DE3516937A1 - Toner fuer die entwicklung eines latenten elektrostatischen bildes - Google Patents
Toner fuer die entwicklung eines latenten elektrostatischen bildesInfo
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Description
T 55 017 ' ·*'
Anmelder: Konishiroku Photo Industry Co., Ltd.
No. 26-2 Nishishinjuku 1-chome Shinjuku-ku
Tokyo / Japan
Toner für die Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes
Die Erfindung betrifft einen Toner für die Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes, wie es in der Elektrophotographie,
beim elektrostatischen Aufzeichnen, elektrostatischen Vervielfältigen bzw. Drucken und dgl. entsteht
.
Das Verfahren zur Entwicklung von latenten elektrostatisehen
Bildern umfaßt im allgemeinen eine Stufe, in der elektrostatisch geladene feine Tonerteilchen von der Oberfläche
eines ein latentes elektrostatisches Bild tragenden Trägers durch elektrostatische Anziehungskräfte angezogen
und daran adsorbiert wird.
Als in der Praxis angewendetes Trockenentwicklungsverfahren ist die Kaskadenentwicklung, die Pelzbürstenentwicklung,
die Magnetbürstenentwicklung, die Druckentwicklung oder die Pulverwolkenentwicklung allgemein bekannt und bei jedem Entwicklungsverfahren
müssen die verwendeten Tonerteilchen ein gutes Fließvermögen (eine gute Rieselfähigkeit) besitzen.
Mit einem Toner mit einem geringen Fließvermögen (einer geringen Rieselfähigkeit) wäre es schwierig, eine
glatte Entwicklung durchzuführen,und das dabei erhaltene
Bild würde in seiner Bildqualität beeinträchtigt.
Um Tonerteilchen ein verbessertes Fließvermögen (eine
verbesserte Rieselfähigkeit) zu verleihen, ist es bereits bekannt, einer Toner zusanunensetzung hydrophobes
Siliciumdioxid zuzusetzen, wie in der offengelegten
japanischen Patentpublikation 47 345/1973 beschrieben. Danach ist es auch möglich, ein Tonerbild mit einer verbesserten
Bildqualität zu erhalten.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß dabei der Nachteil auftritt, daß in dem dabei erhaltenen Bild schwarze Punkte
(Flecken) auftreten, insbesondere wenn das Kopieren (Vervielfältigen) über einen langen Zeitraum hinweg wiederholt
durchgeführt wird. Es wird angenommen, daß dieses Phänomen wie folgt abläuft:
In der Elektrophotographie ist in der Regel nach jedem Bildübertragungsprozeß, bei dem das auf dem das elektrostatische
Bild tragenden Träger gebildete Tonerbild auf ein anderes Aufzeichnungsmedium, wie z.B. ein Blatt Papier,
übertragen wird, ein sogenannter Reinigungsprozeß erforderlich, um zurückbleibenden (restlichen) Toner auf
einem ein elektrostatischen Bild tragenden Träger zu entfernen. Es ist allgemein bekannt, in dem Reinigungsprozeß
eine Reinigungsklinge zu verwenden wegen ihrer hohen Reinigungswirksamkeit und ihrer verminderten Kontaminationseffekte
auf die Umgebung. Wenn nun ein Toner, dem die obengenannten feinen Teilchen von hydrophobem Siliciumdioxid
zugesetzt worden sind, verwendet wird, besteht die Neigung, daß schwarze Punkte bzw. Flecken auftreten
als Folge von punktartigen Rückständen auf dem das elektrostatische Bild tragenden Träger, die eine Abnahme
der Photoleitfähigkeit auf diesen Abschnitten nach dem Passieren des Trägers durch die Reinigungsklinge
hervorrufen.
Als ein latentes elektrostatisches Bild tragender Träger sind photoleitfähige lichtempfindliche Materialien, wie
z.B. Zinkoxid, Selen, Cadmiumsulfid und organische photoleitfähige
Materialien,bekannt und wegen ihrer Lichtempfindlichkeit, Kopierhaltbarkeit und umweltfreundlichen
Eigenschaften werden photole itfähige Selenmaterialien in
großem Umfange verwendet. Das photoleitfähige Selenmaterial
hat jedoch den technischen Nachteil, daß eine weiße Streifenbildung, d.h. ein weißer strich- oder
bandförmiger unterentwickelter Abschnitt auf einer photoleitfähigen Platte entlang ihrer Bewegungsrichtung,-beim
Kopieren eines schwarzen Originals auftritt, die zurückzuführen ist auf die Kristallisation von Selen
beim wiederholten Kopieren bei hoher Temperatur.
Bei entsprechenden Nachforschungen wurde gefunden, daß diese Kristallisation häufig beschleunigt oder verzögert
wird in Gegenwart bestimmter Metallionen. Außerdem ist es für die erfolgreiche Durchführung elektrostatischer
Entwicklungs- und Übertragungsprozesse in der Elektrophotographie und in ähnlichen Verfahren wesentlieh,
daß die Tonerteilchen während des ReibungsaufIadungsprozesses
eine ausreichende Menge elektrostatischer Ladung aufnehmen. Bei einem Toner mit unzureichenden
Ladungen, insbesondere bei der Entwicklung unter Hochtemperaturbedingungen bei hoher Feuchtigkeit, ist.häufig eine
Abnahme der Dichte des übertragenen Bildes zu beobachten, die zurückzuführen ist auf unzureichende Übertragungseigenschaften
des Tonerbildes oder auf verminderte Entwicklungseigenschaften .
Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Toner mit einem guten Fließvermögen (einer guten Rieselfähigkeit)
zu schaffen, der weniger schwarze Punkte bzw. Flecken verursacht. Ziel der Erfindung ist es ferner,
einen Toner zu schaffen, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Kristallisation von photoleitfähigen Selenmaterialien
hinauszuzögern. Ziel der Erfindung ist es außerdem, einen Toner zur Verfügung zu stellen, der beim lang andauernden
und wiederholten Kopieren eine geringere weiße Streifenbildung verursacht. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht
darin, einen Toner mit einer ausgezeichneten Entwickelbarkeit und Übertragbarkeit anzugeben. Ziel der
Erfindung ist es schließlich, ein Verfahren zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes, das
auf einem photoleitfähigen Selen-Photorezeptor erzeugt
worden ist, mit einer neuen Tonerzusammensetzung zu schaffen.
Die vorgenannten Ziele können erfindungsgemäß erreicht
werden mit einem Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes, der dadurch gekennzeichnet ist,
daß er enthält oder besteht aus einem Bindemittelharz, einem Färbemittel, einer Verbindung, ausgewählt aus der
Gruppe hydrophobiertes Aluminiumoxid und hydrophobiertes
Titandioxid, und Siliciumdioxid.
Als Bindemittelharz kann erfindungsgemäß jedes beliebige konventionelle bekannte und verwendete Bindemittel eingesetzt
werden, wie z.B. ein Styrolharz, ein Acrylharz, ein Styrol/Acryl-Copolymerharz, ein Rosinharz (Kolophoniumharz)
, ein Polyvinylharz, ein Polyolefinharz, ein Polyamidharz,
ein Polyesterharz, ein Ketonharz, ein Epoxyharz, ein Phenolharz und eine Mischung davon.
Als Färbemittel kann erfindungsgemäß jedes beliebige, allgemein bekannte Färbemittel verwendet werden und zu
geeigneten Färbemitteln gehören beispielsweise Ruß, Nigrosine (CI. Nr. 50415B) , Aniline Blue (CI. Nr.
50405), Ultramarine Blue (CI. Nr. 77 103), Chrome Yellow (CI. Nr. 14090), Chinoline Yellow (CI. Nr.
47005) , Rose Bengal (CI. Nr. 45435) , Du Pont Oil Red (CI. Nr. 26105), Phthalocyanine Blue (CI. Nr. 74160),
Lamp Black (CI. Nr. 77266) und dgl. sowie eine Mischung davon. Die Menge, in der das Färbemittel in den erfindungsgemäßen
Toner eingearbeitet werden soll, unterliegt
keinen speziellen Beschränkungen, im allgemeinen sind
jedoch 1 bis 20 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Bindemittelharzes, bevorzugt.
Wenn der erfindungsgemäße Toner auf einen sogenannten
1-Komponenten-Toner angewendet wird, kann ein magnetisches Material anstelle von oder zusammen mit den Färbemitteln
in die TonerzusammenSetzung eingearbeitet werden.
Das magnetische Material, das verwendet werden kann, umfaßt beispielsweise eine Verbindung oder eine Legierung,
die ein ferromagnetisches Element, wie z.B. Eisen, Kobalt
und Nickel,enthält; Ferrit, Magnetit oder eine Legierung, wie die sogenannte Heusler-Legierung, die kein
ferromagnetisches Element enthält, sondern durch geeignete Wärmebehandlung so modifiziert ist, daß sie ein
ferromagnetisches Verhalten zeigt, und dgl.
Das Aluminiumoxid oder Titanoxid, das hydrophob gemacht worden ist (nachstehend als "hydrophobiert" bezeichnet),
ist vorzugsweise ein solches, bei dem die Hydroxidgruppe in einem Verhältnis von mehr als 30 %, vorzugsweise von
mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtmenge der Hydroxidgruppen, die an das Aluminiumoxid oder Titanoxid gebunden
sind, blockiert ist. Die Hydrophobierungsbehandlung kann durchgeführt werden, indem man das anorganische
Oxid mit einer Verbindung, wie z.B. einem Dialkyldihalogensilan, einem Trialkyltrihalogensilan, einem Alkyltrihalogensilan
oder einem Hexaalkylsilazan,bei hoher Temperatur umsetzt.
Wenn ein Aluminiumoxid oder Titanoxid, dessen Hydrophobierungsverhältnis
weniger als 30 % beträgt, verwendet wird, neigt es zusammen mit der Kleinheit seiner Teilchengröße
dazu, Wasser der Luft zu adsorbieren, so daß als Folge davon das Fließvermögen (die Rieselfähigkeit)
des Toners mit den Änderungen der Umgebungsbedingungen schwankt. Damit ändert sich auch die Qualität eines mit
einem solchen Toner erzeugten Tonerbildes in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen.
Die durchschnittliche Teilchengröße des hydrophobierten
Aluminiumoxids oder Titanoxids gemäß der Vorliegenden Erfindung kann variieren, im Hinblick auf seine Funktion
als Fließfähigkeit bzw. Rieselfähigkeit verleihendes
Material kann sie vorzugsweise weniger als 1 um und insbesondere
weniger als 0,5 μπι betragen.
Das hydrophobierte Aluminiumoxid (AI2O3) oder Titanoxid
(TiOo) kann in dem Toner unter solchen Bedingungen vorliegen, daß die Teilchen des Aluminiumoxids oder Titanoxids
entweder mit Tonerteilchen gemischt sind oder die Oberfläche der Tonerteilchen überziehen. Die in der Tonerzusammensetzung
zu verwendende Menge an Aluminiumoxid oder Titanoxid unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt sie jedoch weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Toners, und insbesondere weniger als 5 Gew.-%.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Siliciumdioxid kann aus
solchen ausgewählt werden, die allgemein bekannt sind als kolloidales Siliciumdioxid, und solche, die einer Hydrophobierungsbehandlung
unterzogen worden sind, sind bevorzugt.
Repräsentative Beispiele für ein solches kolloidales Siliciumdioxid,
das erfindungsgemäß verwendet werden kann, sind "AEROSIL 200", "AEROSIL 300" und "AEROSIL 130", und repräsentative
Beispiele für hydrophobe kolloidale Siliciumdioxidteilchen sind "AEROSIL R-927", "AEROSIL R-812" und
"AEROSIL R-805" (alle diese Produkte werden hergestellt von der Firma NIPPON AEROSIL CO., LTD.).
Die Menge, in der die Siliciumdioxidteilchen erfindungsgemäß
verwendet werden sollen, beträgt gemäß einer bevorzug-
ten Ausführungsform der Erfindung von dem Standpunkt aus betrachtet, daß das Tonerteilchen eine genügende Menge
an elektrischer Ladung aufnehmen kann und das Auftreten von schwarzen Punkten bzw. Flecken wirksam verhindert wird,
0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Toners, insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-%.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
10
Ein mit einem Thermometer, einem Rührer aus rostfreiem Stahl, einem Glasrohr zur Einleitung von Stickstoff und
einem Kühler ausgestatteter Rundkolben wurde mit 2 99 g Terephthalsäure, 211 g Polyoxypropylen (2,2)-2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan
und 82 g Pentaerythrit beschickt. Der Kolben wurde in einen Mantelerhitzer gesetzt und erhitzt,
während Stickstoffgas in den Kolben eingeleitet wurde, um sein Inneres unter einer inerten Atmosphäre
zu halten. Dann wurden 0,05 g Dibutylzinnoxid zugegeben
und die Reduktion wurde bei 2000C durchgeführt, wobei der Erweichungspunkt als Parameter zur Überwachung des
Fortschritts der Reaktion verwendet wurde. Als Ergebnis erhielt man ein Polyesterharz A mit einem Gehalt an
in Chloroform unlöslichem Material von 17 Gew.-%. Dieses
Harz wies einen Erweichungspunkt von 1310C bei der
Kugel- und -Ring-Erweichungspunkt-Messung gemäß JIS K 1351-1960 auf.
100 Gew.-Teile des in dem Synthesebeispiel erhaltenen Polyesterharzes A, 10 Gew.-Teile Ruß ("Morgal L", ein
Produkt der Firma Cabot Corporation), 3 Gew.-Teile eines niedermolekularen Polypropylens ("Viscol 660P" ein
Produkt der Firma Sanyo Chemical Industries, Ltd.) wurden
miteinander gemischt, geschmolzen, durchgeknetet, pulverisiert und klassiert unter Anwendung eines konventionellen
Tonerherstellungsverfahrens, wobei man einen Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 um erhielt.
Dieser Toner wird nachstehend als "Toner A" bezeichnet.
1 Gew.-Teil Aluminiumoxidteilchen, die durch Behandeln mit Dimethyldichlorsilan hydrophob gemacht worden waren,
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,02 um
und einem Hydrophobierungsverhältnis von 70 % wurden zu 100 Gew.-Teilen des Toners A zugegeben und damit gemischt,
wobei man einen Toner B erhielt.
0,5 Gew.-Teile hydrophobes Siliciumdioxid "AEROSIL R-812"
wurden zu 100 Gew.-Teilen des Toners B zugegeben und damit gemischt, wobei man einen Toner C erhielt.
Ein Toner D wurde auf die gleiche Weise wie der Toner C erhalten, wobei diesmal jedoch als Siliciumdioxidteilchen
"AEROSIL 200" anstelle von "AEROSIL R-812" verwendet wurden.
Ein Toner E wurde auf die gleiche Weise wie der Toner B erhalten, wobei in diesem Beispiel Titandioxid, das durch
Behandlung mit Dimethyldichlorsilan hydrophob gemacht worden war und eine durchschnittliche Teilchengröße von
0,03 um und ein Hydrophobierungsverhältnis von 80 % aufwies,
anstelle des hydrophoben Aluminiumoxids verwendet wurde.
Beispiel 5 ' M
Ein Toner F wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 erhalten, wobei in diesem Beispiel der Toner E anstelle des
Toners B verwendet wurde.
Ein Toner G wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 erhalten, wobei in diesem Beispiel der Toner E anstelle des
Toners B verwendet wurde.
Ein Toner H wurde auf die gleiche Weise wie der Toner B erhalten, wobei jedoch in diesem Beispiel Magnesiumoxid,
das durch Behandlung mit Dimethyldichlorsilan hydrophob gemacht worden war, anstelle von hydrophobem Aluminiumoxid
verwendet wurde.
Ein Toner J wurde auf die gleiche Weise wie inBeispiel 2 erhalten, wobei in diesem Beispiel jedoch der Toner H
anstelle des Toners B verwendet wurde.
Ein Toner K wurde auf die gleiche Weise wie der Toner A erhalten, wobei in diesem Beispiel jedoch 1 Gew.-Teil
"AEROSIL R-812" zu 100 Gew.-Teilen des Toners A zugegeben
und damit gemischt wurden.
Unter Verwendung dieser Toner wurden wiederholte Kopiertests durchgeführt, um die Stabilität des Bildes, die
Wahrscheinlichkeit des Auftretens von schwarzen Punkten bzw. Flecken und weißen Streifen als Folge der Kristallisa-
tion des photoleitfähigen Materials unter variierenden Temperaturen und relativen Feuchtigkeiten zu prüfen
unter Verwendung einer elektrophtographisehen Kopiervorrichtung "U-Bix 1600" (hergestellt von der Firma
Konishiroku Photo Industry Co., Ltd.). Die dabei erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
10 | verwende ter Toner |
2O0C | Bilddichte* | 20°C,60% | 330C | Auftreten schwarzen Punkten bzw. Flecken** ,80% |
von weißen Strei fen*** |
A | 1.1 | ,20% | 0.8 | 0.4 | ■'. . nein | ja | |
B | 1.3 | 1.3 | 1.0 | Il | nein | ||
15 | C | 1.3 | 1.3 | 1.3 | •ι | Il | |
D | 1.3 | 1.3 | 1.2 | Il | Il | ||
G | 1.3 | 1.3 | 1.0 | Il | Il | ||
P | 1.3 | 1.3 | 1.3 | Il | Il | ||
20 | G | 1.3 | 1.3 | 1.2 | η | Il | |
H | 1.3 | 1.3 | 0.9 | Il | ja | ||
J | 1.3 | 1.3 | 1.1 | Il | ja | ||
25 | K | 1.3 | 1.3 | 1.2 | ja | nein | |
Fußnoten:
* Reflexionsdichte eines Originals mit einer Reflexionsdichte von 1,3
** Auftreten von schwarzen Punkten bzw. Flecken nach 40 000 wiederholten Kopien
** Auftreten von schwarzen Punkten bzw. Flecken nach 40 000 wiederholten Kopien
*** Auftreten von weißen Streifen nach 40 000 wiederholten Kopien.
γ Wie aus der vorstehenden Tabelle hervorgeht, weisen erfindungsgemäße
Toner (die Toner C,D,F und G) ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf die Verhinderung
des Auftretens von schwarzen Punkten bzw. Flecken und weißen Streifen auf ohne Abnahme der Bilddichte bei
einem langen wiederholten Kopiertest, verglichen mit anderen Tonern (den Tonern A,B,E,H,J und K).
Der erfindungsgemäße Toner kann auch verschiedene andere
,Q Zusätze enthalten, wie sie üblicherweise bekannt sind
und auf dem einschlägigen Gebiet verwendet werden, wie z.B. Ladungskontrollmittel oder Antioffsetmittel.
Die Verwendung von spezifischen Reibungsverminderungs-
, c mitteln oder Gleitmitteln, die kein metallisches EIement
in ihrer Struktur enthalten, anstelle von oder in Kombination mit Siliciumdioxid gemäß der vorliegenden
Erfindung,sind besonders vorteilhaft in bezug auf die
Verhinderung des Auftretens von weißen Streifen.
on Beispiele für geeignete derartige Reibungsverminderungsmittel
oder Gleitmittel sind solche Verbindungen, die einen dünnen filmartigen überzug (Niederschlag) auf
dem das latente elektrostatische Bild tragenden Träger bilden können und die weicher als die Tonerteilchen sind
in dem Weichheitstest gemäß ASTM D-1760. Diese Reibungsverminderungsmittel
werden insbesondere ausgewählt aus gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit 8 bis 35
Kohlenstoffatomen, die substituiert sein können; ihren Alkoholen; Mono- oder Polyestern dieser Alkohole; Fett-
or. säureamiden; Polyethylenglykolen und Methoxypolyethylenglykolen.
Bei einem auf die gleiche Weise wie der Toner C und der Toner F hergestellten Toner, bei dem jedoch Stearinsäure
jeweils anstelle von hydrophobem Siliciumdioxid
verwendet wurde, trat selbst nach 60 000-fach wiederholtem Kopiertest unter Verwendung der Vorrichtung "U-Bix
1 1600" auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 keine Streifenbildung auf, obgleich eine geringe Abnahme der
Bilddichte festzustellen war.
Claims (10)
1. Toner für die Entwicklung eines latenten elektrostatischen
Bildes, gekennzeichnet durch ein Bindemittelharz, ein Färbemittel, eine Verbindung,
ausgewählt aus der Gruppe hydrophobiertes Aluminiumoxid und hydrophobiertes Titanoxid, und Siliciumdioxid.
2. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobiertes Aluminiumoxid oder Titanoxid in einer
Menge von nicht mehr als 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Toners, in den Toner eingearbeitet ist.
3. Toner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobierte Aluminiumoxid oder Titanoxid in
einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Toners, in den Toner eingearbeitet ist.
4. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das hydrophobierte Aluminiumoxid oder Titanoxid hergestellt worden ist durch Umsetzung eines
Aluminiumoxids oder Titanoxids in der Wärme mit einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe dialkyldihalogeniertes
Silan, trialkylhalogeniertes Silan,alkyltrihalogeniertes
Silan und Hexaalkyldisilazan.
5. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das hydrophobierte Aluminiumoxid oder
Titanoxid' eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht
mehr als 1 μΐη hat.
6. Toner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobierte Aluminiumoxid oder Titanoxid eine
durchschnittliche Teilchengröße von nicht mehr als 0,5 \im
hat.
7. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Färbemittel um eine magnetische Substanz handelt.
8. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Färbemittel um Ruß handelt.
9. Toner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß er außerdem eine Verbindung enthält, die ausgewählt wird aus der Gruppe hydrophobiertes Aluminiumoxid
und reibungsverminderndes Mittel (Gleitmittel), das kein metallisches Element enthält.
10. Toner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das reibungsvermindernde Mittel (Gleitmittel) ausgewählt
wird aus der Gruppe der Fettsäuren, ihrer Alkohole, der Mono- oder Polyester dieser Alkohole, der Fettsäureamide,
der Polyethylenglykole und Methoxypolyethylenglykol.
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