Die Erfindung betrifft einen Trockenentwickler mit
einem Toner, der ein besonderes Polyalkylen und unmagnetische,
anorganische, feinteilige Pulver enthält.
Bei den elektrophotographischen Verfahren werden
zuerst latente elektrostatische Bilder hergestellt, wobei man die
Eigenschaft eines Photoleiters, wie z. B. Cadmiumsulfid, Polyvinyl
carbazol, Selen, Zinkoxid und dergl. ausnutzt. Es wird z. B. eine
elektrische Ladung gleichmäßig auf eine Photoleiterschicht aufge
bracht; dann folgt die bildweise Belichtung unter Bildung latenter
elektrostatischer Bilder, die mit Tonerpulvern einer der Polarität
der latenten elektrostatischen Bilder entgegengesetzten Polarität
entwickelt und gewünschtenfalls auf ein Bildaufnahmebogen übertra
gen und fixiert werden. Bei einem Gerät mit Übertragungsstufe ist
es üblich, daß der auf den Bildaufnahmebogen nicht übertragene
und auf dem lichtempfindlichen Körper verbliebene Toner entfernt
und der lichtempfindliche Körper wiederholt benutzt wird.
Zur Entfernung des auf einem lichtempfindlichen Körper
verbliebenen Toners benutzt man gewöhnlich ein Messer-Reinigungs
verfahren, ein Fellbürsten-Reinigungsverfahren, ein Magnetbürsten-
Reinigungsverfahren und dergl. Bei diesen Verfahren erfolgt eine
Berührung des Reinigungsteils mit dem lichtempfindlichen Körper.
Das Reinigungsteil wird hierbei mit geeignetem Druck an den licht
empfindlichen Körper gedrückt, so daß dieser einer Kratzung unter
liegt und der Toner zu einer festen Haftung an dem lichtempfind
lichen Körper kommt, während das Reinigungsteil wiederholt benutzt
wird. Beispielsweise schlägt die japanische OS 47345/1973 vor,
daß zur Vermeidung einer Tonerfixierung auf dem lichtempfindlichen
Körper dem Toner ein die Reibung herabsetzendes Material und ein
abreibendes Material zugesetzt werden. Dies ist tatsachlich eine
wirksame Maßnahme, um der Tonerfixierung auf dem lichtempfindlichen
Körper entgegenzuwirken, jedoch verbleibt noch das folgende Problem.
Wenn das die Reibung herabsetzende Material in einer
zur Verhinderung der Tonerfixierung genügenden Menge zugesetzt
wird, können Materialien mit geringem elektrischem Widerstand, wie
z. B. Papierpulver, Ozon-Additionsprodukt und dergl., die auf der
Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bei dessen wiederholter
Benutzung gebildet werden oder zur Anhaftung kommen, nicht leicht
entfernt werden, und insbesondere werden die auf dem lichtempfind
lichen Körper gebildeten latenten Bilder unter den Bedingungen
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durch diese Materialien
mit geringem elektrischem Widerstand in starkem Maße beeinträchtigt.
Ferner sind die Mengen des die Reibung herabsetzenden Materials und
des abreibenden Materials so empfindlich, daß nur mit Schwierigkeit
ein Toner mit beständigen Eigenschaften erhalten werden kann.
Ferner hat ein lichtempfindlicher Körper mit einem
organischen Photoleiter zwar ausgezeichnete Eigenschaften, aber es
besteht der Nachteil, daß die Oberflächenhärte so gering ist, daß
die Oberfläche zerstört wird, so daß es nicht erwünscht ist, die
Oberfläche eines lichtempfindlichen Körpers kräftig zu reinigen.
Im Ergebnis ist bei einem lichtempfindlichen Körper mit organischem
Photoleiter die Entfernung von Materialien mit geringem elektrischem
Widerstand schwierig, wie z. B. von verunreinigenden Materialien, die
auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers durch Corona-Ent
ladung oder dergl. gebildet werden, sowie von Papierpulvern und an
deren Materialien mit geringem elektrischem Widerstand, die an der
Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers haften. Wenn die oben er
wähnten Materialien bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
auf dem lichtempfindlichen Körper verbleiben, absorbieren sie Feuch
tigkeit mit dem nachteiligen Resultat eines äußerst niedrigen elek
trischen Widerstandes und der Bildung ungleichmäßiger latenter Bil
der.
Es wurden Methoden und Geräte zur Fixierung von Toner
bildern an dem Aufnahmekörper, wie z. B. Papier, entwickelt. Die
gegenwärtig bedeutendste Methode ist die Druckerwärmung unter Be
nutzung einer Heizwalze, wobei man die Tonerbildoberfläche des
Aufnahmebogens mit der Oberfläche der Heizwalze, deren Oberfläche
aus einem Material mit Abweisungsvermögen gegenüber dem Toner be
steht, in Berührung bringt und die Tonerbildoberfläche bei der Be
rührung mit der Heizwalze unter Druck setzt. Da bei der Druckerwär
mungsmethode die Oberfläche der Heizwalze und die Tonerbilder auf
dem Aufnahmebogen, auf dem die Tonerbilder fixiert werden sollen,
unter Druckeinwirkung in gegenseitigen Kontakt gebracht werden,
ist die Wärmewirksamkeit für das Aufschmelzen der Tonerbilder auf
den Aufnahmebogen sehr gut, so daß sich eine schnelle Fixierung
ergibt und diese Methode für elektrophotographische Hochleistungs
kopiermaschinen sehr leistungsfähig ist.
Bei der vorgenannten Methode berührt die Oberfläche
der Heizwalze die Tonerbilder im geschmolzenen Zustand unter Druck,
so daß ein Teil der Tonerbilder an der Oberfläche der Heizwalze
haftet und auf sie übertragen wird. Anschließend werden die an
der Walzenoberfläche haftenden Tonerbilder erneut auf einen Aufnahme
bogen übertragen, sogenannte Offset-Erscheinung, wodurch der Auf
nahmebogen verschmutzt.
Im Hinblick auf den vorgenannten Sachverhalt schlagen
die japanischen OS 65231/1974, 27546/1975 und 153944/1980 Toner
für die Heizwalzenfixierung vor, in denen zur Verhinderung der
Offset-Erscheinung Polyalkylen enthalten ist. Es wurde jedoch bei
der Untersuchung verschiedener Toner, die zur Verhinderung der
Offset-Erscheinung bei der Heizwalzenfixierung Polyalkylen enthal
ten, gefunden, daß die oben erwähnten Probleme bei der Reinigung
noch nicht zufriedenstellend gelöst sind.
Aus der DE-OS 30 27 121 ist ein Entwickler zum Fixieren
mittels einer Schmelzwalze bekannt, der Tonerteilchen
und nichtmagnetisches, anorganisches Feinpulver, wie
etwa kolloidales Siliziumdioxid, enthält. Die Toner
teilchen enthalten ein Polymer vom Vinyltyp, das in
einem mittels der Gel-Permeations-Chromatographie
gemessenen Chromatogramm einen Spitzenwert des Moleku
largewichts im Molekulargewichtsbereich von 10³-8·10⁴
bzw. 10⁵-2·10⁶ aufweist, sowie ein Olefin-Homopolymeres
oder -Copolymeres vom Ethylentyp, mit einer Schmelzvis
kosität von 10-10⁶ mPa·s bei 140°C. Damit soll ein
Absetzen des Tonerbildes an der Schmelzwalze verhindert
werden. Weiter soll das Entwicklungspulver weniger zum
Anhaften an den Trägerteilchen, dem Trägerelement für
den Toner, der Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements und Reinigungsklinge usw. neigen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Toner zu schaffen, der den lichtempfindlichen Körper kaum schädigt.
Der Toner soll selbst unter den Bedingungen hoher Temperatur und
hoher Feuchtigkeit keine Ungleichmäßigkeit der latenten Bilder ver
ursachen. Der Toner soll ferner eine abreibende Wirkung haben und
einer leichten Reinigung zugänglich sein, wenn er nach der Über
tragung auf dem lichtempfindlichen Körper verbleibt. Der Toner
soll an dem lichtempfindlichen Körper weder haften noch anschmelzen
und in den reproduzierten Bildern keine punkt- oder streifenartigen
Flecken bilden. Der Toner soll weiterhin nicht die Hülse des Ent
wicklungsgeräts verunreinigen und auch nach langzeitiger wieder
holter Benutzung keine verminderte Bilddichte liefern. Der Toner
soll schließlich auch beständig sein.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Trocken
entwickler für die Entwicklung elektrostatischer Bilder geschaffen,
der
- a) magnetische Tonerteilchen mit 100 Gewichts
teilen eines Bindemittelharzes und 1-20 Gewichtsteilen
eines Polyalkylens und
- b) nicht-magnetisches anorganisches Feinpulver
enthält, wobei
die magnetischen Tonerteilchen 10 bis 70 Gew.-% eines
magnetischen Pulvers, bezogen auf die magnetischen
Tonerteilchen, mit einer Härte auf der Mohs′schen Skala
von 5 bis 7 enthalten,
das Polyalkylen ein Verhältnis von Gewichts
mittel-Molekulargewicht zu Zahlenmittel-Molekularge
wicht von 5,0 bis 8,0 ein durch Gelpermeations
chromatographie bestimmtes mittleres Z-Molekulargewicht
von 10 000 bis 200 000 und einen Gehalt von 5 bis 60
Gew.-% eines in siedendem n-Hexan löslichen Bestand
teils aufweist,
die Tonerteilchen einen kinetischen Reibungs
koeffizienten von 0,20 bis 0,50 haben, und
das nicht-magnetische anorganische Feinpulver
eine spezifische Oberfläche, gemessen nach der BET-
Stickstoff-Adsorptionsmethode, von 0,5 bis 500 m²/g
hat.
Fig. 1 ist ein schematischer Teilschnitt eines Ent
wicklungsgeräts, das bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden kann; und
Fig. 2 und Fig. 3 sind schematische Teilschnitte
der Reinigungsgeräte, die bei der vorliegenden Erfindung benutzt
werden können.
Nachfolgend werden die Gründe angegeben, weshalb die
vorliegende Erfindung die oben erwähnten verschiedenen Probleme
bei den bekannten Tonern löst.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Polyalkylen verleiht
den Tonerteilchen einen angemessenen kinetischen Reibungskoeffi
zienten und ein Abreibungsvermögen, das dazu dient, Materialien
mit geringem elektrischem Widerstand und Papierpulver von dem
lichtempfindlichen Körper geeigneter Oberflächenhärte zu entfernen,
ohne seine Oberfläche zu beschädigen.
Durch geeignete Kombination der Oberflächenhärte des
lichtempfindlichen Körpers mit dem kinetischen Reibungskoeffizien
ten des Toners der Erfindung erreicht man durch eine Wechselwirkung
des lichtempfindlichen Körpers mit dem Toner ein bestimmtes Adhä
sions-Unvermögen, und der nach der Übertragung auf der Oberfläche
des lichtempfindlichen Körpers verbleibende Toner wird ohne Beschä
digung dieser Oberfläche ausreichend entfernt und eine feste Haf
tung und Anschmelzung des Toners an dem lichtempfindlichen Körper
wird vermieden. Außerdem kann die Filmbildung des Toners und der
Additive auf dem lichtempfindlichen Teil wirksam verhindert werden.
Der Toner mit dem Abriebvermögen gemäß der Erfindung
verhindert bei Kontakt mit der Entwicklungshülse deren Verschmut
zung und liefert daher eine beständige Bilddichte, wenn eine Anzahl
von Kopien kontinuierlich erzeugt wird.
Der in dem Entwickler der Erfindung enthaltene Toner
hat einen nach der folgenden Methode gemessenen kinetischen Rei
bungskoeffizienten von 0,20 bis 0,50, vorzugsweise 0,20 bis 0,45.
Der Toner mit einem solchen spezifischen kinetischen Reibungs
koeffizienten zeigt in genügendem Maße das den Tonerteilchen selbst
verliehene Abriebvermögen, ohne daß der lichtempfindliche Körper
beschädigt wird. Daher können Materialien mit geringem elektrischem
Widerstand und auf dem lichtempfindlichen Körper anhaftender Toner
leicht durch das Reinigungsmesser entfernt werden, so daß eine Un
gleichmäßigkeit des latenten Bildes infolge dieser Materialien,
Toner und mangelhafter Reinigung vermieden werden können. Wenn
der kinetische Reibungskoeffizient zu groß ist, kann die Oberfläche
des lichtempfindlichen Körpers verletzt werden, und die Haftung
dieser Stoffe an dem lichtempfindlichen Körper nimmt so zu, daß
eine ausreichende Reinigung nicht erreicht wird. Wenn dagegen der
kinetische Reibungskoeffizient zu klein ist, ist die Abriebwirkung
nicht ausreichend.
Wenn der kinetische Reibungskoeffizient in dem oben
erwähnten Bereich liegt, ist die Berührung zwischen dem Toner und
der Hülse des Entwicklungsapparats angemessen, die Hülse wird
nicht mit dem Toner verschmutzt, und die erzielte Bilddichte ist
bei wiederholter vielfacher Benutzung des Toners, insbesondere
auch bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, beständig.
Der kinetische Reibungskoeffizient wird wie unten ange
geben gemessen. Beispielsweise wird ein flacher Film aus Styrol-
Methylmethacrylat-Harz einer Härte von 20 g entsprechend der Ober
flächenschicht eines organischen, photoleitfähigen, lichtempfind
lichen Körpers an dem Probenhalter einer Meßeinrichtung für Ober
flächeneigenschaften, HEIDON 14 TYPE (Handelsname, hergestellt von
Shinto Kagaku) befestigt. Eine unter einem Winkel von 45° gehalte
ne Polyurethan-Klinge (2 mm dick × 10 mm breit × 50 mm lang) wird
von oben her mit 100 g belastet, und der Probenhalter wird mit
einer Geschwindigkeit von 50 mm/min bewegt, um den flachen Film
gleichmäßig mit 0,50 g eines auf den Film gebrachten Toners zu be
schichten.
Dann wird auf die resultierende Tonerschicht mit einer
Quarzscheibe von 15 mm Durchmesser eine vertikale Last von 100 g
aufgebracht, und der Probenhalter wird mit einer Geschwindigkeit
von 50 mm/min bewegt. Es wird die kinetische Reibungskraft bestimmt,
um den kinetischen Reibungskoeffizienten zu berechnen.
Das in dem Entwickler der Erfindung enthaltene Poly
alkylen muß ein Verhältnis des Gewichtsmittel-Mole
kulargewichts zu dem Zahlenmittel-Molekulargewicht,
ein aus der Gelpermeationschromatographie berechnetes,
mittleres Z-Molekulargewicht und einen Gehalt des beim Siede
punkt in n-Hexan löslichen Bestandteils in den angegebenen Zahlen
bereichen haben.
Die Molekulargewichtsverteilung des Polyalkylens kann
ausgedrückt werden durch den Wert von Gewichtsmittel-
Molekulargewicht/Zahlenmittel-Molekulargewicht
(Mw/Mn).
Das Gewichtsmittel-Molekulargewicht ()
und das Zahlenmittel-Molekulargewicht () kann nach
verschiedenen Meßmethoden bestimmt werden. Die in der vorliegen
den Erfindung benutzte Meßmethode wird unten beschrieben. Das
Zahlenmittel-Molekulargewicht ist eine Größe,
die man durch Addition der Produkte aus Mi (Molekulargewicht) und
(Anzahlfraktion des Molekulargewichts Mi) für i von 0 bis
∞ erhält, wobei Ni die Anzahl der Moleküle mit einem Molekular
gewicht Mi ist, und kann definiert werden durch die Formel
Die ist ein Mittelwert, was die Anzahl der Moleküle
anbetrifft.
Dagegen ist das auf das Gewicht bezogene mittlere Mole
kulargewicht , bei dem der Beitrag hochmolekularer Materialien
von großer Bedeutung ist, wie folgt definiert:
Wenn die Stoffe Hochpolymere mit hohem Molekulargewicht,
wie z. B. hundert, mehrere Tausend und Millionen sind, spielt es
keine Rolle, daß M (Molekulargewicht des Polymers) diskontinuier
liche Werte, bezogen auf das Molekulargewicht des Monomers (Mo)
annimmt. Selbst wenn M als ein kontinuierlich variabler Wert be
trachtet wird, ergibt sich nur ein geringer Fehler in der mathe
matischen Behandlung. Zudem wird die mathematische Behandlung oft
einfacher. Demgemäß wird die Größe der Anzahl der Moleküle, deren
Molekulargewicht zwischen M und M+dM liegt, durch n(M)dM bezeichnet.
n(M) ist eine auf das Molekulargewicht bezogene Zahlenverteilungs
funktion, die der Formel
genügt, und das Zahlenmittel-Molekulargewicht
ist gegeben durch die Formel:
In ähnlicher Weise wird das Gewichtsmittel-
Molekulargewicht bezeichnet durch die Formel:
Eine auf das differentielle Gewicht bezogene Moleku
largewichtsverteilung w(M) (=Mn(M)) erhält man durch ein Chromato
gramm der Gelpermeationschromatographie (GPC).
Demgemäß ist es möglich, das oben genannte
Zahlenmittel-Molekulargewicht und Gewichtsmittel-Mole
kulargewicht gleichzeitig aus dem Chromatogramm der GPC zu berech
nen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Gelperme
ationschromatographie o-Dichlorbenzol (0,1% Ionol zugesetzt)
als Lösungsmittel benutzt, und es werden 400 µl einer Lösung
der Probe mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bei 135°C mit
einer Meßströmungsgeschwindigkeit von 1,0 ml/min eingeführt.
Die Molekulargewichtsbestimmung der Probe wird unter Benutzung
einer Eichkurve durchgeführt, die mit einer Polystyrol-Standard-
Probe eines monodispersen Systems erhalten wurde. Die zu benutzende
Kolonne ist nicht vorgeschrieben; es kann aber A-80M (Handelsname,
hergestellt von Shodex) eingesetzt werden.
Die Werte des Gewichtsmittel-Molekular
gewichts und des Zahlenmittel-Molekulargewichts
in der vorliegenden Erfindung sind alle auf Polystyrol umgerechnet.
Es wurde gefunden, daß Polyalkylen mit einem Verhältnis
Gewichtsmittel-Molekulargewicht/Zahlenmittel-
Molekulargewicht (Mw/Mn) von
5,0 bis 8,0 erwünscht ist. Durch die Kontrolle dieses Verhältnisses
(Mw/Mn) kann die Offset-Erscheinung verhindert werden, und es
können ferner verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der Rei
nigung gelöst werden. Das Gewichtsmittel-Molekulargewicht
ist vorzugsweise 3000 bis 80 000.
Das mittlere Z-Molekulargewicht , bei
dem der Beitrag von hochmolekularen Materialien zu dem mittleren
Molekulargewicht von großer Bedeutung ist, ist wie folgt definiert:
worin Mi und Ni die gleiche Definition wie oben angegeben haben.
Wenn das Z-gemittelte Molekulargewicht durch eine
kontinuierliche Menge ausgedrückt wird, stellt es sich wie folgt
dar:
Die auf das differentielle Gewicht bezogene Molekular
gewichtsverteilung w(M) (=Mn(M)) erhält man aus dem Chromatogramm
der Gelpermeationschromatographie.
Das oben erwähnte Zahlenmittel-Molekulargewicht,
Gewichtsmittel-Molekulargewicht und mittlere Z-Molekularge
wicht können gleichzeitig aus dem Chromatogramm der GPC berechnet
werden. Das mittlere Z-Molekulargewicht beträgt
10 000 bis 200 000, vorzugsweise 30 000 bis 90 000. Durch Kontrolle
des mittleren Z-Molekulargewichts können die Offset-Erscheinung
verhindert, das Fixiervermögen verbessert und ferner verschiedene
Probleme bei der Reinigung beseitigt werden.
Das in dem Toner der Erfindung enthaltene Polyalkylen
hat vorzugsweise wenigstens zwei Maxima in dem GPC-Chromatogramm.
Das Hauptmaximum liegt in dem Molekulargewichtsbereich von 2000
bis 80 000, vorzugsweise 5000 bis 60 000. Wenigstens ein anderes
Maximum liegt vorzugsweise in einem Bereich geringeren Molekular
gewichts als das Hauptmaximum, insbesondere in einem Molekular
gewichtsbereich zwischen 1/30 und 1/5, speziell zwischen 1/20
und 1/10 des Molekulargewichts des Hauptmaximums.
Ferner enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Poly
alkylen 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 45 Gew.-% eines
in n-Hexan am Siedepunkt löslichen Anteils, d. h. einer Materie,
die durch n-Hexan am Siedepunkt extrahiert wird.
Die durch siedendes n-Hexan aus dem erfindungsgemäß
benutzten Polyalkylen extrahierte Materie ist der Gehalt an in
n-Hexan am Siedepunkt löslichen, polymeren Komponenten des Poly
alkylens. Dieser Gehalt kann wie unten angegeben gemessen werden.
Eine bestimmte Menge des Polymeren (W1 g) wird abge
wogen und durch ein Extraktionsgerät, wie z. B. ein Soxhlet-
Extraktionsapparat, extrahiert, um die in siedendem n-Hexan lös
lichen Stoffe aus dem Polymer zu entfernen. Das zurückbleibende
Polymer wird getrocknet und gewogen (W2 g). Die Menge der so
extrahierten Stoffe wird nach der folgenden Formel berechnet:
Das oben erwähnte Polyalkylen umfaßt Homopolymere,
wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Polyhexen und dergl.,
Copolymere, wie Äthylen-Propylen-Copolymer, Äthylen-Buten-Copoly
mer und dergl., Terpolymere des Hexens mit zwei anderen Monomeren,
wie Äthylen, Propylen, Buten und dergl., sowie Polyolefine, wie
z. B. thermisch modifizierte Produkte der oben erwähnten Polymeren.
Polypropylen und dessen thermisch modifizierte Produkte werden
bevorzugt. Die auf 100 Gew.-Teile der Harzkomponente zuzusetzende
Menge des Polyalkylens beträgt 1 bis 20 Gew.-Teile, vorzugsweise
bis 10 Gew.-Teile, da diese Polyalkylenzugabe die Unebenheit
und Härte der Toneroberfläche zweckmäßig verändert und dem Toner
eine passende Abriebeigenschaft verleiht. Im Ergebnis verhindert
der erfindungsgemäße Toner die oben erwähnte Ungleichmäßigkeit
der latenten Bilder und die Flecken in den Bildern auf Grund
der Haftung eines Materials an dem lichtempfindlichen Körper,
ohne daß dieser dabei geschädigt wird.
Der Entwickler der vorliegenden Erfindung enthält
unmagnetische, anorganische feinteilige Pulver mit einer spezi
fischen BET-Oberfläche gemäß der Stickstoff-Adsorptionsmethode
von 0,5 bis 500 m²/g, insbesondere 50 bis 400 m²/g. Die Menge
des unmagnetischen anorganischen feinteiligen Pulvers beträgt
0,01 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-Teile auf
100 Gew.-Teile Toner.
Die Zugabe des feinen Pulvers verringert die oben
erwähnte Ungleichmäßigkeit der latenten Bilder. Die Verringerung
der Unregelmäßigkeit scheint auf der großen spezifischen Oberfläche
der feinen Pulver zu beruhen, welche die an dem lichtempfindlichen
Körper hängenden Materialien mit geringem elektrischem Widerstand
durch Adsorption oder Haftbindung an ihrer Oberfläche entfernen.
Als unmagnetische, anorganische, feine Pulver sind
Pulver oder Teilchen aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Bariumtitanat,
Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Strontiumtitanat, Zinkoxid,
Kieselsand, Ton, Glimmer, Wollastonit, Diatomeenerde, Silizium
carbid, verschiedenen anorganischen Oxid-Pigmenten, Chromoxid,
Ceroxid, rotem Eisenoxid, Antimontrioxid, Magnesiumoxid, Zirkon
oxid, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, feinen
Siliziumdioxid-Pulvern und dergl. zu erwähnen. Unter ihnen werden
Metallsalze der Titansäure, Siliziumcarbid, Ceroxid und feine
Siliziumdioxid-Pulver besonders bevorzugt.
Die hier erwähnten feinen Siliziumdioxid-Pulver sind
feine Pulver mit Si-O-Si-Bindungen. Sie können durch ein Trocken
verfahren oder ein Naßverfahren hergestellt werden. Es gibt eine
Reihe von bekannten Naßverfahren zur Herstellung von feinen Sili
ziumdioxid-Pulvern.
Beispielsweise wird Natriumsilikat durch eine Säure
gemäß dem folgenden Reaktionsschema zersetzt:
Na₂O·xSiO₂ + HCl + H₂O → SiO₂·nH₂O + NaCl;
Natriumsilikat wird durch Ammoniumsalze oder Alkalisalze zersetzt;
Erdalkalimetallsilikate werden aus Natriumsilikat gebildet und
dann durch eine Säure unter Bildung von Siliziumdioxid zersetzt;
eine Natriumsilikat-Lösung wird mit Hilfe eines Ionenaustauscher-
Harzes zu Siliziumdioxid umgesetzt;
es werden natürliche Silikate oder natürliches Siliziumdioxid
benutzt.
Die hier erwähnten feinteiligen Siliziumdioxid-Pulver
umfassen Kieselsäureanhydrid (Siliziumdioxid), Aluminiumsilikat,
Natriumsilikat, Kaliumsilikat, Magnesiumsilikat, Zinksilikat
und andere Silikate. Die Teilchengröße ist vorzugsweise eine
mittlere primäre Teilchengröße von 0,01 bis 2 µm. Feine Silizium
dioxid-Pulver mit 85 Gew.-% SiO₂ oder mehr werden bevorzugt.
Nach dem Trockenverfahren hergestellte, feine Silizium
dioxid-Pulver werden als "Trockenverfahren-Siliziumdioxid" oder
"Rauch-Siliziumdioxid" bezeichnet, die nach bekannten Verfahren
hergestellt werden können. So wird z. B. Siliziumtetrachlorid-
Gas einer thermischen Zersetzung und Oxidationsreaktion in einer
Sauerstoff/Wasserstoff-Flamme unterzogen, wobei die grundlegende
Reaktionsgleichung wie folgt lautet:
SiCl₄ + 2H₂ + O₂ → SiO₂ + 4 HCl.
Bei diesem Herstellungsverfahren kann man beispiels
weise bei Einsatz eines Siliziumhalogenids zusammen mit einem
anderen Metallhalogenid, wie Aluminiumchlorid, Titanchlorid und
dergl., feine Verbundpulver erhalten, die aus Siliziumdioxid
und dem anderen Metalloxid bestehen. Diese feinen zusammengesetzten
Pulver können bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Die Teilchengröße ist vorzugsweise eine mittlere
hauptsächliche Teilchengröße von 0,001 bis 2 µ, insbesondere
0,002 bis 0,2 µ, der feinen Siliziumdioxid-Pulver.
Als feine Siliziumdioxid-Pulver sind im Handel ver
schiedene Siliziumdioxide erhältlich. Unter ihnen werden Silizium
dioxide mit hydrophoben Gruppen an der Oberfläche bevorzugt,
z. B. R-972 (Handelsname, hergestellt von Aerosil Co.) und Tullanox
500 (Handelsname, hergestellt von Tulco Co.).
Ferner werden vorzugsweise feine Siliziumdioxid-
Pulver benutzt, die mit Silan-Kuppler, Titan-Kuppler, Silikonöl,
Silikonöl mit substituierten oder unsubstituierten Aminogruppen
in der Seitenkette oder dergl. behandelt sind.
Insbesondere, wenn der Toner ein positiv aufladbarer
Toner ist, werden positiv aufladbare feine Siliziumdioxid-Pulver
bevorzugt. Wenn der Toner ein negativ aufladbarer Toner ist,
werden negativ aufladbare feine Siliziumdioxid-Pulver bevorzugt.
Der Absolutwert der triboelektrischen Ladung der
positiv oder negativ aufladbaren feinen Siliziumdioxid-Pulver
beträgt vorzugsweise |10| µc/g oder mehr, insbesondere |30| µc/g
oder mehr. Nachfolgend wird positiv aufladbares Siliziumdioxid
als Beispiel erläutert.
Die positiv aufladbaren feinen Siliziumdioxid-Pulver
können hier wie folgt definiert werden. 2 g feines Siliziumdioxid-
Pulver, das über Nacht bei 25°C und 50 bis 60% relativer Feuchte
gestanden hatte, und 98 g Träger-Eisenpulver mit einer Haupt-
Teilchengröße von 0,048 bis 0,074 mm (200 bis 300 Mesh), das
nicht mit einem Harz ummantelt war (z. B. EFV 200/300; Handelsname,
hergestellt von Nippon Teppun), werden unter der oben genannten
Bedingung in einem Aluminiumtopf von 200 cm³ Inhalt genügend
gemischt (etwa 50 mal mit der Hand auf und ab geschüttelt),
und die triboelektrische Ladung des feinen Siliziumdioxid-Pulvers
wird nach einer gewöhnlichen Abblasemethode unter Benutzung
einer Aluminiumzelle mit einem Sieb von 0,037 mm Maschenweite
(400 Mesh) gemessen. Die feinen Siliziumdioxid-Pulver, die bei
der Messung nach dieser Methode positive triboelektrische Ladungen
tragen, werden als positiv aufladbare feine Siliziumdioxid-Pulver
definiert.
Die positiv aufladbaren feinen Siliziumdioxid-Pulver
werden bei der Herstellung vorzugsweise mit einem Kupplungsmittel
behandelt, das Amin oder Silikonöl enthält.
Derartige Behandlungsmittel umfassen Aminosilan-
Kuppler, wie sie nachfolgend angegeben sind:
Als Behandlungsmittel wird ferner im allgemeinen
modifiziertes Silikonöl mit Aminogruppen in der Seitenkette gemäß
der folgenden Formel benutzt
worin R₁ Wasserstoff, Alkyl, Aryl oder Alkoxy, R₂ Alkylen oder
Phenylen und R₃ und R₄ unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl
oder Aryl bedeuten. Das Alkyl, Aryl, Alkylen und Phenylen kann
eine Amino-Gruppe haben sowie auch Substituenten, wie Halogen
und dergl., sofern diese die Aufladbarkeit nicht beeinträchtigen.
Beispiele des Silikonöls sind:
Aminäquivalent bedeutet bei der vorliegenden Erfindung
ein Äquivalent auf eine Amino-Gruppe (g/Äquiv), d. h. das Molekular
gewicht geteilt durch die Anzahl der Amino-Gruppen je Molekül.
Die bei der vorliegenden Erfindung brauchbaren posi
tiv oder negativ aufladbaren, feinteiligen Siliziumdioxid-Teil
chen sind jene mit einem Hydrophobizitätswert von 30 bis 80,
wobei dieser Wert durch die Methanoltitrationsprüfung bestimmt
wird. Zur Hydrophobierungsbehandlung können bekannte Hydrophobie
rungsverfahren dienen, etwa die Behandlung der feinteiligen Sili
ziumdioxid-Teilchen mit einer organischen Siliziumverbindung,
die mit den Teilchen reagieren kann oder von diesen physikalisch
adsorbiert wird. Vorzugsweise werden die feinteiligen Silizium
dioxid-Teilchen mit der organischen Siliziumverbindung gleich
zeitig mit oder nach der Behandlung mit den zuvor erwähnten Behand
lungsmitteln, wie z. B. Silan-Kuppler und dergl., behandelt.
Diese organischen Siliziumverbindungen sind u. a.
Hexamethyldisilazan, Trimethylsilan, Trimethylchlorsilan, Tri
methyläthoxysilan, Dimethyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan,
Allyldimethylchlorsilan, Allylphenyldichlorsilan, Benzyldimethyl
chlorsilan, Brommethyldimethylchlorsilan, α-Chloräthyltrichlorsilan,
β-Chloräthyltrichlorsilan, Chlormethyldimethylchlorsilan, Triorgano
silylmercaptan, Trimethylsilylmercaptan, Triorganosilylacrylat,
Vinyldimethylacetoxysilan, Dimethyläthoxysilan, Dimethyldimethoxy
silan, Diphenyldiäthoxysilan, Hexamethyldisiloxan, 1,3-Divinyl
tetramethyldisiloxan, 1,3-Diphenyltetramethyldisiloxan, Dimethyl
polysiloxan mit 2 bis 12 Siloxan-Einheiten je Molekül und einer
an ein Si-Atom gebundenen Hydroxid-Gruppe auf eine am Kettenende
befindliche Einheit, und dergl. Diese Verbindungen werden alleine
oder als Gemisch von zwei oder mehr Verbindungen eingesetzt.
Der Methanoltitrationstest ist eine versuchsmäßige
Prüfung, durch die der Grad der Hydrophobizität der feinteiligen
Siliziumdioxid-Teilchen mit hydrophobierter Oberfläche bestimmt
wird.
Der hier beschriebene "Methanoltitrationstest" zur
Bestimmung der Hydrophobizität der feinteiligen Siliziumdioxid-
Teilchen nach der Behandlung kann wie folgt durchgeführt werden:
Die zu prüfenden feinteiligen Siliziumdioxid-Teilchen (0,2 g)
werden in einem Erlenmeyer-Kolben (250 ml) zu 50 ml Wasser hinzu
gegeben. Dann wird aus einer Bürette Methanol tropfenweise zuge
geben, bis die gesamte Menge des Siliziumdioxids feucht wird.
Während dieser Stufe wird die Lösung in dem Kolben mit einem
Magnetrührer ununterbrochen gerührt. Der Endpunkt wird festge
stellt, wenn die Gesamtmenge der feinen Siliziumdioxid-Teilchen
in der Flüssigkeit suspendiert ist. Die Hydrophobizität wird
ausgedrückt als Prozentsatz des Methanols in dem Gemisch aus
Wasser und Methanol am Endpunkt.
Die feinteiligen Siliziumdioxid-Teilchen zeigen bevor
zugte Wirkung bei einer Einsatzmenge von 0,01 bis 20%, bezogen
auf das Gewicht des Entwicklungsmittels. Insbesondere zeigen
sie die Fähigkeit zur positiven oder negativen Beladung mit hoher
Beständigkeit bei einer Einsatzmenge von 0,1 bis 3%. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zugabe des feinteiligen
Siliziumdioxids in dem Maße, daß 0,01 bis 3 Gew.-% behandelte
feinteilige Siliziumdioxid-Teilchen, bezogen auf das Gewicht
der Entwicklerzusammensetzung, an der Oberfläche der Tonerteilchen
haften.
Als Bindemittelharz des bei der vorliegenden Erfindung
eingesetzten Toners können alleine oder im Gemisch miteinander
die folgenden Polymeren dienen: Homopolymere des Styrols oder
der Substitutionsprodukte des Styrols, wie Polystyrol, Poly-
p-chlorstyrol, Polyvinyltoluol und dergl.; Copolymere des Styrol
typs, wie Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymer, Styrol-Propylen-Copolymer,
Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Styrol-Vinylnaphthalin-Copolymer,
Styrol-Methylacrylat-Copolymer, Styrol-Äthylacrylat-Copolymer,
Styrol-Butylacrylat-Copolymer, Styrol-Octylacrylat-Copolymer,
Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Äthylmethacrylat-
Copolymer, Styrol-Butylmethacrylat-Copolymer, Styrol-Methyl
α-chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer,
Styrol-Vinylmethyläther-Copolymer, Styrol-Vinyläthyläther-Copolymer,
Styrol-Vinylmethylketon-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer,
Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Inden-Copolymer,
Styrol-Maleinsäure-Copolymer, Styrol-Maleinsäureester-Copolymer;
Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylchlorid,
Polyvinylacetat, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethane,
Polyamide, Epoxyharze, Polyvinylbutyral, Polyacrylsäureharze,
Naturharz, modifiziertes Naturharz, Terpenharze, Phenolharze,
aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffharze, aromatische
Petroleumharze, chloriertes Paraffin, Paraffinwachs, Carnaubawachs
und dergl.
Der bei dieser Erfindung benutzte Toner kann nötigen
falls einige Farbstoffe, wie Ruß, Kupfer-Phthalocyanin, Eisen
schwarz und dergl., in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-Teile,
vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-Teile, auf 100 Gew.-Teile Bindemittel
harz enthalten. Im allgemeinen ist es nicht nötig, einem schwarzen
Toner, der eine magnetische Substanz enthält, einen Farbstoff
zuzusetzen. Bei der vorliegenden Erfindung kann auch ein in der
Technik bekanntes Mittel zur Regulierung der positiven oder nega
tiven Ladung eingesetzt werden.
Ferner kann der erfindungsgemäß benutzte Toner, falls
nötig, Schmiermittel, Mittel, die elektrische Leitfähigkeit verlei
hen, Fixierhilfsmittel usw. enthalten, wie Polytetrafluoräthylen-
Pulver, Polyvinylidenfluorid, Metallsalze höherer Fettsäuren,
Ruß, leitfähiges Zinnoxid und dergl.
Der Toner der vorliegenden Erfindung soll einen spezi
fischen Widerstand in der Masse von mehr als 10¹⁰ Ω cm, insbeson
dere mehr als 10¹² Ω cm haben. Der genannte spezifische Massen
widerstand ist als der Wert definiert, der sich aus dem Strom
eine Minute nach Anlegung eines elektrischen Feldes von 100 V/cm
an den mit einem Druck von 100 kg/cm² kompaktierten Toner ergibt.
Ferner kann der Toner der vorliegenden Erfindung
gewünschtenfalls als Entwickler eines elektrostatischen latenten
Bildes dienen, der in Mischung mit einem Trägerpulver eingesetzt
wird, wie Eisenpulver, Glasperlen, Nickelpulver, Ferritpulver
oder dergl.
Ferner enthält der Toner der vorliegenden Erfindung
magnetische Pulver. Als magnetisches Pulver,
das eine beim Einbringen in ein magnetisches Feld magnetisierbare
Substanz ist, kann das Pulver eines ferromagnetischen Metalls
dienen, wie Eisen, Kobalt, Nickel und dergl., eine Verbindung,
wie Magnetit, γ-Fe₂O₃, Ferrit und dergl. oder deren Legierung.
Insbesondere soll das magnetische Pulver eine spezifische BET-
Oberfläche von 2 bis 20 m²/g, speziell 2,5 bis 12 m²/g haben.
Außerdem hat es einen Mohs′schen Härtegrad von 5 bis 7. Der Gehalt
des magnetischen Pulvers beträgt 10 bis 70 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Toners.
Zur Herstellung des Toners kann ein Verfahren angewandt
werden, bei dem man die Bestandteile mit einer Heißwalze, einem
Kneter, einem Extruder oder dergl. intensiv mischt und dann mecha
nisch pulverisiert und klassifiziert. Bei einem anderen Verfahren
dispergiert man die Materialien in der Lösung des Bindemittelharzes,
worauf eine Sprühtrocknung erfolgt. Bei der Tonerherstellung
nach der Polymerisationsmethode mischt man die gegebenen Materialien
mit einem Monomer, welches das Bindemittelharz bilden soll, zu
einer emulgierten Suspensionsflüssigkeit, worauf die Polymerisation
erfolgt.
Die nach der folgenden Methode gemessene Oberflächen
härte des lichtempfindlichen Körpers soll größer als 8 g, vorzugs
weise 10 bis 100 g sein. Bei zu geringer Härte kann der lichtempfind
liche Körper leicht Mängel bzw. Kratzer bekommen, was bei hoher
Feuchtigkeit zu einer Störung des latenten Bildes in dem mangel
haften Bereich oder zu der unerwünschten Übertragung von nicht
durch Reinigung entferntem Toner führt. Bei zu großer Härte dage
gen kann die auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Platte
gebildete Substanz von geringer Leitfähigkeit nicht entfernt
werden, was bei hoher Feuchtigkeit zu einer Störung des latenten
Bildes führt.
Die oben erwähnte Härte kann wie folgt gemessen werden.
Als Beispiel wird die Messung der Härte eines licht
empfindlichen OPS-Körpers beschrieben. Ein lichtempfindlicher
OPC-Körper (OPC = organisch photoleitfähig) wird auf dem Proben
träger eines Geräts zur Messung der Oberflächeneigenschaft (Modell
HEIDON 14, hergestellt von Shinto Kagaku) befestigt, und es wird
eine senkrechte Last von x g durch eine Diamant-Nadel (konisch
mit einem Kegelwinkel von 90°; die Nadelspitze ist halbkugelförmig
mit einem Durchmesser von 0,01 mm) auf den lichtempfindlichen
OPC-Körper ausgeübt, wobei der Probenhalter mit einer Geschwindig
keit von 50 mm/min bewegt wird, um auf der Oberfläche des licht
empfindlichen OPC-Körpers einen Kratzer zu erzeugen. Die Breite
des Kratzers wird beispielsweise mit dem an den Mikrohärtemesser
MVK-F (hergestellt von Akashi Seisaku-sho) angeschlossenen Mikro
skop gemessen.
Die obige Arbeitsweise wird mit geänderten Lasten
von beispielsweise 10 g, 15 g, 20 g, 25 g, 30 g, 35 g und 40 g
wiederholt. Die einen Kratzer von 50 µm Breite erzeugende Last
wird als Härte des lichtempfindlichen OPC-Körpers aus der linearen
Regressionsbeziehung zwischen der Kratzerbreite und der Last
berechnet. Wenn der lichtempfindliche OPC-Körper ein Zylinder
ist, muß er so auf den Probenhalter gesetzt werden, daß der Kratzer
in der Axialrichtung verläuft.
Der Entwickler der Erfindung ist bei verschiedenen
Arten von Entwicklungsverfahren anwendbar. Diese sind beispiels
weise die Magnetbürstenentwicklung, Kaskadenentwicklung, das
in der US-PS 3,909,258 beschriebene Verfahren unter Benutzung
eines leitfähigen magnetischen Toners, das in der japanischen
OS 31136/1978 beschriebene Verfahren unter Benutzung eines mag
netischen Toners mit hohem Widerstand, die in den japanischen
OS 42141/1979, 18656/1980, 43027/1979 beschriebenen Verfahren
oder dergl., die Fellbürstenentwicklung, die Pulverwolkenmethode,
die Eindruckentwicklung, usw.
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Toners kann als
Reinigungsverfahren das Messer-Reinigungsverfahren, Fellbürsten-
Reinigungsverfahren, Magnetbürsten-Reinigungsverfahren und dergl.
dienen. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch mit Rücksicht
auf die ausgezeichnete Kombination von Toner und lichtempfind
lichem Körper das Messer-Reinigungsverfahren bevorzugt. Ferner
kann die Stufe der Ladungsentfernung, falls nötig, direkt vor
der Reinigungsstufe angeordnet sein.
Der Entwickler der Erfindung wird vorzugsweise für
das Bildformierungsverfahren benutzt, das die Entwicklungsstufe,
in der ein organischer, photoleitfähiger, lichtempfindlicher
Körper einer spezifischen Oberflächenhärte mit einem magnetischen
Toner mit einem spezifischen kinetischen Reibungskoeffizienten
in Berührung gebracht wird, und die Reinigungsstufe, in welcher
der verbleibende Toner von dem lichtempfindlichen Körper durch
ein Reinigungsmesser und durch die Abreibbarkeit des Toners
entfernt wird, umfaßt.
Die vorliegende Erfindung überwindet die oben beschrie
benen Mängel aus den folgenden Gründen. Die Tonerteilchen der
Erfindung haben eine mäßige Neigung zum Schleifen und entfernen
daher in der Entwicklungsstufe, die die Berührung und Reibung
umfaßt, und in der Reinigungsstufe unter Benutzung eines Messers
oder dergl. die Materialien mit geringem elektrischem Widerstand,
Papierstaub und dergl., ohne daß sie auf Grund ihrer Abriebeigenschaft
auf dem organischen, photoleitfähigen, lichtempfindlichen Körper
mit der geeigneten Oberflächenhärte Mängel, wie z. B. Kratzer,
erzeugen.
Ein Beispiel des bei der vorliegenden Erfindung verwend
baren Entwicklungsgeräts ist in Fig. 1 gezeigt. Das Reinigungs
gerät ist nicht dargestellt. In Fig. 1 wird der magnetische
Toner 2 durch Rotation der Hülse 3 und/oder des multipolaren
Magneten 4 in Richtung des Pfeils 10 getragen und durch das Messer 5
zurückgehalten, so daß eine magnetische Tonerschicht 6 gebildet
wird. Das Gerät ist so eingestellt, daß die auf der Hülse 3 ge
bildete magnetische Tonerschicht 6 in der Entwicklungszone den
lichtempfindlichen Körper 1 berührt und reibt. Zwischen die Hülse 3
und den lichtempfindlichen Körper 1 kann eine Vorspannung angelegt
sein. Als Übertragungsmethode der vorliegenden Erfindung kann
eine bekannte Technik dienen, wie z. B. das elektrostatische Über
tragungsverfahren, das Vorspannungswalzenverfahren, das Druck
übertragungsverfahren, das magnetische Übertragungsverfahren
und dergl.
Als Reinigungsmethode der Erfindung kann das Messer-
Reinigungsverfahren, Fellbürsten-Reinigungsverfahren, Magnetbürsten-
Reinigungsverfahren und dergl. dienen. Die Messer-Reinigungstechnik
wird bevorzugt, um die ausgezeichnete Kombination von Toner und
lichtempfindlichem Körper der vorliegenden Erfindung auszunutzen.
Ferner kann die Stufe der Ladungsentfernung usw. direkt vor der
Reinigung angeordnet werden.
Typische Reinigungsgeräte sind in den Fig. 2 und
3 dargestellt.
In der Zeichnung bedeutet die Bezugszahl 1 einen
lichtempfindlichen Körper, der in der durch Pfeil angegebenen
Richtung rotieren kann. Beim Betrieb des Geräts wird auf dem
lichtempfindlichen Körper 1 nach einer bekannten Methode ein
elektrostatisches latentes Bild formiert, das dann durch Behand
lung mit einem magnetischen Toner sichtbar gemacht wird, wobei
das entwickelte Bild anschließend auf einen Aufnahmekörper über
tragen wird. Zur Entfernung des nach der Übertragung auf dem
lichtempfindlichen Körper 1 verbliebenen magnetischen Toners 2
ist ein Reinigungsgerät 7 vorgesehen.
Das in Fig. 2 dargestellte Reinigungsgerät besitzt
ein Reinigungsteil 8, das mit der Oberfläche des lichtempfind
lichen Körpers in Berührung kommt, um die magnetischen Tonerteil
chen 2 von dem lichtempfindlichen Körper 1 abzukratzen, sowie
einen Sammler 9, der die durch das Reinigungsteil 8 von dem licht
empfindlichen Körper abgekratzten magnetischen Tonerteilchen
sammelt. Der Sammler 9 ist im allgemeinen dicht an der Oberfläche
des lichtempfindlichen Körpers angeordnet und verhindert, daß
der durch das Reinigungsteil 8 abgekratzte magnetische Toner
aus dem Reinigungsgerät herausstreut.
Das Reinigungsteil 8 ist vorzugsweise ein elastisches
Gummimesser mit einer Härte nach JIS-A von 60° bis 80°, z. B.
aus Urethan-Gummi, und berührt den lichtempfindlichen Körper 1
unter variiertem Winkel, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
Der Kontaktdruck beträgt vorzugsweise als Liniendruck 5 bis 20 g/cm
bei einer Ausführung gemäß Fig. 2 und 30 bis 40 g/cm bei einer
Ausführung gemäß Fig. 3.
Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird
unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher beschrieben.
Diese Beispiele sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken.
Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile beziehen sich
auf das Gewicht.
Beispiel 1
Die folgenden Materialien wurden unter Benutzung
eines Walzenstuhls bei 160°C gemischt und schmelzgewalzt.
- 1) 100 Gew.-Teile Styrol-Butylmethacrylat-Dimethyl
aminoäthylmethacrylat-Copolymer (Gewichtsverhält
nis 7 : 2,5 : 0,5);
- 2) 40 Gew.-Teile Magnetit mit einer spezifischen
BET-Oberfläche von 5 m²/g und einer Härte auf der
Mohs-Skala von 5,5; und
- 3) 3 Gew.-Teile Polypropylen mit einem Verhältnis von
Gewichtsmittel-Molekulargewicht zu Zahlenmittel-
Molekulargewicht von 5,8, einem
Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 15 000, einem dem
GPC-Hauptmaximum entsprechenden Molekulargewicht von
14 000 und einem dem anderen GPC-Maximum auf der nieder
molekularen Seite entsprechenden Molekulargewicht
von 950, einem mittleren Z-Molekulargewicht von
60 000 und einem in siedendem n-Hexan löslichen An
teil von 20 Gew.-%.
Nach der Kühlung wurde das Material in einer Hammermühle
zerstoßen und dann mit einer Strahlmühle gemahlen. Es wurde dann
unter Benutzung eines Windsichters klassiert, wobei man als
schwarzen magnetischen Toner schwarze feine Teilchen mit einer
volumenmäßigen mittleren Teilchengröße von 13 µm erhielt. Der kine
tische Reibungskoeffizient dieses Toners betrug 0,28. Ein Entwick
ler wurde hergestellt durch trockenes Mischen von 0,6 Gew.-Teilen
feiner Siliziumdioxid-Teilchen einer BET-Oberfläche von 140 m²/g
mit 100 Gew.-Teilen des so erhaltenen Toners. Um eine lichtempfind
liche Trommel zu erhalten, wurde auf einem leitfähigen Zylinder
ein schichtartiger, lichtempfindlicher OPC-Körper mit einer Ladungs
transportschicht aus Methylmethacrylat-Styrol-Copolymer (Gew.-
Verhältnis 9 : 1) gebildet, dessen durch DSC gemessene Tg 80°C
beträgt. Die Härte dieses lichtempfindlichen Körpers betrug 21 g.
Die lichtempfindliche Trommel wurde zur gleichmäßigen
Beladung bei einer Oberflächen-Bahngeschwindigkeit von 66 mm/s
einer Corona-Entladung von -6 KV unterworfen. Zur Bildung eines
latenten Bildes wurde dann ein Originalbild projiziert. Das latente
Bild wurde in der Weise entwickelt, daß man bei einem Entwicklungs
gerät des in Fig. 1 gezeigten Typs mit Hülsen- und Magnetdrehung
mit einem Hülsendurchmesser von 50 mm, einer magnetischen Fluß
dichte an der Hülsenoberfläche von 700 G, 12 Magnetpolen und
einem Abstand zwischen Messer und Hülse von 0,5 mm zwischen der
Oberfläche des lichtempfindlichen Zylinders und der Hülsenober
fläche einen Abstand von 0,2 mm einstellte, an die Hülsenoberfläche
eine Vorspannung von -100 V anlegte und eine auf der Hülse gebil
dete Entwicklerschicht mit der lichtempfindlichen Trommel in
Kontakt brachte. Dann wurde das Tonerbild durch Coronabestrahlung
mit -7 KV von der Rückseite des Aufnahmepapiers übertragen und
dann durch eine Heizwalze fixiert.
Der auf der Trommel verbleibende Toner oder Entwickler
wurde unter Benutzung der in Fig. 2 gezeigten Reinigungseinrich
tung entfernt. Hierzu wurde das Messer aus Polyurethangummi einer
Härte von 65° (JIS-A) mit der lichtempfindlichen Trommel unter
einem Liniendruck von 15 g/cm in Berührung gebracht.
Der Lauftest wurde unter gewöhnlichen Bedingungen
zehntausendmal (entsprechend zehntausend Bögen Übertragungspapier)
durchgeführt. Im Ergebnis trat eine mangelhafte Reinigung nicht
ein. Das resultierende Bild war gut, in der Bilddichte beständig
und frei von Bild-Ungleichmäßigkeiten. Nach dem Lauftest wurden
die lichtempfindlichen Körper herausgenommen und betrachtet.
Es wurde keine Beschädigung oder Filmbildung gefunden, und der
nach der Übertragung wahrscheinlich verbliebene Toner war durch
die Reinigung in ausreichendem Maße beseitigt.
Die gleichen Tests wurden ferner unter den Bedingungen
von 90% relativer Feuchte bei 30°C und 10% relativer Feuchte
bei 15°C durchgeführt. Die Ergebnisse waren ebenso gut wie oben
beschrieben.
Beispiel 2
12 Gew.-Teile Silikonöl mit Amin in der Seitenkette
(die Viskosität beträgt bei 25°C 70 cps, und das Äquivalentgewicht
des Amins ist 830) wurden unter Rührung auf 100 Gew.-Teile feine
Siliziumdioxid-Teilchen (spezifische Oberfläche 130 m²/g) aufge
sprüht, die durch ein Trockenverfahren synthetisch hergestellt
worden waren. Das resultierende Material wurde 12 Minuten bei
einer Temperatur von 250°C gehalten. Die triboelektrische Ladung
des behandelten Siliziumdioxids betrug +130 µc/g. Der Härtegrad
des Siliziumdioxids auf der Mohs-Skala betrug 6,0.
0,4 Gew.-Teile des feinen Siliziumdioxid-Pulvers,
das mit dem obigen Silikonöl mit Amin in der Seitenkette behan
delt worden war, wurden zu 100 Gew.-Teilen der in Beispiel 1 erhal
tenen schwarzen feinen Teilchen hinzugegeben, um einen Toner
zu bilden. Der kinetische Reibungskoeffizient betrug 0,30.
Es wurde ein Kopiertest in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 durchgeführt. Im Ergebnis erhielt man ein klares
Bild. Ferner wurde ein zehntausendfacher Lauftest durchgeführt
(entsprechend zehntausend Bögen Übertragungspapier). Eine mangel
hafte Reinigung trat nicht ein. Das resultierende Bild war gut,
in der Bilddichte beständig und frei von Bildungleichmäßigkeiten.
Die gleichen Versuche wurden unter den Bedingungen von 90% rela
tiver Feuchte bei 30°C und 10% relativer Feuchte bei 15°C
durchgeführt. Die Ergebnisse waren die gleichen wie oben. Die
lichtempfindlichen Körper waren nach dem Test fast so gut wie
neu, zeigten keinen Schaden und waren in einem sauberen Zustand.
Beispiel 3
Es wurde nach der gleichen Arbeitsweise wie in Bei
spiel 2 ein Toner hergestellt, wobei jedoch Styrol-Butylmethacry
lat-Copolymer anstelle von Styrol-Butylmethacrylat-Dimethylamino
äthylmethacrylat-Copolymer eingesetzt wurde, 3 Gew.-Teile Nigrosin
zugesetzt wurden und ferner anstelle des Magnetit 70 Gew.-Teile
eines Magnetit-Pulvers mit einer spezifischen BET-Oberfläche
von 7,8 m²/g und einer Härte auf der Mohs-Skala von 6,5 zugesetzt
wurden. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,35.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 2 wurde ein Kopiertest
durchgeführt. Man erhielt im Ergebnis ein klares Bild. Ferner
wurde der zehntausendfache Lauftest durchgeführt (entsprechend
zehntausend Bögen Übertragungspapier). Das formierte Bild war
beständig in der Dichte und frei von Bildflecken, die von das
Bild beschmutzenden Materialien und mangelhafter Reinigung her
rührten.
Beispiel 4
Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise wie Beispiel 1
durchgeführt, wobei jedoch Styrol-Acrylnitril-Copolymer mit einer
Tg von 80°C oder höher anstelle des Methylmethacrylat-Styrols
in dem lichtempfindlichen Körper des Beispiels 1 benutzt wurde.
Das Ergebnis war gut, die Härte des lichtempfindlichen Körpers
betrug 15 g.
Beispiel 5
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
verwendeten Polypropylens thermisch modifiziertes Äthylen-Propylen-
Copolymer mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht
von 48 000 und einem Gehalt des in siedendem n-Hexan löslichen
Anteils von 40 Gew.-% eingesetzt wurde. Das Ergebnis war gut.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,20.
Beispiel 6
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 2 durchgeführt, wobei jedoch 7 Gew.-Teile des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens zugesetzt wurden. Das Ergebnis war gut.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,45.
Beispiel 7
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 3 durchgeführt, wobei jedoch ein lichtempfindlicher Körper
unter Benutzung von Polymethylmethacrylat anstelle des in Bei
spiel 1 benutzten Methylmethacrylat-Styrol-Copolymers eingesetzt
wurde. Das Ergebnis war unter unterschiedlichen Bedingungen gut.
Die Härte des lichtempfindlichen Körpers betrug 38 g.
Beispiel 8
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens ein Polypropylen mit einem
Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 7200 und einem Gehalt des
in siedendem n-Hexan löslichen Anteil von 38 Gew.-% eingesetzt
wurde. Das Ergebnis war gut. Der kinetische Reibungskoeffizient
des Toners betrug 0,21.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde ein Toner in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 ohne Zugabe des in Beispiel 1 benutzten Polypropylens
hergestellt. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug
0,12. Der Lauftest wurde bei hoher Temperatur und hoher Feuchtig
keit durchgeführt. Im Ergebnis ergab sich eine bemerkenswerte
Ungleichmäßigkeit des Bildes, die durch schlechte Reinigung ver
ursacht wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch Polyäthylen mit einem
Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 2800 und einem Gehalt
des in siedendem n-Hexan löslichen Anteils von 62 Gew.-% einge
setzt wurde.
Der Lauftest wurde unter den Bedingungen hoher Tempe
ratur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Im Ergebnis trat eine
bemerkenswerte Ungleichmäßigkeit des Bildes auf, die durch schlechte
Reinigung verursacht wurde. Der kinetische Reibungskoeffizient
des Toners betrug 0,15.
Vergleichsbeispiel 3
Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise wie Beispiel 2
durchgeführt, wobei jedoch 8 Gew.-Teile Polypropylen mit einem
Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 45 000 und einem
Gehalt des in siedendem n-Hexan löslichen Anteils von 3,0 Gew.-%
eingesetzt wurden.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug
0,67.
Bei dem Lauftest unter den Bedingungen hoher Tempera
tur und hoher Feuchtigkeit entstand auf dem lichtempfindlichen
Körper beträchtlicher Schaden. Daher trat eine Ungleichmäßigkeit
des Bildes auf.
Beispiel 9
Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise wie Beispiel 1
durchgeführt, wobei jedoch anstelle des Polypropylens in Beispiel 1
thermisch modifiziertes Äthylen-Propylen-Copolymer mit einem
von 48 000 und einem Verhältnis / von 8,0 eingesetzt wurde.
Das Ergebnis war gut. Der kinetische Reibungskoeffizient des
Toners betrug 0,20.
Vergleichsbeispiel 4
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 2 durchgeführt, wobei jedoch Polyäthylen mit einem Mw von
2800 und einem Verhältnis / von 1,9 eingesetzt wurde. Der
Lauftest wurde unter der gleichen Bedingung hoher Temperatur
und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. Im Ergebnis trat eine bemer
kenswerte Ungleichmäßigkeit des Bildes auf. Der kinetische Rei
bungskoeffizient des Toners betrug 0,14.
Vergleichsbeispiel 5
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch 8 Gew.-Teile Polypropylen
mit einem von 93 000 und einem Verhältnis / von 12,5 ein
gesetzt wurden. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners
betrug 0,67.
Der Lauftest wurde bei hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit durchgeführt. Im Ergebnis entstand auf dem licht
empfindlichen Körper ein beträchtlicher Schaden, und dadurch
trat eine Ungleichmäßigkeit des Bildes auf.
Beispiel 10
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens ein thermisch modifiziertes Äthylen-
Propylen-Copolymer mit einem dem GPC-Hauptmaximum entsprechenden
Molekulargewicht von 50 000, einem dem anderen GPC-Maximum auf
der niedermolekularen Seite entsprechenden Molekulargewicht von
600 und einem mittleren Z-Molekulargewicht von 98 000 eingesetzt
wurde. Das Ergebnis war gut. Der kinetische Reibungskoeffizient
des Toners betrug 0,20.
Beispiel 11
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie Bei
spiel 1 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 1
benutzten Polypropylens ein Polypropylen mit einem dem GPC-Haupt
maximum entsprechenden Molekulargewicht von 7000, einem dem
anderen GPC-Maximum auf der niedermolekularen Seite entsprechenden
Molekulargewicht von 550 und einem mittleren Z-Molekulargewicht
von 16 000 eingesetzt wurde. Das Ergebnis war gut. Der kinetische
Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,21.
Vergleichsbeispiel 6
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 2
benutzten Polypropylens Polyäthylen mit einem dem GPC-Hauptmaximum
entsprechenden Molekulargewicht von 2500 und einem auf Z bezoge
nen mittleren Molekulargewicht von 8500 eingesetzt wurde. Bei
dem Lauftest unter den Bedingungen hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit trat eine bemerkenswerte Ungleichmäßigkeit des Bil
des auf. Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug
0,14.
Vergleichsbeispiel 7
Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise wie
Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch anstelle des in Beispiel 2
benutzten Polypropylens 8 Gew.-Teile Polypropylen mit einem dem
GPC-Hauptmaximum entsprechenden Molekulargewicht von 45 000 und
einem Z-gemittelten Molekulargewicht von 280 000 eingesetzt wurde.
Der kinetische Reibungskoeffizient des Toners betrug 0,67. Der
Lauftest unter den Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuch
tigkeit ergab beträchtlichen Schaden auf dem lichtempfindlichen
Körper, wodurch eine Ungleichmäßigkeit des Bildes eintrat.