Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Trockentoner zur Erzeugung eines
latenten elektrostatischen Bildes mittels Elektrophotographie,
elektrostatischer Aufzeichnung usw.
Hintergrund der Erfindung
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Beim elektrophotographischen Verfahren wird gewöhnlich mit Hilfe
eines Toners, der ein Pigment usw. enthält, auf einem
Photorezeptor ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, das
erhaltene Tonerbild auf ein Umdruckblatt übertragen und auf
diesem mit Hilfe einer Druckwalze usw. fixiert. Zur Erzeugung
eines weiteren latenten Bildes wird der Photorezeptor
anschließend gereinigt.
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Die in der Elektrophotographie usw. eingesetzten
Trockenentwickler werden in Einkomponenten-Entwickler, d. h.
Entwickler, die ausschließlich aus einem Toner bestehen, der ein
Bindemittelharz mit einem darin dispergierten Farbstoff enthält,
und in Zweikomponenten-Entwickler, die aus einem solchen Toner
und einem Träger bestehen, eingeteilt. Um für den Einsatz in
Kopierverfahren geeignet zu sein, müssen die Entwickler
hervorragende Eigenschaften wie Fließvermögen, Anti-
Backeigenschaften, Fixierbarkeit, Aufladungsfähigkeit und
Reinigungseigenschaften aufweisen. Um diese Eigenschaften,
insbesondere das Fließvermögen und die Anti-Backeigenschaften zu
verbessern, werden dem Toner häufig anorganische Feinpartikel
zugesetzt.
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Die anorganischen Feinpartikel haben jedoch einen erheblichen
Einfluß auf das Aufladungsverhalten. Zum Beispiel weisen die
üblicherweise eingesetzten Feinpartikel aus Siliciumdioxid eine
so große negative Polarität auf, daß es zu starken Schwankungen
der Aufladungsfähigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen
Umgebung kommt. Durch Siliciumdioxidpartikel wird die
Aufladungsfähigkeit eines negativ aufladbaren Toners bei
niedriger Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit übermäßig
stark erhöht, während es bei hoher Temperatur und hoher
Luftfeuchtigkeit wegen Aufnahme von Wasser zu einer Verringerung
der Aufladungsfähigkeit kommt, was häufig zu einer schlechten
Reproduktion der Schwärzungsdichte oder zur Entwicklung von
Hintergrundschleiern führt.
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Die Dispersionsfähigkeit der anorganischen Feinpartikel hat
ebenfalls einen großen Einfluß auf die Tonereigenschaften. Bei
Partikeln mit schlechter Dispersionsfähigkeit tritt in der Regel
nicht die gewünschte Verbesserung des Fließverhaltens oder der
Anti-Backeigenschaften ein oder es kommt wegen unzureichender
Reinigungsfähigkeit zu einer Haftung der Tonerpartikel andern
Photorezeptor, was zu Bildfehlern wie schwarzen Flecken führen
kann.
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Um die genannten, mit anorganischen Feinpartikeln verbundenen
Probleme zu vermeiden, wurde der Einsatz von
oberflächenbehandelten anorganischen Feinpartikeln
vorgeschlagen. In den JP-A-46-5782, JP-A-48-47345 und
JP-A-48-47346 (der Begriff "JP-A" steht in diesem Text für
"ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung") wurde
zum Beispiel vorgeschlagen, feinem Siliciumdioxidpulver durch
Oberflächenbehandlung hydrophobe Eigenschaften zu verleihen.
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Feinpartikel aus Siliciumdioxid, die lediglich hydrophobisiert
wurden, reichen jedoch nicht immer aus, um die mit anorganischen
Feinpartikeln verbundenen Nachteile zu beseitigen.
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Es ist bekannt, daß das unverhältnismäßig hohe negative
Aufladungsvermögen von Tonerpartikeln durch externe Zugabe von
Feinpartikeln aus Siliciumdioxid, die mit einem
aminomodifizierten Silikonöl (siehe JP-A-64-7354) oder mit einem
Aminosilan und/oder einem aminomodifizierten Silikonöl
oberflächenbehandelt wurden (siehe JP-A-1-237561), ausgeglichen
werden kann.
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Obwohl durch Behandlung mit diesen Aminoverbindungen die
übermäßige Erhöhung der Ladungsmenge bei negativ aufladbaren
Tonern verhindert werden kann, stellt dies keine Lösung des
zugrunde liegenden Problems der Umgebungsabhängigkeit von
Feinpartikeln aus Siliciumdioxid dar. Während die
unverhältnismäßig hohe negative Aufladung von Feinpartikeln aus
Siliciumdioxid nach längeren Einsatz bei niedriger Temperatur
und niedriger Luftfeuchtigkeit geringfügig unterdrückt werden
kann, kommt es auch bei hoher Temperatur und hoher
Luftfeuchtigkeit zu einem ähnlichen
Ladungsneutralisationsmechanismus. Das Problem der Umgebungsabhängigkeit von
Feinpartikeln aus Siliciumdioxid bleibt damit ungelöst. Ferner
kommt es während der Behandlung wegen der hohen Viskosität von
Silikonöl zu einer Agglomeration des als Behandlungsmittel
eingesetzten Silikonöls, was zu einer Verschlechterung der
Fließfähigkeit des Pulvers führt.
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Es ist ferner bekannt, die durch Reibung bedingte Aufladbarkeit,
die Haltbarkeit und das Fließverhalten von Tonern durch externe
Zugabe von mit einem Polymer beschichteten Feinpartikeln aus
Siliciumdioxid zu den Tonerpartikeln zu verbessern, wobei sich
das Polymer von demjenigen Polymer unterscheidet, das durch
Umhüllung der Tonerpartikel das durch Reibung bedingte
Aufladeverhalten beinflussen soll und beispielsweise ein Polymer
ist, das ein Monomer mit einer Aminogruppe und einer
Doppelbindung im Molekül, z. B. Dimethylaminoethylacrylat (siehe
JP-A-64-6964) enthält. Diese Technik zielt jedoch auf die
Beeinflussung des durch Reibung bedingten Aufladeverhaltens von
Tonerpartikeln ab und vermag die Umgebungsabhängigkeit nicht in
größerem Umfang zu verringern, als dies bei den oben genannten
Aminoverbindungen der Fall ist.
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Daneben wurde vorgeschlagen, zur Verbesserung der
Feuchtigkeitsbeständigkeit und der Haltbarkeit von Tonern und
zur Verringerung des Einflusses auf den Träger extern
Feinpartikel aus Siliciumdioxid zuzugeben, die mit einem
fluorhaltigen Öl (siehe JP-A-58-217944) oder einem
fluorsubstituierten Silankopplungsmittel (siehe JP-A-60-93455)
oberflächenbehandelt wurden. Obwohl mit diesen fluorhaltigen
Behandlungsmitteln erfolgreich die Feuchtigkeitsbeständigkeit
des Toners bzw. die Ausbleichbeständigkeit des Trägers
verbessert werden konnte, verschlechterte sich das
Aufladeverhalten des Toners mit zunehmender Aufbewahrungsdauer.
Da Fluor selbst ein hohes negatives Aufladungsvermögen besitzt,
kann die Umgebungsabhängigkeit nicht wirkungsvoll verringert
werden. Das bedeutet, daß diese Behandlungsmittel die
Ladungsmenge nicht nur bei hoher Temperatur und hoher
Luftfeuchtigkeit, sondern auch bei niedriger Temperatur und
niedriger Luftfeuchtigkeit erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrophotographischen
Toner mit verringerter Umgebungsabhängigkeit bereitzustellen,
wobei die Erhöhung der durch Reibung bedingten Aufladbarkeit
möglichst gering gehalten werden soll, andererseits aber auch
keine Verringerung der durch Reibung verursachten Aufladbarkeit
eintreten soll.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen
elektrophotographischen Trockentoner bereitzustellen, der
hervorragende Fließ-, Antiback- und Reinigungseigenschaften
aufweist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen
elektrophotographischen Trockentoner bereitzustellen, der Bilder
von hoher Qualität und mit weniger Fehlern wie z. B. schwarzen
Flecken erzeugt.
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Die der Erfindung zugrunde liegenden, oben genannten Aufgaben
werden durch den Einsatz von Feinpartikeln einer anorganischen
Verbindung, die mit einer oberflächenaktiven amphotären Substanz
oberflächenbehandelt wurden, als externes Additiv gelöst.
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Die Erfindung betrifft einen elektrophotographischen
Trockentoner, der Tonerpartikel enthält, zu denen feine Partikel
einer anorganischen Verbindung gegeben wurden, die mit
mindestens einem amphotären oberflächenaktiven Mittel
oberflächenbehandelt sind und worin die feinen Partikel der
anorganischen Verbindung Partikel sind, die zuvor
hydrophobisiert wurden.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die anorganischen Verbindungen, die extern in Förm von feinem
Pulver zu den Tonerpartikeln gegeben werden können, umfassen
SiO&sub2;, TiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, CuO, ZnO, SnO&sub2;, CeO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, MgO, BaO, CaO, K&sub2;O,
Na&sub2;O, ZrO&sub2;, CaO·SiO&sub2;, K&sub2;O(TiO&sub2;)n, Al&sub2;O&sub3;2SiO&sub2;, CaCO&sub3;, MgCO&sub3;, BaSO&sub4;
und MgSO&sub4;. Von diesen Verbindungen ist Siliciumdioxid (SiO&sub2;)
bevorzugt. Feinpartikel aus Siliciumdioxid verleihen den
Tonerpartikeln eine hervorragende Fließfähigkeit sowie
ausgezeichnete Anti-Backeigenschaften.
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Die zu den Tonerpartikeln zu gebenen oberflächenbehandelten
anorganischen Feinpartikel weisen einen mittleren primären
Teilchendurchmesser von nicht mehr als 40 nm, vorzugsweise nicht
mehr als 20 nm und noch bevorzugter nicht mehr als 16 nm auf.
Die untere Grenze des primären Teilchendurchmessers beträgt 1
nm, vorzugsweise 2 nm und noch bevorzugter 5 nm.
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Um eine ausreichende Wirkung auf die Umgebungsabhängigkeit des
Toners zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die anorganischen
Feinpartikel vor der Oberflächenbehandlung hydrophobisiert
werden.
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Beispiele für Mittel, die geeignet sind, anorganischen
Feinpartikeln hydrophobe Eigenschaften zu verleihen, umfassen
Alkylchlorsilane wie Methyltrichlorsilan, Octyltrichlorsilan und
Dimethyldichlorsilan; Alkylalkoxysilane wie
Dimethyldimethoxysilan und Octyltrimethoxysilan;
Hexamethyldisilazan und Silikonöl.
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Erfindungsgemäß werden die anorganischen Feinpartikel mit einem
amphotären oberflächenaktiven Mittel oberflächenbehandelt. Unter
dem Begriff "amphotäres oberflächenaktives Mittel" im Sinne
dieser Erfindung wird ein oberflächenaktives Mittel verstanden,
das pro Molekül sowohl eine kationische, als auch eine
anionische aktive Gruppe aufweist, so daß zwar eine
intramolekulare Ionisierung stattfindet, das Molekül im Ganzen
jedoch keine Ladung trägt. Erfindungsgemäß einsetzbare amphotäre
oberflächenaktive Mittel umfassen N-Alkylnitriltriessigsäuren,
N-Alkyldimethylbetaine, α-Trimethylammoniumfettsäuren,
N-Alkylβ-aminopropionsäuresalze, N-Alkylß-iminopropionsäuresalze, N-
Alkyloxymethyl-N,N-diethylbetaine,
N-Alkyl-N,N
diaminethylglycinhydrochloride, 2-Alkylimidazolinderivate,
Aminoethylimidazolinsalze organischer Säuren, N-
Alkylsulfobetaine und N-Alkyltaurinsalze. Insbesondere
Substanzen, die ein Fluoratom enthalten, zeigen eine
außerordentlich gute Wirkung.
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Im folgenden werden Beispiele für geeignete amphotäre
oberflächenaktive Substanzen genannt. Diese dienen lediglich der
Veranschaulichung und sollen die Erfindung nicht beschränken.
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worin R eine Alkylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen,
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R¹ eine Alkylgruppe mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen,
eine Alkylgruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen,
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R³ eine Alkylgruppe mit 9 bis 17 Kohlenstoffatomen,
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R&sup4; eine Alkylgruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen,
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R&sup5; eine Alkylgruppe mit 9 bis 17 Kohlenstoffatomen
und
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n eine
positive Zahl ist.
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Im
folgenden sind einzelne Verbindungen aufgeführt, die unter
die Formeln (1) bis (14) fallen:
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Die Behandlung der anorganischen Feinpartikel mit den oben
beschriebenen amphotären oberflächenaktive Mitteln erfolgt
üblicherweise mit Hilfe eines Verfahrens, das die folgenden
Schritte umfaßt: Auflösen oder Dispergieren des amphotären
oberflächenaktiven Mittels in einem geeigneten Lösungsmittel wie
einem Alkohol, Zugabe der Lösung oder Dispersion zu den
anorganischen Feinpartikeln, um deren Oberfläche zu beschichten
und Trocknen der behandelten Partikel, zur Entfernung des
Lösungsmittels. Die Behandlung wird vorzugsweise mit Hilfe
eines Knetbeschichters, eines Spraytrockners, eines thermischen
Verarbeiters, einer Fließbetteinrichtung usw. durchgeführt.
Falls gewünscht können die getrockneten Partikel gemahlen und
klassifiziert werden.
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Die Menge des einzusetzenden amphotären oberflächenaktiven
Mittels beträgt zwischen 0.01 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 0.1
bis 50 Gew.-%, noch bevorzugter 0.5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die
Menge der zu behandelnden anorganischen Feinpartikel. Sie hängt
jedoch von der Art der eingesetzten anorganischen Verbindung ab.
Dabei sollte erwähnt werden, daß die Oberflächenbehandlung der
anorganischen Feinpartikel mit dem amphotären oberflächenaktiven
Mittel zum Ziel hat, die Umgebungsabhängigkeit der anorganischen
Verbindung und des Toners zu verbessern, und daß die Menge des
einzusetzenden amphotären oberflächenaktiven Mittels je nach Art
der eingesetzten anorganischen Verbindung ausgewählt werden
sollte. Wenn eine zu große Menge an amphotären
oberflächenaktiven Mittel gewählt wird, besteht die Gefahr, daß
die Ladungsmenge verringert wird.
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Die erfindungsgemäß einsetzbaren Tonerpartikel sind bekannte
Tonerpartikel, die ein Bindemittelharz und einen Farbstoff
enthalten, eingesetzt werden.
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Die in dem Toner enthaltenen Bindemittelharze umfassen Homo-
oder Copolymere von Styrol oder dessen Derivaten wie
Chlorstyrol; Monoolefine wie Ethylen, Propylen, Butylen und
Isopropen; Vinylester wie Vinylacetat, Vinylpropionat,
Vinylbenzoat und Vinylbutyrat; aliphatische α-
Methylenmonocarbonsäureester wie Methylacrylat, Ethylacrylat,
Butylacrylat, Dodecylacrylat, Octylacrylat, Phenylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und
Dodecylmethacrylat; Vinylether wie Vinylmethylether,
Vinylethylether und Vinylbutylether; und Vinylketone wie
Vinylmethylketon, Vinylhexylketon und Vinylisopropenylketon.
Besonders geeignete Bindemittelharze sind Polystyrol,
Styrol/Alkylacrylat-Copolymere, Styrol/Alkylmethacrylat-
Copolymere, Styrol/Acrylnitril-Copolymere, Styrol/Butadien-
Copolymere, Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Polyethylen
und Polypropylen. Ferner können Polyesterharze,
Polyurethanharze, Epoxyharze, Siliconharze, Polyamidharze,
modifizierter Terpentinharz und Paraffinwachs eingesetzt werden.
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Typische, in den Tonern einsetzbare Farbstoffe umfassen
Kohlenstoffruß, Anilinblau, Charchoylblau, Chromgelb,
Ultramarinblau, Du Pont Ölrot, Quinolingelb,
Methylenblauchlorid, Phthalcyaninblau, Malachitgrünoxalat,
Lampenruß, Rose Bengale, C. I. Pigment Rot 48 : 1, C. I. Pigment Rot
122, C. I. Pigment Rot 57 : 1, C. I. Pigment Gelb 97, C. I. Pigment
Gelb 12, C. I. Pigment Blau 15 : 1 und C. I. Pigment Blau 15 : 3.
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Falls gewünscht, können die Tonerpartikel weitere bekannte
Additive wie die Ladung beeinflussende Mittel, z. B. Azo-
Metallkomplexe, Salicylsäuremetallkomplexe, Nigrosin und
quarternäre Ammoniumsalze, und Offsetverzögerer, z. B.
niedermolekulares Polypropylen, niedermolekulares Polyethylen
und Wachse enthalten.
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Bei den Tonerpartikeln kann es sich um einen magnetischen Toner,
der eine magnetische Substanz enthält, oder um einen Kapseltoner
handeln.
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Die Tonerpartikel weisen üblicherweise eine mittlere
Teilchengröße von 3 bis 20 tun auf.
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Die oberflächenbehandelten anorganischen Feinpartikel werden zu
den Tonerpartikeln gegeben und mit diesen zum Beispiel mit Hilfe
eines Doppelzylindermischers oder eines Henschelmischers
vermischt. Falls gewünscht, können während des Mischvorgangs
verschiedene Additive wie Fließmittel und Reinigungs- bzw.
Transferhilfen (z. B. Feinpartikel aus Polystyrol,
Polymethylmethacrylat oder Polyvinylidenfluorid) zugegeben
werden.
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Die Menge der zuzugebenen oberflächenbehandelten Feinpartikeln
aus Siliciumdioxid beträgt vorzugsweise zwischen 0.05 bis 20
Gew.-% und noch bevorzugter zwischen 0.1 bis 5.0 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtmenge des Toners.
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Die oberflächenbehandelten anorganischen Feinpartikel können
rein mechanisch an der Oberfläche der Tonerpartikel haften oder
lose an der Oberfläche befestigt sein. Die
oberflächenbehandelten anorganischen Feinpartikel können ferner
an der gesamten Oberfläche der Tonerpartikel oder nur an einem
Teil davon haften. Die oberflächenbehandelten anorganischen
Feinpartikel können teilweise in Form von Agglomeraten
vorliegen, vorzugsweise erfolgt die Haftung jedoch in Form einer
aus einzelnen Partikeln bestehenden Schicht.
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Der so hergestellte erfindungsgemäße elektrophotographische
Trockentoner kann entweder als solcher als Einkomponenten-
Entwickler oder in Kombination mit einem Träger als
Zweikomponenten-Entwickler eingesetzt werden.
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Wenn der erfindungsgemäße Toner als Zweikomponenten-Entwickler
eingesetzt wird, können die oberflächenbehandelten anorganischen
Feinpartikel zu einem Gemisch aus Toner und Träger gegeben
werden. Dabei erfolgen die Schritte Beschichten der
Tonerpartikel und Vermischen von Toner und Träger gleichzeitig.
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Der in Zweikomponenten-Entwicklern einzusetzende Träger umfaßt
Eisenpulver, Glasperlen, Ferritpulver, Nickelpulver sowie die
mit einer Harzbeschichtung versehenen zuvorgenannten Pulver.
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In der vorliegenden Erfindung übt das amphotäre
oberflächenaktive Mittel seine Ladungssteuerungsfunktion ohne
Beeinträchtigung der Pulverfließfähigkeit der anorganischen
Feinpartikel aus. Dabei erhält man einen Toner, der entweder bei
hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit oder bei niedriger
Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit über lange Zeit
stabile Ladungseigenschaften aufweist.
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Bei Einsatz eines Polyesterharzes oder Epoxyharzes als
Bindemittel für die Tonerpartikel bestand in der Vergangenheit
das Problem, daß der Toner je nach Umgebung extrem
unterschiedliche Ladungseigenschaften aufwies. Dieses Problem
wird wirkungsvoll durch die externe Zugabe der mit dem
amphotären oberflächenaktiven Mittel oberflächenbehandelten
anorganischen Feinpartikel gelöst.
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Durch Einsatz eines fluorhaltigen amphotären oberflächenaktiven
Mittel als Behandlungsmittel kann die Einwirkung auf den Träger
wegen der geringen Oberflächenenergie von Fluor verringert
werden, wodurch die Haltbarkeit des Zweikomponenten-Entwicklers
verbessert wird. In bekannten Techniken führt der Einsatz von
fluorhaltigen Silan-Kopplungmitteln oder fluorhaltigen Ölen als
Oberflächenbehandlungsmittel zwar zu einer Verbesserung der
Feuchtigkeitsbeständigkeit, andererseits kommt es jedoch mit der
Zeit zu einer erheblichen Verringerung der Ladungsmenge. Darüber
hinaus stellte die für Fluor charakteristische, besonders hohe
negative Aufladbarkeit ein Problem bei der Verbesserung der
Umgebungsabhängigkeit dar. Auf der anderen Seite ermöglicht der
Einsatz eines fluorhaltigen amphotären oberflächenaktiven
Mittels als Oberflächenbehandlungsmittel eine Steuerung der
übermäßig hohen negativen Aufladbarkeit von Fluor, ohne die
Feuchtigkeitsbeständigkeit, Fleckenunempfindlichkeit des Trägers
und die Pulverfließfähigkeit zu beeinträchtigen und somit einen
Toner mit hervorragender Stabilität gegenüber Veränderungen in
der Umgebung zu erhalten. Darüber hinaus bleiben die
Aufladungseigenschaften des Toners auch nach Anfertigung einer
Vielzahl von Kopien stabil und es kommt nicht zu einer
Verschlechterung der Bildqualität.
Beispiele
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher
beschrieben, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, daß die
Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt sein soll. Sofern
nicht anders angegeben beziehen sich alle Teil-, Prozent- und
Verhältnisangaben auf das Gewicht.
Herstellung von Additiv A
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5 Teile von Verbindung (1)-2 als amphotäres oberflächenaktives
Mittel wurden in 500 Teilen Ethanol gelöst und die Lösung durch
Rühren mit 100 Teilen hydrophoben Siliciumdioxid-Feinpartikeln
(RX 200, hergestellt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) mit einer
mittleren Teilchengröße von 12 nm vermischt. Das Lösungsmittel
wurde mit Hilfe eines Verdampfers entfernt und das Gemisch
getrocknet, wobei man behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel
erhielt. Die Partikel wurden in einem automatischen Mörser
gemahlen und mit einem 105 um Sieb klassifiziert.
Herstellung von Additiv B:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß Verbindung
(7)-1 als amphotäres oberflächenaktives Mittel und Aceton als
Lösungsmittel eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv C:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß Verbindung
(14)-3 als amphotäres oberflächenaktives Mittel eingesetzt
wurde.
Herstellung von Additiv D:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß Verbindung
(14)-1 als amphotäres oberflächenaktives Mittel und Isopropanol
als Lösungsmittel eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv E:
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10 Teile von Verbindung (14)-2 als amphotäres oberflächenaktives
Mittel wurden in 500 Teilen Ethanol gelöst und die Lösung durch
Rühren mit 100 Teilen Titandioxid-Feinpartikeln mit einer
mittleren Teilchengröße von 20 nm vermischt. Das Lösungsmittel
wurde mit Hilfe eines Verdampfers entfernt und das Gemisch
getrocknet, wobei man behandelte Titandioxid-Feinpartikel
erhielt. Die Partikel wurden in einem automatischen Mörser
gemahlen und mit einem 105 um Sieb klassifiziert.
Herstellung von Additiv F:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv E hergestellt, mit der Ausnahme, daß Verbindung
(12)-1 als amphotäres oberflächenaktives Mittel, Aceton als
Lösungsmittel und Aluminiumoxid mit einer mittleren
Teilchengröße von 8 nm als anorganische Feinpartikel eingesetzt
wurden.
Herstellung von Additiv G:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß Verbindung
(14)-2 als amphotäres oberflächenaktives Mittel, Isopropanol als
Lösungsmittel und hydrophobes Siliciumdioxid (A 200, hergestellt
von Nippon Aerosil Co., Ltd.) mit einer mittleren Teilchengröße
von 12 nm als anorganische Feinpartikel eingesetzt wurden.
Herstellung von Additiv H:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des
amphotären oberflächenaktiven Mittels ein nichtionisches
oberflächenaktives Mittel eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv I:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des
amphotären oberflächenaktiven Mittels ein quarternäres
Ammoniumsalz eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv J:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des
amphotären oberflächenaktiven Mittels ein 2-Acrylamido-2-
methylpropansulfonsäure/Styrol-Copolymer (15/85) eingesetzt
wurde.
Herstellung von Additiv K:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv E hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des
amphotären oberflächenaktiven Mittels ein aminomodifiziertes
Silikonöl eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv L:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des
amphotären oberflächenaktiven Mittels ein fluorhaltiges Öl
eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv M:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv G hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des
amphotären oberflächenaktiven Mittels ein fluorsubstituiertes
Silankopplungsmittel eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv N:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß als amphotäres
oberflächenaktives Mittel Verbindung (14)-1 eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv O:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß als amphotäres
oberflächenaktives Mittel Verbindung (6)-2 eingesetzt wurde.
Herstellung von Additiv P:
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Behandelte Siliciumdioxid-Feinpartikel wurden auf dieselbe Weise
wie Additiv A hergestellt, mit der Ausnahme, daß Verbindung (4)-
1 als amphotäres oberflächenaktives Mittel und Aluminiumoxid mit
einer mittleren Teilchengröße von 8 nm als anorganische
Feinpartikel eingesetzt wurden.
BEISPIEL 1
Herstellung der Tonerpartikel:
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Styrol/Butylacrylat-Copolymer (80/20) 100 Teile
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Kohlenstoffruß (Regal 330, hergestellt von Cabot G. L. Inc.) 10 Teile
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Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht (Viscol 660P, hergestellt von Sanyo Kasei K. K.) 5 Teile
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Azo-Chrom-Komplex (Spiron Black TRH, ein von Hodogaya Chemical hergestelltes Ladungsbeeinflussungssmittel) 1 Teil
-
Die oben genannten Komponenten wurden in einem Banbury-Mischer
schmelzgeknetet, gekühlt und in einer Strahlmühle gemahlen. Die
Partikel wurden mit einem Klassierapparat klassifiziert, wobei
man Tonerpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10
um erhielt.
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Zur Herstellung eines Toners wurde ein Teil Additiv A wurde in
einem Henschel-Mischer mit 100 Teilen der nach oben genannter
Beschreibung hergestellten Tonerpartikel vermischt.
Herstellung des Trägers:
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Zur Herstellung eines Trägers wurden Ferritpartikel mit einer
mittleren Teilchengröße von 85 um in einem Fließbett-
Beschichtungsapparat mit 0.8% Silikonharz in einer Schichtdicke
von etwa 1.2 um beschichtet.
Herstellung des Entwicklers:
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Durch Vermischen von 5 Teilen Tonerpartikel und 95 Teilen Träger
wurde ein Entwickler hergestellt.
BEISPIEL 2
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv B anstelle von
Additiv A eingesetzt wurde.
BEISPIEL 3
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv D anstelle von
Additiv A eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 4*
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv F anstelle von
Additiv A eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 5*
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv G anstelle von
Additiv A eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 6*
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Polyesterharz 100 Teile
-
Kohlenstoffruß (Black Pearls 1300, hergestellt von Cabot G. L. Inc.) 10 Teile
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Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht (Viscol 660P) 5 Teile
-
Azo-Chrom-Komplex (Spiron Black TRH, ein Ladungsbeeinflussungssmittel) 1 Teil
-
Die oben genannten Komponenten wurden in einem Banbury-Mischer
schmelzgeknetet, gekühlt und in einer Strahlmühle gemahlen. Die
Partikel wurden mit einem Klassierapparat klassifiziert, wobei
man Tonerpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10
um erhielt.
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Zur Herstellung eines Toners wurde 1 Teil Additiv E in einem
Henschel-Mischer mit 100 Teilen der nach oben genannter
Beschreibung hergestellten Tonerpartikel vermischt.
Herstellung des Trägers:
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Zur Herstellung eines Trägers wurden sphärische Ferritpartikel
mit einer mittleren Teilchengröße von 85 um in einem
Knetbeschichter mit Silikonharz in einer Schichtdicke von etwa
1.0 um beschichtet.
Herstellung des Entwicklers:
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Durch Vermischen von 5 Teilen Tonerpartikel und 95 Teilen Träger
wurde ein Entwickler hergestellt.
BEISPIEL 7
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv C anstelle von
Additiv E eingesetzt wurde.
BEISPIEL 8
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Styrol/Butylacrylat-Copolymer (80/20) 100 Teile
-
Magnetisches Pulver (EPT-1000, hergestellt von Toda Kogyo K. K.) 100 Teile
-
Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht (Viscol 660P) 5 Teile
-
Azo-Chrom-Komplex (Spiron Black TRH, ein Ladungsbeeinflussungsmittel) 1 Teil
-
Die oben genannten Komponenten wurden in einer kontinuierlichen
Knetmaschine (Zwei-Schrauben-Knetmaschine) schmelzgeknetet,
gekühlt und in einer Strahlmühle gemahlen. Die Partikel wurden
mit einem Klassierapparat klassifiziert, wobei man Tonerpartikel
mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 um erhielt.
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Zur Herstellung eines Toners wurde 1 Teil Additiv N in einem
Henschel-Mischer mit 100 Teilen der nach oben genannter
Beschreibung hergestellten Tonerpartikel vermischt.
Herstellung des Entwicklers:
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Durch Vermischen von 5 Teilen Tonerpartikel und 95 Teilen des
Trägers aus Beispiel 6 wurde ein Entwickler hergestellt.
BEISPIEL 9
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 8
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv 0 anstelle von
Additiv N eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 10*
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 8
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv P anstelle von
Additiv N eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß die hydrophoben
Siliciumdioxid-Feinpartikel als solche anstelle von Additiv A
eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv H anstelle von
Additiv A eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv I anstelle von
Additiv A eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv J anstelle von
Additiv A eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6
hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Titandioxid-Feinpartikel
als solche anstelle von Additiv E eingesetzt wurden.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv K anstelle von
Additiv E eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 7
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv L anstelle von
Additiv E eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 8
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv M anstelle von
Additiv E eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 9
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Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 8
hergestellt, mit der Ausnahme, daß Additiv I anstelle von
Additiv N eingesetzt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 10
-
Ein Entwickler wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 8
hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Aluminiumdioxid-
Feinpartikel als solche anstelle von Additiv N eingesetzt wurde.
-
Nähere Angaben zu den in den vorgenannten Beispielen und
Vergleichsbeispielen bei der Herstellung der Toner eingesetzten
Additive finden sich in den folgenden Tabellen 1 und 2.
TABELLE 1
TABELLE 2
Kopiertest:
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Mit jedem der hergestellten Entwickler wurde ein
kontinuierlicher Kopiertest auf einem elektrophotographischen
Kopiergerät vom Typ FX-5039, hergestellt von Fuji Xerox Co. Ltd.
(für die Entwickler aus den Beispielen 1 bis 3 und 7 und den
Vergleichsbeispielen 1 bis 8 und 4* bis 6*) und ABLE 3015,
hergestellt von Fuji Xerox Co., Ltd. (für die Entwickler aus den
Beispielen 8 bis 9 und den Vergleichsbeispielen 9, 10 und 10*)
durchgeführt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3
zusammengefaßt.
1) Ladungsmenge:
-
Die Ladungsmenge des Entwicklers wurde zu Anfang und nach
Anfertigung von 100.000 Kopien entweder bei hoher Temperatur und
hoher Luftfeuchtigkeit (30ºC, 90% relative Luftfeuchtigkeit; im
folgenden als Bedingung I bezeichnet) oder bei niedriger
Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit (10ºC, 15% relative
Luftfeuchtigkeit; im folgenden als Bedingung II bezeichnet) mit
einem Ausblasmessgerät gemessen.
2) Haltbarkeit des Toners:
-
Die Haltbarkeit des Toners wurde durch Beobachten der
Agglomeration der Tonerpartikel bestimmt und wie folgt bewertet:
-
G1... selbst nach 100.000 Kopien trat
keine Agglomeration auf
-
G2... nach 100.000 Kopien trat eine
geringfügige, im praktischen Gebrauch
akzeptierbare Agglomeration auf
-
G3... Agglomeration trat nach 80.000 Kopien auf
-
G4... Agglomeration trat nach 60.000 und vor
Anfertigung von 80.000 Kopien auf
-
G5... Agglomeration trat nach 40.000
-
und vor Anfertigung von 60.000 Kopien auf
3) Bildqualität:
-
Nach Anfertigung von 100.000 Kopien wurde die Bildqualität der
Kopien wie folgt bewertet:
-
G1... auf der 100.000sten Kopie wurden weder Schleier,
noch schwarze Flecken beobachtet
-
G2... unter der Bedingung I kam es zu Schleierbildung
-
G3... unter der Bedingung II kam es zu einer
Verringerung der Schwärzungsdichte
-
G4... unter der Bedingung II kam es zu Schleierbildung
-
G5... unter der Bedingung I kam es zu einer
Verringerung der Schwärzungsdichte
-
G6... unter beiden Bedingungen I und II kam es zu einer
Verringerung der Schwärzungsdichte
4) Leistungsverhalten des automatischen Anpassungsmechanismus
der Schwärzungsdichte
-
G1... die Ladungseigenschaften waren stabil genug, um
eine zufriedenstellende Reproduzierbarkeit der
Schwärzungsdichte zu gewährleisten
-
G2... die Ladungseigenschaften unterlagen Veränderungen
aber der automatische Anpassungsmechanismus der
Schwärzungsdichte sorgte für eine
zufriedenstellende Reproduzierbarkeit der Schwärzungsdichte
-
G3... die Ladungseigenschaften unterlagen relativ
starken Veränderungen, befinden sich jedoch noch
in einem Bereich, in dem der automatische
Anpassungsmechanismus der Schwärzungsdichte
Funktioniert
-
G4... der automatische Anpassungsmechanismus
der Schwärzungsdichte ist nach 60.000 und vor
Anfertigung von 100.000 Kopien nicht mehr in der
Lage, die Veränderungen in den
Ladungseigenschaften auszugleichen
-
G5... der automatische Anpassungsmechanismus
der Schwärzungsdichte ist bereits vor 60.000
Kopien nicht mehr in der Lage, die Veränderungen
in den Ladungseigenschaften auszugleichen.
TABELLE 3
TABELLE 3 (Fortsetzung)
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Die Ergebnisse von Tabelle 3 zeigen, daß der erfindungsgemäße
Toner keine Erhöhung der Ladungsmenge mit sich bringt und daher
die Entwicklung von Bilddefekten, wie Verringerung der
Schwärzungsdichte, selbst bei langer Betriebsdauer und bei
niedriger Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit unterdrückt.
Ferner zeichnet sich der erfindungsgemäße Toner durch eine
erhöhte Haltbarkeit aus und führt in dem Kopiergerät nicht zur
Bildung von Agglomeraten.
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Wie oben beschrieben und nachgewiesen, ermöglicht die
vorliegende Erfindung eine Verbesserung der
Umgebungsabhängigkeit von Tonern ohne dabei eine Verringerung
der durch Reibung bedingten Aufladbarkeit zu verursachen.
Gleichzeitig wird eine Erhöhung der durch Reibung bedingten
Aufladbarkeit mininimiert. Der erfindungsgemäße Trockentoner
stellt daher einen negativ aufladbaren Toner mit hervorragender
Fließfähigkeit, hervorragenden Anti-Backeigenschaften und
hervorragenden Aufladungseigenschaften dar, der ausgezeichnete
Bilder liefert, die frei von Defekten wie schwarzen Flecken
sind.