DE3739217C2

DE3739217C2 -

Info

Publication number: DE3739217C2
Application number: DE3739217A
Authority: DE
Inventors: Kimitoshi Yamaguti; Kazuhiko Umemura; Yoshihiro Numazu Shizuoka Jp Nomura
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1987-11-19
Publication date: 1992-09-03
Also published as: DE3739217A1; JP2750853B2; US4950573A; JPS63131149A

Description

Die Erfindung betrifft einen Toner zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder, der große, unter Wärmeeinwirkung fixierende Grundteilchen enthält, in deren Oberfläche kleinere organische polymere Teilchen eingebettet sind.

Bekanntlich enthalten Toner zur Entwicklung von latenten elektrostatischen Bildern, die auf einem elektrophotographischen Photoleiter oder einem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial erzeugt worden sind, im wesentlichen ein thermoplastisches Harz, z. B. ein Styrol- oder Acrylharz, wobei ggf. Pigmente und ein magnetisches Pulver zugesetzt sind. Im allgemeinen wird bei einem Trockenentwicklungsverfahren ein Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 bis 25 µm und einem niederen Erweichungspunkt verwendet, um ein gutes Bildfixierungsvermögen, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, zu erreichen. Jedoch neigen derartige Tonerteilchen mit einem niedrigen Erweichungspunkt bei der Lagerung oder bei der Verwendung, insbesondere bei höheren Temperaturen, zum Zusammenballen oder sog. Blockieren.

Zur Überwindung dieser Nachteile wurde ein Toner vorgeschlagen, der aus einer Mischung von großen Teilchen von niedrigem Erweichungspunkt und kleinen Teilchen von hohem Erweichungspunkt zusammengesetzt ist. Jedoch ergeben sich bei einem derartigen gemischten Toner folgende Nachteile:

(1) Eine ausreichende Beständigkeit gegen Blockieren läßt sich nicht aufrechterhalten, da es leicht zum Kontakt von großen Tonerteilchen untereinander kommt, insbesondere wenn die Menge der kleinen Teilchen im Vergleich zur Menge der großen Teilchen gering ist.
(2) Die großen Teilchen werden beim Kopiervorgang durch Kontakt mit dem Träger zu kleinen Teilchen zerkleinert und bilden dabei verbrauchten Toner. Infolgedessen ergibt sich eine geringe Dauerhaftigkeit und Beständigkeit des Toners aufgrund der Filmbildung auf dem Photoleiter und auf einem Träger, sofern vorhanden.
(3) Eine Tendenz, gemäß der große Tonerteilchen bevorzugt gegenüber kleinen Tonerteilchen während des Kopiervorgangs verbraucht werden, verursacht eine Veränderung der Tonerzusammensetzung im Vergleich zum ursprünglichen Entwicklungszustand, wodurch die Bildqualität und die Fixiereigenschaften verringert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Toner zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder bereitzustellen, der ein ausgezeichnetes Fixiervermögen bei niederen Temperaturen, eine verbesserte Beständigkeit gegen Blockieren, eine verbesserte Dauerhaftigkeit und keinen nachteiligen Einfluß auf den Photoleiter und den Träger aufweist und beim Kopierverfahren keine Veränderung erleidet, so daß sich keine Verringerung der Bildqualität und des Bildfixierungsvermögens ergibt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Toner zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder, enthaltend

(a) Grundteilchen A mit einem Erweichungspunkt von 80°C oder weniger, einer Fließbeginntemperatur von 110°C oder weniger und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 bis 25 µm, die als Hauptkomponente ein unter Wärmeeinwirkung schmelzbares Kunstharz oder Wachs enthalten, und
(b) kleine Teilchen B, die als Hauptkomponente ein organisches polymeres Material mit einem Erweichungspunkt von mindestens 5°C über dem Erweichungspunkt der Grundteilchen A oder ohne praktischen Erweichungspunkt und mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 µm oder mehr, aber nicht mehr als ¼ der durchschnittlichen Teilchengröße der Grundteilchen A enthalten,

wobei die kleinen Teilchen B in die Oberfläche der Grundteilchen A so eingebettet sind, daß die Oberfläche der Grundteilchen A bis zu einer Tiefe bedeckt ist, die kleiner als die Teilchengröße der kleinen Teilchen B ist. Hierdurch bedecken die kleinen Teilchen B die Oberfläche der Grundteilchen in der in Fig. 1 gezeigten Weise.

Unter "Erweichungspunkt" ist eine Temperatur zu verstehen, bei der ein gleichmäßig durchsichtiger Körper oder eine gleichmäßig durchsichtige Phase beobachtet wird, wenn eine in einem Zylinder befindliche Tonerprobe mit einem Volumen von 1 cm³ verpreßt und durch eine Düse von 0,5 mm Durchmesser und 1 mm Länge mittels eines Fließtestgeräts unter einer Belastung von 10 kg/cm² und unter Wärmeeinwirkung bei einem Temperaturanstieg von 3°C/min extrudiert wird, wobei schließlich der Luftraum innerhalb des Zylinders durch allmähliches Absenken eines Kolbens evakuiert wird. Die Fließbeginntemperatur stellt eine Temperatur dar, bei der der Kolben unter den vorstehenden Bedingungen nach einem kurzen Halt die Absenkbewegung wieder aufnimmt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Toners; und

Fig. 2 eine mikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäßen Tonerteilchen.

Erfindungsgemäß enthalten die Grundteilchen A als Hauptkomponente ein unter Wärmeeinwirkung schmelzbares Harz oder ein Wachs, wobei ggf. zusätzlich ein Pigment und/oder ein magnetisches Material enthalten ist. Die Grundteilchen A werden zur Niedertemperaturfixierung und zum Färben verwendet. Die kleinen Teilchen B enthalten als Hauptkomponente ein organisches polymeres Material, wobei ggf. wie in den Grundteilchen A zusätzlich ein Pigment und/oder ein magnetisches Material enthalten ist. Die kleinen Teilchen B werden vorwiegend zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Blockieren, zur Verhinderung der Filmbildung durch den Toner auf dem Photoleiter und dem Träger und zur Aufrechterhaltung einer geeigneten Aufladbarkeit des Toners verwendet.

Die Grundteilchen A weisen folgende Eigenschaften auf: Einen Erweichungspunkt von 80°C oder weniger, um eine gute Bildfixierung und ein hohes Bedeckungsverhältnis der Grundteilchen A durch die kleinen Teilchen B aufrechtzuerhalten; eine Fließbeginntemperatur von 110°C oder weniger, um die kleinen Teilchen B in den Grundteilchen A ausreichend einzubetten und eine gute Bildfixierung zu erzielen; und eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 bis 25 µm, um einen geringeren Tonerverbrauch und eine gute Auflösung zu gewährleisten.

Die kleinen Teilchen B weisen folgende Eigenschaften auf: Einen Erweichungspunkt von mindestens 5°C über dem Erweichungspunkt der Grundteilchen A (oder keinen praktischen Erweichungspunkt) und eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 µm oder mehr, aber nicht mehr als ¼ der durchschnittlichen Teilchengröße der Grundteilchen A, um eine ausgezeichnete Wärmefestigkeit und das Ausbleiben einer Filmbildung des Toners auf dem Photoleiter und dem Träger, sofern vorhanden, sowie eine leichte Herstellung des Toners unter Vermeidung einer Zusammenballung der Tonerteilchen zu gewährleisten.

Um gute Niedertemperatur-Bildfixierungseigenschaften sowie ein ausreichendes Blockierungsverhalten aufrechtzuerhalten, liegt das Bedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen, definiert als Verhältnis der auf die Oberfläche der Grundteilchen projizierten Fläche der kleinen Teilchen, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 100 Prozent, bezogen auf die Oberfläche der Grundteilchen.

Das Flächenbedeckungsverhältnis α (× 100%) der kleinen Teilchen B wird auf die nachstehend beschriebene Weise erhalten. Die Oberfläche eines Basisteilchens A beträgt

und die von einem kleinen Teilchen B auf das Grundteilchen A projizierte Fläche

wobei kd der Durchmesser des Grundteilchens A und d der Durchmesser des kleinen Teilchens B ist.

Wird das Grundteilchen A durch n kleine Teilchen B bedeckt, so ergibt sich folgendes Bedeckungsverhältnis A der kleinen Teilchen

Das echte spezifische Gewicht der kleinen Teilchen B ist ρ s, das echte spezifische Gewicht der Grundteilchen A beträgt ρ b, das Gewicht eines Grundteilchens A beträgt Wb und das Gewicht von n kleinen Teilchen B pro einem Grundteilchen A beträgt Ws. Es gilt folgende Beziehung:

Durch Einsetzen von Gleichung (1) in Gleichung (2) kommt man zu:

Bei bekanntem Teilchengrößenverhältnis k und bekanntem Verhältnis der echten spezifischen Gewichte ρ b/ρ s der Grundteilchen A zu den kleinen Teilchen B wurde ein geeignetes Flächenbedeckungsverhältnis α (× 100%) von 40 bis 100 Prozent festgestellt. Dies kann durch Verändern von Ws/Wb erreicht werden.

Der erfindungsgemäße Toner läßt sich herstellen, indem man die Grundteilchen zur Erweichung auf eine Temperatur in der Nähe ihres Erweichungspunkts erwärmt, die kleinen Teilchen zusetzt und das Gemisch rührt. Gemäß diesem Verfahren erhält man den erfindungsgemäßen Toner in einem Zustand, in dem die kleinen Teilchen in die Oberfläche der Grundteilchen eingebettet sind, wobei man die Einbettungstiefe auf einen Wert einstellt, der kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße der kleinen Teilchen ist, indem man die Rührbedingungen und die Erwärmungstemperatur kontrolliert. Auf diese Weise erhält man ein ausgezeichnetes Bildfixierungsvermögen.

Beispielsweise kommen folgende Materialien für die Grundteilchen in Frage: Styrolharze (Homopolymerisate oder Copolymerisate von Styrol oder substituiertem Styrol), z. B. Polystyrol, Chlorpolystyrol, Poly-α-methylstyrol, Styrol-Chlorstyrol- Copolymerisate, Styrol-Propylen-Copolymerisate, Styrol- Butadien-Copolymerisate, Styrol-Vinylchlorid-Copolymerisate, Styrol-Vinylacetat-Copolymerisate, Styrol-Maleinsäure-Copolymerisate, Styrol-Acrylat-Copolymerisate (wie Styrol-Methyl- acrylat-Copolymerisate, Styrol-Ethylacrylat-Copolymerisate, Styrol-Butylacrylat-Copolymerisate, Styrol-Octylacrylat-Copolymerisate und Styrol-Phenylacrylat-Copolymerisate), Styrol- Methacrylat-Copolymerisate (wie Styrol-Methylmethacrylat-Copolymerisate, Styrol-Ethylmethacrylat-Copolymerisate, Styrol- Butylmethacrylat-Copolymerisate und Styrol-Phenylmethacrylat-Copolymerisate), Styrol-α-Chlormethylacrylat-Copolymerisate und Styrol-Acrylnitril-Acrylat-Copolymerisate; unter Wärmeeinwirkung schmelzbare Harze, wie Vinylchloridharze, Styrol- Vinylacetat-Copolymerisate, mit Kolophonium modifizierte Maleinsäureharze, Epoxyharze, Polyesterharze, Polyethylen, Polypropylen, ionomere Harze, Polyurethanharze, Ketonharze, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymerisate, Xylolharze und Polyvinylbutyral; und Wachse, wie natürliche und synthetische Wachse. Diese Materialien können allein oder in Kombination untereinander verwendet werden.

Die organischen polymeren Materialien für die kleinen Teilchen B können unter den Materialien für die vorerwähnten Grundteilchen unter Berücksichtigung des Erweichungspunkts der Grundteilchen ausgewählt werden. Ferner können Harze mit einem hohen Erweichungspunkt oder ohne praktischen Erweichungspunkt, die für die Grundmaterialien ungeeignet sind, als Materialien für die kleinen Teilchen verwendet werden, z. B. Siliconharze und Benzoguanamin-Formaldehyd-Kondensate.

Als farbgebende Mittel können Ruß, chromhaltige Monoazofarbstoffe, Nigrosinfarbstoffe, Anilinblau, Calconylblau, Chromgelb, Ultramarinblau, Chinolingelb, Methylenblau-chlorid, Monastralblau, Malachitgrün-oxalat, Lampenruß, Bengalrosa, Monastralrot, Sudanschwarz BM und deren Gemische verwendet werden. Als magnetische Materialien können Co-, Fe- und Ni-Metallpulver; Al-, Co-, Cu-, Fe-, Pb-, Ni-, Mg-, Sn-, Zn-, Au-, Ag-, Se-, Ti-, W- oder Zr-Metallegierungen oder deren Gemische; Fe- und Ni-Metalloxide oder Metallverbindungen mit einem Gehalt an diesen Materialien; ferromagnetisches Ferrit und Gemische davon verwendet werden.

Ferner können zur Verbesserung der Fließfähigkeit des erfindungsgemäßen Toners feine Pulver auf der Basis von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Titanoxid zugesetzt und vermischt werden.

Der gemäß dem vorstehenden Verfahren hergestellte erfindungsgemäße Toner wird als Einkomponenten-Trockenentwickler, der in den Grundteilchen und/oder kleinen Teilchen magnetisches Material enthält, oder als Zweikomponenten-Trockenentwickler verwendet, bei dem ein magnetisches Material mit dem Toner vermischt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Die Teilangaben beziehen sich auf das Gewicht.

In den Beispielen wird die Beständigkeit gegen Blockieren und das Bildfixierungsverhalten folgendermaßen bewertet.

Beständigkeit gegen Blockieren (Blockierwiderstand) (bestimmt in mm)

Jeweils 10 g einer Tonerprobe werden in eine Glasflasche mit einem Innendurchmesser von 25 mm und einer Höhe von 70 mm gegeben. Sodann läßt man die Glasflasche 24 Stunden bei 55°C in einer Thermostatkammer stehen. Die Penetration der Tonerprobe wird mit einem Penetrationsmeßgerät gemäß japanischer Industrienorm, JIS-K2630, gemessen.

Bildfixierungsvermögen (bestimmt durch Ermittlung der Bildfixierungs- Temperaturuntergrenze (°C))

Eine Tonerprobe wird auf einem Blatt Kopierpapier unter Verwendung einer mit Teflon beschichteten Bildfixierwalze fixiert, wobei der Walzenspalt auf 6 mm und die Zeilengeschwindigkeit auf 120 mm/sec eingestellt werden und die Temperatur der Bildfixierwalze verändert wird. Beim Erreichen eines Bildfixierungsverhältnisses von Toner zum Kopierpapier, gemessen mittels eines Clockmeters, von 70 Prozent wird die Bildfixierungstemperatur zu diesem Zeitpunkt gemessen und das Bildfixierungsvermögen durch diese Temperatur angegeben.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 90 Teilen Polyesterharz und 10 Teilen Ruß wird verknetet, gemahlen und zu Grundteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 17 µm klassiert. Der Erweichungspunkt der Grundteilchen, gemessen mit einem Fließmeßgerät, beträgt 68°C und die Fließanfangstemperatur, gemessen mit dem gleichen Testgerät, 96°C.

Ferner wird ein Gemisch aus 90 Teilen Styrol-n-Butylmethacrylat- Copolymerisat, 10 Teilen Ruß und 3 Teilen eines chromhaltigen Monoazofarbstoffs verknetet, gemahlen und zu kleinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3,5 µm klassiert. Der Erweichungspunkt der kleinen Teilchen beträgt 85°C und ihre Fließanfangstemperatur 130°C.

Die kleinen Teilchen und die Grundteilchen werden sodann in einem Gewichtsverhältnis von 0,49/1,0 vermischt. Das Gemisch wird in einem V-förmigen Mischer 1 Stunde bei 72°C gerührt. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 1.

Das Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen beträgt bei diesem Toner etwa 60 Prozent, unter der Annahme ρ b/ρ s 1,0. Es ergibt sich ein günstiger Blockierwiderstand von 23 mm. Durch Betrachtung in einem Rasterelektronenmikroskop läßt sich feststellen, daß die kleinen Teilchen in die Oberfläche der Grundteilchen dieses Toners eingebettet sind.

Anschließend wird das Bildfixierungsvermögen (d. h. die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze) eines Zweikomponenten- Trockenentwicklers festgestellt, der durch Zugabe und Vermischen von 3 Teilen des vorerwähnten Toners mit 100 Teilen eines Trägers hergestellt worden ist, wobei der Träger Ferritpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm enthält und mit Polymethylmethacrylat in einer Dicke von 1 µm beschichtet ist. Es ergibt sich ein günstiges Niedertemperatur- Bildfixierungsvermögen von 100°C, wobei ein ausreichender Kontakt der Grundteilchen mit dem Kopierpapier erreicht wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die kleinen Teilchen während des Bildfixierungsverfahrens in die erweichten Grundteilchen gestoßen werden.

Unter Verwendung des vorerwähnten Entwicklers wird bei einer anfänglichen Ladungsmenge des Toners von -18 µC/g ein Kopiervorgang unter Herstellung von 100 000 Kopien unter Verwendung eines handelsüblichen Normalpapier-Kopiergeräts durchgeführt. Nach dem Kopiervorgang beträgt die elektrostatische Ladungsmenge des Toners -16 µC/g, was praktisch mit der ursprünglichen Ladungsmenge des Toners identisch ist, so daß die ursprüngliche hohe Bildqualität erhalten bleibt. Ferner wird keine Abtrennung der kleinen Teilchen von den Grundteilchen beobachtet. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze bleibt stabil bei 110°C. Es wird keine Filmbildung des Toners auf der Oberfläche der Photoleitertrommel beobachtet.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus 90 Teilen Styrol-n-Butylmethacrylat-Copolymerisat und 10 Teilen Ruß wird verknetet, gemahlen und zur Herstellung von Grundteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 17 µm klassiert. Der Erweichungspunkt der Grundteilchen beträgt 64°C und die Fließanfangstemperatur 90°C, gemessen mit dem in Beispiel 1 verwendeten Fließtestgerät.

Anschließend werden die gemäß Beispiel 1 hergestellten kleinen Teilchen und die vorerwähnten großen Teilchen in einem Gewichtsverhältnis von 0,58/1,00 vermischt. Das Gemisch wird in einem V-förmigen Mischer 1 Stunde bei 70°C gerührt. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 2.

Das Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen beträgt bei diesem Toner etwa 70 Prozent, unter der Annahme, ρ b/ρ s 1. Es ergibt sich ein günstiger Blockierwiderstand von 27 mm. Durch Betrachtung in einem Rasterelektronenmikroskop läßt sich feststellen, daß die kleinen Teilchen in die Oberfläche der Grundteilchen des Toners eingebettet sind.

Anschließend wird unter Verwendung dieses Toners gemäß Beispiel 1 ein Entwickler hergestellt und dem Bildfixierungstest unterworfen. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze beträgt 115°C, was auf ein günstiges Niedertemperatur-Fixierungsvermögen hinweist. Unter Verwendung dieses Entwicklers wird (bei einer ursprünglichen Ladungsmenge des Toners von -20 µC/g) ein Kopiervorgang unter Herstellung von 100 000 Kopien gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Die Ladungsmenge des Toners beträgt -19 µC/g, was praktisch mit der ursprünglichen Ladungsmenge des Toners identisch ist, so daß die ursprüngliche hohe Bildqualität erhalten bleibt. Nach der Herstellung von 100 000 Kopien bleibt die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze stabil bei 115°C, und es läßt sich keine Filmbildung des Toners auf der Oberfläche der Photoleitertrommel beobachten.

Beispiel 3

Ein Gemisch aus 90 Teilen Styrol-n-Butylmethacrylat-Copolymerisat, 10 Teilen Ruß und 2 Teilen Nigrosinfarbstoff wird gemäß Beispiel 1 verarbeitet. Man erhält kleine Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 µm. Der Erweichungspunkt der kleinen Teilchen beträgt 86°C und die Fließbeginntemperatur 131°C, gemessen mit dem in Beispiel 1 verwendeten Fließtestgerät.

Die vorerwähnten kleinen Teilchen und die gemäß Beispiel 2 hergestellten Grundteilchen werden in einem Gewichtsverhältnis von 0,66/1,00 vermischt. Das Gemisch wird gemäß Beispiel 2 verarbeitet. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 3. Das Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen in diesem Toner beträgt etwa 70 Prozent, unter der Annahme ρ b/ρ s 1. Es ergibt sich ein günstiger Blockierwiderstand von 25 mm.

Anschließend wird unter Verwendung dieses Toners gemäß Beispiel 1 ein Entwickler hergestellt und dem Bildfixierungstest unterworfen. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze des Toners beträgt 115°C, was auf ein gutes Niedertemperatur-Fixierungsvermögen hinweist.

Unter Verwendung dieses Entwicklers (ursprüngliche Ladungsmenge des Toners +25 µC/g) wird ein Kopiervorgang unter Herstellung von 100 000 Kopien und unter Verwendung des in Beispiel 1 verwendeten Normalpapier-Kopiergeräts durchgeführt. Nach dem Kopiervorgang beträgt die Ladungsmenge des Toners +27 µC/g, was fast identisch mit der ursprünglichen Ladungsmenge des Toners ist, so daß die ursprüngliche hohe Bildqualität erhalten bleibt. Die Fixierungstemperatur des Toners bleibt stabil bei 115°C, und es läßt sich keine Filmbildung des Toners auf der Photoleitertrommel feststellen.

Beispiel 4

Ein Gemisch aus 90 Teilen Polyesterharz, 10 Teilen Ruß und 50 Teilen Fe₃O₄ mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,2 µm, das als magnetisches Material dient, wird verknetet, gemahlen und zu Grundteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 17 µm klassiert. Der Erweichungspunkt der Grundteilchen beträgt 71°C und ihre Anfangsfließtemperatur 98°C, gemessen mit dem in Beispiel 1 verwendeten Fließtestgerät.

Ferner wird ein Gemisch aus 90 Teilen Styrol-n-Butylmethacrylat- Copolymerisat, 10 Teilen Ruß und 3 Teilen Nigrosinfarbstoff verknetet, gemahlen und zu kleinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3,5 µm klassiert. Der Erweichungspunkt der kleinen Teilchen beträgt 87°C und ihre Anfangsfließtemperatur 132°C, gemessen unter Verwendung des Fließtestgeräts.

Anschließend werden die kleinen Teilchen und die Grundteilchen in einem Gewichtsverhältnis von 0,49/1,00 vermischt. Das Gemisch wird in einem V-förmigen Mischer 1 Stunde bei 71°C gerührt. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 4.

Der auf diese Weise hergestellte magnetische Toner (Einkomponenten- Trockenentwickler) zeigt ein Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen von 80 Prozent, unter der Annahme ρ b/ρ s 1,33. Es ergibt sich ein günstiger Blockierwiderstand dieses Toners von 28 mm.

Latente elektrostatische Bildproben werden mit diesem Toner unter Verwendung eines Normalpapier-Kopiergeräts hergestellt, aber nicht fixiert. Ein Bildfixierungstest wird unter Verwendung einer Standard-Bildfixierungsvorrichtung durchgeführt. Es ergibt sich eine günstige Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze von 115°C. Nach Herstellung von 20 000 Kopien unter Verwendung dieses Kopiergeräts ist die erzielte Bildqualität ebenso gut wie am Anfang. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze bleibt stabil bei 115°C, und es läßt sich keine Filmbildung des Toners auf der Photoleitertrommel feststellen.

Vergleichsbeispiel

Gemäß Beispiel 1 wird ein Vergleichstoner vom Mischtyp hergestellt, mit der Abänderung, daß die Grundteilchen und die kleinen Teilchen einfach vermischt werden.

Der Blockierwiderstand dieses Vergleichstoners beträgt nur 4 mm. Bei Betrachtung im Rasterelektronenmikroskop ergibt sich eine vom erfindungsgemäßen Toner deutlich abweichende Struktur insofern, als die kleinen Teilchen weitgehend voneinander getrennt sind und nicht in die Oberfläche der Grundteilchen eingebettet sind.

Dieser Mischtoner wird sodann mit dem gleichen Träger wie in Beispiel 1 gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 vermischt. Man erhält einen Zweikomponenten-Entwickler. Es ergibt sich ein günstiges, durch Messung der Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze ermitteltes Bildfixierungsvermögen von 110°C. Jedoch zeigt der im Rasterelektronenmikroskop ersichtliche Zustand, daß die Grundteilchen vorweigend zur Entwicklung eingesetzt und verbraucht werden, während nur eine geringe Menge der kleinen Teilchen für die Entwicklung herangezogen wird.

Anschließend wird unter Verwendung dieses Entwicklers bei einer ursprünglichen Ladungsmenge des Toners von -12 µC/g ein Kopiervorgang unter Herstellung von 100 000 Kopien und unter Verwendung eines handelsüblichen Normalpapier-Kopiergeräts durchgeführt. Nach dem Kopiervorgang hat sich die Ladungsmenge des Toners auf -5 µC/g geändert. Es tritt somit eine ausgeprägte Verringerung der ursprünglichen hohen Bildqualität ein. Durch eine Zerkleinerung der Grundteilchen kommt es zu einer starken Bildung von verbrauchtem Toner. Die Oberfläche des Trägers ist mit verbrauchtem Toner bedeckt. Ferner läßt sich eine Filmbildung der Grundteilchen auf der Photoleitertrommel beobachten.

Beispiel 5

Kugelförmige kleine Teilchen (aus Methylpolysiloxan, praktisch ohne Erweichungstemperatur, durchschnittliche Teilchengröße 2 µm, Formel

werden mit einem Träger vermischt, der Ferritpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm enthält, das mit Methylmethacrylatharz in einer Dicke von 1 µm und in einem Gewichtsverhältnis von 0,3 Prozent, bezogen auf den Träger, beschichtet ist. Das Gemisch wird 30 Minuten in einer Kugelmühle gerührt. Die Ladungsmenge der erhaltenen kleinen Teilchen, gemessen nach dem Abblasverfahren beträgt -140 µC/g, was auf eine gute Aufladbarkeit hinweist.

Ein Gemisch aus 90 Teilen Polyesterharz und 10 Teilen Ruß wird verknetet, gemahlen und zu Grundteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 µm klassiert. Der Erweichungspunkt der Grundteilchen beträgt 62°C und ihre Fließanfangstemperatur 78°C, gemessen mit dem Fließtestgerät.

Die kleinen Teilchen und die Grundteilchen werden in einem Mischer in einem Gewichtsverhältnis von 1/2,7 gerührt. 100 g des erhaltenen Gemisches werden eine weitere Stunde bei 62°C gerührt. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 5. Das Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen beträgt bei diesem Toner 64 Prozent, unter der Annahme ρ s 1,30 g/cm³ und ρ b = 1,20 g/cm³. Die im Rasterelektronenmikroskop festgestellte Teilchenstruktur dieses Toners ist in Fig. 2 dargestellt. Der Blockierwiderstand des Toners beträgt 28 mm.

Der Toner wird sodann mit einem Träger vermischt, der Ferritpulver mit einer Teilchengröße von 100 µm, das mit Polymethylacrylat in einer Dicke von 1 µm und in einer Menge von 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Träger, beschichtet ist, enthält. Man erhält einen Entwickler. Beim Bildfixierungstest ergibt sich, daß die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze des Toners 110°C beträgt, was auf die Eignung für die Niedertemperatur- Bildfixierung hinweist.

Unter Verwendung dieses Entwicklers (ursprüngliche Ladungsmenge des Toners -22 µC/g) wird ein Kopiervorgang unter Herstellung von 100 000 Kopien und unter Verwendung eines handelsüblichen Normalpapier-Kopiergeräts durchgeführt. Nach dem Kopiervorgang beträgt die Ladungsmenge des Toners -20 µC/g, was fast identisch mit der ursprünglichen Ladungsmenge des Toners ist, so daß die ursprüngliche hohe Bildqualität erhalten bleibt. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze bleibt bei den Standardfixierungsbedingungen bei 110°C stabil, und es wird keine Filmbildung des Toners auf der Photoleitertrommel beobachtet.

Dagegen ergibt sich bei Verwendung von ausschließlich Grundteilchen als Vergleichstonerprobe ein Blockierwiderstand von 0,3 mm, eine Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze von 105°C und eine Tonerladungsmenge von -10 µC/g (bei Verwendung in einem Entwickler). Nach Herstellung von 100 000 Kopien ergeben sich eine Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze von 105°C und eine Ladungsmenge des Toners von -5 µC/g. Es kommt zu einer Filmbildung des Toners auf der Photoleitertrommel und einer Abscheidung des Toners auf dem Hintergrund der erhaltenen Bilder.

Beispiel 6

Kugelförmiges, feines Pulver aus Methylpolysiloxan mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 µm und der gleichen Strukturformel wie in Beispiel 5 wird mit dem gemäß Beispiel 5 verwendeten Träger in einer Menge von 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf den Träger, vermischt. Das Gemisch wird 30 Minuten in einer Kugelmühle gerührt. Die Ladungsmenge der erhaltenen kleinen Teilchen, gemessen nach dem Abblasverfahren, beträgt -210 µC/g, was auf eine gute Aufladbarkeit hinweist.

Nach Rühren der kleinen Teilchen und der Grundteilchen in einem Mischer in einem Gewichtsverhältnis von 1/14 werden 100 g des erhaltenen Gemisches eine weitere Stunde bei 62°C gerührt. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 6.

Das Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen dieses Toners beträgt 82 Prozent, unter der Annahme ρ s = 1,30 g/cm³ und ρ b = 1,20 g/cm³. Der Blockierwiderstand des Toners beträgt 26 mm.

Der Toner wird sodann mit einem Träger vermischt, der Ferritpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm, das mit Polymethylmethacrylat in einer Dicke von etwa 1 µm und in einer Menge von 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Träger, überzogen ist, enthält. Man erhält einen Entwickler. Ein Bildfixierungstest zeigt, daß die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze des Entwicklers 110°C beträgt, was auf die Eignung zur Niedertemperatur-Bildfixierung hinweist.

Unter Verwendung dieses Entwicklers (ursprüngliche Ladungsmenge des Toners -20 µC/g) wird ein Kopiervorgang unter Herstellung von 100 000 Kopien und unter Verwendung eines handelsüblichen Normalpapier-Kopiergeräts durchgeführt. Nach dem Kopiervorgang beträgt die Ladungsmenge des Toners -19 µC/g, was praktisch identisch mit der ursprünglichen Ladungsmenge des Toners ist, so daß die ursprüngliche hohe Bildqualität erhalten bleibt. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze dieses Toners bleibt bei Standardfixierungsbedingungen stabil bei 110°C. Es wird keine Filmbildung des Toners auf der Photoleitertrommel festgestellt.

Beispiel 7

Fein verteilte Teilchen (kein Erweichungspunkt, Zersetzung bei 300°C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1,3 µm aus einem Benzoguanamin-Formaldehyd-Kondensat der folgenden Strukturformel

werden mit einem Trägerstoff vermischt, der Ferritpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm, das mit Siliconharz in einer Dicke von etwa 1 µm und in einer Menge von 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf den Träger, beschichtet ist, enthält. Das Gemisch wird 30 Minuten in einer Kugelmühle gerührt. Man erhält kleine Teilchen. Die Ladungsmenge der kleinen Teilchen, gemessen nach dem Abblasverfahren, beträgt + 160 µC/g.

Nach dem Mischen der kleinen Teilchen und der in Beispiel 5 verwendeten Grundteilchen in einem Gewichtsverhältnis von 1/5 wird das Gemisch in einem Mischer gerührt. 100 g des erhaltenen Gemisches werden eine weitere Stunde bei 62°C gerührt. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 7.

Das Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen beträgt bei diesem Toner 64 Prozent, unter der Annahme ρ s = 1,35 g/cm³ und ρ b = 1,20 g/cm³. Der Blockierwiderstand dieses Toners beträgt 27 mm.

Anschließend wird der Toner mit einem Träger vermischt, der Ferritpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm, das mit Siliconharz in einer Dicke von etwa 1 µm und in einer Menge von 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Träger, beschichtet ist. Man erhält einen Entwickler. Der Bildfixierungstest ergibt eine Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze des Toners von 110°C, was auf eine Niedertemperatur-Bildfixierung hinweist.

Unter Verwendung dieses Entwicklers (bei einer ursprünglichen Ladungsmenge des Toners von +20 µC/g) wird ein Kopierverfahren unter Herstellung von 100 000 Kopien und unter Verwendung eines handelsüblichen Normalpapier-Kopiergeräts durchgeführt. Nach dem Kopiervorgang beträgt die Ladungsmenge des Toners +21 µC/g, was fast der ursprünglichen Ladungsmenge des Toners entspricht, so daß die ursprüngliche hohe Bildqualität erhalten bleibt. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze bleibt bei Standardfixierungsbedingungen bei 110°C stabil, und es läßt sich keine Filmbildung des Toners auf der Photoleitertrommel beobachten.

Beispiel 8

Fein verteilte Teilchen aus Benzoguanamin-Formaldehyd-Kondensat der gleichen Strukturformel wie in Beispiel 7 (kein Erweichungspunkt, Zersetzung bei 300°C) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,2 µm werden mit dem in Beispiel 7 verwendeten Träger in einer Menge von 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf den Träger, vermischt. Das Gemisch wird 30 Minuten in einer Kugelmühle gerührt. Man erhält kleine Teilchen. Die Ladungsmenge der erhaltenen kleinen Teilchen, gemessen nach dem Abblasverfahren beträgt +220 µC/g, was auf eine gute Aufladbarkeit hinweist.

Anschließend werden diese kleinen Teilchen und die in Beispiel 5 verwendeten Grundteilchen in einem Gewichtsverhältnis von 1/25 gemischt. Das Gemisch wird in einem Mischer gerührt. 100 g des erhaltenen Gemisches werden 1 weitere Stunde bei 60°C gerührt. Man erhält den erfindungsgemäßen Toner Nr. 8.

Das Flächenbedeckungsverhältnis der kleinen Teilchen beträgt bei diesem Toner etwa 84 Prozent, unter der Annahme ρ s = 1,35 g/cm³ und ρ b = 1,20 g/cm³. Der Blockierwiderstand des Toners beträgt 25 mm.

Der Toner wird mit einem Träger vermischt, der Ferritpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm, das mit Siliconharz in einer Dicke von etwa 1 µm und in einer Menge von 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Träger, beschichtet ist, enthält. Man erhält einen Entwickler. Der Bildfixierungstest ergibt eine Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze von 110°C, was auf die Eignung für die Niedertemperatur- Bildfixierung hinweist.

Unter Verwendung dieses Entwicklers (bei einer ursprünglichen Ladungsmenge des Toners von +25 µC/g) wird ein Kopiervorgang unter Herstellung von 100 000 Kopien und unter Verwendung eines handelsüblichen Normalpapier-Kopiergeräts durchgeführt. Nach dem Kopiervorgang beträgt die Ladungsmenge des Toners +24 µC/g, was praktisch mit dem ursprünglichen Wert identisch ist, so daß die ursprüngliche hohe Bildqualität erhalten bleibt. Die Bildfixierungs-Temperaturuntergrenze bleibt unter Standardfixierungsbedingungen bei 110°C stabil, und es wird keine Filmbildung des Toners auf der Photoleitertrommel beobachtet.

Somit wird erfindungsgemäß ein Toner zur Entwicklung von latenten elektrostatischen Bildern bereitgestellt, der ein ausgezeichnetes Niedertemperatur-Bildfixierungsvermögen, einen verbesserten Blockierwiderstand und eine verbesserte Dauerhaftigkeit aufweist, ohne daß es zu nachteiligen Einflüssen auf den Photoleiter und den Träger kommt und ohne daß Veränderungen der Zusammensetzung beim Kopieren auftreten. Infolgedessen kommt es zu keiner Qualitätsverminderung der Bilder und des Bildfixierungsvermögens.

Claims

1. Toner zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder, enthaltend

wobei die kleinen Teilchen B in die Oberfläche der Grundteilchen A so eingebettet sind, daß die Oberfläche der Grundteilchen A bis zu einer Tiefe bedeckt ist, die kleiner als die Teilchengröße der kleinen Teilchen B ist.

2. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Bedeckungsfläche der kleinen Teilchen B auf der Oberfläche der Grundteilchen im Bereich von 40 bis 100 Prozent der Oberfläche der Grundteilchen A liegt.

3. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich ein farbgebendes Mittel in den kleinen Teilchen B enthält.

4. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich ein Ladungskontrollmittel in den kleinen Teilchen B enthält.