DE2253722A1

DE2253722A1 - Elektrostatographischer toner und dessen verwendung zum entwickeln eines latenten elektrostatischen bildes

Info

Publication number: DE2253722A1
Application number: DE2253722A
Authority: DE
Inventors: Richard G Crystal
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1973-07-05
Also published as: GB1414158A; CA1001884A; AR196318A1; US3974078A; JPS576586B2; NL7217790A; BE792115A; IT973326B; ES410205A1; FR2166939A5; BR7209199D0; JPS4878931A

Description

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P 5324

XEKOX COEPORATION

Xerox Square

Rochester, Hew York 14603

USA

Elektrostatographischer Toner und dessen Verwendung zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes

Die Erfindung betrifft einen elektrostatographischen Toner sowie dessen Verwendung zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes.

Elektrostatographische Toner und diese enthaltende elektrostatographische Entwickler werden auf dem Gebiet der Elektrostatographie, insbesondere auf dem Gebiet der Elektrophotographie, verwendet. Das elektrophotographische Grundverfahren, wie es in der US-Patentschrift 2 297 691 beschrieben ist, besteht darin, daß man eine photokonduktive, isolierende Schicht mit

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einer gleichförmigen elektrostatischen Ladung versieht, die Schicht einem Licht- und Schatten-Bild exponiert, um die Ladung auf den belichteten Bezirken der Fläche abzuleiten, und das dabei erhaltene latente elektrostatische Bild entwickelt, indem man ein feinteiliges elektroskopisches Material, allgemein als "Toner" bezeichnet, auf dem Bild ablagert. Der Toner wird normalerweise von den Bezirken der Schicht angezogen, die ihre Ladung beibehalten, wodurch ein dem latenten elektrostatischen Bild entsprechendes Tonerbild erzeugt wird. Dieses Pulverbild kann dann auf eine Trägeroberfläche, beispielsweise Papier, übertragen werden. Das übertragene Bild kann anschließend, z.B. durch Wärme, auf der Trägeroberfläche permanent fixiert werden. Anstatt durch gleichförmige Aufladung der photokonduktiven Schicht und anschließende Belichtung der Schicht mit einem Licht- und Schatten-Bild kann das latente Bild auch durch direkte bildmäßige Aufladung der Schicht erzeugt werden. Das Pulverbild kann dann auf der photokonduktiven Schicht fixiert werden, wenn die Pulverbildübertragungsstufe weggelassen werden soll. Die oben erwähnten Wärmefixierstufen können auch durch andere, geeignete Fixiermethoden, beispielsweise durch die Behandlung mit einem Lösungsmittel oder durch Aufbringen eines Überzugs, ersetzt werden.

nie üblicherweise verwendeten Toner werden im allgemeinen unter Anwendung von Wärme auf einem Trägermedium fixiert und deshalb müssen diese Toner auf eine Temperatur erhitzt werden, bei welcher der Toner fließfähig wird, um ein Aufschmelzen des Toners auf das Trägermedium zu bewirken. Die Aufschmelzmethode hat jedoch trotz ihrer vielen Vorteile auch einige Nachteile: ein solches Verfahren ist nämlich wegen der zur Erhöhung der Temperatur des Toners bis auf eine Temperatur, bei der der Toner auf das

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Trägermedium aufgeschmolzen werden kann, erforderlichen Zeit oder Energie in Hochgeschwindigkeitsvorrichtungen nicht anwendbar. Versuche, einen Toner mit einem hohen Schmelzpunkt durch Wärmeeinheiten mit einer übermäßig großen Wärmekapazität schnell zu schmelzen, haben gezeigt, daß ein übermäßiger Energiebedarf auftritt und daß Probleme auftreten, die mit der Verhinderung der Verkohlung der Papierempfangsblätter und einer ausreichenden Abführung der von der¹ Schmelz einheit oder den Schmelzeinheiten entwickelten Wärme zusammenhängen. Deshalb sind zur Vermeidung der Verkohlung oder Verbrennung zusätzliche Einrichtungen, beispielsweise komplizierte und teure Kühleinrichtungen, erforderlich, um die von der Schmelzeinrichtung entwickelte große Wärmemenge in geeigneter Weise abführen zu können. Eine unzureichende Wärmeabführung kann dazu führen, daß wärmeempfindliche Maschinenteile zerstört werden. Außerdem werden die durch die erhöhte Maschinengeschwindigkeit erreichten Vorteile häufig durch den erhöhten Raumbedarf und die erhöhten Betriebskosten der Heiz- und Kühleinheiten wieder aufgewogen. Andererseits sind Harze mit einemniedrigen Molekulargewicht, die bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen leicht durch Wärme geschmolzen werden können, häufig ungeeignet, weil diese Materialien die Neigung haben, auf den wiederverwendbaren Photokonduktoroberflachen dicke Filme zu bilden. Durch diese Filme wird das Bild beeinträchtigt (verschlechtert) und die für die Instandhaltung der Maschine erforderlichen Ausfallzeiten werden dadurch erhöht. Außerdem haben die Harze mit dem niedrigen Molekulargewicht die Neigung, auf dem Kopierblatt klebrige Bilder zu erzeugen, die häufig auf andere benachbarte Blätter übertragen werden. Ferner haben Tonerpartikel, die Harze mit einem niedrigen Molekulargewicht enthalten, die Neigung, sich in den Versandbehältern sowie in der elektrostatographischen Maschine miteinander zu verbinden, zusammenzukleben und aneinander

zu haften. Viele dieser Polymerisate weisen außerdem nicht die erforderliche Härte auf, um der mechanischen Reibung widerstehen zu können, durch welche die Tonerpartikel zu unerwünschten Staubfeinteilen zerkleinert werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten elektrostatographischen Toner anzugeben, welcher die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und schnell und leicht auf einer Trägei-oberfläche fixiert werden kann.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrostatographischer Toner aus einem feinteiligen gefärbten Harz, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein größerer Anteil des Harzes eine aus zwei Phasen bestehende, heterogene, physikalische Mischung darstellt, die besteht aus mindestens einem weichen, deformierbaren Polymerisat, das in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken (anstatt in Form eines einzigen Kerns) in einer Matrix aus mindestens einem harten Polymerisat dispergiert und eingeschlossen ist.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein elektrostatographischer Entwickler, der aus dem vorstehend gekennzeichneten elektrostato· graphischen Toner und einem elektrostatographischen Trägermaterial besteht.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des vorstehend gekennzeichneten elektrostatographischen Toners zum Sichtbarmachen eines ^±anj:eil· ele^ctrx)statischen Bildes und zur

Herstellung eines fertigen Tonerbildes, wobei.der Toner unter Anwendung von Druck auf einem Träger fixiert wird.

Bei. dem erfindungsgemäßen Toner besteht mindestens ein größerer Anteil der Harzkomponente aus einem weichen Polymerisat, das in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken anstatt in Form eines einzigen Kernes in einer Matrix aus einem harten Polymerisat ein~ gekapselt und dispergiert ist. Ein bequemes Verfahren zur Herstellung einer solchen Dispersion besteht darin, ein Block-, Pfropf- oder eingestuftes (shaded) Mischpolymerisat als Dispergiermittel zu verwenden, das aus Komponenten besteht, die mit den weichen und harten Polymerisaten identisch sind. Ein solcher Toner kann unter Anwendung von Druck auf einem Träger fixiert werden.

Der Harzanteil des erfindungsgemäßen Toners umfaßt insbesonderezwei miteinander inkompatible Polymerisate, von denen das eine als Matrix verwendet wird und das andere in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken in der Matrix dispergiert (verteilt) und eingeschlossen ist. Bei der Matrix-Komponente handelt es sich um ein hartes Polymerisat, das dem Toner die zur Verhinderung des Blocking (Zusammenklebens) erforderlichen physikalischen Eigenschaften und die erforderliche Strukturhärte verleiht, und bei der dispergierten Komponente handelt es sich um ein weiches Material, das dem Toner die gewünschten Fixiereigenschaften verleiht. Bei der Anwendung eines solchen Zweiphasen-Harzsystems muß, wie erfindungsgemäß gefunden wurde, das weitere Material vollständig innerhalb des harten Matrixmaterials eingeschlossen (eingekapselt) sein und außerdem wurde gefunden, daß die Art, in der die weichere(nJKomponente(n) innerhalb der Matrix dispergiert ist (sind), die Eigenschaften des Toners beeinflußt. Das Disper-

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gieren (Verteilen) der eingeschlossenen weicheren Komponente(n) in Form einer Vielzahl von Bezirken mit einer kontrollierten Größe führt zu einem verbesserten Toner, insbesondere zu einem Toner, der durch Anwendung von Druck fixiert werden kann.

Das harte Polymerisat, das in dem erfindungsgemäßen Toner als Matrix verwendet wird, weist im allgemeinen eine Glasumwandlungs· temperatur (nachfolgend abgekürzt mit Tg) von oberhalb etwa 50 C, vorzugsweise von etwa- 55 bis etwa 180 C, insbesondere von etwa 60 bis etwa 90 C, auf. Wenn das Polymerisat kristallin ist, dann liegt die Schmelztemperatur (nachfolgend abgekürzt rait Tm) oberhalb etwa 40 C, vorzugsweise zwischen etwa 50 und etwa 90 C, insbesondere zwischen etwa 60 und etwa 70 C. Wenn das harte Polymerisat kristallin ist, muß somit die Schmelztemperatur ober halb etwa 40 C liegen. Das zahlendurchschnittliche Molekulargewicht des harten Polymerisatblockes beträgt mehr als 1500, im allgemeinen et\^a 5000 bis etwa 300 000, vorzugsweise etwa 10 00Γ bis etwa 100 000.

Das Molekulargewicht und die Tg der harten Polymerisatmatrix werden so. ausgewählt, daß eine Matrix erhalten wird, die ausreichend hart ist, um den bei der Entwicklung auftretenden Kräften standzuhalten, die aber auch während der Fixierungsstufe deformiert werden kann. Wenn das harte Polymerisat polare Gruppen aufweist, kann das Molekulargewicht niedriger sein als bei jenen Polymerisaten, die keine polaren Gruppen aufweisen, wobei es dennoch die erforderliche Härte besitzt. Die Eigenschaften, die zweckmäßig zum Charakterisieren des harten Polymerisats herangezogen werden, sind die Zugfestigkeit, die Schlagfestigkeit und der Elastizitätsmodul. Im allgemeinen weist das harte Polymerisat

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^- 2 eine Zugfestigkeit von mindestens etwa 211 kg/cm (3000 psi),

2 insbesondere von mehr als etwa 352 kg/cm (5000 psi) auf, wobei

2 die Zugfestigkeit im allgemeinen den Wert von etwa 703 kg/cm (10 000 psi) nicht übersteigt. Es ist jedoch klar, daß für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch Polymerisate mit Zugfestigkeitswerten von mehr als etwa 703 kg/cm (10 000 psi) geeignet sein können. Das harte Polymerisat ist im allgemeinen auch durch eine Izod-Kerbschlagzähigkeit (gemäß dem ASTM-Verfahren D-256) von mehr als 0,25, insbesondere von etwa 0,25 bis etwa 15, charakterisiert, wobei die meisten harten Polymerisate, die erfindungsgemäß verwendet werden, eine Izod-Kerbsehlagzähigkeit von etwa 0,25 bis etwa 1,5 aufweisen. Das harte Polymerisat ist außerdem durch einen Elastizitätsmodul (Zugmodul) von mehr als

ο
14100 kg/cm (200 000 psi), insbesondere von mehr als 28 100 kg/

2
cm (400 000 psi), charakterisiert. Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete harte Polymerisat hat jedoch im allgemeinen

2 keinen Elastizitätsmodul von mehr als etwa 42 200 kg/cm (600 psi), obwohl natürlich auch harte Polymerisate mit einem Elasti-

zitätsmodul von mehr als 42 200 kg/cm (600 000 psi) erfindungsgemäß verwendet werden können.

Bei dem harten Polymerisat kann' es sich um ein Homopolymerisat oder um ein Mischpolymerisat handeln und repräsentative Beispiele für solche Polymerisate (der hier verwendete Ausdruck "Polymerisat" umfaßt sowohl Homopolymerisate als auch Mischpolymerisate) sind folgende: Styro!polymerisate, z.B. Polystyrol, Poly(halogen~ styrole), Poly(alkylstyrole), Styrol/n-Butylmethacrylat-Mischpolymerisate, Polymerisate von Alkylmethacrylaten mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Polymerisate von Acrylnitril, Polymerisate von Viny!halogeniden, z.B. VinylchToridpoly-

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merisate, Polyamide, Forester, Polymerisate von Acrj^lsäure, Polymerisate von Methacrylsäure, Polymerisate von Vinyl-N-alkylpyridin, Polycarbonate und dgl.

Das/weiche Polymerisat, das amorph oder kristallin sein kann, weist im allgemeinen eine Glasumwandlungstemperatur (Tg) von weniger als etwa 30 C, vorzugsweise von etwa -50 bis ctv/a +10 C, insbesondere von etwa -50 bis etwa 0 C auf. Das (zahlendurchschnittliche) Molekulargewicht des weichen Polymerisats beträgt im allgemeinen ctv/a 500 bis etwa 50 000, vorzugsweise etwa 1000 bis etwa 20 000. Es ist natürlich klar, daß innerhalb der angegebenen Bereiche die weichen Polymerisate mit niedrigeren Glasumwandlungstemperaturen auch höhere Molekulargewichte aufweisen können und dennoch dem Toner die gewünschten Fixiereigenschaften verleihen.

Das Molekulargewicht und die Glasumwandlungstemperatur des weichen Polymerisats werden so ausgewählt, daß ein weicher Polymerisatkern erhalten wird, der genügend weich ist, so daß er sich bei Anwendung einer Scherspannung deformiert. Im allgemeinen werden die weichen Polymerisate, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet sind, durch ihre Streckspannung charakterisiert, wobei die Streckspannung des weichen Polymerisats im allgemeinen

2 innerhalb des Bereiches von etwa 1,41 bis etwa 1410 kg/cm (20

2 bis 20 000 psi), vorzugsweise von etwa 3,52 bis etwa 211 kg/cm (50 bis 3000 psi), liegt.

Bei dem weichen Polymerisat kann es sich um ein Homopolymerisat oder um ein Mischpolymerisat einschließlich der Radom-, Block- und alternierenden Mischpolymerisate handeln und repräsentative Beispiele für solche Polymerisate (der hier vorwendete Ausdruck

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"Polymerisat" umfaßt sowohl Homopolymerisate als auch Mischpolymerisate, wobei der Ausdruck "Mischpolymerisat" sich auf Polymerisate bezieht, die aus zwei oder mehreren monomeren Komponenten hergestellt worden sind) sind folgende: Polymerisate von Alkylenoxyden, z.B. Polymerisate von Äthylenoxyd, Polymerisate von Lactonen, z.B. Polycaprolacton, Siloxanpolymerisate, z.B. Poly(dimethylsiloxan)j Polymerisate von Alkylacrylateii mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Polymerisate von Alkylmethacrylaten mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Urethanpolymerisate, nicht-vernetzte Dienpolymerisate, Polyolefinwacb.se, Polymerisate von Vinylidenchlorid, Polyester, z.B. Polyalkyleriadipate, Polyalky lensebacate, Vinylacetatpolymerisate und dergleichen.

Die Größe der Bezirke (Gebiete) aus der v/eichen Polymerisatkomponente, die innerhalb der Matrix eingeschlossen ist, beeinflußt, wie festgestellt wurde, sowohl die Fixiereigenschaften als auch die Zusammenpresseigenschaften (impaction properties) des Toners, wobei bei einer Zunahme der Größe des Bezirks die Druckfixierbarkeit des Toners verbessert wird und die Zusammenpresseigenschaften desselben beeinträchtigt werden. Im allgemeinen beträgt die durchschnittliche Größe des Bezirks der weichen Polymerisatkompönente, die in der Matrix dispergiert ist, weniger als 15 Mikron, insbesondere etwa 0,002 bis etwa 8 Mikron, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 2 Mikron". Die Größe des Bezirks der innerhalb der Matrix eingeschlossenen weichen Komponente kann nach irgendeinem der zahlreichen, an sich bekannten Verfahren, beispielsweise durch Transmissionselektronenmikroskopie von ultDradünnen Mikrotomschnitten, "Lichtstreuungsverfahren usvi., bestimmt wer/den.

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Die weiche Polymerisatkomponente und die harte Polymerisatkomponente sind miteinander inkompatibel, d.h. die weichen und harten Polymerisatkomponenten sind nicht vollständig ineinander löslich und bilden zwei getrennte Phasen und sie können über einen breiten Bereich der Mengenverhältnisse zueinander verwendet weiden, vorausgesetzt, daß die harte Polymerisatkomponente in einer solchen Menge vorhanden ist, die ausreicht, um eine Schutzmatrix zu ergeben, welche die darin dispergierte weiche Polymerisatkomponente praktisch vollständig umgibt. Im allgemeinen sollte die Matrixkomponente in einer Menge von etwa 10 bis etwa 90, vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 80 Gew.-ζί,, bezogen auf die beiden Komponenten, vorhanden sein.

Die weiche Polymerisatkomporiente kann in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken (Bereichen) in der harten Polymerisatmatrix dispergiert sein, wodurch die weiche Polymerisatkomponente teilweise mit der harten Polymerisatkomponente kompatibel gemacht wird. Dies kann leicht dadurch erreicht werden, daß man ein Dispergiermittel verwendet, bei dem es sich entweder um ein Blockmischpolymerisat, bestehend aus einem mit der dispergierten Komponente kompatiblen Block und einem mit der Matrixkomponente kompatiblen zweiten Block,und/oder ein Pfropfmischpolymerisat, bestehend aus einem mit der dispergierten oder der Matrixkomponente kompatiblen Polymerisatgrundgerüst und einer mit der Matrix- oder dispergierten Komponente kompatiblen Polymerisatseitenkette, und/oder ein abgestuftes (shaded) Mischpolymerisat handelt, das aus einer, mit der Matrixkomponente kompatiblen Komponente und einer zweiten, mit der dispergierten Komponenten kompatiblen Komponente gebildet worden ist (bei einem abgestützt ■ (shaded) Mischpolymerisat handelt es sich bekanntlich um ein Random-Mischpolymerisat, in dem ein Ende der Kette eine hohe Konzentration an einer Komponente des Mischpolymerisats und d κ;

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andere Ende der Kette eine hohe Konzentration an einer zweiten Komponente des Mischpolymerisats aufweist'; infolge dieser Struktur fungiert ein abgestuftes Mischpolymerisat für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als Dispergiermittel), Im allgemeinen wird diese Kompatibilität am besten dadurch erzielt, daß man eine Komponente des Block- und/oder Pfropf- und/oder abgestuften Mischpolymerisats mit der dispergierten weichen Komponente und due zweite Komponente desselben mit der harten Matrixkomponente identisch macht. Wenn beispielsweise die Matrixkomponente aus Polystyrol und die. weiche Komponente aus Polyäthylenoxyd besteht, so enthält das Dispergiermittel polymere Komponenten aus Äthylenoxyd und Styrol.

Die Menge des in dem erfindungsgemäßen Toner verwendeten Dispergiermittels beeinflußt die Größe des Bezirkes der dispergierten weichen Komponente, wobei die Größe des Bezirkes abnimmt, wenn die Menge des Dispergiermittels ansteigt, da dadurch die Anzahl der Grenzflächen zunimmt. Die Menge des Dispergiermittels wird so gesteuert, daß Bezirksgrößen erhalten werden, die innerhalb der oben angegebenen Größenordnungen liegen„■ Im allgemeinen beträgt die Menge des verwendeten Dispergiermittels etwa 1 bis etwa 50, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 20 Gew.~%, bezogen auf die drei Komponenten. Außerdem entspricht das Molekulargewicht jeder der Komponenten des Dispergiermittels vorzugsweise dem Molekulargewicht der entsprechenden harten und/oder weichen Polymerisatkomponente des Toners oder es ist vorzugsweise kleiner.

Das als Dispergiermittel verwendete Block- und/oder Pfropf- und/ oder abgestufte Mischpolymerisat kann zusätzlich zu den polymeren Komponenten, die in den dispergierten und Matrixphasen des Toners vorhanden sind, noch weitere polymere Komponent ei enthai-

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ten, vorzugsweise besteht das Block- und/oder Pfropfmischpolymerisat aber nur aus den polymeren Komponenten, die in dem Toner vorhanden sind. Wenn es/sich bei einer der Komponenten des Toners um ein Mischpolymerisat handelt, dann handelt es sich bei einer der Blöcke und/oder Komponenten der Aufpfropfung vorzugsweise ebenfalls um ein Mischpolymerisat, im allgemeinen stellen die Tonerkomponenten jedoch Homopolymerisate dar und deshalb besteht auch das Block» und/oder Pfropfmischpolymerisat aus homopolymeren Einheiten.

Die erfindungsgemäß als Dispergiermittel verwendeten Blockmischpolymerisate, und Pfropfmischpolymerisate und angestuften Mischpolymerisate sind, an sich bekannt und können nach irgendeinem der zahlreichen bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Art und Weise der Herstellung dieser Block- und/oder Pfropf- und/ oder abgestuften Mischpolymerisate ist nicht kritisch und braucht daher nicht näher erörtert zu werden, zumal sie zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist.

Eine andere Art und Weise, das dispergierte weiche Polymerisat mit der harten Polymerisatmatrix teilweise kompatibel zu machen unter Bildung einer Vielzahl von diskreten Bezirken (Bereichen) anstelle eines einzigen Kerns aus dem in der harten Polymerisatmatrix dispergierten weichen Polymerisat besteht darin, daß man als eine oder als beide der dispergierten und Matrixkomponenten ein Block- und/oder Pfropfmischpolymerisat verwendet. So kann beispielsweise die dispergierte weiche Polymerisatkomponente aus einem Block- oder Pfropfmischpolymerisat bestehen, dessen eine. Komponente, wie oben angegeben, ein weiches Polymerisat ist und dessen andere Komponente mit der harten Polymerisatmatrix kompatibel ist, wobei die oben erwähnte andere Komponente als ])is-

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pergiermittel fungiert zum Dispergieren der' weichen Polymerisatkomponente in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken in der harten Polymerisatmatrix. Entsprechend kann die harte Polymerisatmatrix aus einem Block- oder Pfropfmischpolymerisat -bestehen, dessen eine Komponente ein wie oben angegebenes hartes Polymerisat ist und dessen andere Komponente mit dem dispergierten weichen Polymerisat kompatibel ist, wobei die oben erwähnte andere Komponente als Dispergiermittel fungiert zum Dispergieren der weichen Polymerisatkomponente in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken in der harten Polymerisatmatrix. So kann beispielsweise als weiche Polymerisatkomponente ein Styrol/Butadien-Blockrnischpolymerisat und als Matrixkomponente ein Polystyrol verwendet werden, wobei die Styrolkomponente des Blockmischpolymerisats als Dispergiermittel zum Dispergieren der Butadienkomponente des Blockmischpolymerisats in Form einer Vielzahl von Bezirken innerhalb der Polystyrolmatrix fungiert.

Die Harzmischung, bestehend aus einer in einer harten Polymerisatkomponente eingeschlossenen bzw. eingekapselten weichen Polymerisatkomponente, kann durch Sprühtrocknen einer Lösung der Polymerisatkomponenten in einem gemeinsamen (wechselseitigen) Lösungsmittel für alle Komponenten und einem bevorzugten Lösungsmittel für die·Matrixkomponente, das einen höheren Siede-

J
punkt als das gemeinsame Lösungsmittel aufweist, hergestellt werden. Beim Sprühtrocknen wird zunächst das gemeinsame (wechselseitige) Lösungsmittel entfernt, wodurch die harte Polymerisatkomponente ausgefällt wird unter Bildung einer Matrix um die weiche Polymerisatkomponente herum. Zur Herstellung des eingekapselten Toners kann aber auch ein gemeinsames (wechselseitiges) Lösungsmittel für alle Komponenten verwendet werden, in dem die dispergierte Komponente weniger löslich ist als die Matrixkom-

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ponente. Spezifische Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen eingekapselten Toners sind beschrieben in den amerikanischen Anmeldungen Serial Nr. 214 374 und 214 O3I (Einreichungstag 30. 12. 1971).

Ein anderes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Toner ist die sogenannte Koazervation. Die Koazervation besteht im allgemeinen darin, daß man sowohl die dispergierte als auch die Matrixkomponente in einem gemeinsamen (wechselseitigen)
Lösungsmittel löst und anschließend auf solche Weise ein NichtLösungsmittel zusetzt, dass beide Komponenten aus der Lösung ausgefällt werden, wobei, die dispergierte Komponente vor der Matrixkomponente ausgefällt wird. Die Koazervation ist an sich
bekannt und demgemäß braucht sie hier nicht näher erörtert zu
werden.

Der erfindungsgemäße Toner enthält ein Färbemittel, entweder
ein Pigment oder einen Farbstoff, in einer solchen Menge, die
ausreicht, um der Harzmasse die gewünschte Farbe zu verleihen, im allgemeinen in einer Menge bis zu et v/a 25, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht 'des Toners, so daß der resultierende Toner ein deutlich sichtbares Bild auf einem Übertragungsmaterial liefert. Es können die verschiedensten

P:' gmente oder Farbstoffe verwendet werden, welche die Eigenschaften des Toners nicht nachteilig beeinflussen, um dem Harz die gewünschte Farbe zu verleihen, beispielsweise Ruß, ein handelsüblicher roter, blauer oder gelber Farbstoff; da diese
Farbstoffe und/oder Pigmente an sich bekannt sind, erübrigt sich an dieser Stelle eine nähere Aufzählung derselben, zumal diese für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist. Die erfindungsgemäßen Toner weisen im allgemein eine

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durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 30 Mikron, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 20 Mikron, auf.

Der hier beschriebene erfindungsgemäße Toner kann auch noch andere Materialien enthalten, wie sie .im allgemeinen zunModifizierenflerPJigenschaften eines Toners verwendet werden, bei** spielsweise elektrisch leitfähige Materialien zunModifizieren der triboelektrischen Eigenschaften desselben oder dergleichen, und die Verwendung solcher Materialien liegt innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung» Der Toner kann auch eine andere Harzkomponente als die oben beschriebene Harzmischung enthalten, vorausgesetzt, daß mindestens ein größerer Anteil der Harzkornponente des erfindungs gemäß en Toners aus der vorstehend beschriebenen eingekapselten Harzmischung besteht; im allgemeinen macht die eingekapselte Harzmischung etwa 80 bis etwa 100, vorzugsweise 90 bis 100 % der Harzkornponente des Toners aus. Der' restliche Anteil der Harzkomponente des Toners besteht, falls vorhanden, im allgemeinen aus einem Harz des Typs, wie er zum Modifizieren der physikalischen Eigenschaften eines Tonermaterials verwendet wird.

Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Toner wird in einer Entwicklerzusainmensctzung verwendet, wobei der Toner in Form einer Schicht auf eine geeignete elektrostatog'raphische Entwicklerträgeroberflache, auf welcher der Toner auf an sich bekannte Weise durch elektrostatische Anziehung festgehalten wird, lose aufgebracht wird. So kann beispielsweise die Tonerzusammensetzung in dem Kaskaderientwicklungsverfahren verwendet werden, wie es in den US-Patentschriften 2 618 551, 2 618 552 und 2 638 416 näher beschrieben ist. Bei dem Kaskadenentwicklungsverfahren wird die Entwicklerzusammensetzung hergestellt durch

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Mischen des Tonermaterials mit einem Träger, entweder einem elektrisch leitfähigen oder einem isolierenden, magnetischen oder nicht-magnetischen Träger>vorausgesetzt, daß das Trägermaterial, wenn es mit dem Tonermaterial in engen Kontakt gebracht wird, eine Ladung mit einer zu derjenigen des Toners entgegengesetzten Polarität annimmt, wodurch der Toner auf dem Träger haftet und diesen umgibt. Das Trägermaterial wird daher entsprechend seinen triboelektrischen Eigenschaften so ausgewählt, daß der Toner entweder oberhalb oder unterhalb des Trägermaterials in der triboelektrischen Reihe steht, wodurch ein positiv oder negativ geladener Toner erhalten wird.

Die Trägerpartikel sind um mindestens eine Grüßenordnung größer als die Tonerpartikel und sie sind so geformt, daß sie über die das latente Bild tragende Oberfläche hinwegrollen. Im allgemeinen sollten die Trägerpartikel ausreichend groß sein, so daß ihre Schwerkraft oder Trägheitskraft in den Bezirken der das Bild tragenden Oberfläche, in denen die Tonerpartikel festgehalten werden, größer ist als die Anziehungskraft der Tonerpartikel, so daß der Träger von den Tonerpartikeln nicht zurückgehalten wird, die von der das Bild tragenden Oberfläche angezogen werden. Die Trägerpartikel haben im allgemeinen eine Partikelgröße von etwa 30 bis etwa 1000 Mikron, es können natürlich aber auch solche Trägerpartikel verwendet werden, die eine andere Größe als die oben angegebene besitzen, vorausgesetzt, daß der Träger leicht über die das Bild tragende Oberfläche hinwegfließt, ohne daß irgendeine spezielle Einrichtung zur Entfernung der Trägerpartikel von der das Bild tragenden Oberfläche erforderlich ist.

Der Kontrast oder die photographischen Eigenschaften des fertigen Bildes können durch Änderung der relativen Mengenverhältnisse

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von Toner und Trägermaterial variiert wenden und die Auswahl der optimalen Mengenverhältnisse kann vom Fachmanne leicht getroffen werden. Im allgemeinen wird der^xToner in solchen Mengen verwendet, daß das Gewichtsverhältnis von Träger zu Toner etwa 25:1 bis etwa 250:1, vorzugsweise etwa 75:1 bis etwa 100:1, beträgt, zur Erzielung eines dichten, leicht übertragbaren Bildes.

Außer der Verwendung von Partikeln zur Bereitstellung der Trägeroberfläche können auch die Borsten einer Pelzbürste (Fellbürste) verwendet werden. Auch hier nehmen die Tonerpartikel eine elektrostatische Ladung an, deren Polarität durch die relative Position der Tonerpartikel und der Pelzborsten in der triboelektrischen Reihe zueinander bestimmt wird. Die Tonerpartikel bilden einen Überzug auf den Borsten des Pelzes bzw. Fells, auf denen sie infolge der elektrostatischen Anziehung zwischen dem Toner und dem Pelz haften, so wie der Toner auf der Oberfläche der Trägerpartikel haftet. Das allgemeine Verfahren der Pelzbürstenentwicklung ist in der US-Patentschrift 3 251 706 näher beschrieben.

Der Kaskadenträgerentwicklung noch näher verwandt ist die Magnetbürstenentwicklung. In diesem Verfahren wird ein Träger ausgewählt, der ferromagnetische Eigenschaften aufweist und in der triboelektrischen Reihe im Verhältnis zu dem Toner so steht, daß dem Toner und dem Träger wie in der Kaskadenträgerentwicklung die gewünschte elektrostatische Polarität verliehen wird. Beim Einführen eines Magneten in eine solche Mischung aus Toner und magnetischem Material richten sich die Trägerpartikel entlang der Kraftlinie des Magneten von selbst aus und nehmen eine bürstenartige Anordnung an. Die Tonerpartikel werden auf der

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Oberfläche der Pulverträgerpartikel elektrostatisch festgehalten. Die Entwicklung erfolgt wie bei der regulären Kaskadenträgerentwicklung, indem man den Magneten über die das elektrostatische Bild tragende Oberfläche hinwegführt, so daß die "Borsten" der Magnetbürste die das elektrostatische Bild tragende Oberfläche berühren.

Ein weiteres Verfahren der Trägerentwicklung ist unter der Bezeichnung "Folienträgerentwicklung" bzw. "Blattträgerentwicklung" bekannt, in dem die Tonerpartikel auf eine Folie oder ein Blatt aus beispielsweise Papier, Kunststoff oder Metall aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist in der US-Patentschrift 2 895 847 beschrieben. Wie darin angegeben, kann die zwischen der Folienoberfläche bzw. der Blattoberfläche und den Tonerpartikeln erforderliche elektrostatische Anziehung dadurch erzielt werden, daß man die Folie bzw. das Blatt durch eine Masse der elektroskopischen Partikel führt, wodurch ein Reib- oder Gleitkontakt zwischen dem Blatt bzw. der Folie und dem Toner erzielt wird. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Oberfläche des die elektroskopischen Tonerpartikel tragenden Blattes oder der Folie mit Ionen der gewünschten Polarität, beispielsweise unter Verwendung einer Coronaaufladungsvorrichtung, wie sie in der oben genannten US-Patentschrift beschrieben ist, zu besprühen. Das cabei auf der Oberfläche erhaltene Bild aus den Tonerpartikeln kann dann auf ein geeignetes Übertragungsmaterial übertragen werden zur Herstellung der fertigen Kopie. Die Übertragung der' Tonerpartikel kann auf an sich bekannte Weise durch Adhäsion oder elektrostatisch erfolgen.

Der Toner kann, wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, in den verschiedensten Entwicklerzusammensetzungen durch

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elektrostatisches Aufbringen der Tonerzusammensetzung auf eine geeignete Trägeroberfläche, die anschließend über eine ein latentes Bild tragende Oberfläche geführt wird, verwendet werden. Der erfindungsgemäße Toner kann auch zur Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet werden, das auf anderem Wege als auf elektrophotographischem Wege erzeugt worden ist, z.B. kann er zur Entwicklung von latenten elektrostatischen Bildern verwendet werden, die durch Impulselektroden (Schwingungs· elektroden), wie sie in elektrostatischen Vervielfältigungsverfahren verv7endet werden, erzeugt worden sind. Außerdem kann der erfindungsgemäße Toner zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes auf einer anderen Oberfläche als einer photokonduktiven, isolierenden Oberfläche verwendet werden. Deshalb ist die vorliegende Erfindung weder auf ein spezifisches Verfahren zur Erzeugung des latenten elektrostatischen Bildes noch auf ein spezifisches Verfahren zur· Entwicklung desselben noch auf die Verwendung eines spezifischen Trägers für den Toner beschränkt.

Die erfindungsgemäßen Toner können auf einem geeigneten Trägermedium, beispielsweise Papier, durch Anwendung von Druck fixiert werden unter Bildung einer fertigen Kopie, wobei der zur Durchführung dieser Druckfixierung jeweils erforderliche Druck in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Toner variiert." Der Druck wird vorzugsweise dadurch erzeugt, daß man das Übertragungsmaterial mit dem darauf befindlichen Tonerbild zwischen einem Paar von polierten Metallwalzen, die unter einem bestimmten Druck miteinander in Kontakt stehen, zusammenpreßt. Im allgemeinen beträgt die Walzenbelastung etwa 1,79 bis etwa 107,5 kg/cm (10 bis 600 pounds/linear inch), vorzugsweise etwa 8,9 bis etwa 71,5 kg/cm (50 bis 400 pounds/linear inch). Die Walzen-

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belastung in kg/cm (pounds/linear inch) ist die angelegte Anfangskraft dividiert durch die Länge der Walze. In einigen Fällen kann die Druckfixierung des Toners auf dem Trägermedium durch Wärme unterstützt werden, beispielsweise durch Verwendung einer beschichteten oder nicht-beschichteten, beheizten Metallwalze und einer nicht-beschichteten oder mit einem Elastomeren beschichteten Gegenwalze. Zwar eignet sich der erfindungsgemäße Toner besonders gut für die Herstellung einer fertigen Kopie durch Druckfixierung, er kann natürlich aber auch nach üblichen Verfahren, beispielsweise durch War nieschmelzen, fixiert werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die darin angegebenen Teile beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel 1

Durch Kuppeln von Polystyrol mit endständigen Dicarboxygruppen mit Poly(£ -caprolacton) mit einer endständigen OH-Gruppe wurde ein Poly(£-caprolacton)/Polystyrol/Poly(£-caprolacton)-Block~ mischpolymerisat hergestellt. Das Blockmischpolymerisat bestand zu 60 Gew.-% aus Polystyrol und zu 40 Gew.-% aus Polycaprolacton. Das zahlendurchschnittliche Molekulargewicht des Blockmischpolymerisats betrug 27 000.

Aus einer 75:25-Mischung von Polystyrol mit einem Molekulargewicht von 200 000 (DOW 678) und Poly^-caprolacton) mit einem Molekulargewicht von 2000 und variierenden Mengen des vorstehend beschriebenen Mischpolymerisats wurde durch Sprühtrocknen der Mischung mit MOGUL L-Ruß unter Verwendung von Methylisobutylketon als Lösungsmittel ein Toner hergestellt. Der erhaltene

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Toner enthielt 5 Gew.-% Ruß und wies eine, durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron auf.

Außerdem wurde ein Toner (A) ohne ein Blockmischpolymerisat hergestellt, der aus einem einzigen Polycaprolactonkern bestand, der von Polystyrol umschlossen war, und es wurden Toner (B und C) mit jeweils 10 bzw. 20 Gew.-%, bezogen auf die drei Komponenten, des Blockmischpolymerisats hergestellt, die eine Vielzahl von diskreten PolycaproIactonbezirken mit einer durchschnittlichen Bezirksgröße von 0,5 bzw. 0,1 Mikron (bestimmt durch Transmissionselektronenmikroskopie) aufwiesen.

Zur Herstellung eines Entwicklers wurde der Toner mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert, so daß der Entwickler 1 Gew.-% Toner enthielt. Dieser Toner wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei der Entwickler (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes j latentes elektrostatisches Bild rieseln· gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur und einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und bei einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 incheg)/Sekunde fixiert.

Das unter Verwendung des Toners A erhaltene fertige Bild schmierte beim Reiben unter mäßigem Druck. Das unter Verwendung der Toner B und C erhaltene fertige Bild schmierte beim Reiben unter massigem Druck nicht. Der Toner B wies bessere Fixiereigenschaften auf als der Toner C, jedoch besaß der Toner C eine größere Beständigkeit gegen Zusammenpressen und Zusammenkleben als der Toner B.

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Beispiel 2

5 g eines Styrol/Butadien-Blockraischpolytnerisats (KRATON 4113), 10 g Polystyrol (PS-2) und 5 g eines klebrig machenden Mittels (PICCOTEX LTP-135) wurden in Me thy la" thy !keton gelöst und unter

3 Rühren wurde Hexan zugegeben, bis 160 cm MethylathyIketon und

3 3

240 cm Hexan vorlagen. In etwa 25 cm Methyläthylketon wurde 1 g MOGUL L-Ruß mittels Ultraschall dispergiert und die Rußdis-· persion wurde in die Polymerisatlösung eingerührt. Die dabei erhaltene Mischung wurde sprühgetrocknet unter Bildung eines Toners mit einer durchschnittlichen Partikelgröße in der Größenordnung von 15 Mikron. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert unter Bildung eines Entwicklers, der 1 Ge.w.~% Toner enthielt.

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, indem er (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes j elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stah !walzen bei Raumtemperatur bei einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/ linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunden fixiert. Dabei wurde ein zufriedenstellend fixiertes Bild erhalten.

Beispiel 3

Durch Kuppeln von Vinylacetat mit endständigen Carboxygruppen mit Polystyrol mit einem endständigen Säurechlorid wurde ein l/l-Blockmischpolymerisat mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 13000 für jeden Polyvinylacetat- und Polystyrolblock hergestellt.
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2,5 g Poly(vinylacetat)(MG 7000), 7,5 g Polystyrol (DOW 678) und 1 g des Polystyrol/Poly(vinylacetat)-Blockmischpolyraerisats. YTurden in Toluol gelöst und mit 0,5 g MOGUL L-Ruß kombiniert. Die. Mischung wurde sprühgetrocknet unter Bildung eines Toners mit einer durchschnittlichen Partikelgröße in der Größenordnung von 15 Mikron. Der Toner wurde zur Herstellung eines Entwicklers mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert, so daß der Entwickler 1 Gew.-% Toner enthielt.

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, indem er (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes > elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen (die obere Walze wies eine Temperatur von 49 C (120 F) auf) bei einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm^(4,2 inches)/Sekunde fixiert.
Beispiel 4

Nach einem Zweistufenverfahren, wie es in dem Artikel von O'Malley et al, "Synthesis and Thermal Transition Property of Styrene/Ethylene Oxide Copolymers" in "Polymer Preprints", Band 10, Nr. 2, Seiten 796 bis 819 (September 1969), beschrieben ist, wurde ein Polyäthylenoxyd/Polystyrol/Polyäthylenoxyd-Blockmischpolymerisat hergestellt, in dem das zahlendurchschnittliche Molekulargewicht des Polystyrolblockes 10500 und das zahlendurchschnittliche Molekulargewicht jedes Polyäthylenoxydblockes 8400 betrug. Dann wurde ein 60:40-Mischung von Polyäthylenoxyd (Carbowax 1540) und Polystyrol (Dow 678) hergestellt und es wurden 10 Gew.-%, bezogen auf die drei Komponenten, des-obigen

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Blockmischpolymerisats zugegeben. Durch Sprühtrocknen unter Verwendung einer 1:1-Mischung von Chloroform und Äthylbenzol als Lösungsmittel wurde ein 5 Gew.-% Mogul L-Ruß enthaltender Toner hergestellt. Der Toner hatte eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron und das Polyäthylenoxyd war in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken mit einer durchschnittlichen Größe von 0,6 bis 0,7 Mikron darin dispergiert. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert zur Herstellung eines Entwicklers, der 1 Gew.-% Toner enthielt.

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei dieser (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes,elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das · Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inehesJ-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und einer Ualzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inche§ySekünde fixiert. Dabei wurde ein annehmbar fixiertes Bild erhalten.

Beispiel· 5

Nach dem von Morton et al in "Journal of Applied Polymer Science", Band 8, 2707-2716 (1964), beschriebenen Verfahren wurde ein PoIy(dimethylsiloxan)/PoIystyrol/PoIy(dimethylsiloxan)-Blockmischpolymerisat hergestellt. Das Blockmischpolymerisat hatte ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von 50 000. Es wurde eine 75:25-Mischung von Polystyrol (Dow 678) und PoIy-(dimethylsiloxari)(MG 100 000) hergestellt und es wurden 10 Gew.-'Z, bezogen auf die drei Komponenten, des obigen Blockmischpolymerisats zugegeben. Daraus wurde durch Sprühtrocknen unter Verwendung

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einer 50:30-Misehung von Hexan und Äthylacetat als Lösungsmittel ein 5 Gew.-% Mogul L-Ruß enthaltender Toner hergestellt. Der Toner wies eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron auf. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert zur Herstellung eines Entwicklers, der 1 Gew.-% Toner enthielt.

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei er (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunde fixiert. Das dabei erhaltene fixierte Bild war zufriedenstellend.

Beispiel 6

Isopropylidendiphenoxypropanol wurde mit Adipinsäure umgesetzt zur Herstellung eines Polyesters mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 2100. Dieser Polyester wurde mit Polystyrol mit endständigen Säurechloridgruppen gekuppelt unter"

Bildung eines lrl-Blockmischpolymerisats mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 6000.

Es wurde eine l:l-Mischung von Polystyrol (Dow 678) und dem obigen Polyester hergestellt und dazu wurden 10 Gew.-%, bezogen auf die drei Komponenten, des obigen Blockmischpolymerisats/zugegeben. Daraus wurde durch Sprühtrocknen unter Verwendung einer

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l:l-Mischung von Chloroform und Heptan als Lösungsmittel ein 5 Gew.-% Mogul L-Ruß enthaltender Toner hergestellt. Der Toner wies eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron auf. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert zur Herstellung eines Entwicklers, der 1 Gew.-% Toner enthielt.

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei er (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Beleistung von 71,5 kg/cm (400 pounds/ linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunde fixiert. Das fixierte Bild war zufriedenstelle

Beispiel 7

Nach dem von Kambour in "Block Polymers", Seite 263, herausgegeben von S.L. Aggerwal, Plenum Press (1970), beschriebenen Vorfahren wurde ein 1:1-Bisphenol-A-Polycarbonat/PoIy(dimethylsiloxan)-Blockmischpolymerisat mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 50 000 hergestellt. Dann wurde ein l:l-Mischung von Polycarbonat (Lexan 101) und Poly(dimethylsiloxan)-Harz mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 200 000 hergestellt und dazu wurden 10 Gew.-%, bezc ;. auf die drei Komponenten, des obigen Blockmischpolymerisats zugegeben. Daraus wurde durch Sprühtrocknen unter Verwendung eine lil-Mischung von Tetrahydrofuran und Chloroform als Lösungsmittel ein 5 Gew.-% Mogul L-Ruß enthaltender Toner hergestellt. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) vereinigt unter Bildung eines Entwicklers , der 1 Gew.-% Toner enthielt,

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Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei er (3 mal) über ein auf einer flacheii, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunde fixiert. Das fixierte Bild war zufriedenstellend«

Beispiel 8

Durch Kuppeln von Poly(hexamethylensebacat) mit endständigen Carboxygruppen mit Polystyrol mit einem endständigen Säurechlorid wurde ein lil-Blockmischpolymerisat mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 20 000 hergestellt. Dann wurde eine l:l-Mischung von Polystyrol (Dow 678) und Poly(hexa~ methylensebacat) mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 7000 hergestellt und es wurden 10 Gew.~%, bezogen auf die drei Komponenten, des obigen Blockmischpolymerisats zugegeben. Daraus wurde durch Sprühtrocknen unter Verwendung einer l:l-Mischung von Chloroform und Heptan als Lösungsmittel ein 5 Gew.-% Mogul L-Ruß enthaltender Toner hergestellt. Der Toner wies eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron auf. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert zur Herstellung eines Entwicklers, der 1 Gew.-% Toner enthielt»

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei er (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild

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wurde unter Verwendung von +700 Volt auf -Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunde fixiert. Das fixierte Bild war zufriedenstellend.

Beispiel 9

Es wurde eine 75:25-Mischung von Polystyrol (Dow 678) und nichuvernetztem Polybutadien (gevjichtsdurbhschnittliches Molekular» gewicht 200 000) hergestellt und dazu wurden 10 Gew.-%, bezogen auf die drei Komponente, eines linearen 1:1-Pfropfmischpolymerisats, bestehend aus nicht-vcrnetztem Polybutadien (gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht 200 000) und Polystyrol (gewichtsdurchsclmittliches Molekulargewicht 10 000)j zugegeben. Daraus wurde durch Sprühtrocknen unter Verwendung einer 1:1-Mischung von Chloroform und Heptan als Lösungsmittel ein 5 Gew,~% Mogul L-Ruß enthaltender Toner hergestellt. Der Toner wies eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron auf. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert zur Herstellung eines Entwicklers, der 1 Gew.-% Toner enthielt.

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei er (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunde fixiert. Das fixierte Bild war zufriedenstellend. 309827/0991

Beispiel 10

Es wurde eine 1:1-Misctmng von Polyäthylenoxyd (Carbowax 1540) und Polystyrol (Dow 678) hergestellt und dazu xnirden 10 Gew.-%, bezogen auf die drei Komponenten, des Blockmischpolymerisats des Beispiels 4 zugegeben. Daraus wurde durch Sprühtrocknen unter Verwendung einer 1:!-Mischung von-Chloroform und Äthylbenzol als Lösungsmittel ein 5 Gew.-% Mogtil L-Ruß enthaltender Toner hergestellt. Der Toner wies eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron auf und das Polyäthylenoxyd wurde in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken mit einer durchschnittlichen Größe von 0,5 Mikron darin dispergiert. Der Toner wurde mit Glasperlen (250 Mikron) kombiniert zur Herstellung eines Entwicklers, der 1 Gew.-% Toner enthielt.

Der Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, wobei er (3 mal) über ein auf. einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes elektrostatisches Bild rieseln gelassen vmrde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter

Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/ linear inch) und einer Walzengeschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunde fixiert. Das fixierte Bild war zufriedenstellend.

Beispiel 11

Durch Kuppeln eines Random-Mischpolymerisats mit endständigen Dicarboxygruppen mit Poly(£~caprolacton) mit einer endständigen OII-Gruppe wurde ein Poly(£-caprolacton)-Styrol/n-Butylmethacrylat-Random-Mischpolymerisat-Poly(£.-caprolacton)-Blockmischpolymerisat hergestellt. Das Blockmischpolymerisat hatte ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von 30 000 und es bestand zu etwa

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gleichen Gewichtsteilen aus dem Polycaprqlacton und dem Random-Mischpolymerisat. Aus einer 75:25-Mischung eines Styrol/n-Butylmethacrylat-Random-Mischpolymerisats mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 20 000 und Poly(£-caprolacton) mit einem gewichtsdurchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 wurde durch Sprühtrocknen der Mischung mit Mogul L-Ruß unter Verwendung von Methylisobutylketon als Lösungsmittel ein Toner hergestellt. Der dabei erhaltene Toner enthielt 5 Gev/.-% Ruß und wies eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15 Mikron auf.

Der daraus hergesteilte Entwickler wurde zum Entwickeln eines latenten elektrostatischen Bildes verwendet, indem er (3 mal) über ein auf einer flachen, auf +700 Volt aufgeladenen Selenplatte erzeugtes latentes elektrostatisches Bild rieseln gelassen wurde. Das Bild wurde unter Verwendung von +700 Volt auf Papier übertragen und unter Verwendung von blanken 7,62 cm (3 inches)-Stahlwalzen bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 71,5 kg/cm (400 pounds/linear inch) und einer Walzengcschwindigkeit von 10,7 cm (4,2 inches)/Sekunde fixiert. Das fixierte Bild war zufriedenstellend.

Die erfindungsgemäßen Toner sind insbesondere insofern vorteilhaft, als diese Toner durch Anwendung von Druck auf einem Träger in bildmäßiger Konfiguration fixiert werden können und außerdem die Struktureigenschaften aufweisen, die erforderlich sind, um den bei der Entwicklung auftretenden Kräften standzuhalten. Die Fähigkeit zum Fixieren eines Tonerbildes durch Anwendung von Druck ist insofern von Vorteil, als die Fixierung unter Druck mit und ohne Uärmeuntcrstützung in der Lage ist, innerhalb kürzerer Zeiträume fixierte Bilder zu liefern.

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Die erfindungsgernäßen, eingekapselten Torier stellen eine Verbesserung gegenüber den bekannten eingekapselten Tonern, die nur einen einzigen Kern aufweisen, insofern daa:, als durch die Verwendung einer Vielzahl von diskreten Bezirken aus dem weichen Polymerisat ein grobes Versagen (gross failure) und eine Trennung der Weichpolymerisatphase von der Matrix vermiedenvird. Außerdem ist dieser Toner gleichförmiger, so daß er auch verbesserte Blocking-Eigenschaften aufweist.

Die Erfindung vmrde zwar vorstehend anhand spezifischer Ausführungsformen-näher erläutert, es ist jedoch klar, daß sie daraxif nicht beschränkt ist und daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

lm/ Elektrostatographischer Toner aus einem feinteiligen, gefärbten Harz, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz aus mindestens einem weichen, deformierbaren Polymerisat besteht, das in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken in einer Matrix aus mindestens einem harten Polymerisat dispergiert und eingeschlossen ist.
2. Toner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als hartes Polymerisat ein Polymerisat aus der Gruppe der amorphen Polymerisate mit einer Glasumwandlungstemperatur von oberhalb etwa 50°C und der kristallinen Polymerisate mit einer Schmelztemperatur von oberhalb etwa AO C und als weiches Polymerisat ein solches mit einer Glasumwandlungstemperatur von unterhalb etwa 30°C enthält.
3. Toner nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat ein zahlendurchschnittliches Molekular" gewicht von mehr als etwa 1500 aufweist.
4. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von etwa 10 000 bis etwa 100 000 aufweist,
5. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat eine Zugfestigkeit von

2
mehr als etwa 211 kg/cm (3000 psi), eine Izod-Schlagfestigkeit

von mehr als etwa 0,25 und einen Elastizitätsmodul von mehr als etwa 14100 kg/cm² (200 000 psi) aufweist.
6, Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß das harte Polymerisat aus der Gruppe der amorphen Polymerisate mit einer Glasumwandlungstemperatur von etwa 55 bis etwa ]80°G und der kristallinen Polymerisate mit einer Schmelztemperatur von etwa 50 bis etwa 90 C .ausgewählt wird.
7. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymerisat eine Glasumwandlungstemperatur von unterhalb etwa 30 C aufweist.
8ν Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis T₈ dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymerisat eine Glasumwandlungstemperatur von etwa -50 bis etwa +10 C aufweist.
9·.· Toner nach mindestens, einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymerisat ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 50 000 aufweist.
10. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymerisat ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von etwa 1000 bis etwa 20 000 aufweist.
11. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymerisat eine Streckspannung von etwa 3,52 bis etwa 211 kg/cm (50 bis 3000 psi) aufweist.
12. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Domänengröße des weichen Polymerisats etwa 0,002 bis etwa 8 Mikron beträgt.
13. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die durchschnittliche Domänengröße des weichen Polymerisats etwa 0,1 bis etwa 2 Mikron beträgt.
14. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat aus der Gruppe der amorphen Polymerisate mit einer Glasumwandlungstemperatur von etwa 55 bis etwa 180 C und der kristallinen Polymerisate mit einer Schmelztemperatur von etwa 50 bis etwa 90 C ausgewählt wird und

2 eine Zugfestigkeit von mehr als etwa 211 kg/cm (3000 psi), eine Izod-Schlagfestigkeit von mehr als etwa 0,25 und einen Elasti-

zitätsmodul von mehr als etwa 14100 kg/cm (200 000 psi) aufweist und daß das weiche Polymerisat eine Glasumwandlungstemperatur von etv/a -50 bis etwa +10 C und eine Streckspannung von etwa 70,3 - 1410 kg/cm² (1000 bis etwa 20 000 psi) aufweist und daß die durchschnittliche Größe des Bezirks des weichen Polymerisats etwa 0,002 bis etwa 8 Mikron beträgt.
15. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat in einer Menge von etwa 50 bis etwa 90 Gew.-%, bezogen auf die beiden Komponenten, vorliegt, wobei· der Rest aus dem weichen Polymerisat besteht.
16. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der weichen Polymerisate ein Mischpolymerisat aus der Gruppe der Pfropfmischpolymerisate, der Blockmischpolymerisate und der abgestuften Mischpolymerisate ist, wobei es sich bei einer Komponente des Mischpolymerisats um ein Polymerisat mit einer Glasumwandlungstemperatur von unterhalb etwa 30 C und bei einer zweiten Komponente des Mischpolymerisats um ein Polymerisat aus einem Monomeren handelt, das mit mindestens einem harten Polymerisat identisch ist, und daß

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mindestens ein hartes Polymerisat aus der Gruppe der amorphen Polymerisate mit einer Glasumwandlungstemperatur von oberhalb etwa 50 C und der kristallinen Polymerisate mit einer Schmelztemperatur von oberhalb etwa 40 C ausgewählt wird und daß mindestens ein weiches Polymerisat eine durchschnittliche Bezirksgröße von etwa 0,002 bis etwa 8 Mikron aufweist.
17.. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein hartes Polymerisat ein Mischpolymerisat aus der Gruppe der Pfropfmischpolymerisate, der abgestuften Mischpolymerisate und der Blockmischpolymerisate ist, wobei eine Komponente des Mischpolymerisats aus der Gruppe der amorphen Polymerisate mit einer Glasumwandlungstemperatur von oberhalb etwa 50 C und der kristallinen Polymerisate mit einer Schmelztemperatur von oberhalb etwa 40 C ausgewählt wird und eine zweite Komponente des Mischpolymerisats ein Polymerisat eines Monomeren darstellt, das mit" mindestens einem weichen Polymerisat identisch ist, und daß mindestens ein weiches Polymerisat eine Glasumwandlungstemperatur von unterhalb etwa 30 C und eine durchschnittliche Bezirksgröße von etwa 0,002 bis et\?a 8 Mikron aufweist.
18. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymerisat eine Glasumv/andlungstemperatur von unterhalb etwa 30 C aufweist und daß das harte Polymerisat aus der Gruppe der amorphen Polymerisate mit einer Glasumwandlungstemperatur von oberhalb etwa 40 C ausgewählt wird, daß das weiche Polymerisat in Form einer Vielzahl von diskreten Bezirken mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 0,002 bis etwa 8 Mikron umgeben ist von einem Mischpolymerisat aus der Gruppe der Pfropfmischpolymerisate, der Blockmischpolymerisate

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und der abgestuften (shaded) Mischpolymerisate, wobei eine Komponente des Mischpolymerisats mit mindestens einem weichen Polymerisat und eine zweite Komponente des Mischpolymerisats mit mindestens einem harten Polymerisat kompatibel ist.
19. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das x^eiche Polymerisat eine Glasumwandlungstemperatur von etwa -50 bis etwa +10 C aufweist und daß das harte Polymerisat aus der Gruppe der amorphen Polymerisate mit einer Glasumwandlungstemperatur von etwa 55 bis etwa 180 Cund der kristallinen Polymerisate mit einer Schmelztemperatur von etwa 50 bis etwa 90 C ausgewählt wird.
20. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von etwa 10 000 bis etwa 100 000 und das weiche Polymerisat ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von etwa 1000 bis etwa 20 000 aufweisen.
21. Toner nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche

Polymerisat eine Streckfestigkeit von etwa 3,52 bis etwa 211 kg/

2
cm (50 bis 3000 psi) aufweist.
22.Toner nach Anspruch 20 und/oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat in einer Menge von etwa 50 bis etwa 90 Gew· %, bezogen auf die Summe aus dem weichen Polymerisat und dem harten Polymerisat, vorhanden ist.
23. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Polymerisat ein Styrolpolyraerisat ist.

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24. Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymerisat aus der Gruppe der Allcylacrylatpolymerisate mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, der Alkylmethacrylatpolymerisate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, der Siloxanpolymerisate, der Lactonpolymerisate, der Vinylacetatpolymerisate, der Alkylenoxyd· polymerisate und der ungesättigten Dienpolymerisate ausgewählt wird. - ■
25. Elektrostatographischer Entwickler₃ dadurch gekennzeichnet_? daß er aus dem. elektrostatographischen Toner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24 und einem elektrostatographischen Entwicklung sträger besteht,, ' ·
26. Verwendung des elektrostatographischen Toners nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24-zum Sichtbarmachen eines latenten elektrostatischen Bildes durch Entwickeln desselben mit dem Toner.
27. Verwendung des elektrostatographischen Toners nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24 zur Herstellung eines fertigen Tonerbildes, wobei der Toner durch Anwendung von Druck auf einen Träger bildmäßig fixiert wird.

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