DE3208635A1

DE3208635A1 - "entwickler und verfahren zu dessen herstellung"

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Publication number: DE3208635A1
Application number: DE19823208635
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Tokyo Hasegawa; Koushi Kawasaki Suematsu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE3208635C2; US4555467A

Description

Entwickler und Verfahren zu dessen Herstellung

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Die Erfindung betrifft einen Entwickler für die Entwicklung von elektrischen Ladungsbildern oder magnetischen
Ladungsbildern bei Verfahren wie Elektrofotografieverfahren und elektrostatischen Druckverfahren und ein Verfahren zur Herstellung dieses Entwicklers.

Bisher sind verschiedene Elektrofotografieverfahren bekannt, beispielsweise die aus der US-PS 22 97 691 und den" GB-PSS 11 65 406 und 11 65 405 bekannten Verfahren. Diese Verfahren bestehen im allgemeinen darin, daß ein fotoleitfähiges Material angewendet wird, daß auf einem lichtempfindlichen Element durch bestimmte Mittel bzw. Einrichtungen elektrische Ladungsbilder erzeugt werden, daß die Ladungsbilder mit einem Toner entwickelt werden, daß die durch die Entwicklung erhaltenen Tonerbilder, falls dies erwünscht int, auf ein

B/13

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-604

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Bildernpfungsblatt wie Papier übertragen werden und daß die Tonerbilder dann durch Anwendung von Hitze, Druck oder Lösungsmitteldampf fixiert werden.

Zum Sichtbarmachen von elektrischen Ladungsbildern mit einem Toner sind verschiedene Verfahren bekannt. Es können beispielsweise das aus der US-PS 28 74 063 bekannte Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren, das aus der US-PS 26 18 552 bekannte Kaskaden-Entwicklungsverfahren, das aus der US-PS 22 21 776 bekannte Pulverwolken-Entwicklungsverfahren, das Pelzblirsten-Entwicklungsverfahren und flüssige Entwicklungsverfahren erwähnt werden.

Entwickelte Tonerbilder können, falls dies erwünscht ist, auf ein Bildempfangsblatt bzw. eine Bildempfangsfolie übertragen und fixiert werden.

Als Verfahren zum Fixieren von Tonerbildern können ein Verfahren, bei dem Tonerteilchen mittels einer Heizvorrichtung oder Heizwalze erhitzt und geschmolzen und nach dem Schmelzen auf einem Trägerelement verfestigt werden, ein Verfahren zum Fixieren von Tonerteilchen an einem Trägerelement durch Erweichen oder Schmelzen des in Tonerteilchen als Bindemittel enthaltenen Harzes mit einem organischen Lösungsmittel und ein Verfahren zum Fixieren von Tonerteilchen an einem Trägerelement unter Anwendung von Druck und andere Verfahren erwähnt werden.

Als Toner für diese Entwicklungsverfahren wurden bisher feine Pulver eingesetzt, die aus in Naturharzen oder Kunstharzen dispergierten bzw. fein verteilten Farbstoffen oder Pigmenten bestehen. Falls erwünscht, werden zu den feinen Pulvern dritte Bestandteile hinzugegeben.

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Materialien für Tonerteilchen werden so ausgewählt, daß sie jeweils für ein bestimmtes Fixierverfahren geeignet sind. Aus diesem Grund kann ein für ein bestimmtes Fixierverfahren geeigneter Toner für die anderen Fixierverfahren im allgemeinen nicht eingesetzt werden.

Insbesondere ist es kaum möglich, einen Toner, der für die in weitem Umfang angewandten, üblichen Verfahren der Schmelzfixierung mittels Wärme unter Anwendung einer Heizvorrichtung eingesetzt wird, bei einem Heizwalzen-Fixierverfahren, einem Lösungsmittel-Fixierverfahren, einem Druckfixierverfahren oder anderen Verfahren anzuwenden. Deshalb sind Toner untersucht und entwickelt bzw. hergestellt worden, die jeweils für ein bestimmtes Fixierverfahren geeignet sind.

Das Verfahren zum Fixieren von Tonern durch Anwendung von Druck ist beispielsweise aus der US-PS 32 69 626 bekannt. Dieses Verfahren hat verschiedene Vorteile, die beispielsweise darin bestehen, daß der Energieverbrauch niedriger ist, daß keine Verschmutzung auftritt, daß direkt nach dem Einschalten einer Kopiervorrichtung ohne Wartezeit kopiert werden kann, daß keine Gefahr des Verbrennens und Ansengens von Kopien besteht, daß mit hoher Geschwindigkeit fixiert werden kann und daß eine einfache Fixiervorrichtung angewendet werden kann.

Das Druckfixierverfahren hat jedoch bestimmte Nachteile, die beispielsweise darin bestehen, daß ein Toner

schlecht fixierbar ist, daß sich ein Toner an der Druckwalze absetzt und daß das Verfahren dazu führt, daß sich Papier um die Druckwalze herumwickelt. Deshalb sind zur Verbesserung der Druckfixierung Untersuchungen durchgeführt worden. Aus der GB-PS 12 10 665 ist beispielsweise ein Toner für die Druckfixierung bekannt,

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der einen aliphatischen Bestandteil und ein thermoplastisches Harz enthält. Aus den US-PSS 37 88 994 und 39 74 078, der GB-PS 14 31 699 und der japanischen
Offenlegungsschrift 108134/1977 sind druckfixierbare Toner vom Kapseltyp bekannt, die im Kern ein weiches Material enthalten. Aus der GB-PS 14 14 159 ist ein druckfixierbarer Toner bekannt, der aus einem Blockcopolymerisat, das aus einem klebrigen und festen Polymeren und einem weichen Polymeren abgeleitet bzw. erhalten worden ist, besteht.

Es ist jedoch noch kein druckfixierbarer Toner erhalten worden, der in bezug auf die praktische Anwendung zufriedenstellend ist, leicht hergestellt werden kann, eine ausreichende Druckfixierbarkeit zeigt, kein Absetzen an der Druckwalze und kein Herumwickeln von Papier um die Druckwalze hervorruft, bei wiederholter Anwendung stabile Entwicklungseigenschaften und eine stabile
Fixierbarkeit zeigt, an einem Träger bzw. Tonerträger, einem Metallzylinder und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements nicht anhaftet bzw. kleben bleibt und eine gute Lagerbeständigkeit hat, d. h. nicht agglomeriert und nicht zusammenbäckt.

in neuerer Zeit wird ein Verfahren zur Entwicklung von elektrostatischen Ladungsbildern mit einem Einkomponenten-Entwickler, der ein feines, magnetisches Pulver enthaltende Tonerteilchen aufweist und bei dem keine Trägerteilchen bzw. keine Teilchen eines Tonerträgers eingesetzt werden, angewendet. Bei diesem Verfahren muß das als Bindemittel des Toners eingesetzte Harz in bezug auf das feine, magnetische Pulver eine gute Dispergierbarkeit und gute Berührungseigenschaften
haben, und die Tonerteilchen müssen eine hohe Schlag-

³^ festigkeit und Fließfähigkeit haben.

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Einkomponenten-Entwickler werden in der am 21. April 1980 eingereichten US-Fortführungsanmeldung 141 919 und in der am 18. Mai 1981 eingereichten US-Fortführungsanmeldung 264 516 vorgeschlagen. Wenn die Entwicklung mittels der durch die Reibung zwischen einem Einkomponenten-Entwickler und einer Entwicklungszylinderwalze verursachten, triboelektrischen Ladung bewirkt wird, wird das isolierende Material durch Stöße oder durch langzeitige Anwendung abgetrennt, und das abgetrennte, isolierende Material haftet durch triboelektrische Wirkung an der Zylinderwalze an, wobei es sich ansammelt, was dazu führt, daß die Dauerhaftigkeit bzw. Haltbarkeit der Entwicklung beeinträchtigt wird. Demnach weisen Einkomponenten-Entwickler verschiedene Nachteile auf.

Aus der US-PS 3 775 326, der japanischen Patentpublikation 35867/1976, der japanischen Offenlegungsschrift 64931/1976 und den US-PSS 4 022 738 und 4 108 653 ist bekannt, daß Polyäthylenharz ein Material mit einer ausgezeichneten Druckfixierbarkeit ist. Es sind jedoch keine haltbaren Entwickler bekannt, die auch bei einem niedrigen Druck eine ausgezeichnete Druckfixierbarkeit zeigen und die Herstellung von einigen 10.000 Bltitt Kopien aushalten können.

Bei druckfixierbaren Tonern besteht ein Widerspruch zwischen der Fixierbarkeit und der Dauerhaftigkeit der Entwicklung. Je besser die Fixierbarkeit ist, um so

schlechter ist die Fließfähigkeit der Toner. Dadurch wird die Dauerhaftigkeit der Entwicklung in beträchtlichem Ausmaß verschlechtert, und in extremen Fällen wird nach der Herstellung von nur einigen Kopien jede weitere Wiedergabe von Kopien unmöglich. Toner, die

bei einem niedrigen Druck fixiert werden können, sind

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'hL, um /,u vermeiden, daß Papiere sich einrollen oder kräuseln, glänzend werden oder in ihrer Dicke verändert werden.

Tonerteilchen werden mit einem Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit vermischt, um die Dauerhaftigkeit der Entwicklung mit druckfixierbaren Tonern bzw. die Haltbarkeit von druckfixierbaren Tonern bei der Entwicklung zu verbessern. Wenn feine Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, deren Größe (etwa 5 bis 50 nm) viel geringer als die Teilchengröße der Tonerteilchen ist, eingesetzt werden, werden zwar am Anfang gute Bilder erzeugt, während der zu Kopierzwecken durchgeführten Wiederholung der Entwicklung werden jedoch

!b die feinen Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit in die Tonerteilqhen eingeschlossen bzw. in das Innere der Tonerteilchen aufgenommen oder von den Tonerteilchen abgetrennt, was dazu führt, daß das für die . Wiedergabe von Bildern erforderliche Mittel _zur Verbesserung der Fließfähigkeit oft nicht in genügender Menge vorhanden ist, so daß die erhaltene Bilddichte sehr niedrig ist. Solche unerwünschten Erscheinungen treten anscheinend auf, weil die Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit eine geringere Größe und eine größere Härte als die Tonerteilchen haben. Solche Erscheinungen treten in starkem Ausmaß auf, wenn ein dfuckfixlerbarer Toner eingesetzt wird, der fixiert werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen haltbaren Entwickler zur Verfügung zu stellen, der stabile Entwicklungseigenschaften, beispielsweise eine stabile Aufladbarkeit, und eine stabile Fixierbarkeit hat, wenn er wiederholt angewendet wird, eine ausgezeichnete Druckfixierbarkeit zeigt und keinerlei Absetzung an Druckwalzen hervorruft,

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auch im Fall seiner Verwendung als magnetischer Entwickler die vorstehend erwähnten, ausgezeichneten Eigenschaften zeigt und elektrostatisch übertragen werden kann, nicht an den Oberflächen eines lichtempfindlichen EIements und eines Zylinders anhaftet und eine ausgezeichnete Lagerbeständigkeit hat, beispielsweise während der Lagerung weder ein Agglomerieren noch ein Zusammenbacken verursacht.

Durch die Erfindung soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Entwicklers zur Verfügung gestellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Entwickler, der Tonerteilchen, Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, deren Korngröße das 0,1- bis 20-fache der durchschnittlichen Teilchengröße der Tonerteilchen beträgt, und, falls erwünscht, primäre Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit enthält.
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Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Entwicklers, bei dem Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit und Tonerteilchen mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft vermischt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Entwicklers, das einen Schritt, bei dem Tonerteilchen und primäre Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der primären Teilchen kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße der Tonerteilchen ist, oder Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit mittels einer Mischvorrichtung unter Anwendung von Scherkraft vermischt werden,

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und einen Schritt, bei dem die in dem vorstehend erwähnten Schritt erhaltene Mischung und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft vermischt werden, enthält.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend erläutert.

Der Entwickler enthält erfindungsgemäß Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit. Die Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit können hergestellt werden, indem ursprüngliche, feine Teilchen bzw. ursprüngliche, feine Makroteilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit zusammengehäuft werden. Die "ursprünglichen, feinen Teilchen (Makroteilchen)" werden nachstehend oft als "primäre Teilchen" bezeichnet.

Während der Wiederholung des Kopiervorgangs wird der Entwickler in einem Entwicklungs- bzw. Entwicklerbehälter gerührt, so daß sich allmählich alle feinen Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit von den Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit ablösen. Deshalb ist in dem Entwickler immer eine bestimmte Menge diskreter, feiner Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit vorhanden, was dazu führt, daß die Haltbarkeit des Entwicklers in bedeutendem Ausmaß erhöht wird.

Als Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit, das erfindungsgemäß eingesetzt wird, können Materialien wie kolloidales Siliciumdioxid und Aluminiumoxidpulver erwähnt werden, und die durchschnittliche Teilchengröße der primären Teilchen beträgt vorzugsweise 5 bis 100 nm.

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Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit können hergestellt werden, indem ursprüngliche, feine Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit allein durch ein übliches Verfahren zusammengehäuft werden oder indem die erwähnten, feinen Teilchen mit einem Harz verfestigt werden.

Als Harz können Naturharze oder Kunstharze erwähnt werden. Beispiele für das Harz sind: Homopolymere oder Copolymere von Styrol oder substituierton Styrolen, Polyvinyltoluol, Epoxidharze, Polyesterharze, Acrylharze, Xylolharze, Polyamidharze, Ionomerharze, Furanharze, Ketonharze, Terpenharze, mit Phenol modifizierte Terpenharze, Terpentinharz, mit Terpentinharz modifizierte Pentaerythritester, mit Naturharz modifizierte Phenolharze, mit Naturharz modifizierte Maleinsäureharze, Cumaron- Inden-Harze, mit Maleinsäure modifizierte Phenolharze, alicyclische Kohlenwasserstoffharze, Petroleumharze, Celluloseacetatphthalat, Methylvinyläther/Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Stärke-Pfropfpolymere, Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, chloriertes Paraffin, cyclisierter Kautschuk, Wachse und Fettsäuren. Diese Harze können allein oder in Form einer Kombination mehrerer Harze eingesetzt werden.

Diese Harze können in Lösungsmitteln aufgelöst werden; ein Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit wird

dazu hinzugegeben und vermischt, und die erhaltene

Mischung^ wird getrocknet, worauf zur Herstellung der Körnchen gemahlen wird. Eine schwache Verfestigung wird

^ou bevorzugt, weil sich solche schwach verfestigten Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit leicht ablösen, wodurch die Haltbarkeit des Entwicklers erhöht wird.

Das Gewichtsverhältnis des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit zu dem Harz beträgt vorzuRiJwoi i;o

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K)O C(JW. -TcIIi; ι>Γ·ι» 0,1 bis 100 Gew,-Teilf3 und insbesondere 100 Gew.-Teile pro 0,5 bis 80 Gew.-Teile.

Die Korngröße der Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit beträgt das 0,1- bis 20-fache, vorzugsweise das 1- bis 20-fache und insbesondere das 5-bis 15-fache der durchschnittlichen Teilchengröße des Toners. Wenn die Korngröße weniger als das 0,1-fache der durchschnittlichen Teilchengröße des Toners beträgt, ist die Haltbarkeit des Entwicklers nicht ausreichend. Andererseits erscheinen auf dem Entwicklungszylinder einer Entwicklungsvorrichtung Streifen, die einer unglejchmäßigen Verteilung des Toners, d. h. einer Störung der gleichmäßigen Verteilung des Toners, zuzuschreiben sind, wenn die Korngröße mehr als das 20-fache der durchschnittlichen Teilchengröße des Toners beträgt.

Die erwünschte Korngröße des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit kann durch Mahlen und Klassieren, falls dies notwendig ist, erzielt werden.

Der Gehalt der Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit in einem Entwickler beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-Teile und insbesondere 0,3 bis 3 Gew.-Teile der Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit pro 100 Gew.-Teile des Toners. Wenn der Gehalt dor Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit weniger als 0,1 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Toners beträgt, ist die Haltbarkeit bzw. Dauerhaftigkeit der Entwicklung nicht ausreichend, während die Fixierbarkeit niedrig ist, wenn der Gehalt mehr als 10 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Toners beträgt.

Tonerteilchen können ein Bindemittel, ein Farbmittel und, falls erwünscht, magnetische Teilchen und Zusatz-

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stoffe enthalten. Die durchschnittliche Teilchengröße der Tonerteilchen beträgt vorzugsweise 5 bis 30 pm und insbesondere 10 bis 15 pm.

Als Bindemittel wird ein Material bevorzugt, das leicht an Papierfasern fixiert bzw. befestigt werden kann, wenn es an die Papierfasern gedruckt wird. Besonders bevorzugte Bindemittel sind: äthylenische Polymere, die bei 140⁰C eine Schmelzviskosität von 10 bis 10 mPa.s haben, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Äthylen/Propylen-Copolymere, Äthylen/Acryl-Copolymere und Äthylen/Vinylacetat-Copolymere; Kautschuke wie Styrol/ Isopren-Copolymere und Styrol/Butadien-Copolymere;
Elastomere wie Polyurethan-Elastomere und gesättigte, lineare Polyester; Fettsäuren und deren Derivate wie Stearinsäure, ölsäure, Myristinsäure, Stearinsäureamid, Ölsäureamid und Zinkstearat und Wachse wie Paraffinwachs und Carnaubawachs.

Als Farbmittel können übliche Farbstoffe und Pigmente wie Carbon Black bzw. Ruß, Eisenschwarz, Phthalocyaninblau, Ultramarin, Chinacridon und Benzidingelb eingesetzt werden.

Wenn magnetische Toner benötigt werden, können in die Toner magnetische Pulver eingemischt werden. Die magnetischen Pulver sind beispielsweise ferromagnetische Elemente, wie Eisen, Kobalt, Nickel und Mangan, Legierungen oder Verbindungen, die ein solches ferromagnetisches Element enthalten, wie Magnetit, Hämatit und Ferrit und andere übliche, ferromagnetische Legierungen, die als magnetische Materialien bekannt sind. Die magnetischen Pulver können auch als Farbmittel dienen.

Außerdem können zu Zwecken wie der Ladungsregulierung und der Verhinderung des Agglomerierens Materialien

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wie Nigrosin, Metallkomplexe, kolloidales Siliciumdioxidpulver und pulverförmiges, fluorhaltiges Harz hinzugegeben werden.

Bei dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Entwicklers werden Tonerteilchen und die Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit mittels einer Mischvorrichtung vermischt, die ohne Anwendung von Scherkraft betrieben wird. Der auf diese Weise herge- ^O stellte Entwickler wird erfindungsgemäß als Entwickler bevorzugt.

Um die Anfangseigenschaften des Entwicklers zu verbessern, werden in den Entwickler vorzugsweise sowohl primäre Teilchen als auch Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit eingemischt. In diesem Fall kann der Entwickler hergestellt werden, indem man einen Schritt, bei dem Tonerteilchen und primäre Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wobei die primären Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße haben, die kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße der Tonerteilchen ist, mittels einer Mischvorrichtung unter Anwendung von Scherkraft vermischt werden, und einen Schritt, bei dem die in dem vorstehend erwähnten Schritt erhaltene Mischung und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von 'Scherkraft vermischt werden, durchführt.

Das Anfangs-Mischungsverhältnis der primären Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit zu
den Tonerteilchen beträgt 0,01 bis 10 Gew.-Teile und vorzugsweise 0,1 bis 8 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile.

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Um das gewünschte Anfangs-Mischungsverhältnis der primären Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit zu den Tonerteilchen zu erhalten, können die Tonerteilchen und die Körnchen des Mittels zur Verbesserungder Fließfähigkeit (wobei die durchschnittliche Korngröße des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit vorzugsweise geringer als die durchschnittliche Teilchengröße des Toners ist) alternativ mittels einer Mischvorrichtung unter Anwendung von Scherkraft vermischt werden, um die Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit zu zerkleinern, was zu einer Umwandlung in die primären Teilchen führt.

Wenn die vorstehend erwähnten Mischungsverfahren angewendet werden, werden Tonerteilchen und primäre Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit in dem Entwickler auch in der Anfangsstufe der Entwicklung in ausreichendem Maße vermischt, was dazu führt, daß die Erzeugung von unregelmäßigen bzw. ungleichmäßigen Bildern verhindert werden kann und daß außerdem eine unerwünscht hohe Bilddichte und eine schlechte Druckfixierbarkeit, die hervorgerufen werden, wenn die Menge der primären Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit zu hoch bzw.. zu niedrig ist, verhindert werden können.

Unter einer "Mischvorrichtung, die unter Anwendung von Scherkraft betrieben wird" ist beispielsweise eine Mischvorrichtung zu verstehen, die in ihrem Inneren mit Rührflügeln ausgestattet ist, wobei das Drehen der Rührflügel dazu führt, daß Teilchen vermischt werden. Unter Anwendung einer solchen Mischvorrichtung kann innerhalb einer kurzen Zeit eine wirksame, gleichmäßige Vermischung erzielt werden, jedoch werden in Abhängigkeit von den Mischungsbedingungen die Teilchen in ihrer Gestalt ver-

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and«rl ud«r Aufbrüchen. Einige Beispiele für im Handel erhältliche Mischvorrichtungen, die unter Anwendung von Scherkraft betrieben werden, und deren Betriebsbedingungen werden nachstehend gezeigt:

"Henschell Mixer", hergestellt von Mitsui Miike Machinery Co., Ltd., Mischungsdauer: 1-5 min, vorzugsweise
2-4 min;

"Mini Emide Crusher", hergestellt von Shibata Chemical Apparatus Mfg. Co., Ltd., Mischungsdauer: 15 - 60 s, vorzugsweise 20 - 40 s;
und
"Nauta Mixer", hergestellt von Hosokawa Micron.

Unter einer "Mischvorrichtung, die ohne Anwendung von Scherkraft betrieben wird" ist beispielsweise eine Mischvorrichtung zu verstehen, die keine Rührflügel aufweist, bei der vielmehr zum Vermischen von Teilchen der Behälter der Mischvorrichtung selbst in vertikaler oder seitlicher Richtung vibriert oder rotiert. Mit einer solchen Mischvorrichtung kann ein gleichmäßiges, sanftes Vermischen erzielt werden, so daß kaum eine Veränderung der Teilchengestalt und kaum ein Zerbrechen von Teilchen auftritt. Beispiele für im Handel erhältliche Mischvorrichtungen, die ohne Anwendung von Scherkraft betrieben werden, sind:

eine KuRßlmUhle ohne Kugeln;

Twin Shell Mixer (V-Mischer), hergestellt von Tokuji

Kosakusho Co., Ltd.;

Turbula Mixer, hergestellt von Shinmaru Enterprises Corporation, Mischdauer: 30 s - 3 min, vorzugsweise 1-2 min;

Paint Shaker, hergestellt von Red Devil. Die Drehung eines Mischbehälters kann von Hand bewirkt werden.

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Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert. Angaben von Teilen sind auf das Gewicht bezogen, falls nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Polymeres, hergestellt durch Auflösen von 20 Teilen eines Äthylen/Äthylacrylat-Copolymeren und 30 Teilen Castorwax (hydriertes Ricinusöl) in 50 Teilen einer aus Styrol und Butylmethacrylat (30 Teile: 20 Teile) bestehenden Monomerenmischung und Polymerisieren

100 Teile

Metallkomplexfarbstoff (als Ladungsregulierungsmittel) 2 Teile Magnetit 50 Teile

Eine Mischung der vorstehend angegebenen Bestandteile wurde bei 130 C mittels einer Walzenmühle verknetet, abgekühlt., pulverisiert und mittels einer Zickzack-Klassiervorrichtung klassiert, wobei Tonerteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12,5 μτη erhalten wurden.

60 g primäre Teilchen eines hydrophoben, kolloidalen Siliciumdioxids ("R 972", Handelsname, Nippon Aerosil Co., Japan) wurden zu 100 ml einer zweiprozentigen Lösung eines Styrol/Butylacrylat/Maleinsäureanhydrid-Harzes ("X-4 re.sin", Handelsname, Daido Kogyo-sha, Japan) in Methyläthylketon hinzugegeben und gerührt, und das erhaltene, gelartige Material wurde in einen Behälter hineingebracht und an der Luft getrocknet. Nach der Lufttrocknung wurde das Material in einer Reibschale gemahlen, wobei Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit mit einer durchschnittlichen Korngröße von

125 pm erhalten wurden.

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L 1,2 Tolle der Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit wurden 1 min lang mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft mit 100 Teilen der vorstehend erwähnten Tonerteilchen vermischt, um einen Entwickler herzustellen. Der erhaltene Entwickler wurde in eine elektrofotografische Kopiervorrichtung ("NP 120", Handelsname, hergestellt von CANON K. K.; der Fixlerdruck war ein Liniendruck von 245 N/cm) hineingebracht, und die Haltbarkeit des Toners beim Kopieren wurde gemessen. Die maximale Dichte der Bilder betrug vom Beginn bis zu der lOO.OOOsten Kopie 1,2 _+ 0,2, und die Bilder waren scharf und klar.

Zu Vergleichszwecken wurden die primären Teilchen des hydrophoben, kolloidalen Siliciumdioxids ohne Granulieren in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit dem Toner vermischt, und unter Anwendung der vorstehend erwähnten, elektrofotografischen Kopiervorrichtung wurden Kopiervorgänge durchgeführt. Es konnten nur etwa 100 Blatt Kopien mit scharfen und klaren Bildern hergestellt werden.

Beispiel 2
Teile

Polyäthylenwachs 50

Paraffin.(Fp.: 70°C) 50

Metallkomplexfarbstoff (als Ladungs- 2 regulierungsmittel)

Magnetit 50

Eine Mischung der vorstehend erwähnten Bestandteile wurde bei 130⁰C mittels einer Walzenmühle verknetet, abgekühlt, pulverisiert und mittels einer Zickzack-

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Klassiervorrichtung klassiert, wobei Tonerteilchen mit
einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 /um erhalten wurden.

Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit wurden in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehenden Beispiel 1 hergestellt.

100 Teile der Tonerteilchen und 2 Teile der Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit wurden vermischt, um einen Entwickler herzustellen. Die Haltbarkeit des Entwicklers beim Kopieren wurde unter Anwendung der gleichen, elektrofotografischen Kopiervorrichtung wie in Beispiel 1 getestet. Die maximale Dichte der Bilder betrug vom Beginn bis zu der 3000sten Kopie 1,4 +0,3, und die Bilder waren scharf und klar. Das Fixieren wurde mit einem Liniendruck von 98,1 N/cm bewirkt.

Zu Vergleichszwecken wurden die primären Teilchen des hydrophoben, kolloidalen Siliciumdioxids ohne Granulieren in einer ähnlichen Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit dem Toner vermischt, und unter Anwendung der vorstehend erwähnten Kopiervorrichtung wurden Kopiervorgänge durchgeführt. Die Bilddichte war schon sehr niedrig geworden, als die dritte Kopie hergestellt worden war.

Beispiel 3
Es wurde der in Beispiel 1 verwendete Toner eingesetzt.

Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit wurden durch das nachstehende Verfahren hergestellt.

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100 g kolloidales Siliciumdioxid (¹¹HDK H-15", Handelsname, Wacker Co.) wurden zu 100 ml einer 1 %-igen Lösung eines cyclisierten Kautschuks ("Alpex CK450", Handelsname, Hoechst) in Toluol hinzugegeben und gerührt, und das erhaltene, gelartige Material wurde zur Lufttrocknung bei 50 C in einen Behälter hineingebracht. Dann wurde das Material in einer Reibschale gemahlen, wobei Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit mit einer durchschnittlichen Korngröße von 160 μχη erhalten wurden.

Die erhaltenen Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit (1,0 Teile) wurden zur Herstellung eines Entwicklers mit 100 Teilen des in Beispiel 1 eingesetzten Toners vermischt.

Der auf diese Weise hergestellte Entwickler wurde unter Anwendung der in Beispiel 1 angewendeten, elektrofotografischen .Kopiervorrichtung bezüglich der Haltbarkeit ²^ beim Kopieren getestet. Die maximale Bilddichte betrug vom Beginn bis zu der lOO.OOOsten Kopie 1,3 _+ 0,2, und die Bilder waren scharf und klar.

Beispiel 4
25

100 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Toners und 0,6 Teile kolloidales Siliciumdioxid ("Aerosil R972", Handelsname, Nippon Aerosil Co. , Japan) wurden 30 s lang mittels einer unter Anwendung von Scherkraft betriebenen

Mischvorrichtung (Mini Emide Crusher, hergestellt von Shibata Chemical Apparatus Mfg. Co., Ltd., Japan) vermischt. Dann wurden zu der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Mischung 0,8 Teile der in Beispiel 1 eingesetzten Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit hinzugegeben und zur Her-

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Stellung eines Entwicklers 1 min lang mittels einer ohne Anwendung von Scherkraft betriebenen Mischvorrichtung (eines von Canon K.K. hergestellten, kleinen
Zwillingstrommelmischers bzw. V-Mischers) vermischt.

Der Entwickler wurde in eine elektrofotografische Kopiervorrichtung ("NP 120", Handelsname, hergestellt von Canon K. K.; der Fixierdruck war ein Liniendruck von 245 N/cm) hineingebracht, und die Haltbarkeit beim Kopieren wurde getestet. Die maximale Bilddichte betrug vom Beginn bis zu der lOO.OOOsten Kopie 1,32 + 0,2, und die Bilder waren scharf und klar.

Zu Vergleichszwecken wurden die Tonerteilchen, das
kolloidale Siliciumdioxid (als primäre Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit) und die Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit zur Herstellung von Entwicklern entweder direkt mittels einer unter Anwendung von Scherkraft betriebenen Misch-Vorrichtung oder direkt mittels einer ohne Anwendung von Scherkraft betriebenen Mischvorrichtung vermischt. Die erhaltenen Entwickler ergaben unregelmäßige Bilder und eine geringere Fixierbarkeit, d. h. eine schlechte Bildqualität und eine schlechte Fixierbarkeit, wenn sie für die Entwicklung von Ladungsbildern eingesetzt wurden.

Beispiel 5

100 Teile der Tonerteilchen von Beispiel 2 und 0,8 Teile kolloidales Siliciumdioxid ("Aerosil R972", Handelsname, hergestellt von Nippon Aerosil Co., Japan) wurden
3 min lang mittels einer unter Anwendung von Scherkraft betriebenen Mischvorrichtung ("Henschell Mixer FM-IOB", Handelsname, hergestellt von Mitsui Miike Machinery-Co., Ltd., Japan) mit 2460 U/min vermischt. Die erhaltene

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Mischung wurde 30 s lang mittels einer ohne Anwendung von Scherkraft betriebenen Mischvorrichtung (eines
Zwillingstrommelmischers bzw. V-Mischers, hergestellt von Tokuju Kosakusho Co., Ltd. Japan) mit 1,0 Teilen der in Beispiel 1 eingesetzten Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit vermischt, wobei ein Entwickler erhalten wurde.

Der erhaltene Entwickler wurde unter Anwendung der in Beispiel 1 angewendeten, elektrofotografischen Kopiervorrichtung dem Test bezüglich der Haltbarkeit beim Kopieren unterzogen. Die maximale Bilddichte betrug vom Beginn bis zu der 3000sten Kopie 1,53 _+ 0,3, und die erhaltenen Bilder waren scharf und klar und wurden mit einem Liniendruck von 98,1 N/cm fixiert.

Claims

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Grupe - Pellmann - Grams Dipi.-cnem. g. Burning

32086 35 °!^p!--'ⁿ⁹· ^_f ^Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe
Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

10. März 1982

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Patentansprüche

1. Entwickler, gekennzeichnet durch Tonerteilchen und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wobei die Korngröße dieser Körnchen das 0,1-bis 20-fache der durchschnittlichen Teilchengröße der Tonerteilchen beträgt.

2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Teilchengröße der primären Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit 5 bis 100 nm beträgt.

3. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit kolloidales Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid ist.

4. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit 0,1 bis 10 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Tonerteilchen beträgt.

5. Entwickler, gekennzeichnet durch Tonerteilchen, primäre Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der

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Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (Munchon) KIo 6KM3-B04

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Ί Fließfähigkeit und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wobei die Korngröße dieser Körnchen das 0,1- bis 20-fache der durchschnittlichen Teilchengröße der Tonerteilchen beträgt.

6. Entwickler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der primären Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit 0,01 bis 10 Gew.-Toile pro 100 Gew.-Teile der Tonerteilchen beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Entwicklers, dadurch gekennzeichnet, daß Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit und Tonerteilchen mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft vermischt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Korngröße der Körnchen das 0,1-, bis 20-fache der durchschnittlichen Teilchengröße der Tonerteilchen beträgt.

9. Verfahren zur Herstellung eines Entwicklers, gekennzeichnet durch

einen Schritt, bei dem Tonerteilchen und primäre Teilchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der primären Teilchen kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße der Tonerteilchen ist, mittels einer

^UW Mischvorrichtung unter Anwendung von Scherkraft vermischt werden, und

einen Schritt, bei dem die in dem vorstehend beschriebenen Schritt erhaltene Mischung und Körnchen ^QvJ eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit

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mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft vermischt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Mischvorrichtung unter Anwendung von Scherkraft 100 Gew.-Teile Tonerteilchen und 0,01 bis 10 Gew.-Teile primäre Teilchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit vermischt werden, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der primären Teilchen kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße der
Tonerteilchen ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt durchgeführt wird, indem die in dem ersten Schritt hergestellte Mischung und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wobei die durchschnittliche Korngröße dieser Körnchen größer als die durchschnittliche Teilchengröße der Tonerteilchen ist, mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft vermischt werden.

12. Verfahren zur Herstellung eines Entwicklers, gekennzeichnet durch

einen Schritt, bei dem Tonerteilchen und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit
mittels einer Mischvorrichtung unter Anwendung von
Scherkraft vermischt werden, und

einen Schritt, bei dem die in dem vorstehend beschriebenen Schritt erhaltene Mischung und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit
mittels einer Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft vermischt werden.

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13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Korngröße der Körnchen des Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit im ersten Schritt kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße der Tonerteilchen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt durchgeführt wird, indem die in dem ersten Schritt hergestellte

Mischung und Körnchen eines Mittels zur Verbesserung der Fließfähigkeit, wobei die durchschnittliche Korngröße dieser Körnchen größer als die durchschnittliche Teilchengröße der Tonerteilchen ist, mittels einer
Mischvorrichtung ohne Anwendung von Scherkraft vermischt werden.