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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein
elektrophotographische gekapselte Farbtoner-Zusammensetzungen.
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Gekapselte und kaltdruckfixierbare Toner-Zusammensetzungen
sind bekannt. Kaltdruckfixierbare Toner-Zusammensetzungen
weisen eine Reihe von Vorteilen gegenüber Tonern auf, die
durch Wärme geschmolzen werden, was in erster Linie den
geringeren Energieeinsatz betrifft, da diese
Toner-Zusammensetzungen beispielsweise bei Raumtemperatur geschmolzen
werden können. Die Kaltdruckfixierbarkeit ermöglicht auch das
Merkmal der Sofortkopiergeräte. Trotzdem weisen viele der
kaltdruckfixierbaren Toner-Zusammensetzungen des Standes der
Technik eine Reihe von Mängeln auf. Zum Beispiel haben die
Farbtoner des Standes der Technik, insbesondere die
magnetischen Farbtoner, keinen ausreichend niedrigen spezifischen
Durchgangswiderstand von beispielsweise 10&sup4; bis 10&sup6; Ω ·cm, um
wirksam für die induktive Einkomponenten-Entwicklung
verwendet werden zu können; die magnetischen Farbtoner des Standes
der Technik bieten normalerweise auch nicht die gewünschte
Farbqualität oder breite Farbauswahl; und sie werden
gewöhnlich unter hohem Druck fixiert, beispielsweise über 3500 psi,
wobei leicht eine ernstliche Beeinträchtigung der
Bildqualität des ausgewählten Toners eintritt. Insbesondere kann der
hohe Fixierdruck zu Bildern mit geringer Auflösung und
starken Bildabfärbungen führen. Bei einigen
Kaltdruck-Tonerzusammensetzungen des Standes der Technik, einschließlich
schwarzer Toner, kann es aufgrund der gewählten hohen Drücke
zu erheblichen Bildunschärfen kommen. Durch den hohen
Fixierdruck ergeben sich in einigen Fällen auch unangenehme
Probleme beim Papierkalandrieren. Außerdem besteht bei einer Reihe
von gekapselten Tonern des Standes der Technik,
einschließlich schwarzen Tonern, häufig das bekannte Geisterbilder-
Problem bei der Verwendung in ionographischen
Transfix-Druc
kern wie etwa dem Delphax-Drucker. Weiterhin werden bei den
Herstellungsverfahren für die kaltfixierbaren gekapselten
Toner-Zusammensetzungen des Standes der Technik normalerweise
feuergefährliche organische Lösungsmittel als
Verdünnungsträger und Reaktionsmedien verwendet, und dies könnte die
Herstellungskosten für den Toner drastisch erhöhen wegen des
aufwendigen Vorgangs der Lösungsmittelabtrennung und
Wiedergewinnung, der Erfordernis nach explosionssicherem Gerät und
der notwendigen Vorkehrungen, die zur Verhütung der mit dem
Lösungsmittel verbundenen Gefahren zu treffen sind. Zudem
kann sich durch die Einbeziehung eines Lösungsmittels bei den
Verfahren des Standes der Technik die Produktausbeute pro
Volumeneinheit Reaktorgröße verringern. Weiterhin ist es bei
vielen Verfahren des Standes der Technik nicht ohne weiteres
möglich, Toner-Teilchen mit enger Größenverteilung mit Hilfe
der üblichen Massenhomogenisierungstechniken zu erhalten.
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Die folgenden US-Patente würden beachtet: 4 803 144, worin
ein gekapselter Toner mit einem Kern offenbart ist, der als
magnetisierbare Substanz einen Magnetit enthält, siehe
Beispiel 1, der schwarz gefärbt ist, wobei auf der äußeren
Oberfläche der Umhüllung ein weißes, elektrisch leitfähiges
Pulver bereitgestellt ist, vorzugsweise ein Metalloxid-Pulver
wie etwa Zinkoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Siliciumoxid,
Bariumoxid und andere, siehe Spalte 3, Zeile 59 bis Spalte 4; in
Spalte 8 wird angegeben, daß das Färbungsmittel rußschwarz,
blau, gelb und rot sein kann; in Spalte 14 wird angegeben,
daß der elektrisch leitfähige Toner in einem Einkomponenten-
Entwicklungsverfahren mit Magnetbürsten-Entwicklung verwendet
wurde, so daß davon ausgegangen wird, daß der Toner in diesem
Patent im wesentlichen ein Isolator ist; 4 937 167, das die
Steuerung der elektrischen Eigenschaften gekapselter Toner
betrifft, siehe zum Beispiel Spalte 7 und 8, wo erwähnt ist,
daß die äußere Oberfläche der Umhüllung gegebenenfalls
Oberflächenadditive 7 enthalten kann, wobei zu den Beispielen für
dieselben Quarzstaub oder Metalloxid-Stäube gehören, auf
deren Oberfläche Ladungsadditive abgeschieden wurden, siehe
beispielsweise Spalte 17; 4 734 350, das einen verbesserten
positiv geladenen Toner mit modifizierten Ladungsadditiven
offenbart, die Fließhilfsmittel-Zusammensetzungen umfassen,
die bestimmte Aminoalkohol-Derivate chemisch an sich gebunden
oder auf der Oberfläche chemiadsorbiert aufweisen, siehe zum
Beispiel die Zusammenfassung; wie auch 2 986 521; 4 051 077;
4 108 653; 4 301 228; 4 301 228 und 4 626 487.
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Auch die folgenden US-Patente wurden beachtet: 4 514 484,
betreffend ein Pulver, das zur Entwicklung latenter Bilder
geeignet ist, umfassend magnetische Teilchen, die mit einer
Mischung aus einem thermoplastischen Harz und einem Silan
beschichtet sind, siehe zum Beispiel die Zusammenfassung der
Offenbarung, man beachte Spalte 3, beginnend bei Zeile 15, wo
angegeben ist, daß in das organische thermoplastische Harz
ein Silan eingebracht ist, das aus den abgebildeten
ausgewählt ist; in das thermoplastische Harz sind auch magnetische
Stoffe eingebracht, siehe Spalte 3, beginnend bei Zeile 35;
4 565 773, betreffend Trockentoner, die mit nichtionischen
Siloxan/Polyoxyalkylen-Copolymeren mit polarem Ende
oberflächenbeschichtet sind, siehe Zusammenfassung der Offenbarung;
wie auch 4 640 881; 4 740 443; 4 803 144 und 4 097 404.
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Auch der folgende Stand der Technik, durchweg US-Patente,
wurde beachtet: 4 770 968, betreffend Polysiloxan/Butadien-
Terpolymer-Tonerharze, siehe zum Beispiel Spalte 4, man
beachte die Formeln in den Fig. 1 bis 6, einschließlich
Fig. 2B, welche Toner ausgewählt werden können, wobei
Silicon-Trennöle vermieden werden, wobei es keine offensichtliche
Lehre in diesem Patent gibt, die gekapselte Toner betrifft;
4 814 253, betreffend gekapselte Toner, welche Domänen
umfassen, die eine Polymer-Komponente enthalten, die in sich
dispergiert eine Trennzusammensetzung und darüber eine
Grundharzkomponente aufweist, die Tonerharz-Teilchen und Pigment-
Teilchen umfaßt, siehe zum Beispiel die Zusammenfassung der
Offenbarung und Spalte 4, man beachte Spalte 4, wo als eine
der Komponenten des gekapselten Toners Domänen erläutert
sind, die Styrol/Butadien-Blockpolymere wie etwa Kraton,
Styrol-Copolymere oder Styrol/Siloxane umfassen, wobei die
Komponenten Mineralöle oder Siliconöle in sich eingeschlossen
oder gelöst aufweisen; 4 430 408, betreffend
Entwickler-Zusammensetzungen, die ein Fluoren-modifiziertes Alkylsiloxan
und einen Ruß zur Oberflächenbehandlung enthalten, siehe
beispielsweise die Zusammenfassung der Offenbarung;
4 758 491, betreffend trockene Toner- und
Entwickler-Zusammensetzungen mit einem mehrphasigen Polyorganosiloxan-Block-
oder Pfropfkondensationscopolymer, das Polyorganosiloxan-
Domänen einer bestimmten Größe und Konzentration an der
Oberfläche der Tonerteilchen bereitstellt; und 4 820 604,
betreffend Toner-Zusammensetzungen, umfassend Harz-Teilchen,
Pigment-Teilchen und ein Schwefel enthaltendes
Organopolysiloxan-Wachs, etwa die derjenigen Formeln, die in der
Zusammenfassung der Offenbarung abgebildet sind.
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In US-Patent 4 307 169 sind mikrokapselförmige
elektrostatische Markierungsteilchen offenbart, die einen
druckfixierbaren Kern und eine kapselnde Substanz enthalten, die eine
durch Druck aufreißbare Umhüllung umfaßt, wobei die Umhüllung
durch Grenzflächenpolymerisation gebildet ist. Eine in
Übereinstimmung mit der Lehre dieses Patents hergestellte
Umhüllung ist ein mittels Grenzflächenpolymerisation erhaltenes
Polyamid. Weiterhin sind in US-Patent 4 407 922 Hafttoner-
Zusammensetzungen offenbart, umfassend eine Mischung aus zwei
nichtmischbaren Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe
bestehend aus bestimmten Polymeren als Hartkomponente und
Polyoctyldecylvinylether-Co-Maleinsäureanhydrid als
Weichkomponente. Für die Herstellung der Toner dieses Patents wurden
ebenfalls Grenzflächenpolymerisationsverfahren ausgewählt. Im
Stand der Technik sind auch gekapselte
Toner-Zusammensetzungen offenbart, die in einigen Fällen teure Pigmente und
Farbstoffe enthalten, siehe zum Beispiel die
Photokapsel-Farbtoner der US-Patente 4 399 209; 4 482 624; 4 483 912 und
4 397 483.
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Ferner sind in US-Patent 4 758 506 kaltdruckfixierbare
Einkomponenten-Tonerzusammensetzungen offenbart, wobei sich die
gewählte Umhüllung mit Hilfe eines
Grenzflächenpolymerisationsverfahrens herstellen läßt.
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In der europäische Patentanmeldung Nr. 0 413 604 wird eine
gekapselte Toner-Zusammensetzung erläutert, umfassend einen
Kern, der Pigmente oder Farbstoffe und ein in Polysiloxan
eingearbeitetes Kernbindemittel umfaßt und in einer Umhüllung
gekapselt ist.
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Die EP-A-463 412, die in den Umfang von Art. 54(3) EPÜ fällt,
offenbart eine gekapselte Toner-Zusammensetzung, umfassend
einen Kern, der ein Polymerharz, ein Farbpigment, einen
Farbstoff oder Mischungen derselben, ein im wesentlichen
farbloses magnetisches Material und einen Weißtöner umfaßt und
der in eine polymere Umhüllung gekapselt ist, die leitfähige
Metalloxide umfaßt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Toner-Zusammensetzung, mit der es möglich ist,
wenigstens einige der vorstehend beschriebenen Mängel der Toner
des Standes der Technik zu beheben.
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Die vorliegende Erfindung macht eine elektrophotographische
magnetische gekapselte Farbtoner-Zusammensetzung nach
Anspruch 1 verfügbar.
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Ein erfindungsgemäßer Toner kann etwa 3 bis etwa 30 Gew.-%
Hüllpolymer, etwa 20 bis etwa 75 Gew.-% Kernbindemittel, etwa
1 bis 20 Gew.-% Pigment, etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% eines im
wesentlichen farblosen oder hell gefärbten magnetischen
Materials, etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% eines Weißtöners und etwa
0,1 bis etwa 20 Gew.-% eines leitfähigen Metalloxid-Pulvers
umfassen. Alternativ ist in einem erfindungsgemäßen Toner das
polymere Bindemittel in einer Menge von etwa 20 bis etwa
78 Gew.-% des Toners vorhanden, das magnetische Material ist
in einer Menge von etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% vorhanden, das
Farbpigment, der Farbstoff oder Mischungen derselben sind in
einer Menge von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% vorhanden, der
Weißtöner ist in einer Menge von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-%
vorhanden, und das Metalloxid ist in einer Menge von etwa 0,1
bis etwa 20 Gew.-% des Toners vorhanden.
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Die gekapselten Toner der vorliegenden Erfindung lassen sich
mit Hilfe einer Reihe verschiedener Methoden herstellen,
darunter den bekannten chemischen Mikroeinkapselungsverfahren
mit hüllenbildender Grenzflächenpolykondensation und
Kernbindemittel bildender radikalischer Polymerisation. Das
vorstehend erwähnte Herstellungsverfahren umfaßt (1) Mischen oder
Blenden eines Kern-Monomers oder Monomerer, bis zu 10 und
vorzugsweise 5 in einigen Ausführungsformen, mit einem
radikalischen Initiator oder Initiatoren, Pigmenten, Farbstoffen
oder einer Mischung derselben, einem farblosen oder leicht
gefärbten magnetischen Material, einem Weißtöner und einem
öllöslichen Hüllenvorläufer oder Vorläufern; (2) Dispergieren
der resultierenden Mischung durch Blenden unter hoher
Scherung zu stabilisierten Mikrotröpfchen in einem wäßrigen
Medium, enthaltend geeignete Dispergiermittel oder
Suspendiermittel; (3) danach Durchführung einer hüllenbildenden
Grenzflächenpolykondensation mit den stabilisierten Mikrotröpfchen
durch Zugabe eines wasserlöslichen Hüllen-Monomers oder
Monomerer; (4) anschließende Bildung des Kernbindemittels durch
wärmeinduzierte radikalische Polymerisation in den
neugebildeten Mikrokapseln; und (5) Waschen und Trocknen der
resultierenden gekapselten Teilchen und Oberflächenbehandlung
derselben mit einem leitfähigen Metalloxid-Pulver, um den
gekapselten magnetischen Farbtoner der vorliegenden Erfindung
zu ergeben. Die hüllenbildende Grenzflächenpolykondensation
wird gewöhnlich bei Umgebungstemperatur, etwa 25ºC,
durchgeführt, doch können je nach Beschaffenheit und ausgewählten
Hüllenvorläufern auch höhere Temperaturen angewandt werden.
Die das Kernbindemittel bildende radikalische Polymerisation
wird gewöhnlich bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur
bis etwa 100ºC und vorzugsweise Umgebungs- oder
Raumtemperatur, etwa 25ºC, bis etwa 90ºC durchgeführt. Zudem kann mehr
als ein bekannter Initiator verwendet werden, um den
Polymerisationsumsatz zu verbessern und das gewünschte
Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung zu ergeben. Die
Oberflächenleitfähigkeitseigenschaften des Toners der
vorliegenden Erfindung werden in erster Linie durch
Pulverbeschichten der Toner mit leitfähigen, fein gepulverten
Metalloxiden oder Mischoxiden erreicht. Es kann sein, daß
Toner mit leitfähigen Additiven wie etwa Ruß, Graphit und
Mischungen derselben nicht für magnetische
Farbtoner-Zusammensetzungen geeignet sind, da sie den Tonern normalerweise
eine schwarze Färbung verleihen - ein Nachteil, der mit den
Tonern der vorliegenden Erfindung in Ausführungsformen
derselben vermieden oder minimiert wird. Die vorstehend
erwähnten Metalloxid-Oberflächenadditive der vorliegenden Erfindung
können auch dazu dienen, den resultierenden Tonern die
gewünschte Pulverrieselfähigkeit und die gewünschten
Oberflächentrenneigenschaften zu verleihen.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung in einer
Ausführungsform ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren für
druckfixierbare magnetische gekapselte
Farbtoner-Zusammensetzungen mit Hilfe eines chemischen
Mikroeinkapselungsverfahrens mit hüllenbildender Grenzflächenpolykondensation und
Kernbindemittel bildender radikalischer Polymerisation, wobei
als Vorläufer für die Kernbindemittel ein Monomer oder
Monomere vom Additionstyp und als Vorläufer für das Hüllpolymer
Polykondensationsreagenzien ausgewählt werden, wobei
wenigstens eines derselben öllöslich und wenigstens eines
derselben wasserlöslich ist, und die Vorläufer eine
Kondensationspolymerisation an der Mikrotröpfchen/Wasser-Grenzfläche
eingehen können, was zur Bildung der Umhüllung führt. Die
resultierenden gekapselten Teilchen werden anschließend leitfähig
gemacht, indem ein leitfähiges Metalloxid- oder Mischoxid-
Pulver auf ihre Oberfläche aufgebracht wird, wobei das
Aufbringen mit Hilfe der bekannten herkömmlichen Techniken des
Trockenblendens oder -mischens erfolgen kann. Insbesondere
läßt sich der spezifische Durchgangswiderstand der
gekapselten Toner auf einen Wert von beispielsweise etwa 10³ Ω · cm bis
etwa 10&sup8; Ω· cm verringern, indem der Toner mit einer wirksamen
Menge, beispielsweise etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% eines
leitfähigen feinen Metalloxid-Pulvers gemischt wird, wobei das
Metalloxid-Pulver einen geringen spezifischen Widerstand von
im allgemeinen weniger als etwa 1000 Ω · cm und insbesondere
weniger als 100 Ω · cm aufweist. Darüber hinaus besitzt das
Metalloxid-Pulver eine Primärteilchengröße von weniger als
0,1 um (1000 Å), beispielsweise 0,015 um (150 Å).
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Die gekapselten Toner der vorliegenden Erfindung haben im
allgemeinen einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 5
bis etwa 50 um, ein magnetisches Moment bei Sättigung von
etwa 25 bis etwa 60 emu/g und einen spezifischen
Durchgangswiderstand von etwa 10³ bis etwa 10&sup8; Ω · cm, vorzugsweise etwa
10&sup4; bis 10&sup6; Ω · cm, wobei der letztere Bereich besonders ideal
für eine Reihe handelsüblicher
Einkomponenten-Entwicklungssysteme ist, etwa für die Delphax-Drucker S3000TM, S4500TM und
S6000TM und den Drucker 4075TM der Xerox Corporation.
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Die vorstehend erwähnten leitfähigen Metalloxid-Pulver sind
erhältlich oder lassen sich bei einer Ausführungsform
herstellen durch (1) Hochtemperatur-Flammhydrolyse flüchtiger
Metall-Verbindungen wie etwa Titantetrahalogenid,
insbesondere Chlorid, oder Zinntetrahalogenid, insbesondere Chlorid, in
einer Wasserstoff/Sauerstoff-Flamme, gegebenenfalls in
Gegenwart anderer Metall-Dotierungsmittel wie etwa
Bismuthalogenid, insbesondere Chlorid, in wirksamen Mengen von etwa 0,1
bis etwa 50 Gew.-%, und insbesondere etwa 5 bis 15 Gew.-%, um
ein hochdisperses Metalloxid- oder Mischoxid-Pulver zu
ergeben; und (2) anschließendes Erhitzen des resultierenden
Metalloxid-Pulvers auf eine Temperatur von beispielsweise etwa
400ºC bis zu 600ºC unter einer Wasserstoff-Atmosphäre, um die
restlichen Halogenide zu entfernen. Zu den erläuternden
Beispiele für pulverförmige Metalloxide, die für die Toner der
vorliegenden Erfindung geeignet sind, gehören Oxide oder
Mischoxide von Aluminium, Antimon, Barium, Bismut, Cadmium,
Chrom, Indium, Lithium, Magnesium, Molybdän, Nickel, Niob,
Ruthenium, Tantal, Titan, Zinn, Vanadium, Zink, Zirconium und
dergleichen. Die leitfähigen Metalloxid-Pulver können durch
Zugabe von und Mischen mit bestimmten Silan-Agenzien
oberflächenbehandelt werden, um beispielsweise ihre
Pulverrieseleigenschaften zu verbessern und ihre
Feuchtigkeitsempfindlichkeit zu verringern. Bei der Silan-Komponente kann es sich
um Hexamethyldisilazan, Bis(trimethylsilyl)acetamid,
Alkyltrialkoxysilan, Dialkyldialkoxysilan, Alkoxytrialkylsilan
oder Siloxysilane handeln.
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Bei einer erfindungsgemäßen Toner-Zusammensetzung kann das
Metalloxid mit Bismut/Antimon dotiertes Zinnoxid sein oder
mit Tantal/Antimon/Indium dotiertes Titanoxid. Das
Dotierungsmittel im Metalloxid kann in einer Menge von etwa 0,1
bis etwa 20 Mol-% vorhanden sein.
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Die vorliegende Erfindung macht auch eine
Toner-Zusammensetzung verfügbar, umfassend einem Kern, der ein polymeres
Bindemittel, Farbpigment-Teilchen, ein im wesentlichen farbloses
oder leicht gefärbtes magnetisches Material und einen
Weißtöner umfaßt, wobei der Kern in einer polymeren Umhüllung
gekapselt ist, die farblose leitfähige Komponenten enthält,
umfassend Mischoxide von Zinn und Bismut; Mischoxide von Zinn
und Antimon; Mischoxide von Zinn und Tantal; Mischoxide von
Zinn und Niob; Mischoxide von Titan und Bismut; Mischoxide
von Titan und Antimon; Mischoxide von Titan und Tantal;
Mischoxide von Titan und Niob.
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Zu den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehören
eine magnetische gekapselte Farbtoner-Zusammensetzung,
umfassend einen Kern, der ein polymeres Bindemittel, ein
farbloses oder hell gefärbtes magnetisches Material, ein
Farbpigment, einen Farbstoff oder eine Mischung derselben außer
schwarz und einen Weißtöner umfaßt, wobei der Kern in einer
polymeren Umhüllung gekapselt ist, die in sich oder auf sich
ein leitfähiges Metalloxid-Pulver enthält; eine leitfähige
magnetische gekapselte Farbtoner-Zusammensetzung, umfassend
einen Kern, der ein polymeres Bindemittel, ein im
wesentlichen farbloses magnetisches Material, ein Farbpigment außer
schwarz und einen Weißtöner umfaßt, wobei der Kern in einer
polymeren Umhüllung gekapselt ist, die auf sich ein
leitfähiges Metalloxid-Pulver enthält, und wobei der Toner einen
spezifischen Durchgangswiderstand von etwa 10³ bis etwa
10&sup8; Ω · cm aufweist; eine magnetische gekapselte Farbtoner-
Zusammensetzung, umfassend einen Kern, der ein polymeres
Bindemittel, ein gräulich gefärbtes magnetisches Material,
ein Pigment und einen Weißtöner umfaßt, wobei der Kern in
einer polymeren Umhüllung gekapselt ist, die ein leitfähiges
Metalloxid-Pulver enthält, und wobei der Toner einen
spezifischen Durchgangswiderstand von etwa 10&sup4; bis etwa 10&sup6; Ω · cm
aufweist, wobei das Metalloxid die Oxide von Aluminium,
Antimon, Barium, Bismut, Cadmium, Chrom, Indium, Lithium,
Magnesium, Molybdän, Nickel, Niob, Ruthenium, Tantal, Titan, Zinn,
Vanadium, Zink, Zirconium, Mischungen derselben und
dergleichen umfassen kann.
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Zu den Beispielen für die auswählbaren Kernbindemittel, die
in wirksamen Mengen vorhanden sind, beispielsweise von etwa.
20 bis etwa 90 Gew.-%, gehören - ohne darauf beschränkt zu
sein - die bekannten Polymere wie z. B. Additionspolymere,
etwa Acrylat, Methacrylat, Styrol-Polymere oder Copolymere
derselben und dergleichen, wobei die Bindemittel erhalten
werden können durch in situ-Polymerisation der
Additionsmonomere innerhalb der Mikrokapseln nach der Hüllenbildung und
die Monomere ausgewählt werden können aus der Gruppe
vorzugsweise bestehend aus Methylacrylat, Methylmethacrylat,
Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat,
Butylacrylat, Butylmethacrylat, Pentylacrylat,
Pentylmethacrylat, Hexylacrylat, Hexylmethacrylat, Heptylacrylat,
Heptylmethacrylat, Octylacrylat, Octylmethacrylat,
Cyclohexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Laurylacrylat,
Laurylmetha
crylat, Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Benzylacrylat,
Benzylmethacrylat, Ethoxypropylacrylat,
Ethoxypropylmethacrylat, Methylbutylacrylat, Methylbutylmethacrylat,
Ethylhexylacrylat, Ethylhexylmethacrylat, Methoxybutylacrylat,
Methoxybutylmethacrylat, Cyanbutylacrylat, Cyanbutylmethacrylat,
Tolylacrylat, Tolylmethacrylat, Styrol, substituierten
Styrolen, anderen im wesentlichen äquivalenten Additionsmonomeren
und anderen bekannten Additionsmonomeren, siehe
beispielsweise US-Patent 4 298 672, und Mischungen derselben.
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Bei einer erfindungsgemäßen Toner-Zusammensetzung kann das
Pigment ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus
Hellogen B, Pylam Oil Blue, Pylam Oil Yellow, Pigmentblau,
Pigmentviolett, Pigmentrot, Zitronengelb, Bon Red, NOVAperm
Yellow FGL, Hostaperm Pink, 2,9-Dimethyl-substituiertem
Chinacridon, Dispersed Red, Solvent Red,
Kupfer-tetra(octadecylsulfonamido)phthalocyanin, Kupfer-phthalocyanin,
Diarylidgelb, 3,3-Dichlorbenzidinacetoacetaniliden, einem
Nitrophenylaminosulfonamid, Dispersed Yellow,
2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilid, Phenylazo-4'-chlor-2,5-dimethoxyacetoacetanilid und
Permanent Yellow FGL.
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Zu den verschiedenen bekannten auswählbaren Färbemitteln oder
Pigmenten, die im Kern in einer wirksamen Menge von
beispielsweise etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% des Toners und
vorzugsweise in einer Menge von etwa 3 bis etwa 10 Gew.-% vorhanden
sind, gehören Heliogen Blue L6900, D6840, D7080, D7020, Pylam
Oil Blue (bereits erwähnt) und Pylam Oil Yellow (bereits
erwähnt), Pigment Blue 1, erhältlich bei Paul Uhlich &
Company Inc., Pigment Violet 1, Pigment Red 48, Lemon Chrome
Yellow DCC 1026, E. D. Toluidine Red und Bon Red C, erhältlich
bei Dominion Color Corporation Ltd., Toronto, Ontario,
NOVAperm Yellow FGL (bereits erwähnt), Hostaperm Pink E von
Hoechst, Cinquasia Magenta, erhältlich bei E. I. DuPont de
Nemours & Company, Lithol Scarlet, Hostaperm Blue, Hostaperm
Red, Hostaperm Green, PV Fast Green, Cinquasia Yellow, PV
Fast Blue und dergleichen. Die auswählbaren Farbpigmente oder
Farbstoffe sind im allgemeinen rote, blaue, grüne, braune,
cyanfarbene, magentafarbene oder gelbe Pigmente oder
Farbstoffe und Mischungen derselben. Zu den Beispielen für die
als Pigmente auswählbaren magentafarbenen Materialien gehören
beispielsweise 2,9-Dimethyl-substituierter Chinacridon-
(bereits erwähnt) und Anthrachinon-Farbstoff, aufgeführt im
Color Index als Cl 60710, Cl Dispersed Red 15,
Diazo-Farbstoff, aufgeführt im Color Index als Cl 26050, Cl Solvent Red
19 und dergleichen. Zu den erläuternden Beispiele für die als
Pigmente verwendbaren Cyan-Materialien gehören Kupfer-tetra-
(octadecylsulfonamido)phthalocyanin (bereits erwähnt),
x-Kupfer-phthalocyanin-Pigment, aufgeführt im Color Index als Cl
74160, Cl Pigment Blue und Anthrathrene Blue, aufgeführt im
Color Index als Cl 69810, Special Blue X-2137 und
dergleichen; während erläuternde Beispiele für gelbe Pigmente, die
ausgewählt werden können, Diarylidgelb,
3,3-Dichlorbenzidinacetoacetanilide (bereits erwähnt), ein Monoazo-Pigment,
aufgeführt im Color Index als Cl 12700, Cl Solvent Yellow 16,
ein Nitrophenylaminosulfonamid, aufgeführt im Color Index als
Foron Yellow SE/GLN, Cl Dispersed Yellow 33,
2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilid,
Phenylazo-4'-Chlor-2,5-dimethoxyacetoacetanilid und Permanent Yellow FGL (bereits erwähnt) sind.
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Zu den Beispielen für typische bekannte Hüllpolymere gehören
Polyharnstoffe, Polyamide, Polyester, Polyurethane,
Mischungen derselben und andere ähnliche Polykondensationsprodukte,
wobei in den polymeren Strukturen der Hüllpolymere
gegebenenfalls bestimmte weiche und flexible Segmente wie etwa
Polyether- oder Polymethylen-Einheiten eingearbeitet sein können.
Die Umhüllungen umfassen im allgemeinen etwa 5 bis etwa
30 Gew.-% des Toners und weisen im allgemeinen eine Dicke von
beispielsweise weniger als etwa 5 um auf. Es können auch
andere Hüllpolymere (zum Beispiel Polycarbonate), Hüllmengen
und Dicken ausgewählt werden.
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Ist das Hüllpolymer ein Polyharnstoff, so kann der
Polyharnstoff aus der Polykondensation einer Mischung aus
Polyisocya
nat und Polyether/Polyisocyanat mit einem Diamin abgeleitet
sein. Polyisocyanat und Polyether/Polyisocyanat können
ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Benzoldiisocyanat,
Toluoldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat,
Cyclohexandiisocyanat, Hexandiisocyanat und Polyether/Polyisocyanaten.
Vorzugsweise werden flüssige Polyether/Polyisocyanate
ausgewählt.
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Die öllöslichen hüllenbildenden Vorläufer, die in der
Mikrotröpfchen-Phase während des Mikroeinkapselungsvorgangs
vorhanden sind, umfassen Diisocyanate, Diacylchlorid und
Bischlorformiat, mit weichen und flexiblen Einheiten wie etwa
Polymethylen- oder Polyether-Segmenten in ihren molekularen
Strukturen. Gegebenenfalls können auch geeignete
polyfunktionelle Vernetzungsmittel in wirksamen Mengen von
beispielsweise etwa 1 bis etwa 25 Gew.-%, etwa Triisocyanat,
Triacylchlorid und dergleichen zugesetzt werden, um vernetzte
Hüllpolymere zu ergeben, die erhöhte mechanische Festigkeit
aufweisen. Zu den erläuternden Beispielen für die
Hüllenvorläufer gehören Polyether-basiertes Polyisocyanat, etwa die
Diphenylmethandiisocyanat-basierten flüssigen
Vibrathane-Polyether B-635, B-843 von Uniroyal Chemical und dergleichen, die
Toluoldiisocyanat-basierten flüssigen Vibrathane-Polyether
B-604, B-614 und dergleichen, sowie die flüssigen
Polyetherisocyanat-Prepolymere E-21 oder E-21A, 743, 744 von Mobay
Chemical Corporation und dergleichen, Adipoylchlorid,
Fumaroylchlorid, Suberoylchlorid, Succinylchlorid,
Phthaloylchlorid, Isophthaloylchlorid, Terephthaloylchlorid,
Ethylenglycolbischlorformiat, Diethylenglycolbischlorformiat,
Triethylenglycolbischlorformiat und dergleichen. Zudem können
auch andere polyfunktionelle Reagenzien als Reaktionspartner
zugesetzt werden, um die Hülleneigenschaften wie etwa
mechanische Festigkeit und Druckempfindlichkeit zu verbessern. Bei
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die
vorstehend erwähnten Reaktionspartner ausgewählt sein aus der
Gruppe bestehend aus Benzoldiisocyanat, Toluoldiisocyanat,
Diphenylmethandiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat,
Bis(4-isocyanatocyclohexyl)methan, MONDUR CB-60, MONDUR CB-
75, MONDUR MR, MONDUR MRS 10, PAPI 27, PAPI 135, Isonate
143L, Isonate 181, Isonate 125M, Isonate 191 und Isonate 240.
Zu den wasserlöslichen hüllenbildenden Monomerkomponenten,
die der wäßrigen Phase zugesetzt werden können, gehören
Polyainine oder Polyole, darunter Bisphenole. Zu den
erläuternden Beispielen für die wasserlöslichen Hüllmonomere gehören
Ethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin,
2-Methylpentamethylendiamin, Hexamethylendiamin,
p-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin, 2-Hydroxytrimethylendiamin,
Diethylentriamin, Triethylentetraamin, Tetraethylenpentaamin, 1,8-
Diaminooctan, Xylylendiamin, Bis(hexamethylen)triamin, Tris-
(2-aminoethyl)amin, 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin), Bis(3-
aminopropyl)ethylendiamin, 1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan,
1,5-Diamino-2-methylpentan, Piperazin, 2-Methylpiperazin,
2,5-Dimethylpiperazin, 1,4-Bis(3-aminopropyl)piperazin und
2,5-Dimethylpentamethylendiamin, Bisphenol A, Bisphenol Z und
dergleichen. Falls gewünscht, kann eine wasserlösliche
vernetzende Komponente, etwa ein Triamin oder Triol, in
wirksamen Mengen zugesetzt werden, um Vernetzung in die
Hüllpolymerstruktur einzubringen und damit deren mechanische
Festigkeit zu verbessern.
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Zu den Beispielen für die magnetischen Materialien, die für
die Toner-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
ausgewählt werden können und in einer wirksamen Menge von
beispielsweise etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% vorhanden sind,
gehören Eisenpulver, etwa solche, die bei der Reduktion von
Eisen-tetracarbonyl erhalten werden und von BASF als Sicopur
4068 FFTM im Handel erhältlich sind; Cobalt-Pulver, die von
Noah Chemical Company im Handel erhältlich sind; MetglasTM,
MetglasTM ultrafein, die von Allied Company im Handel
erhältlich sind; behandelte Eisenoxide wie etwa Bayferrox AC5106MTM,
die von Mobay im Handel erhältlich sind; behandeltes
Eisenoxid TMB-50, das von Magnox im Handel erhältlich ist;
Carbonyleisen SfTM, das von GAF Company im. Handel erhältlich ist;
Mapico Tan"·", das von Columbia Company im Handel erhältlich
ist; behandeltes Eisenoxid MO-2230TM, das von Pfizer Company
im Handel erhältlich ist; Nickel-Pulver ONF 2460TM, das von
Sherritt Gordon Canada Company im Handel erhältlich ist;
Nickel-Pulver, Chrom-Pulver; Manganferrite; und dergleichen;
sowie eine Kombination aus zwei oder mehr Metallpulvern. Die
bevorzugte mittlere Durchmesser-Teilchengröße des
magnetischen Materials beträgt etwa 0,1 um bis etwa 6 um, doch
können auch andere Teilchengrößen eingesetzt werden.
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Zu den Beispielen für die leitfähigen Komponenten, die auf
der Umhüllung vorhanden und/oder darin enthalten sind,
gehören pulverförmige Metalloxide und Mischoxide wie etwa
Zinnoxid, Zinkoxid, Yttriumoxid, Vanadiumoxid, Wolframoxid,
Titanoxid, Thalliumoxid, Tantaloxid, Siliciumoxid,
Rutheniumoxid, Rhodiumoxid, Platinoxid, Palladiumoxid, Nioboxid,
Nickeloxid, Molybdänoxid, Manganoxid, Magnesiumoxid,
Lithiumoxid, Iridiumoxid, Cobaltoxid, Chromoxid, Cäsiumoxid,
Calciumoxid, Cadmiumoxid, Bismutoxid, Berylliumoxid, Bariumoxid,
Antimonoxid, Aluminiumoxid, Mischungen derselben und
dergleichen. Die leitfähigen Pulver sind in verschiedenen wirksamen
Mengen wie beispielsweise 0,1 bis etwa 20 Gew.-% und
vorzugsweise etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% vorhanden. In einer
speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das
leitfähige pulverförmige Metalloxid ein Mischoxid, umfassend etwa
90 bis etwa 95 Gew.-% Zinnoxid und etwa 5 bis etwa 10 Gew.-%
Bismutoxid oder Antimonoxid. Diese Oxide sind hilfreich, um
die Bildung eines relativ leitfähigen magnetischen
gekapselten Farbtoners zu ermöglichen, mit dem qualitativ hochwertige
Bilder erhalten werden können. Zusätzlich können die
vorstehend erwähnten leitfähigen Metalloxid-Pulver mit einem Silan-
Agens wie beispielsweise Hexamethyldisilazen oder
Bis(trimethylsilyl)acetamid und dergleichen oberflächenbehandelt
werden, indem die Oxidpulver dem Silan-Dampf bei höherer
Temperatur, zum Beispiel 200ºC bis 300ºC ausgesetzt werden, um
deren Pulverrieseleigenschaften zu verbessern. Die wirksame
Menge an Silan-Agens beträgt beispielsweise etwa 0,1 bis etwa
10 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,5 bis 5 Gew.-%.
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Es können verschiedene bekannte Weißtöner ausgewählt werden,
etwa ein anorganisches weißes Pulver, ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus pulverförmigem Aluminiumoxid,
Bariumoxid, Calciumcarbnonat, Calciumoxid, Magnesiumoxid,
Magnesiumstearat, Titanoxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Zinkstearat und
dergleichen. Der Weißtöner ist in verschiedenen wirksamen
Mengen vorhanden, beispielsweise etwa 1 bis etwa 20 Gew.-%.
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Bei einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
magnetischer gekapselter Farbtoner-Zusammensetzungen bereitgestellt,
umfassend das Mischen und Dispergieren eines Kernmonomers
oder -monomerer, eines Radikalinitiators, von Farbpigment-
Teilchen, Farbstoffen oder Mischungen derselben, eines
magnetischen Materials, eines Weißtöners und eines
Hüllenvorläufers oder -vorläufern zu Mikrotröpfchen einer bestimmten
Tröpfchengröße in einem wäßrigen Medium, enthaltend ein
Dispergiermittel oder einen Suspensionsstabilisator, wobei sich
der volumengemittelte Durchmesser der Mikrotröpfchen ohne
weiteres auf etwa 5 um bis etwa 30 um einstellen läßt und die
volumengemittelte Tröpfchengrößenverteilung weniger als 1,4
beträgt, bestimmt aus Coulter-Zähler-Messungen der
Mikrokapsel-Teilchen nach dem Einkapseln; Bildung einer
Mikrokapselhülle um die Mikrotröpfchen mittels
Grenzflächenpolymerisation durch Zugabe einer wasserlöslichen Hüllmonomer-
Komponente; und anschließende Durchführung einer
radikalischen Polymerisation, um das Kernbindemittel in den neu
gebildeten Mikrokapseln zu bilden, indem beispielsweise die
Reaktionsmischung von Raumtemperatur auf etwa 90ºC über einen
Zeitraum von etwa 1 bis etwa 10 Stunden erhitzt wird. Zu den
Beispielen für bekannte Suspensionsstabilisatoren, die in
wirksamen Mengen von beispielsweise etwa 0,1 bis etwa
15 Gew.-% in einigen für das Verfahren der vorliegenden
Erfindung ausgewählten Ausführungsformen vorhanden sind,
gehören wasserlösliche Polymere wie etwa Polyvinylalkohole,
Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose,
Hydroxyethylmethylcellulose und dergleichen. Zu den erläuternden Beispielen für
bekannte Radikalinitiatoren, die für die Herstellung der
Toner der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, gehören
im Handel erhältliche Azo-Verbindungen wie etwa
2,2'-Azodimethylvaleronitril, 2,2'-Azoisobutyronitril,
Azobiscyclohexannitril, 2-Methylbutyronitril, Vazo 52, Vazo 64 oder
Mischungen derselben, wobei die Menge an Initiator(en)
beispielsweise etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% des/der Kernmonomers(en)
beträgt. Die für die Toner-Hüllenbildung und deren
Umhüllungen gewählten Grenzflächenpolymerisationsverfahren sind zum
Beispiel in den US-Patenten 4 000 087 und 4 307 169
erläutert. Nach der Bildung der gekapselten Teilchen können die
Oberflächenadditivkomponenten wie etwa Zinkstearat und die
leitfähigen Metalloxid-Pulver durch Mischen oder Blenden mit
Hilfe der bekannten üblichen Verfahren eingebracht oder
aufgebracht werden. So können in Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung der Tonerproduktoberfläche beispielsweise
bekannte Oberflächentrennadditive und/oder die
Rieselfähigkeit fördernde Additive wie etwa Aerosile, etwa Aerosil
R972TM, Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren wie
Zinkstearat, oder kolloidale Siliciumdioxide und dergleichen in
wirksamen Mengen von beispielsweise etwa 0,05 bis etwa 3 und
vorzugsweise etwa 1 Gew.-% durch Mischen zugesetzt werden,
siehe zum Beispiel die hierin erwähnten US-Patente. Beispiele
für die vorstehend erwähnten Additive sind in den US-Patenten
3 590 000, 3 720 617, 3 900 588 und 3 983 045 erläutert.
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Eine erfindungsgemäße Toner-Zusammensetzung kann bei einem
Abbildungsverfahren verwendet werden, umfassend die Bildung
eines Bilds auf einem Abbildungselement, anschließendes
Entwickeln des Bilds mit der Toner-Zusammensetzung, Übertragen
des Bilds auf ein geeignetes Substrat und Fixieren des Bilds
auf demselben.
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Die folgenden Beispiele werden gegeben, um verschiedene
Aspekte der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Beispiel 1
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Das folgende Verfahren erläutert die Herstellung eines
leitfähigen Zinnoxid-Pulvers, das zur Zuhilfenahme verwendet
wurde, eine Toner-Zusammensetzung gemäß vorliegender
Erfindung mit einem bestimmten Wert für die spezifische
Leitfähigkeit zu versehen.
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Stickstoff-Gas (2,0 Liter pro Minute) wurde bei
Raumtemperatur, etwa 25ºC, durch Zinntetrachlorid (100 g) perlen lassen,
und der resultierende Dampf wurde mit Sauerstoff und
Wasserstoff, die beide mit etwa 0,7 Liter pro Minute strömten,
gemischt, wobei die Strömungsgeschwindigkeiten des
zugeführten Sauerstoffs und Wasserstoffs bei 0,85 Litern pro Minute
gehalten wurden. Die resultierende Mischung mit ungefähren
molaren Anteilen an Zinntetrachlorid von 1, Stickstoff 59,
Wasserstoff 15 und Sauerstoff 15 wurde dann in einer Flamme
verbrannt. Die Verbrennungsprodukte wurden dann in einem auf
etwa 200ºC erhitzten Glasrohr etwa 10 Sekunden lang im Flug
agglomerieren lassen und dann durch Absaugen an einem
TeflonTM-Gewebefilter aufgefangen. Das aufgefangene Zinnoxid-
Produkt (55,0 g) wurde in einem rotierenden 500 ml-Kolben auf
400ºC erhitzt. Ein Strom aus Luft und Wasserdampf wurde 30
Minuten lang in den Kolben geleitet, gefolgt von einem Strom
aus Wasserstoff-Gas, Argon-Gas und Wasserdampf über weitere
30 Minuten. Die Gasströmungsgeschwindigkeit wurde so
eingestellt, daß bei jeder dieser Behandlungen das Kolbenvolumen
mehr als 10mal ausgetauscht wurde. Das resultierende,
gebrochen weiße Zinn(IV)-oxid-Produkt (54,0 g) hatte einen
mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,009 um (90 Å), gemessen
mittels Durchstrahlungselektronenmikroskopie, und mit, einer
Preßpelletprobe wurde ein spezifischer Widerstand von 18 Ω · cm
erhalten, gemessen mit Hilfe bekannter Methoden und
insbesondere wie hierin angegeben, siehe Beispiel IV.
Beispiel 2
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Das folgende Verfahren erläutert die Herstellung eines
leitfähigen dotierten Zinnoxid-Pulvers.
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Stickstoff-Gas (2.0 Liter pro Minute) wurde bei
Raumtemperatur durch Zinntetrachlorid perlen lassen und dann über ein
Bett aus Bismuttrichlorid-Kristallen geleitet, das mittels
elektrischer Heizungen bei einer Temperatur von etwa 160ºC
gehalten wurde. Der resultierende Dampf wurde mit Sauerstoff
und Wasserstoff gemischt, die beide mit etwa 0,7 Litern pro
Minute strömten. Die resultierende Gasmischung wurde bei
160ºC gehalten und in einer Flamme verbrannt. Die molaren
Anteile der Gasmischung waren die gleichen wie in Beispiel 1,
außer zugesetzten Spuren von Bismuttrichlorid mit etwa
0,3 Mol-% gegenüber Zinntetrachlorid. Die
Verbrennungsprodukte wurden dann in einem auf etwa 200ºC erhitzten Glasrohr
etwa 10 Sekunden lang im Flug agglomerieren lassen und dann
durch Absaugen an einem TeflonTM-Gewebefilter aufgefangen. Das
aufgefangene dotierte Zinnoxid-Produkt (60,0 g) wurde
anschließend in einem rotierenden 500 ml-Kolben auf 400ºC
erhitzt. Ein Strom aus Luft und Wasserdampf wurde 30 Minuten
lang in den Kolben geleitet, gefolgt von einem Strom aus
Wasserstoff-Gas, Argon-Gas und Wasserdampf über weitere 30
Minuten. Die Gasströmungsgeschwindigkeit wurde so
eingestellt, daß bei jeder dieser Behandlungen das Kolbenvolumen
mehr als 10mal ausgetauscht wurde. Das resultierende,
gebrochen weiße Zinn(IV)-oxid-Pulver (59,0 g) hatte einen
mittleren Primärteilchendurchmesser von etwa 0,01 um (100 Å),
gemessen mittels Durchstrahlungselektronenmikroskopie, und
mit einer Preßpelletprobe wurde ein spezifischer Widerstand
von 11 Ω · cm wie hierin angegeben erhalten.
Beispiel 3
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Das folgende Verfahren erläutert die Herstellung eines
leitfähigen Silan-behandelten Zinnoxid-Pulvers.
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Ein wie in Beispiel 1 hergestelltes Zinn(IV)-oxid-Pulver
(50,0 g) wurde in einen rotierenden, auf 300ºC erhitzten
500 ml-Kolben gegeben. Hexamethyldisilazen-Dampf, erzeugt
durch Einleiten eines Argon-Stroms in flüssiges
Hexamethyldisilazen (16,0 g) in einem anderen Kolben, wurde in den das
Zinnoxid enthaltenden Kolben eingeleitet. Das resultierende,
gebrochen weiße, Silan-behandelte Zinn(IV)-oxid-Pulver hatte
einen mittleren Primärteilchendurchmesser von etwa 0,01 um
(100 Å), gemessen mittels
Durchstrahlungselektronenmikroskopie, und mit einer Preßpelletprobe wurde ein spezifischer
Widerstand von 210 Ω · cm wie in Beispiel 1 angegeben erhalten.
Beispiel 4
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Das folgende Beispiel erläutert die Herstellung eines roten
magnetischen gekapselten Toners mit 17,2 um, umfassend eine
Polyetherharnstoff-Umhüllung, einen Kern aus
Polylaurylmethacrylat, Lithol Scarlet-Pigment, Eisen-Pulver und Titandioxid,
sowie das leitfähige Zinnoxid-Pulver von Beispiel 1 als
Hülloberflächenadditiv.
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Eine Mischung aus Laurylmethacrylat (113,0 g, erhältlich als
Rocryl 320 von Rohm and Haas), Isonate 143L (42,0 g),
Desmodur E-21 (5,7 g), den Radikalinitiatoren Vazo 52 (1,6 g) und
Vazo 64 (1,6 g) wurde bei 4000 U/min unter Verwendung eines
IKA T-50 Polytron mit einer G45/M-Sonde 30 Sekunden lang
gründlich gemischt. Zu dieser Mischung wurden Titandioxid-
Pulver (Rutil-Form, 90,0 g), Sicopur 4068TM-Eisenpulver
(245,0 g) und Lithol Scarlet-Pigment (29,0 g) gegeben, wonach
3 bis 5 Minuten lang bei 8000 U/min gemischt wurde. Zu der
resultierenden Aufschlämmung wurde dann ein Liter einer 0,10-
prozentigen wäßrigen Polyvinylalkohol-Lösung gegeben, und die
resultierende Mischung wurde dann bei 9000 U/min 2 Minuten
lang homogenisiert. Die resultierende Dispersion wurde in
einen Zwei-Liter-Kessel mit mechanischem Rührer überführt.
Dann wurde Bis(3-aminopropyl)piperazin (33,0 g) in den Kolben
gegeben, und die resultierende Mischung wurde eine Stunde
lang bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wurde die
Reaktionsmischung in einem Ölbad erhitzt, wobei die Temperatur
des Bads über einen Zeitraum von 45 Minuten von
Umgebungstemperatur auf 90ºC angehoben und dann 6 weitere Stunden lang
dort belassen wurde. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde
die Mischung bei Raumtemperatur belassen, um die gekapselten
Produktteilchen am Boden des Reaktionskessels absetzen zu
lassen. Die Teilchen wurden wiederholt mit Wasser gewaschen,
bis die wäßrige Phase klar war. Die feuchten gekapselten
Teilchen wurden durch ein 180 um-Sieb gesiebt und
gefriergetrocknet, um 350,0 g roter gekapselter Teilchen zu ergeben.
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Eine Mischung aus 120,0 g der wie vorstehend erhaltenen roten
gekapselten Teilchen und 9,0 g des leitfähigen
Zinnoxid-Pulvers von Beispiel 1 wurde in einem Lightnin CBM
Trockenmischer bei 3000 U/min 20 Minuten lang trocken gemischt, worauf
durch ein Sieb von 63 um gesiebt wurde. Der resultierende
rote gekapselte Toner hatte einen volumengemittelten
Teilchendurchmesser von 17,2 um und eine Teilchengrößenverteilung
von 1,33, bestimmt durch Coulter-Zähler-Messung unter
Verwendung des Coulter Counter Model ZM, erhältlich bei Coulter
Electronics, Inc..
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Der spezifische Durchgangswiderstand des Toners wurde
gemessen, indem eine auf einem Hufeisenmagnet befindliche 1 cm³-
Zelle vorsichtig mit der obigen pulverförmigen Tonerprobe
gefüllt wurde. Zwei der gegenüberliegenden Wände der Zelle
bestehen aus Metallplatten von 1 cm mal 1 cm. Die beiden
anderen Wandungen und der Boden der Zelle haben ebenfalls die
Abmessungen 1 cm mal 1 cm, bestehen aber aus isolierendem
Material. Es wird eine Spannung von 10 V an die Platten
angelegt, und der durch die Platten fließende Strom wird mit
einem Elektrometer gemessen. Die Vorrichtung wird mit einem
Nickel-Standard geeicht, dessen magnetisches Moment bei
Sättigung bekannt ist (55 emu/g). Die Nickel-Probe wird zwischen
zwei Magnetpolflächen mit einem Sättigungsmagnetfeld von 2000
Gauß in einer Weise magnetisiert, daß das induzierte
Magnet
feld senkrecht zu einer der Flächen der Zelle ist. Der
integrierte Strom, der beim Herausnehmen der Nickelprobe aus dem
Sättigungsmagnetfeld induziert wird, wird gemessen. Als
nächstes wird der integrierte Strom gemessen, der durch eine
Toner-Probe unter gleichen Bedingungen induziert wird. Das
magnetische Moment des gekapselten Toners bei Sättigung wird
dann erhalten durch Vergleichen des induzierten Stroms pro
Gramm Probe mit dem der Nickelprobe. Beim Toner dieses
Beispiels wurde das magnetische Moment bei Sättigung zu 49 emu/g
gemessen, und der spezifische Durchgangswiderstand wurde zu
8,5 · 10&sup6; Ω · cm gemessen. Der spezifische Widerstand der
Metalloxid-Pulver kann in ähnlicher Weise oder mit Hilfe anderer
bekannter Methoden bestimmt werden.
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Der oben hergestellte Toner wurde auf einem Xerox
4060TM-Drucker bewertet. Die getonten Bilder wurden mit einem
Transfixierdruck von 2000 psi auf Papier transfixiert. Die
Druckqualität wurde nach einem Schachbrett-Druckraster bewertet. Die
Schwärzungsdichte des Bilds wurde mit einem üblichen
integrierenden Densitometer gemessen. Die Bildfixierung wurde mit
Hilfe der standardisierten Klebeband-Abziehmethode gemessen
und wird ausgedrückt als Prozentsatz der verbleibenden
Schwärzungsdichte des Bilds nach dem Klebeband-Test relativ
zur ursprünglichen Schwärzungsdichte des Bilds. Das
Verschmieren des Bilds wurde qualitativ bewertet, indem der
angeschmolzene Schachbrett-Druck mit einem leeren Papier
unter Kraftaufwendung über einen bestimmten Zeitzyklus von
Hand gerieben und die Sauberkeit der Oberfläche in den
nichtbedruckten und bedruckten Bereichen der Seite in Augenschein
genommen wird. Geisterbilder auf dem Papier wurden visuell
bewertet. Bei dem oben hergestellten Toner belief sich der
Bildfixierungsgrad auf 84%, und bei diesem maschinellen Test
über wenigstens 2000 Drucke wurden kein Bildverschmieren und
keine Geisterbilder beobachtet. Der Toner zeigte
Agglomerationsbeständigkeit auch bei Erwärmen auf 55ºC über 48
Stunden.
Beispiel 5
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Das folgende Beispiel beschreibt die Herstellung eines blauen
magnetischen gekapselten Toners mit 18,8 um, bestehend aus
einer Polyetherharnstoff-Umhüllung und einem Kern aus
Polylaurylmethacrylat, Hostaperm Blue-Pigment, Eisen-Pulver und
Titandioxid, mit dem leitfähigen Zinnoxid-Pulver aus
Beispiel 1 als Oberflächenadditiv.
-
Der blaue Toner wurde nach dem Verfahren von Beispiel 4
hergestellt, außer daß Hostaperm Blue-Pigment (Hoechst) anstelle
von Lithol Scarlet-Pigment eingesetzt wurde. Es wurden
dreihundertundzwanzig (320,0) Gramm blauer gekapselter Teilchen
nach dem Gefriertrocknen erhalten, und diese Teilchen wurden
nach dem Verfahren von Beispiel 4 trocken gemischt, wobei
sich ein blauer gekapselter Toner mit einem
volumengemittelten Teilchendurchmesser von 18,8 um und einer
Teilchengrößenverteilung von 1,35 ergab. Das magnetische Moment des Toners
bei Sättigung wurde zu 50 emu/g gemessen, und der spezifische
Durchgangswiderstand des Toners wurde zu 9,5 · 10&sup6; Ω · cm
gefunden.
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Der oben hergestellte Toner wurde nach dem Verfahren von
Beispiel 4 bewertet. Bei diesem Toner belief sich der
Bildfixierungsgrad auf 82%, und es wurden keine Geisterbilder und
kein Bildverschmieren beobachtet. Dieser Toner zeigte
Agglomerationsbeständigkeit auch bei Erwärmen auf 55ºC über 48
Stunden.
Beispiel 6
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Ein blauer gekapselter Toner mit 13,2 um, bestehend aus einer
Polyetherharnstoff-Umhüllung und einem Kern aus Polysiloxan
enthaltendem Polylaurylmethacrylat, Eisen-Pulver, Heliogen
Blue-Pigment und Titandioxid, mit dem leitfähigen dotierten
Zinnoxid-Pulver aus Beispiel 2 als Oberflächenadditiv, wurde
wie folgt hergestellt:
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Der Toner wurde nach dem Verfahren von Beispiel 4
hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Mischung aus 103,0 g
Laurylmethacrylat und 10,0 g Methacryloxypropyl-terminiertem
Polydimethylsiloxan (Viskosität 1500 bis 2500 cSt) anstelle
der 113,0 g Laurylmethacrylat eingesetzt wurde. Außerdem
wurden 25,0 g Heliogen Blue-Pigment (BASF) anstelle der
29,0 g Lithol Scarlet-Pigment verwendet. Die nach dem
Gefriertrocknen erhaltenen gekapselten Teilchen wurden mit
4,2 Gew.-% des leitfähigen dotierten Zinnoxid-Pulvers von
Beispiel 2 gemischt, so daß sich blauer gekapselter Toner mit
einem volumengemittelten Teilchendurchmesser von 13,2 um und
einer Teilchengrößenverteilung von 1,37 ergab. Das
magnetische Moment des Toners bei Sättigung wurde zu etwa 42 emu/g
gemessen, und der spezifische Durchgangswiderstand des Toners
wurde zu 8,6 · 10&sup5; Ω · cm gefunden. Bei diesem Toner belief sich
der Bildfixierungsgrad auf 81%, und nach 2000 Drucken wurden
keine Geisterbilder und kein Bildverschmieren beobachtet.
Dieser Toner zeigte keinerlei Anzeichen von Agglomeration bei
siebenmonatiger Lagerung.
Beispiel 7
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Ein grüner gekapselter Toner von 14,0 um mit einer
Polyetherharnstoff-Umhüllung, einem
Polylaurylmethacrylat-Kernbindemittel und Sicopur 4068-Eisenpulver-Material wurde nach dem
Verfahren von Beispiel 4 hergestellt, außer daß Hostaperm
Green-Pigment (Hoechst) anstelle von Lithol Scarlet-Pigment
verwendet wurde. Die nach dem Gefriertrocknen erhaltenen
gekapselten Teilchen wurden mit 4,5 Gew.-% des leitfähigen
dotierten Zinnoxid-Pulvers von Beispiel 2 gemischt. Der in
dieser Weise erhaltene grüne gekapselte Toner hatte einen
volumengemittelten Teilchendurchmesser von 14,0 um und eine
Teilchengrößenverteilung von 1,36. Der spezifische
Durchgangswiderstand des Toners betrug 1,3 · 10&sup6; Ω · cm, und sein
magnetisches Moment bei Sättigung wurde zu 48 emu/g gemessen.
Der Toner wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 4 bewertet,
und es wurden im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhalten.
Beispiel 8
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Ein brauner gekapselter Toner von 15,3 um mit einer
Polyetherharnstoff-Umhüllung und einem Kern aus
Polylaurylmethacrylat, Magnox-Eisenoxid TMB-50TM, Microlith Brown-Pigment
und Titandioxid wurde nach dem Verfahren von Beispiel 4
hergestellt, außer daß 300 g Magnox Eisenoxid TMB-50TM und 5,0 g
Microlith Brown-Pigment anstelle von Sicopur
4068TM-Eisenpulver bzw. Lithol Scarlet-Pigment (BASF) verwendet wurden. Die
nach dem Gefriertrocknen erhaltenen gekapselten Teilchen
wurden mit 5,5 Gew.-% des leitfähigen, Silan-behandelten,
dotierten Zinnoxid-Pulvers von Beispiel 3 gemischt. Der Toner
hatte einen volumengemittelten Teilchendurchmesser von
15,3 um und eine Teilchengrößenverteilung von 1,34. Der Toner
zeigte einen spezifischen Durchgangswiderstand von 6 · 10&sup7; Ω · cm
und ein magnetisches Moment bei Sättigung von 45 emu/g. Bei
diesem Toner betrug die Bildfixierung 79%, ohne Anzeichen von
Bildverschmieren, Geisterbildern oder Toner-Agglomeration.
Beispiel 9
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Ein blauer gekapselter Toner von 13,8 um mit einer
Polyharnstoff-Umhüllung und einem copolymeren Kernharz aus
Laurylmethacrylat/Stearylmethacrylat wurde wie folgt hergestellt:
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Eine Mischung aus Laurylmethacrylat (93,0 g),
Stearylmethacrylat (20,0 g), Isonate 143L (42,0 g), Desmodur E-21
(5,7 g), Vazo 52 (1,6 g) und Vazo 64 (1,6 g) wurde bei
4000 U/min unter Verwendung eines IKA T-50 Polytron mit einer
G45/M-Sonde 30 Sekunden lang gründlich gemischt. Zu dieser
Mischung wurden Titandioxid-Pulver (Rutil-Form, 90 g),
Sicopur 4068TM-Eisenpulver (245,0 g) und Heliogen Blue-Pigment
(25,0 g, BASF), gegeben, wonach 3 bis 5 Minuten lang bei
8000 U/min gemischt wurde. Zu der resultierenden
Aufschlämmung wurde dann ein Liter einer 0,10 prozentigen wäßrigen
Polyvinylalkohol-Lösung gegeben, und die Mischung wurde dann
bei 9000 U/min 2 Minuten lang homogenisiert. Die Dispersion
wurde in einen Zwei-Liter-Kessel überführt und mit Bis(3-
aminopropyl)piperazin (33,0 g) versetzt. Die resultierende
Mischung wurde eine Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt.
Anschließend wurde die Reaktionsmischung in einem Ölbad
erhitzt, wobei die Temperatur des Bads über einen Zeitraum von
45 Minuten von Umgebungstemperatur auf 90ºC angehoben und
dann 6 weitere Stunden lang dort belassen wurde. Nach
Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Mischung bei Raumtemperatur
belassen, um die gekapselten Produktteilchen am Boden des
Reaktionskessels absetzen zu lassen. Die Teilchen wurden
wiederholt mit Wasser gewaschen, bis die wäßrige Phase klar
war. Die feuchten gekapselten Teilchen wurden durch ein
180 um-Sieb gesiebt und gefriergetrocknet, um 365,0 g blauer
gekapselter Teilchen zu ergeben. Die obengenannten blauen
gekapselten Teilchen wurden mit 5,5 Gew.-% des leitfähigen
Silan-behandelten dotierten Zinnoxid-Pulvers von Beispiel 3
trocken gemischt. Der resultierende Toner zeigte einen
volumengemittelten Teilchendurchmesser von 13,8 um und eine
Teilchengrößenverteilung 1,33. Dieser Toner zeigte ein
magnetisches Moment bei Sättigung von 43 emu/g und einen
spezifischen Durchgangswiderstand von 2,0 · 10&sup7; Ω · cm. Der Toner wurde
auf einem Delphax S6000TM-Drucker maschinell getestet, und es
wurden im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhalten wie in
Beispiel 4 angegeben.
Beispiel 10
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Ein roter gekapselter Toner von 14,6 um, bestehend aus einer
Polyetherharnstoff-Umhüllung, einem Kern aus
Polylaurylmethacrylat, Lithol Scarlet-Pigment, Eisen-Pulver, und Titandioxid
wurde nach dem Verfahren von Beispiel 4 hergestellt. Die nach
dem Gefriertrocknen erhaltenen gekapselten Teilchen wurden
mit 5,5 Gew.-% des leitfähigen Silan-behandelten dotierten
Zinnoxid-Pulvers von Beispiel 3 gemischt. Das rote gekapselte
Toner-Produkt hatte einen volumengemittelten
Teilchendurchmesser von 14,6 um und eine Teilchengrößenverteilung von
1,34. Sein spezifischer Durchgangswiderstand wurde zu
8,8 · 10&sup6; Ω
· cm gefunden, und sein magnetisches Moment bei
Sättigung belief sich auf 44 emu/g. Der Toner wurde auf einem
Delphax S6000TM-Drucker bewertet, und es wurden im
wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhalten wie in Beispiel 4
angegeben.
-
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen
Toner-Zusammensetzungen können zum Beispiel für die
Einkomponenten-Entwicklung und insbesondere für eine Reihe von induktiven
Einkomponenten-Entwicklungsverfahren ausgewählt werden. Die
Toner-Zusammensetzungen besitzen im allgemeinen einen
spezifischen Durchgangswiderstand von etwa 10³ bis etwa 10&sup8; Ω · cm
und vorzugsweise einen spezifischen Durchgangswiderstand von
etwa 10&sup4; bis etwa 10&sup6; Ω · cm. Dieser Wert der
Toner-Leitfähigkeit ist insbesondere für die Verwendung in einer Reihe von
induktiven Einkomponenten-Entwicklungssystemen geeignet. Die
Gegenwart einer flexiblen strukturellen Einheit, etwa eines
Polyether- oder Polymethylen-Segments im Hüllpolymer kann
dessen Packung verbessern und so die Widerstandsfähigkeit
gegen Diffusion von Kernkomponenten oder Auslaufen durch die
Toner-Hüllstruktur verbessern.
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Zu den Beispielen für die Vorteile, die mit den
erfindungsgemäßen, vorstehend beschriebenen Toner-Zusammensetzungen in
Zusammenhang stehen, gehören brillante Bildfarben und breite
Farbauswahl; relativ hohe Oberflächenleitfähigkeit und somit
die Eignung zur Verwendung bei vielen induktiven
Einkomponenten-Entwicklungssystemen; Kaltdruckfixierbarkeit; sehr gute
Bildfixierung; nicht agglomerierend und ausgezeichnete
Lagerstabilität von beispielsweise bis zu 2 Jahren in einigen
Fällen; sowie die Eignung für die Verwendung bei Hochlicht-
Reproverfahren, insbesondere xerographischen und
ionographischen Abbildungs- und Druckverfahren. Durch die Verwendung
der vorstehend erwähnten leitfähigen Pulver können sich auch
die Rieseleigenschaften des Toner-Pulvers verbessern, so daß
gewünschtenfalls die Verwendung anderer Additive wie etwa
Aerosile und Zinkstearat für die Oberflächentrenn- und
Rie
seleigenschaften umgangen wird. Ein weiterer Vorteil des
leitfähigen Oxid-Pulvers betrifft dessen Fähigkeit, die
Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Toners herabzusetzen.
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Die Toner-Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung
können für eine Vielzahl bekannter reprographischer
Abbildungsverfahren ausgewählt werden, darunter
elektrophotographische und ionographische Verfahren. Bei einem Beispiel
können die gekapselten Toner-Zusammensetzungen für
Druckfixierverfahren ausgewählt werden, wobei das Bild durch Druck
fixiert wird. Die Druckfixierung ist üblich bei
ionographischen Verfahren, bei denen die latenten Bilder auf einem
dielektrischen Empfänger wie etwa Siliciumcarbid erzeugt
werden, siehe US-Patent 4 885 220. Die latenten Bilder können
dann mit einem leitfähigen gekapselten Toner der vorliegenden
Erfindung durch induktive Einkomponenten-Entwicklung getont
und gleichzeitig in einem Schritt durch Druck auf Papier
übertragen und fixiert (transfixiert) werden. Insbesondere
können die Toner-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
für die handelsüblichen Delphax-Drucker wie etwa Delphax
S9000TM, S6000TM, S4500TM, S3000TM und die Drucker der Xerox
Company wie etwa die 4060TM und 4075TM ausgewählt werden, bei
denen beispielsweise das Transfixieren angewandt wird. In
einem weiteren Beispiel können die Toner-Zusammensetzungen in
xerographischen Abbildungsvorrichtungen verwendet werden,
wobei Tonen und Übertragen des Bilds elektrostatisch erfolgen
und die übertragenen Bilder in einem separaten Schritt
mittels Andruckwalze mit oder ohne Zuhilfenahme des Anschmelzens
mit thermischer oder photochemischer Energie fixiert werden.
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Bei den Toner-Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung
lassen sich Toner-Teilchen mit enger Größenverteilung
einfacher und wirtschaftlicher erhalten als bei vielen
Zusammensetzungen des Standes der Technik. Mit den gekapselten Tonern
gemäß vorliegender Erfindung können sowohl Kontrolle der
Toneroberflächenleitfähigkeit als auch Toner mit
ausgezeichneter Farbqualität erzielt werden. Mit den gekapselten Tonern
gemäß vorliegender Erfindung läßt sich auch das unerwünschte
Auslaufen oder der Verlust von Kernkomponenten minimieren
oder vermeiden, und Geisterbilder lassen sich in vielen
Fällen ausschalten, was hauptsächlich auf die Nutzung einer
undurchlässigen polymeren Umhüllung bei einigen
Ausführungsformen zurückgeht. Geisterbilder, eines der bekannten
üblichen Phänomene bei ionographischen Transfix-Druckverfahren,
betreffen zum Beispiel die Verunreinigung des dielektrischen
Empfängers durch restliches Tonermaterial, das sich durch den
Reinigungsvorgang nicht ohne weiteres entfernen läßt. Das
Ergebnis ist, daß latente Bilder auf der Oberfläche des
dielektrischen Empfängers nach dem Reinigen zurückbleiben und
dieser Bilder anschließend ungewollt entwickelt werden. Eine
der üblichen Ursachen für Geisterbilder stehen mit dem
Auslaufen des klebrigen Kernbindemittels auf die Oberfläche des
Toners in Zusammenhang, was zu dessen Anhaften am
dielektrischen Empfänger beim Bildentwicklungsvorgang führt.
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Die Toner-Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung
liefern qualitativ hochwertige Bilder mit annehmbaren
Fixiergraden von beispielsweise über 80% bei einem niedrigen
Fixierdruck von beispielsweise 2000 psi. Durch die
erfindungsgemäße Anwendung lassen sich magnetische gekapselte Farbtoner
mit ausgezeichneten Pulverriesel- und
Oberflächentrenneigenschaften bereitstellen, die für den Einsatz in
Abbildungssystemen ohne Verwendung von Oberflächentrennflüssigkeiten
wie etwa Siliconölen zur Verhinderung von Bildabfärben auf
die Fixier- oder Anschmelzwalze ausgewählt werden können. Für
die Toner können auch leitfähige Oberflächenadditive
bereitgestellt werden, die den Farbtonern die gewünschten
Oberflächenleitfähigkeitswerte verleihen können, ohne daß die
Bildfarbqualität darunter leidet. Für die Toner werden auch
leitfähige pulverförmige Metalloxide und Mischoxide wie etwa
beispielsweise Zinnoxide bereitgestellt, die
Primärteilchengrößen von weniger als 0,1 um (1000 Å) und spezifische
Widerstände von weniger als 1000 Ω · cm aufweisen, wobei diese
Pulver brauchbar sind als Mittel zur Kontrolle der
Oberflächen
leitfähigkeit und als Trennmittel für magnetische Farbtoner-
Zusammensetzungen, die für die induktive
Einkomponenten-Entwicklung geeignet sind. Die Toner können mit Hilfe einfacher
und wirtschaftlicher Verfahren gebildet werden, zum Beispiel
durch ein chemisches Mikroeinkapselungsverfahren unter
Einbeziehung einer hüllenbildenden Grenzflächenpolykondensation
und einer Kernbindemittel-bildenden radikalischen
Polymerisation, wobei feuergefährliche organische Lösungsmitteln bei
deren Herstellung in einigen Ausführungsformen nicht
eingesetzt werden. Darüber hinaus ist für gesteigerte Flexibilität
bei Ausführung und Auswahl der Hüll- und Kernmaterialien für
druckfixierbare magnetische gekapselte Farbtoner und/oder
Flexibilität bei der Steuerung der physikalischen
Eigenschaften des Toners wie etwa Schüttdichte, Teilchengröße und
Größenverteilung gesorgt.