuchtigkeit von 85% Bilder erhalten
wurden, war die Bilddichte auf 0,63 vermindert, wobei die Schleierbildung, die Zerstreuung des Toners und die
Vergröberung des Bildes verstärkt waren, woraus hervorgeht, daß der Entwickler für die praktische Anwendung
ungeeignet ist. Ferner hatte der Wirkungsgrad der Übertragung den niedrigen Wert von 70%. Das Gewicht pro
Flächeneinheit der Tonerschicht betrug 0,70 χ 10~3 g/cm2.
Als die Bilder unter den Bedingungen von 100C und einer relativen Feuchtigkeit von 10% erhalten wurden,
hatte die Bilddichte den niedrigen Wert von 0,68, und es wurden eine übermäßige Zerstreuung, Schleierbildung
so und Vergröberung sowie ein ausgeprägtes Abfallen bei der Übertragung beobachtet Eine kontinuierliche
Bilderzeugung wurde durchgeführt, bis etwa 500 Blatt erhalten wurden. Zu dieser Zeit erreichte die Dichte den
Wert 0,40, wodurch ein weiteres Kopieren praktisch unmöglich gemacht wurde. Das Tonergewicht pro Flächeneinheit
betrug in der Anfangsstufe 1,7 χ 10~3 g/cm2 und erhöhte sich beim Kopieren von 500 Blatt unter Bildung
eines Wellenlinienmusters auf 3,5 χ 10~3 g/cm2.
Vergleichsbeispiel 3G ί
Beispiel IG wurde wiederholt, wobei die auf das Siliciumdioxid bezogene Menge des Dimethyldichlorsilans m
jedoch in 0,1 % umgeändert wurde. Es wurde f estgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des
modifizierten und mit Dimethyldichlorsilan behandelten Siliciumdioxids 15 betrug. Bis zum Kopieren von
100 000 Blatt unter normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit konnten bei einem nacheinander durchgeführten
Kopierversuch gute Bilder erhalten werden, ohne daß sich das Tonergewicht pro Flächeneinheit der
Tonerschicht änderte. Die Bilddichte, die in der Anfangsstufe 1,2 betrug, wurde bei 350C und einer relativen
Feuchtigkeit von 85% jedoch auf den Wert 0,78 vermindert, als 5000 Blatt kopiert wurden. Das Gewicht der ί
Tonerschicht, das in der Anfangsstufe 1,4 χ 10-3 g/cm2 betrug, verminderte sich beim Kopieren von 5000 Blatt j
auf 0,75 xlO-3 g/cm2.
Nach einmonatiger Lagerung unter den Bedingungen von 100C und einer relativen Feuchtigkeit von 10%
wurde ein aufeinanderfolgender Kopierversuch unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, wobei die Biid-
dich lc in der Anl'angsstufe den guten Wert von 1,4 halte, jedoch trat beim Kopieren von 5000 Blatt ein
Wellcnlinienmuster mit einer Verminderung der Bilddichte auf den Wert 0,62 auf, und beim Kopieren von 7000
Blatt erschienen auf dem Bild weiße Streifen. Es wurde festgestellt, daß das Gewicht der Tonerschicht in dieser
Stufe auf 4,Ox lO-'g/cin2 angestiegen war. Die Änderungen des Gewichts pro Flächeneinheit der Tonerschicht
während dieses Vorgangs werden in F i g. 6 (b) gezeigt.
Beispiele 2G bis 9G
Als Beispiel 1G wiederholt wurde, wobei die Hitzebehandlungstemperatur der feinen Siliciumdioxidteilchen
jedoch in 4300C, 4800C, 500°C, 6000C, 700°C, 900°C, 1000°C bzw. 12000C umgeändert wurde, konnten gute
Ergebnisse erhalten werden. Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens 50, 50, 55, 58,
70, 65, 68 bzw. 68 betrug. Auch die mit den einzelnen Proben durchgeführten Lagerungsversuche (einmonatige
Lagerung bei 300C und einer relativen Feuchtigkeit von 90%) führten zu guten Ergebnissen.
Beispiel IH
3-Chlorpropyltrimethoxysilan 50 g
Methyljodid 0,5 g
2-(Dimethylamino)-ethylmethacrylat 50 g
Dimethylformamid 100 g
Schwefel 0,5 g
Die vorstehende Mischung wurde 50 h lang bei 95°C unter Rückfluß reagieren gelassen, wobei als modifizierende
Verbindung der Formel Il das folgende Produkt erhalten wurde:
(CH1CO)3SiCH2CH2CH2NCH2CH2O-C-C-C =
I I! I
(CHj)2 O CHj
Cl
Als nächstes wurden 100 g feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel 1A verwendet) in eine wcßrige Lösung,
die 4 g der vorstehend erwähnten Verbindung der Formel II enthielt, eingetaucht, und die Mischung wurde 1 h
lang bei 6O0C gerührt. Dann wurde die Mischung filtriert und 10 h lang bei 1000C getrocknet, wobei feine
modifizierte Siliciumdioxidteilchen erhalten wurden. Das modifizierte Siliciumdioxid wurde in einen Henschelmischer
eingefüllt, und Dimethyldichlorsilan wurde unter Rühren bis zu einer Menge von 10% auf das modifizierte
Siliciumdioxid aufgesprüht. Ein Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurde 2 h lang bei Raumtemperatur
fortgesetzt, und die Mischung wurde 24 h lang bei 800C weitergerührt, worauf die Mischvorrichtung durch
öffnen auf Atmosphärendruck gebracht wurde.
Der auf diese Weise hergestellte Ladungssteuerstoff wurde in einer Menge von 0,6% zu dem farbigen, feinen
Tonerpulver von Beispiel IF zugegeben, worauf zur Herstellung eines Entwicklers in einem Henschelmischer
vermischt wurde.
Dann wurde ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial einer Koronaentladung mit —6 kV unterzogen,
um die gesamte Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials zu laden, und das Aufzeichnungsmaterial wurde mit
einem Originalbild bestrahlt, wodurch auf dem Aufzeichnungsmaterial elektrostatische Ladungsbilder erzeugt
wurden.
Die Entwicklung und die Übertragung wurden aiif die gleiche Weise wie in Beispiel 1F durchgeführt, wobei
dieses elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial jedoch mit dem Entwickler-Trägerelement von Beispiel 1F
kombiniert wurde und der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Entwickler verwendet wurde. Die
Bilddichte der übertragenen Bilder und das Tonergewicht auf der zylindrischen Hülse unter verschiedenen
atmosphärischen Bedingungen werden nachstehend gezeigt, und die Entwicklungseigenschaften einschließlich
der Ergebnisse eines nacheinander durchgeführten Kopierversuchs waren zufriedenstellend und kamen den in
Beispiel 1F erhaltenen Entwicklungseigenschaften im wesentlichen gleich.
Dichte Tonergewicht
22°C, 60% rel. Feucht. 1,29 1,4 χ 10-3g/cm2
35° C, 85% rel. Feucht. 1,25 1,35 χ 10~3 g/cm2
10°C, 10% rel. Feucht. 1,31 -
Die Änderungen des Gewichts pro Flächeneinheit der Tonerschicht bei einem aufeinanderfolgend bei niedrigerer
Temperatur (100C) und niedrigerer Feuchtigkeit (10% relative Feuchtigkeit) durchgeführten Kopierversuch
werden in F i g. 7 (a) gezeigt, aus der hervorgeht, daß im wesentlichen keine Änderung eintrat.
Vergleichsbeispiel 1H
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1H hergestellt, wobei die feinen Siliciumdioxidteilchen
jedoch nicht mit der in Beispiel IH hergestellten Verbindung der Formel II oder mit Dimethyldichlorsilan
37
behandelt wurden, und die Entwicklung und die Übertragung wurden auch in der gleichen Weise durchgeführt.
Als Ergebnis konnten nur umgekehrte Bilder erhalten werden.
Vergleichsbeispiel 2H
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1H hergestellt, wobei jedoch keine Behandlung mit
Dimethyldichlorsilan durchgeführt wurde, und Bilder wurden auf die gleiche Weise erhalten. Bei normaler
Temperatur und normaler Feuchtigkeit trat kaum Schleierbildung auf, jedoch hatte die Bilddichte den niedrigen
Wert von 0,70, wobei eine Neigung zur Vergröberung gezeigt wurde. Als ein aufeinanderfolgender Kopierversuch
durchgeführt wurde, war die Dichte beim Kopieren von 500 Blatt auf 0,53 herabgesetzt. Das anfängliche
Gewicht pro Flächeneinheit der Tonerschicht betrug 1,3 χ 10~3 g/cm2 und erhöhte sich beim Kopieren von 500
Blatt auf 4,8 χ 10-3g/cm2.
Als die Bilder unter den Bedingungen von 10° C und einer relativen Feuchtigkeit von 10% erhalten wurden,
hatte die Bilddichte den niedrigen Wert von 0,58, und es wurden eine übermäßige Zerstreuung, Schleierbildung
und Vergröberung sowie ein ausgeprägtes Abfallen bei der Übertragung beobachtet. Eine kontinuierliche
Bilderzeugung wurde durchgeführt, bis etwa 500 Kopien erhalten wurden. Zu dieser Zeit wurden fleckartige
Unregelmäßigkeiten gebildet. Das Tonergewicht pro Flächeneinheit betrug 4,5 χ 10~3 g/cm2.
Vergleichsbeispiel 3H
Beispiel 1H wurde wiederholt, wobei die auf das Siliciumdioxid bezogene Menge des Dimethyldichlorsilans
jedoch in 0,3% umgeändert wurde. Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des
modifizierten und mit Dimethyldichlorsilan des behandelten Siliciumdioxids 18 betrug. Bis zum Kopieren von
50 000 Blatt unter normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit bei dem aufeinanderfolgend durchgeführten
Kopierversuch konnten gute Bilder ohne Änderung des Tonergewichts pro Flächeneinheit der Tonerschicht
erhalten werden. Die Bilddichte, die in der Anfangsstufe 1,0 betrug, verminderte sich jedoch bei 35°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 85% auf den Wert 0,63, als 5000 Blatt kopiert wurden. Die Tonerschicht, die in der
Anfangsstufe ein Gewicht von 1,4 χ 10-3 g/cm2 hatte, verminderte ihr Gewicht beim Kopieren von 5000 Blatt auf
0,63 χ 10~3 g/cm2. Nach einmonatiger Lagerung unter den Bedingungen von 10°C und einer relativen Feuchtigkeit
von 10% wurde unter den gleichen Bedingungen ein aufeinanderfolgender Kopierversuch durchgeführt,
wobei die Bilddichte in der Anfangsstufe den guten Wert 1,3 hatte, jedoch traten beim Kopieren von 5000 Blatt
Wellenlinienmuster mit einer Verminderung der Bilddichte auf den Wert 0,50 auf, und beim Kopieren von 10 000
Blatt erschienen auf dem Bild weiße Streifen. Ferner wurde festgestellt, daß das Gewicht der Tonerschicht auf
4,3 χ 10-3 g/cm2 erhöht wurde. Die Änderungen des Gewichts pro Flächeneinheit der Tonerschicht während
dieses Vorgangs werden in F i g. 7 (b) gezeigt
B e i s ρ i e 1 e 2H bis 4H
Als Beispiel 1H im wesentlichen unter den gleichen Bedingungen wiederholt wurde, wobei jedoch die auf die
feinen Siliciumdioxidteilchen bezogenen Mengen der in Beispiele IH hergestellten Verbindung der Formel Il
und des Dimethyldichlorsilans, die zur Behandlung der feinen Siliciumdioxidteilchen eingesetzt wurden, in 0,3%
und 1,0%: 1,0% und 1,0% bzw. 5,0% und 1,0% umgeändert wurden, konnten gute Ergebnisse erhalten werden.
CH2=C(CHj)COOCH2CH2-N(CHj)2 4 g
(CH3O)5SiCH2CH2-/ON— CH2Cl 5 g
Methyljodid 0,5 g
t-Butylalkohol 50 g
Schwefel 0,3 g
Die vorstehende Mischung wurde 1 h lang bei 1000C unter Rückfluß gekocht, wobei als modifizierende
Verbindung der Formel II das folgende Produkt erhalten wurde:
ρ , ν β η
(CH3O)3SiCH2CH2-<^O/^CH2N(CH3)2CH2CH2 · OCOC(CH3)=CH2 CP
Nachfolgend wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel IA verwendet) in einem Henschelmischer
mit der vorstehenden Verbindung der Formel II vermischt, indem eine wäßrige Lösung dieser Verbindung bis zu
einer Menge von 5% versprüht wurde. Dann wurde die Mischung 10 h lang bei 1000C getrocknet, wobei feine
modifizierte Siliciumdioxidteilchen erhalten wurden. Das auf diese Weise modifizierte Siliciumdioxid wurde
wieder in einen Henschelmischer eingefüllt, und Dimethyldichlorsilan wurde unter Rühren bis zu einer Menge
von 5% auf das modifizierte Siliciumdioxid aufgesprüht. Dann wurden die gleichen Behandlungen wie in Beispiel
IH durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß des hydrophoben Verhaltens des auf diese Weise
erhaltenen Ladungssteuerstoffes 50 betrug.
Polyethylenoxid !00 Teile
Ruß 3 Teile
Magnetit 70 Teile
Nigrosin 3 Teile
Unter Anwendung der vorstehenden Materialien wurde die in Beispiel IH beschriebene Verfahrensweise
wiederholt, wobei ein feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 25 μπι erhalten wurde. Durch
Zugabe von 0,3% des auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltenen Ladungssteuerstoffes zu dem feinen
Tonerpulver wurde ein Entwickler hergestellt
Als nächstes wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel IH Bilder erhalten, worauf eine Druckfixierung
durchgeführt wurde. Es wurde festgestellt, daß die Bilddichte ausreichend hoch war und bis zu 1,41 betrug und
auch dem Ladungsbild getreu war. Als Ergebnis von nacheinander durchgeführten Kopierversuchen wurde
gefunden, daß die erhaltenen Bilder bis zum Kopieren von 100 000 Blatt für die praktische Verwendung
zufriedenstellend waren, und unter den Bedingungen höherer Temperatur (35° C) und höherer Feuchtigkeit
(85% relative Feuchtigkeit) sowie unter den Bedingungen niedrigerer Temperatur (10°C) und niedrigerer
Feuchtigkeit (10% relative Feuchtigkeit) wurden ausgezeichnete Eigenschaften gezeigt.
Beispiel 11
Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer 100 Teile
Magnetit 60 Teile
Nigroson 3 Teile
Die vorstehenden Materialien wurden in einer Mischvorrichtung gut vermischt und dann auf einer auf 150° C
erhitzten Zwillingswalze geknetet. Das geknetete Produkt wurde abkühlen gelassen, mit einer Schneidmühle
grob zerkleinert, unter Anwendung einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert und
ferner unter Anwendung eines Windsichters klassiert, wobei ein farbiges, feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 μπι erhalten wurde.
Als nächster Schritt wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel IA verwendet) in einen auf 7U°C
erhitzten Henschelmischer des verschlossenen Typs eingefüllt und mit einer hohen Geschwindigkeit gerührt,
während zu dem Siliciumdioxid mit Alkohol verdünntes ^-Aminopropyltriethoxysilan zugetropft wurde, bis das
Siliciumdioxid mit einer auf das Siliciumdioxid bezogenen Menge von 10% des als modifizierende Verbindung
der Formel I eingesetzten Silans behandelt war. Die erhaltenen modifizierten feinen Siliciumdioxidteilchen
wurden bei 120°C getrocknet und danach wieder in einen Henschelmischer gefüllt, und zu dem modifizierten
Siliciumdioxid wurde unter Rühren Dimethylsiliconöl (Viskosität: 100 mm2/s bei 25°C) bis zu einer Menge von
10,0% zugegeben. Die Mischung wurde 2 h lang bei Raumtemperatur mit hoher Geschwindigkeit gerührt,
worauf 15 h lang weiter bei 160°C gerührt wurde, und dann wurde die Mischvorrichtung durch öffnen auf
Almosphärendruck gebracht. Diese Mischung wurde ferner 3 h lang bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck
getrocknet.
Der auf diese Weise erhaltene Ladungssteuerstoff wurde in einer Menge von 0,4% zu dem vorstehend
erwähnten farbigen Tonerpulver, das eine Teilchengröße von 5 bis 20 μπι hatte, zugegeben, und dann wurde mit
einem Henschelmischer vermischt, um einen Entwickler herzustellen.
Dann wurde ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial einer Koronaentladung mit —6 kV unterzogen,
um die gesamte Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials aufzuladen, und elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial
wurde mit einem Originalbild bestrahlt, wodurch darauf elektrofotografische Ladungsbilder erzeugt
wurden.
Die Entwicklung und die Übertragung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel IF durchgeführt, wobei
dieses elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial jedoch mit dem Entwickler-Trägerelement von Beispiel 1F
kombiniert und der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Entwickler eingesetzt wurde. Die
Bilddichte der übertragenen Bilder und die Tonergewichte auf der zylindrischen Hülse unter verschiedenen
atmosphärischen Bedingungen werden nachstehend gezeigt, und die Entwicklungseigenschaften einschließlich
der Ergebnisse eines aufeinanderfolgend durchgeführten Kopierversuchs waren zufriedenstellend und glichen
im wesentlichen den in Beispiel 1F erhaltenen Entwicklungseigenschaften.
Dichte Tonergewicht
22°C,60%rel. Feucht. 1,35 1,38 χ 10-' g/cm2
35°C. 85% rel. Feucht. 1.30 1.3 χ 10-3g/cm2
10°C, 10% rel. Feucht. 1,40 -
Die Änderungen des Gewichts pro Flächeneinheit der Tonerschicht bei dem nacheinanderfolgend durchgeführten
Kopierversuch bei niedrigerer Temperatur (10°C) und niedrigerer Feuchtigkeit (10% relative Feuchtigkeit)
werden in F i g. 8 (a) gezeigt, aus der hervorgeht, daß keine wesentliche Änderung eintrat.
Vergleichsbeispiei 11
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 hergestellt, jedoch wurden die feinen Siliciumdioxidteilchen
nicht mit ^-Aminopropyltriethoxysilan und mit Dimethylsiliconöl, das eine Viskosität von 100
mm2/s hatte, behandelt, und auch die Entwicklung und die Übertragung wurden auf die gleiche Weise durchgeführt
Als Ergebnis konnten nur umgekehrte Bilder erhalten werden.
Vergleichsbeispiei 21
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 hergestellt, wobei jedoch keine Behandlung mit
Dimethylsiliconöl durchgeführt wurde, und Bilder wurden auf die gleiche Weise erhalten. Bei normaler Temperatur
und normaler Feuchtigkeit trat kaum Schleierbildung auf, jedoch hatte die Bilddichte den niedrigen Wert
von 0,82, und das Zeilenbild war zerstreut mit einer auffälligen Vergröberung in den durchgehend schwarzen
Bildbereichen. Als ein aufeinanderfolgender Kopierversuch durchgeführt wurde, war die Dichte beim Kopieren
von 5000 Blatt auf den Wert 0,61 herabgesetzt Als die Bilder unter den Bedingungen von 35°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 85% erhalten wurden, war die Bilddichte auf 0,63 vermindert, wobei die Schleierbildung,
die Zerstreuung und die Vergröberung verstärkt waren, woraus hervorgeht, daß der Entwickler vollkommen
unbrauchbar war. Ferner hatte der Wirkungsgrad der Übertragung den niedrigen Wert von 70%. Als die
Bilder unter den Bedingungen yon 10°C und einer relativen Feuchtigkeit von 10% erhalten wurden, erreichte die
Bilddichte den niedrigen Werisvon 0,68, und es wurden eine übermäßige Zerstreuung, Schleierbildung und
Vergröberung sowie ein ausgeprägtes Abfallen bei der Übertragung beobachtet. Das anfängliche Gewicht pro
Flächeneinheit der Tonerschicht Betrug 1,7 χ 10~3 g/cm2 und erhöhte sich beim Kopieren von 500 Blatt auf
3,5 χ 10~3 g/cm2, wobei ein Wellenlintenmuster gebildet wurde. /
\ Vergleichsbeispiel 31
Beispiel 11 wurde wiederholt, jedoch wurde die auf das Siliciumdioxid bezogene Menge des Dimethylsiliconöls
in 0,5% umgeändert Bis zum Kopieren vo\l00 000 Blatt unter normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit ||
bei dem aufeinanderfolgend durchgeführtenJCopierversuch konntet gute Bilder erhalten werden, ohne daß sich *™
das Tonergewicht pro Flächeneinheit der ijpnerschicht änderte/Die Bilddichte, die in der Anfangsstufe 1,1
betrug, wurde jedoch bei 35° C und einer relativen Feuchtigkeit vpn 85% beim Kopieren von 7000 Blatt auf den
Wert 0,80 vermindert. Die Tonerschicht, die em Gewicht von \fix \0~3 g/cm2 hatte, verminderte ihr Gewicht
beim Kopieren von 7000 Blatt auf den Wert 0,755c 10~3 g/cm2.
Nach einmonatiger Lagerung unter den Bedingungen von/l0°C und einer relativen Feuchtigkeit von 10%
wurde unter den gleichen Bedingungen ein aufeinanderfolgender Kopierversuch durchgeführt, wobei die Bilddichte
in der Anfangsstufe den guten Wert von\,4 hatta jedocli trat beim Kopieren von 5000 Blatt ein
Wellenlinienmuster mit einer Verminderung der Bilddichte jtuf den Wert 0,75 auf, und beim Kopieren von 10 000
Blatt erschienen auf dem Bild Unregelmäßigkeiten in\Form von Flecken und weiße Streifen. Es wurde festgestellt,
daß das Gewicht der Tonerschichi auf 4,Ox 10-3WCm2 angestiegen war. Die Änderungen des Gewichts
pro Flächeneinheit der Tonerschicht während dieses Vorgangs werden in F i g. 8 (b) gezeigt.
B e i s J\ e\ 21
Als Beispiel 11 im wesentlichen unter den gleichen Bedingungen wiederholt wurde, wobei das Siliconöl jedoch
durch Methylwasserstoffsiliconöl ersetzt wurde, wurden gute Ergebnisse erhalten.
Beispiel 31 \
Als Beispiel 11 im wesentlichen unter den gleichen Bedingungen wiederholt wurde, wobei jedoch ^-Aminopropyltriethoxysilan
durch Ν,Ν-Dimethylaminophenyltriethoxysilan ersetzt wurde, wurden gute Ergebnisse erhalten.
\
Beispiel IJ \ /
Styrol-Butadien-Copolymer(70:30) 100 Teile
Magnetit 60 Teile
Nigrosin 4 Teile
Die vorstehenden Materialien wurden in einer Mischvorrichtung gut vermischt und dann auf einer auf 1500C
fcn prhit7tpn 7u/illinocu/al7P aplmptpt Flac CTpknptptp PrruHnkt u/nrHp akkiihlpn crpiaccpn mit pinpr QphnpiHmiihlp
grob zerkleinert, unter Anwendung einer Feinstpulverisiervorrichtung mit einem Luftstrahl pulverisiert und
ferner unter Anwendung eines Windsichters klassiert, wobei ein farbiges, feines Tonerpulver mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 μιη erhalten wurde.
Als nächster Schritt wurden feine Siliciumdioxidteilchen (wie in Beispiel IA verwendet) in einen auf 70"C
b5 erhitzten Henschelmischer des verschlossenen Typs eingefüllt und mit einer hohen Geschwindigkeit gerührt,
während zu dem Siliciumdioxid mit Alkohol verdünntes Isopropyltriisostearoyltitanat zugetropft wurde, bis das
Siliciumdioxid mit einer auf Siliciumdioxid bezogenen Menge von 2,0% des als modifizierende Verbindung der
Formel III eingesetzten Titanats behandelt war. Die erhaltenen feinen modifizierten Siliciunidioxidleilchen
wurden bei 1200C getrocknet, wobei ein Ladungssteuerstoff erhalten wurde.
Ein Entwickler wurde hergestellt, indem der erhaltene Ladungssteuerstoff in einer Menge von 0.6% zu dem
vorstehend erwähnten feinen, farbigen Tonerpulver zugegeben wurde, worauf mit einem Henschelmischer
vermischt wurde.
Dann wurde ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial zur Ladung seiner gesamten Oberfläche einer 5
Koronaentladung mit —6 kV unterzogen, und das Aufzeichnungsmaterial wurde mit einem Originalbild bestrahlt,
wodurch auf dem Aufzeichnungsmaterial elektrostatische Ladungsbilder erzeugt wurden.
Die Entwicklung und die Übertragung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1F durchgeführt, wobei
dieses elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial jedoch mit dem Entwickler-Trägerelement von Beispiel 1F
kombiniert wurde und der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Entwickler eingesetzt wurde. Die 10
Bilddichte der übertragenen Bilder und das Tonergewicht auf der zylindrischen Hülse unter verschiedenen
atmosphärischen Bedingungen werden nachstehend gezeigt, und die Entwicklungseigenschaften einschließlich
der Ergebnisse eines aufeinanderfolgend durchgeführten Kopierversuchs waren zufriedenstellend und glichen
im wesentlichen den in Beispiel 1F erhaltenen Entwicklungseigenschaften.
15 Dichte Tonerjewicht
22OC, 60% rel. Feucht. 1,40 1,5 χ 10-3g/cm2
35°C,85%rel. Feucht. 1,30 1,43 χ 10-3g/cm2 20
10° C, 10% rel. Feucht. 1,43 -
Vergleichsbeispiel 1J
Ein Entwickler wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel IJ hergestellt, jedoch wurden die feinen Silicium- 25
dioxidteilchen nicht mit Isopropyltriisostearoyltitanat behandelt, und auch die Entwicklung und die Übertragung
wurden in der gleichen Weise durchgeführt. Als Ergebnis konnten nur umgekehrte Bilder erhalten werden.
B e i s ρ i e 1 e 2J bis 7]
Beispiel IJ wurde wiederholt, wobei jedoch als modifizierende Verbindung der Formel 111 anstelle von
Isopropyltriisostearoyltitanat Isopropyldiisostearoylamylphenyltitanat (Beispiel 2J), Isopropyltridodecylbenzolsulfonyltitanat
(Beispiel 3J), Isopropyltris(dioctylphosphat)titanat (Beispiel 4J), Isopropyl-4-aminobenzolsulfonylbis(dodecylbenzolsulfonyl)titanat
(Beispiel 5J), Isopropyltris(N-aminoethylaminoethyl)titanat (Beispiel 6J) bzw. Isostearoylmethacryloxyacetattitanat (Beispiel 7J) eingesetzt wurde. In jedem Fall wurden gute Ergebnisse 35
erhalten.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
45
60
65
Claims (11)
1. Elektrostatografischer Entwickler mit einem Toner, enthaltend ein Harz als Bindemittel und ein Färbemittel,
und einem Ladungssteuerstoff, der dem Toner eine positive elektrostatische Aufladung aufprägt,
dadurch gekennzeichnet, daß er als Ladungssteuerstoff ein durch Dampfphasenoxidation von
Siliciumhalogeniden erhaltenes Siliciumdioxid enthält, das mit einer Verbindung der Formel I modifiziert ist:
R1n-Si-Yn (1)
worin R eine Alkoxygruppe oder ein Chloratom ist, m und η ganze Zahlen sind, die die Bedingung m+n=4
erfüllen, und Y eine organische Gruppe ist, die mindestens einen aus der Amino-, Vinyl-, Glycidoxy-,
Mercapto-, Methacryl- und Ureidogruppe ausgewählten Rest enthält, und daß der Ladungssteuerstoff ein
hydrophobes Verhalten zeigt, dessen durch die Methanoltitration gemessenes Ausmaß in dem Bereich von
30 bis 80 liegt.
2. Elektrostatografischer Entwickler mit einem Toner, enthaltend ein Harz als Bindemittel und ein Färbemittel,
und einem Ladungssteuerstoff, der dem Toner eine positive elektrostatische Aufladung aufprägt,
dadurch gekennzeichnet, daß er ais Ladungssteuerstoff ein durch Dampfphasenoxidation von Siliciumhalogeniden
erhaltenes Siliciumdioxid enthält, das mit einer Verbindung der Formel II oder deren Hydrolyseprodukt
modifiziert ist:
X„— Si — Q — N-Z-C = CH2
R2
worin X eine Hydroxylgruppe oder eine hydrolysierbare Gruppe ist, R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6
Kohlenstoffatomen ist, η 1, 2 oder 3 ist, Q eine zweiwertige Kohlenwasserstoff gruppe oder eine organische
Gruppe ist, die Sauerstoff in Form von
—C—O—C— —C—O—C—
— C— oder —C —OH
oder Stickstoff in Form einer Gruppe R2N c enthält, R1 ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6
Kohlenstoffatomen oder eine heterocyclische organische Gruppe, die in dem Ring ein Stickstoffatom enthält,
ist, m 2 ist, Z eine zweiwertige organische Gruppe ist, die eine mit
-C = CH2
konjugierte Doppelbindung aufweist und durch eine Kohlcnstoff-Einfachbindung an das Stickstoffatom
gebunden ist, R* ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und Y ein
Säureanion ist, und daß der Ladungssteuerstoff ein hydrophobes Verhalten zeigt, dessen durch die Methanoltitration
gemessenes Ausmaß in dem Bereich von 30 bis 80 liegt.
3. Elektrostatografischer Entwickler mit einem Toner, enthaltend ein Harz als Bindemittel und ein Färbemittel,
und einem Ladungssteuerstoff, der dem Toner eine positive elektrostatische Aufladung aufprägt,
dadurch gekennzeichnet, daß er als Ladungssteuerstoff ein durch Dampfphasenoxidation von Siliciumhalogeniden
erhaltenes Siliciumdioxid enthält, das mit einer Verbindung der Formel 111 modifiziert ist:
R7n-Ti-Xn (III)
worin entweder m 1 ist und η 2 ist oder m 1 ist und η 3 ist oder m 4 ist und η 2 ist, R eine Alkoxygruppe,
CH2-O
-O
oder
CH,-O
Ε.Υ —Ο — CH R1Y -Q-CO-R1Y -Q-SO2-RiY
O Ο—R1Y
O Q-R1Y
Ο —Ρ—Ο —P
oder [P-^OR1Y)2OH]
ist, wobei in den vorstehenden Formeln Ri eine gesättigte oder ungesättigte zweiwertige aliphatische
Gruppe mit 1 bis 31 Kohlenstoffatomen oder eine zweiwertige aromatische Hydrocarbylengruppe ist, Y ein
Wasserstoffatom oder eine Aminogruppe ist und mehrere Reste X, Ri und Y, die in derselben Verbindung
vorhanden sind, gleich oder verschieden sind, und daß der Ladungssteuerstoff ein hydrophobes Verhalten
zeigt, dessen durch die Methanoltitration gemessenes Ausmaß in dem Bereich von 30 bis 80 liegt
4. Entwickler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungssteuerstoff zusätzlich mit
organischen Siliconverbindungen und/oder Siliconölen behandelt worden ist.
5. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid vor der
Modifizierung einer Hfczebehandlung unterzogen worden ist
C. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner ein Pulver aus
magnetischem Material enthält
7. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungssteuerstoff an
der Oberfläche der Tonerteilchen anhaftet
8. Verwendung des elektrostatografischen Entwicklers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Entwicklung
elektrostatischer Ladungsbilder.
9. Verwendung des elektrostatografischen Entwicklers nach Anspruch 6 in einem Magnetbürstenverfahrcn.
10. Verwendung nach Anspruch 9 in einem Magnetbürstenverfahren, bei dem auf der Oberfläche eines
Ladungsbild-Trägerelements gebildete elektrostatische Ladungsbilder durch Übertragung des Entwicklers
von einem in einem festgelegten Abstand hiervon angeordneten Entwickler-Trägerelement auf das Ladungsbild-Trägerelement
entwickelt werden.
11. Verwendung des elektrostatografischen Entwicklers nach Anspruch 6 in einem Entwicklungsverfahren,
bei dem auf der Oberfläche eines Ladungsbild-Trägerelements gebildete elektrostatische Ladungsbilder
entwickelt werden, indem der Entwickler von einem Entwickler-Trägerelement im Entwicklungsabschnitt
auf das Ladungsbild-Trägerelement übertragen wird, wobei das Entwickler-Trägerelement in einem festgelegten
Abstand vom Ladungsbild-Trägerelement angeordnet ist und der Entwickler in einer Dicke vorliegt,
die geringer ist als der festgelegte Abstand im Entwicklungsabschnitt.
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