DE3226010A1 - Entwickler zum entwickeln elektrostatischer ladungsbilder - Google Patents

Entwickler zum entwickeln elektrostatischer ladungsbilder

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Description

: -: - : ■ · 3226OfO
Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig Patentanwälte
KONISHIROKU PHOTO INDUSTRY CO., LTD.
Tokyo, Japan
European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt
Dr phil G Henkel. München Dip! -Ing J Pfennig. Berlin Cr rer nat. L Feiler. München DidI -Ing W Hanzsi M'jnchen Oipl -Phys K H Vteinig. Berlin Dr Ing. A Butenschon Ber!1^
Mohlstraße 37
D-8000 München 80
Tei 039/98 2085-87 Telex 05 29 802 hn«l d Telegramme ellipsoid
FP-1262
Dr. F/to
12· Juli 1982
Entwickler zum Entwickeln elektrostatischer
Ladunasbilder
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Entwickler zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder im Rahmen elektrostatographischer Reproduktions- und Kopierverfahren.
Bei elektrophotographischen Verfahren wird ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial mit einem photoleitfähigen Bestandteil im Dunkeln gleichmäßig oberflächlich aufgeladen und dann zur Ausbildung eines latenten elektrostatischen Bildes bildgerecht belichtet. Das latente elektrostatische Bild wird mit Hilfe eines Entwicklers zu einem sichtbaren Bild entwickelt.
Zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder bedient man sich im Prinzip zweier Verfahren, nämlich der Naß- und der Trockenentwicklung. Die Naßentwicklung wird mit Hilfe eines die verschiedensten Pigmente oder Farbstoffe in feinteiliger Form in einer isolierenden organischen Trägerflüssigkeit dispergiert enthaltenden Suspensionsentwicklers durchgeführt. Zur Trockenentwicklung bedient man sich eines Gemischs aus einem Toner, der in einem Natur- oder Kunstharz ein Färbemittel, z.B. Ruß, dispergiert enthält, und einem Träger, wie Eisen, Glasperlen und dgl. Die Träger werden üblicherweise in isolierende Träger und elektrisch leitende Träger eingeteilt. Elektrisch leitende Träger sind beispielsweise oxidierte oder nicht-oxidierte
ÖU Eisenpulversorten. Typische Beispiele für isolierende Träger sind durch Beschichten der Oberfläche von Trägerkeimen mit magnetischen Materialien, wie Eisen, Nickel, Kobalt, Ferrit und dgl., mit einem isolierenden Harz hergestellte Träger.
Die Trockenentwicklung wird mit einer sogenannten Haarbürste,
durch Aufdrücken oder mittels eines Pulvernebels durchgeführt. Hierbei wird ein Entwickler verwendet, der lediglich die Hauptkomponente des Toners enthält. Ferner gibt es die sogenannte Magnetbürstenentwicklung und die Kaskadenentwicklung, wobei ein Gemisch aus Träger in Form von Eisenpulver oder Glasperlen und Toner verwendet wird.
Bei diesen Entwicklungsverfahren können auf Ladungen ansprechende Teilchen, z.B. in einem Entwickler enthaltene geladene Tonerteilchen, an dem elektrostatischen Ladungsbild haften bleiben und dabei ein sichtbares Bild liefern. Dieses sichtbare Bild kann durch Erwärmen, Druck, Lösungsmitteldämpfe und dgl. auf ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial oder einen sonstigen Bildträger, z.B. Papier, übertragen und dort fixiert werden.
Die Erfindung ist nun mit Entwicklern zur Verwendung insbesondere bei der Magnetbürstenentwicklung und der Kaskadenentwicklung befaßt und betrifft Entwickler für elektrostatische Ladungsbilder, die aus Toner und Träger bestehen.
Das Fixieren erfolgte bisher durch Aufschmelzen des bei der Entwicklung gebildeten Tonerbildes direkt auf einem ein latentes elektrostatisches Bild tragenden elektrostatographischen Aufzeichnungsmaterial oder andererseits durch Übertragen des bei der Entwicklung erzeugten Tonerbildes von dem elektrostatographischen Aufzeichnungsmaterial auf ein Empfangsmaterial. Diese übertragung geschieht vor dem Aufschmelzen des Tonerbildes. Das Aufschmelzen des Tonerbildes erfolgt entweder durch Inberührungbringen mit einem Lösungsmitteldampf oder mit Hilfe von Heizsystemen. Als Heizsysteme werden in der Regel Kontaktfreiheitssysteme, z.B. elektrische öfen, und Kontaktheizsysteme, z.B. beheizte Walzen, verwendet.
35
Bei Kontaktheizsystemen, z.B. beheizten Walzen, erfolgt das Fixieren, indem man die das zu fixierende Tonerbild tragende Oberfläche des lagenförmigen Gebildes unter Druckkontakt mit der Oberfläche der Heizwalze unter der Heizwalze hindurchlaufen läßt. Die Oberfläche der Heizwalze besteht aus einem Material mit Trenneigenschaften in bezug auf den Toner. Diese Maßnahme des Fixierens wird in der Regel als Heizwalzenfixierung bezeichnet. Da bei Durchführung dieses Fixierverfahrens die Oberfläche der beheizten Fläche mit der Oberfläche des zu fixierenden Tonerbildes auf dem lagenförmigen Träger in Druckkontakt gebracht wird, ist der Wärmeübertragungsgrad während des Aufschmelzens des auf dem lagenförmigen Träger zu fixierenden Tonerbildes sehr gut, so daß eine rasche Fixierung möglich ist. Somit
eignet sich dieses Fixierverfahren besonders gut zur Durchführung in einem mit hohen Kopiergeschwindigkeiten arbeitenden elektrophotographischen Kopiergerät mit Bildübertragung.
Da jedoch bei diesem Fixierverfahren die Oberfläche der beheizten Walze mit dem Tonerbild in aufgeschmolzenem Zustand in Druckkontakt gelangt, kann manchmal ein Teil des Tonerbildes an der Oberfläche der beheizten Walze
haften bleiben und auf diese übertragen werden, so daß 25
das Bildempfangsmaterial, auf dem das Tonerbild fixiert werden soll, verunreinigt werden kann. Solche Verunreinigungen bezeichnet man als "Geisterbilder". Aus dem genannten Grund ist es bei der Wärmefixierung von wesent-
licher Bedeutung, ein Haftenbleiben von Toner an der Ober-30
fläche der beheizten Walze zu verhindern.
Zur Vermeidung eines Haftenbleibens von Toner an der Heizwalzenoberfläche wurde diese bisher aus Materialien hervor-Qf. ragender Trenneigenschaften, z.B. fluorierten Harzen, her-
gestellt, oder die Oberfläche der Heizwalze wurde durch
Zufuhr einer das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Flüssigkeit, z.B. eines Silikonöls, mit einem dünnen Flüssigkeitsfilm versehen.
5
Durch die geschilderten Maßnahmen läßt sich zwar das Entstehen von Geisterbildern verhindern, die bekannten Maßnahmen kranken jedoch daran, daß beim Erwärmen der das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Flüssigkeit unangenehme Gerüche freigesetzt werden. Da darüber hinaus eine Einrichtung zur Zufuhr der das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Flüssigkeit vorgesehen werden muß,muß das Kopiergerät unter höherem Kostenaufwand komplizierter gebaut werden. Der Kostenaufwand ist insbesondere
1^ auch auf die hohe Genauigkeit der verschiedenen Einrichtungen zur Gewährleistung stabiler Ergebnisse zurückzuführen. Wenn der Heizwalzenoberfläche keine das Entstehen von Geisterbildern verhindernde Flüssigkeit zugeführt wird, bleibt an der Oberfläche der Fixierwalze Toner haften. Trotz der geschilderten Nachteile gibt es derzeit praktisch keine Möglichkeit, ohne Zufuhr einer das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Flüssigkeit zu arbeiten.
Aus der GB-PS 1442835 ist ein Toner mit einem Zusatz zur Verhinderung des Entstehens von Geisterbildern bekannt, der die geschilderten Nachteile vermeiden soll. Bei Verwendung eines Toners mit einem das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Mittel erreicht man selbst ohne Zufuhr eines Silikonöls zur Oberfläche der Fixierwalze eine
gute Heizwalzenfixierung ohne Geisterbilder. Bei Verwendung eines solchen Toners kann man bei gleichzeitiger Verbesserung der Genauigkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit des eine einschlägige Fixiereinrichtung enthaltenden Hochgeschwindigkeitkopiergeräts den Mechanismus der Fixiereinrichtung ein-
fächer gestalten und die Fixiereinrichtung preisgünstiger
herstellen.
Ein Toner mit einem Zusatz zur Verhinderung des Entstehens von Geisterbildern besitzt jedoch schlechte Fließeigenschäften, d.h. er ist praktisch nicht freifließend. Wenn man einen Entwickler durch Vermischen eines Toners einem das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Mittel mit einem Träger in Form von unbeschichtetem Eisenpulver herstellt, wandert das zunächst auf der Oberfläche der Tonerteilchen befindliche Mittel zur Verhinderung des Entstehens von Geisterbildern bei längerem Gebrauch auf die Oberfläche des unbeschichteten Trägers und verunreinigt diesen oder bleibt an dessen Oberfläche haften. Dies führt dazu, daß der Entwickler als Ganzes schlechter wird. Darüber hinaus lassen sich lediglich durch Zusatz von Polypropylen als das Entstehen von Geisterbildern verhinderndes Mittel dem Entwickler keine völlig zufriedenstellenden "Antigeisterbildeigenschaften" verleihen. Zur Verbesserung dieser Eigenschaften muß man Harzkombinationen einsetzen, wobei das Harz als solches bis zu einem gewissen .Ausmaß Antigeisterbildeigenschaften besitzen muß.
Zur Tonerherstellung bedient man sich dann beispielsweise einer Mischung in Form eines Harzes mit hochmolekularer Komponente und Polypropylen.
Toner, die als Bindemittel ein Styrolharz mit hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 oder darüber enthalten besitzen einerseits sehr gute Antigeisterbildeigenschaften,
'
andererseits ist ihr Erweichungspunkt infolge der darin enthaltenen hochmolekularen Komponente so hoch, daß ihre Fixiereigenschaften schlecht sind. In diesem Falle muß man das als Bindemittel verwendete Harz danach auswählen, daß ein Gleichgewicht zwischen der für das Entstehen von Geisterbildern verantwortlichen Temperatur und dem Erweichungs-
punkt erreicht wird. Diesen Ausgleich erreicht man durch Zusatz einer niedrig-molekularen Komponente zur Erniedrigung des Erweichungspunktes des Styrolharzes.
Wenn man allerdings dem Harz eine das geschilderte Gleichgewicht herbeiführende Menge an niedrig-molekularer Komponente zumischt, verschlechtert sich die Haltbarkeit des Entwicklers. Ein niedrig-molekulares Harz erfährt nämlich eine Verlagerung auf die Trägeroberfläche, d.h. die unbeschichtete Eisenpulveroberfläche, und verunreinigt dabei die Trägeroberfläche. Somit verunreinigen sowohl das ein Mittel zur
Verhinderung des Entstehens von Geisterbildern darstellende Polypropylen als auch die niedriger molekulare Harzkomponente die Trägeroberfläche. Folglich erhalten Entwickler aus unbeschichtetem Träger und einem Toner aus einem Polypropylen und eine niedrig-molekulare Komponente enthaltendem Harzgemisch bei länger dauerndem Gebrauch instabile Reibungsladungseigenschaften, was im Laufe der Zeit zu einer 'Änderung der Bilddichte und einer Verschleierung führt.
Bei Verwendung eines Entwicklers der beschriebenen Art bleiben das das Mittel zur Verhinderung des Entstehens von Geisterbildern bildende Polypropylen und die niedrigmolekulare Harzkomponente an der Teilchenoberfläche des Eisenpulverträgers haften, wobei der elektrische Widerstand der Trägerteilchen steigt urd gleichzeitig der Vorspannungsstrom und die Reibungsladungseigenschaften instabil werden. Dies führt zu einem Absinken der Bilddichte und zu einer erhöhten Verschleierung. Die Folge
davon ist, daß ein frühzeitiger Ersatz des Entwicklers die Endkosten stark erhöht.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen eine hohe Haltbarkeit aufweisenden Entwickler mit einem eine gute Heizwalzenfixierung ohne das Entstehen von Geisterbildern
gewährleistenden Toner mit einem das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Mittel und einem Bindemittel mit niedrig-molekularer und hoch-molekularer Komponente zu schaffen, der auch ohne Zufuhr einer das Entstehen von Geisterbildern verhindernden Flüssigkeit zur Oberfläche der Fixierwalze eine zuverlässige Fixierung ermöglicht.
Es wurde nun gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe mit einem Entwickler in Form eines mit einem Harz beschichteten Eisenpulverträgers und eines aus niedrigmolekularem Polypropylen bestehenden Toners oder mit Hilfe eines Entwicklers in Form eines mit einem Harz beschichteten Eisenpulverträgers und eines Toners mit einem Bindemittel in Form eines Homopolymerisats eines
Styrols oder Mischpolymerisats eines Styrols mit einem sonstigen Viny!monomeren, welches 10 bis 70 Gew.-% hochmolekulare Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 bis 10.000.000 enthält, und einem niedrig-molekularen
Polypropylen lösen läßt.
20
Bei einem Entwickler aus einem mit Harz beschichteten Träger und einem Toner aus einem niedrig-molekularen Polypropylen oder einem Entwickler der beschriebenen Art,
bei welchem der Toner zusätzlich als Bindemittel ein Homo-25
polymerisat eines Styrols oder ein Mischpolymerisat eines Styrols mit einem sonstigen Vinylmonomeren, das 10 bis 70 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargwichts von 100.000 bis 10.000.000 enthält, hat es sich
gezeigt, daß die in dem Toner enthaltene und das Entstehen 30
von Geisterbildern verhindernde Komponente bei der übertragung bzw. beim Aufschmelzen in - wenn überhaupt - (verglichen mit einem nicht-beschichteten Träger) allenfalls geringfügigem Maße von der Toneroberfläche auf die Oberfläche „p. des mit einem Harz beschichteten Trägers übertragen wird.
Da ein solcher Entwickler somit eine hervorragende Haltbarkeit aufweist, eignet er sich besonders gut zur Verwendung in Hochgeschwindigkeitskopiergeräten.
Der mit einem Harz beschichtete Träger kann kugelig oder von unregelmäßiger Form und entweder elektrisch leitend oder isolierend sein. Besonders gut eignen sich jedoch isolierende und kugelige beschichtete Träger.
Als Harze zum Beschichten der Eisenpulver-Trägerteilchen eignet sich besonders gut durch Homo- oder Mischpolymerisation von monomeren Styrolen, wie P-Chlorstyrol, Methylstyrol und dgl., Viny!halogeniden, wie Vinylchlorid, Vinylbromid und Vinylfluorid, Vinylestern, Vinylacetat, Vinyl-Is propionat, Vinylbenzoat und Vinylbutyrat, Estern aliphatischer Monocarbonsäuren mit ^-Methylengruppe, wie Methylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n-Octylacrylat, 3-Chlorethylacrylat, Phenylacrylat oder Methyl-~--chloracrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacry-
lat und Butylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, und Acrylamid, Vinylethern, z.B. Vinylmethylether, Vinylisobutylether und Vinylethylether, Vinylketonen wie Vinylethylketon, Vinylhexylketon und Methylisopropenylketon, hergestellte Homo- und Mischpolymerisate oder sonstige Harze, z.B. Epoxyharze, Xolophonium-modifiziert Phenol/Formaldehyd-Harze, Celluloseharze, Polyetherharze, Polyvinylbutyralharze, Polyvinylacetalharze, Polyesterharze, Styrol/Butadien-Harze, Polyurethanharze, Polyvinylformalharze. Melaminharze, Polycarbonatharze, fluorierte Harze,
z.B.. Tetrafluorethylenhomopolymerisate, Tetrafluorethylen/-Hexafluorpropylen-Mischpolymerisate und dglv entweder alleine oder als Mischung.
Die genannten Harze können jedes beliebige durchschnittliche Molekulargewicht aufweisen; zweckmäßigerweise sollte ihr Molekulargewicht 50.000 bis 300.000, vorzugsweise 100.000
4S
bis 200.000 betragen.
Besonders gut eignen sich Styrol/Acryl-Harze, z.B. Styrol/-Methylmethacrylat- und Styrol/Butylmethacrylat-Mischpolymerisate, Epoxyharze, Styrol/Butadien-Harze, Butyralharze und Celluloseharze.
Wenn das lichtempfindliche Aufzeichnungsmaterial einen organischen Photoleiter, Kadmiumsulfid und dgl. mit negativen Eigenschaften enthält, sollten als Harze vorzugsweise fluorierte Harze, Vinylchloridharze, Vinylacetatharze, Polyesterharze und dgl. verwendet werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß benötigten Träger wird das jeweilige Harz in einem Lösungsmittel gelöst, worauf die erhaltene Beschichtungslösung auf die Oberfläche der als Trägerkeime für den Träger dienenden Eisenpulverteilchen aufgetragen wird. Das Auftragen kann durch Tauchen oder Aufsprühen oder vorzugsweise im Wirbelbett erfolgen. Beim Wirbelbettverfahren werden die teilchenförmigen Keime durch das Bett nach oben steigen gelassen, bis sie von einem durch die Wirbelbettvorrichtung nach oben steigenden und unter Druck stehenden Gasstrom auf einer Gleichgewichtshöhe gehalten werden. Danach wird auf die teilchenförmigen Keime von oben her die Beschichtungslösung aufgesprüht, bis die Teilchen wieder nach unten fallen. Hierbei wird jedes Einzelteilchen beschichtet. Die geschilderten Maßnahmen werden so lange wiederholt, bis sich ein Filmüberzug der gewünschten Dicke gebildet hat. Bei diesem Verfahren kann
° jedes Teilchen gleichmäßig beschichtet werden. Die Beschichtunaslösung kann auch ein Gemisch von miteinander verträglichen Harzen enthalten.
Als Lösungsmittel eignen sich sämtliche Lösungsmittel,
die die betreffenden Harze lösen. Beispiele hierfür sind
* Alkohole, wie Ethanol, Methanol, Butanol, Isopropanol und dgl., halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Dichlorethan, Trichlorethylen und dgl., aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol, Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und dgl., sowie sonstige organische Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran, Dioxan und dgl., alleine oder in Mischung.
Die als teilchenförmige verwendeten Eisenpulverteilchen können eine Teilchengröße von 10 bis 1.000, vorzugsweise • von 20 bis 300 μπι aufweisen. Die aufgetragene Harzschicht sollte eine Stärke von 0,1 bis 10, vorzugsweise von 0,2 bis 5 μπι besitzen.
Als Bindemittelbestandteil des Toners verwendbare Harze eignen sich durch Homo- oder Mischpolymerisation von monomeren Styrolen, wie P-Chlorstyrol, Methylstyrol und dgl., Ester aliphatischer Monocarbonsäuren mit ^.-Methylengruppe,
wie Methylacrylat, Ethylacrylat, N-Butylacrylat, Isobutylen
acrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und dgl., erhaltene Homo- und Mischpolymerisate, z.B. Mischpolymerisate eines Styrols mit einem aliphatischen Monocarbonsäureester mit oC-Methylengruppe, Polyesterharze, Polyvinylbutyralharze, Styrol/Butadien-Harze und dglv entweder alleine oder als Mischung.
Ein Toner eines erfindungsgemäßen Entwicklers kann auch als Bindemittel ein Styrolharz mit 10 bis 70 Gew.-% einer
hoch-molekularen Komponente eines Molekulargewichts von 30
100.000 bis 10.000.000 enthalten.
Die als Bindemittel von Tonern erfindunasgemäßer Entwickler verwendbaren Styrolharze bestehen aus Homopolymerisaten
oder Mischpolymerisaten von Styrolen, wie Styrol selbst, 35
ο-Methylstryrol, m-Methylstyrol, ρ-Methylstyrol, v-Methyl-
styrol, p-Ethylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, p-n-Butylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, p-n-Hexylstyrol, ο-η-Öctylstyrol, p-n-Nonylstyrol, p-n-Decylstyrol, ρ-n-Dodecylstyrol, p-Methoxystyrol, o-Phenylstyrol, ρ-Chlorstyrol oder 3,4-Dichlorstyrol.
Wenn als Styrolharz ein Styrolmischpolymerisat verwendet werden soll, werden Styrol/Acryl-Mischpolymerisate bevorzugt. Acryleinheiten solcher Mischpolymerisate liefernde
I^ Monomere sind beispielsweise Acryl- oder Methacrylsäurederivate, z.B. aliphatische Monocarboxylate mit -^-Methylengruppe, wie Methyl-, Ethyl-, η-Butyl-, Isobutyl-, Propyl-, n-Octyl-, Dodecyl-, Lauryl-, 2-Ethylhexyl-, Stearyl-, 2-Chlorethyl-, Phenyl- oder Methyl-^-chloracrylat oder
Methyl-, Ethyl-, Propyl-, N-Butyl-, Isobutyl-, N-Octyl-, Dodecyl-, Lauryl-, 2-Ethylhexyl-, Stearyl-, Phenyl-, Dimethylaminoethyl- oder Diethylaminoethylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid und dgl. Diese Monomeren können entweder alleine oder in Kombination zum Einsatz ge-
langen. Besonders gut eignen sich Terpolymerisate mit den drei Komponenten Styrol/Methylmethacrylat/Butylmethacrylat. Ein weiteres bevorzugtes Styrolmischpolymerisat ist ein Styrol/Butadien-Mischpolymerisat.
Die geschilderten Styrolharze müssen 10 bis 70 Gew.-% an hochmolekularer Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 bis 10.000.000, vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichts von
100.000 bis 5.000.000 enthalten. Wenn das Styrolharz diesem 30
Erfordernis nicht genügt, kann man die Temperatur, bei der Geisterbilder entstehen, nicht hoch genug ansetzen. Styrolharze mit hochmolekularer Komponente erhält man ohne Schwierigkeiten bei geeigneter Wahl der Polymerisations-
bedingungen oder durch Bildung eines vernetzten Polymerisats 35
AS
unter Verwendung eines Vernetzungsmittels.
Die Molekulargewichte werden durch Geldurchdringungschromatographie unter folgenden Bedingungen ermittelt: Die Messung erfolgt durch Injizieren von 3 mg Probe einer Tetrahydrofuranlösung einer Konzentration von 0,4 g/dl unter einer Tetrahydrofuranströmung von 1 l/min bei 25°C.
Bei der Bestimmung des Molekulargewichts der jeweiligen Probe werden die Meßbedingungen so gewählt, daß die Molekulargewichtsverteilung der betreffenden Probe innerhalb eines Bereichs liegt , in dem die logarithmischen Werte der Molekulargewichte der aus mehreren monodispersen Polystyrolstandardproben erhaltenen Eichkurve gegen die Count-Zahlen eine Gerade ergibt. Die Messungen werden mit Hilfe einer handelsüblichen Geldurchdringungschromatographievorrichtung durchgeführt.
Ein Styrol/Acryl-Harz mit 10 bis 70 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichts von 100 bis 10 000 000 erhält man beispielsweise gemäß folgendem Herstellungsbeispiel.
Herstellungsbeispiel
In einem 1 Liter fassenden Trennkolben wird 0,1 g eines handelsüblichen teilweise verseiften Polyvinylalkohols in 100 ml destilliertem Wasser gelöst, worauf in der erhaltenen Lösung ein Monomerengemisch A der folgenden Zusammensetzung
Monomerengemisch: A (g) B (g)
Styrol 5 50
Methylmethacrylat 2 20
Butylmethacrylat 3 30
Benzoylperoxid 0,02 2
aC-Methy!styrol (Dimeres)* - 3
*Das verwendete dimere^-Methylstyrol besteht aus einem Gemisch aus 2,4-Diphenyl-4-methyl-1-penten und
2,4-Diphenyl-4-methyl-2-penten (gemäß US-PS 2 429 719 hergestellt) . Verwendet wird eine Destillationsfraktion eines Brechungsindex von 1,569.
suspendiert wird. Nach Ersatz der Gasphase durch gasförmigen Stickstoff wird das Gemisch auf 800C erwärmt und zur Polymerisation 15 h lang bei dieser Temperatur belassen. Danach wird das Reaktionsgemisch auf 400C gekühlt und mit einem Monomerengemisch B (vgl. oben) versetzt. Nun wird das Ganze 2 h lang bei 400C gerührt. Nach Zusatz von 100 ml einer getrennt zubereiteten Lösung von 0,4 g des teilweise verseiften Polyvinylalkohole in destilliertem
Wasser wird das Ganze erneut auf 8O0C erwärmt und zur 20
Weiterpolymerisation 8 h lang bei der angegebenen Temperatur belassen, dann auf 95°C erwärmt und schließlich zur Auspolymerisation 2 h lang bei dieser Temperatur belassen. Danach wird das Ganze abgekühlt, entwässert, wiederholt
gewaschen und schließlich getrocknet, wobei ein Harz er-25
halten wird. Dieses besitzt ein Zahlenmittelmolekularge-
4
wicht Mn von 1,1 χ 10 , ein Verhältnis durchschnittliches Molekulargewicht Mw/ zu Zahlenmittelmolekulargewicht Mn von 4,5 und einen nach der Kugel- und Ringmethode gemäß der japanischen Industriestandardvorschrift K 2531 - 1960 ermittelten Erweichungspunkt von 140 + 20C.
Das als das Entstehen von Geisterbildern verhindernde, Mittel in einem erfindungsgemäß einsetzbaren Toner verwendbare Polypropylen sollte aus Gründen der erforderlichen relativ niedrigen Aufschmelztemperatur ein relativ niedriges Molekulargewicht aufweisen. Gut eignen sich Polypropylene
eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 1000 bis 45 000, insbesondere von 2 000 bis 20 000. Ein nach der Kugel- und Ringmethode gemäß der japanischen Industriestandardvorschrift JIS K 2531 - 1960 ermittelter Erweichungspunkt sollte zweckmäßigerweise 60° bis 180°, vorzugsweise 100° bis 1600C betragen.
Als Polypropylen kann erfindungsgemäß auch ein Mischpolymerisat von Propylen mit einem sonstigen Monomeren, wie Vinylacetat oder Ethylen, verwendet werden. Bevorzugt wird jedoch ein Propylenhomopolymerisat.
Verwendbare Polypropylene sind im Handel erhältlich. Der Polypropylenanteil des Toners kann pro 100 Gew.-Teile Harzbestandteil des Toners 0,1 bis 50, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-Teil(e) betragen.
Ein erfindungsgemäß einsetzbarer Toner enthält in der geschilderten Weise ein Harz als Bindemittel und Polypropylen (als das Entstehen von Geisterbildern verhinderndes Mittel) zusammen mit einem Färbemittel und sonstigen gegebenenfalls verwendeten Hilfsmitteln.
Ein Polypropylen enthaltender Toner besitzt in der Regel schlechte Fließeigenschaften. Folglich sollten 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,2 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Tonerkomponente, eines die Fließeigenschaften verbessernden Mittels mitverwendet werden. Ein derartiges Mittel ist beispielsweise feinpulvrige Kieselsäure.
Als Färbemittel eignen sich Ruß (CI. Nr. 77266), Nigrosinfarbstoff (CI. Nr. 50415 B), Anilinblau (CI. Nr. 50405),
32260111: U
Calco ölblau (CI. Nr. Azoec Blau 3), Chromgelb ^ (CI. Nr. 14090), Ultramarinblau (CI. Nr. 77103), Du Pont Ölrot (CI. Nr. 26105), Quinolingelb (CI. Nr. 47005), Methylenblauchlorid (CI. Nr. 52015), Phthalocyaninblau (CI. Nr. 74160), Malachitgrünoxalat (CI. Nr. 42000), Lampenruß (CI. Nr. 77266), Rose Bengal (CI. Nr. 45435) und Mischungen hiervon. Diese Färbemittel müssen in den Tonern in solchen Mengen enthalten sein, daß sichtbare Bilder ausreichender Dichtewerte entstehen. Pro 100 Gew.— Teile Bindemittel beträgt der Färbemittelanteil in der Regel 1 bis 20 Gew.-Teil(e).
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen .
Herstellung des Trägers
1. Träger 1
Durch Auflösen von 5 g eines Styrol/Methylmethacrylat-Harzes eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 150 000 in 300 ml Methylethylketon wird eine Beschichtungslösung zubereitet. In die erhaltene Beschichtungslösung wird 1 kg eines handelsüblichen Eisenpulvers einer Teilchengröße von 0,04 bis 0,074 mm (200-300 mesh) eingetragen. Nach Entfernen der überstehenden Flüssigkeit wird das Gemisch durch Daraufblasen von Heißluft unter Rühren des Gemische in einem Behälter getrocknet. Danach wird das Pulver 2 h lang in einem Ofen bei 1000C wärmebehandelt, wobei man einen Träger 1 mit einem aufgetragenen Harzfilm erhält. Der Träger 1 besitzt einen Widerstand von 2,3 χ 10 Ohm · cm.
Unter "Widerstand" ist ein Meßwert zu verstehen, der beim Einfüllen von 1 g Träger in ein Gefäß mit konkavem Teil
2
einer Fläche von 1 cm und einer Tiefe von 1 cm, dessen innere Bodenfläche aus einer Messingelektrode besteht, unter einer Messingelektrode eines Gewichts von 1 kg oberhalb der Probenschicht gemessen wird.
2. Träger 2
Durch Auflösen von 3 g eines Celluloseacetatbutyratharzes in 300 ml Methylethylketon wird eine Beschichtungsflüssigkeit zubereitet. In diese wird 1 kg eines handelsüblichen Stahlpulvers einer Teilchengröße von 0,04 bis 0,074 mm (200-300 mesh Sieb ) eingetragen. Nach Entfernen der überstehenden Flüssigkeit wird das Gemisch unter
Rühren in einem Gefäß durch Daraufblasen von Heißluft 20
getrocknet. Das erhaltene Pulver wird in einem Ofen 1 h lang bei einer Temperatur von 1200C wärmebehandelt, wobei ein Träger 2 mit einem aufgetragenen Harzfilm erhalten wird. Der Träger 2 besitzt einen Widerstand von 4,5 χ 10 Ohm · cm.
3. Träger 3
3 g eines Methylmethacrylat/Ethylacrylat-Mischpolymerisats eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 100 000 werden in 300 ml Methylethylketon gelöst, worauf in die erhaltene Lösung 1 kg eines handelsüblichen gesinterten Eisenpulvers einer Teilchengröße von 0,04 bis 0,0 74 (200-300 π ash Sieb) eingetragen wird. Das Ganze wird wie bei der Herstellung des Trägers 1 aufgearbeitet, wobei ein Träger 3 mit einem aufgetragenen Harzfilm erhalten wird. Der Träger 3 besitzt einen Widerstand von 1,8 χ 10 Ohm »cm.
Vif
4. Träger 4
5
Durch Auflösen von 20 g eines Epoxyharzes in 300 ml Methylethylketon wird eine Beschichtungslösung zubereitet. Diese wird in einer Wirbelbettvorrichtung auf 1 kg Stahlkügelchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 μπι aufgesprüht, wobei im Wirbelbett eine Temperatur von 600C herrscht. Nach zweistündiger Wärmebehandlung des erhaltenen Pulvers in einem Ofen bei 1000C erhält man einen Träger 4 mit einem aufgetragenen Harzfilm. Der
1 4 Träger 4 besitzt einen Widerstand von 10 Ohm .cm oder darüber.
5. Träger 5
Beispiel 4 wird mit einem handelsüblichen Polyvinylbutyralharz anstelle des Epoxyharzes wiederholt, wobei ein Träger 5 mit einem aufgetragenen Harzfilm erhalten wird. Der Träger 5 besitzt einen Widerstand von 6,8 χ 10 Ohm · cm.
6. Träger 6
Beispiel 4 wird mit einem Styrol/Butylmethacrylat-Harz eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 130 000 anstelle des Epoxyharzes und mit einem anderen handels-
üblichen Eisenpulver wiederholt, wobei ein Träger 6' mit aufgetragenem Harzfilm erhalten wird. Der Träger 6 besitzt
1 4
einen Widerstand von 10 Ohm «cm oder höher.
Herstellung des Toners
1. Toner 1
100 Gew.-Teile eines handelsüblichen Polystyrolharzes, 5 Gew.-Teile eines handelsüblichen Polypropylens niedrigen Erweichungspunkts und 10 Gew.-Teile Ruß werden in einer Kugelmühle miteinander vermischt, verknetet und pulverisiert und dann in bei der Tonerherstellung üblicher bekannter Weise klassifiziert, wobei ein Toner einer lf- durchschnittlichen Teilchengröße von 11μΐη erhalten wird. Zur Verbesserung der Fließeigenschaften wird in dem Toner 1 Gew.-% einer handelsüblichen hydrophoben Kieselsäure dispergiert.
2. Toner 2
Unter Verwendung von 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol/Acryl-Harzes und 4 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Polypropylens niedrigen Erweichungspunkts
wird entsprechend Beispiel 1 ein Toner einer durchschnitt-25
liehen Teilchengröße von 11,2 μΐη zubereitet. Zur Verbesserung seiner Fließeigenschaften wird darin 0,5 Gew.-% einer handelsüblichen hydrophoben Kieselsäure dispergiert.
3. Toner 3
Unter Verwendung von 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Polyesterharzes, 3,5 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Polypropylens niedrigen Erweichungspunkts und 10 Gew.- ^5 Teilen Ruß wird entsprechend Beispiel 1 ein Toner einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12,1 μΐη hergestellt.
Zur Verbesserung seiner Fließeigenschaften werden darin 1,5 Gew.-% einer handelsüblichen hydrophoben Kieselsäure dispergiert.
5
4. Toner 4
Unter Verwendung von 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol/Acryl-Harzes, 5 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Polypropylens niedrigen Erweichungspunkts und 10 Gew.-Teilen Ruß wird entsprechend Beispiel 1 ein Toner 4 einer durchschnittlichen Teilchengröße von 11,6 μπι hergestellt.
5. Toner 5
15
100 Gew.-Teile eines handelsüblichen Styrol/Acryl-Harzes mit 25 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 oder darüber, 3,5 Gew.-Teile eines handelsüblichen Polypropylens niedrigen Er-
weichungspunkts und 10 Gew.-Teile Ruß werden in einer Kugelmühle gemischt, verknetet und pulverisiert und dann in bei der Tonerherstellung üblicher Weise klassifiziert, wobei ein Toner 5 einer durchschnittlichen Teilchengröße
von 11,6 μπι erhalten wird.
25
6. Toner 6
Unter Verwendung von 100 Gew.-Teilen eines Styrol/2-Ethyl-
hexylacrylat-Mischpolymerisats mit 15 Gewichtsprozent 30
einer hoch-molekularen Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 oder darüber und eines Erweichungspunkts von 138°C, 5 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Polypropylens eines niedrigen Erweichungspunkts und 10 Gew.-Teilen Ruß wird entsprechend Beispiel 1 ein Toner 6 einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12,9 μΐη hergestellt.
7. Toner 7
Unter Verwendung von 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol/Acryl-Harzes mit 38 Gew.-% einer hoch-molekularen Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 oder darüber, 4 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Polypropylens niedrigen Erweichungspunkts und 10 Gew.-Teilen Ruß wird entsprechend Beispiel 1 ein Toner 7 einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12,9 um hergestellt.
10
Beispiel
Durch Vermischen jeweils eines Trägers 1 bis 6 mit einem 15
Toner 1 bis 7 entsprechend der in der folgenden tabellarischen
Zusammenstelluna .· anaegebenen Tonerkonzentration (in Gew.-%) erhält man zwölf verschiedene Entwickler zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbiler.
Sämtliche Entwickler werden im Rahmen kontinuierlicher 20
Kopiervorgänge in einem handelsüblichen Kopiergerät einem Haltbarkeitstest unterworfen. Die Ergebnisse finden sich in der tabellarischen Zusammenstellung. Die Bedeutung des Ausdrucks"hoch-molekulare Komponente" steht für eine Komponente des Tonerbindemittels, die ein Molekulargewicht von 100.000 oder mehr aufweist.
Entwickler
Nr.		 Träger Toner Hoch
molekulare
Komponente
in Gew.-%		 Toner
konzentra
tion in
Gew.-%		 Haltbarkeit
(Anzahl der
Kopiervorgänge)
1 1 1 5 mehr als 20.000
2 2 2 - 5 mehr als 20.000
3 3 3 - 5 20.000
4 4 4 - 2 mehr als 30.000
5 5 1 - 2 20.000
6 6 2 - 2 30.000
7 1 5 25 5 20.000
8 2 6 15 5 " 20.000
9 3 7 38 5 20.000
10 4 5 25 2 30.000
11 5 6 15 2 30.000
12 6 7 38 5 30.000
Die Ergebnisse zeigen, daß man mit elektrostatographischen Entwicklern gemäß der Erfindung selbst bei einer großen Zahl von Entwicklungsvorgängen qualitativ hochwertige und schleierfreie Bildkopien erhält. Dies zeigt die große HaItbarkeit von Entwicklern gemäß der Erfindung. Die erhaltenen Bildkopien zeigen darüber hinaus keine Geisterbilder.
VERGLEICHSBEISPIEL
Durch Vermischen von 5 Gew.-Teilen eines Toners einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12,6 μΐη, der entsprechend Toner 1 unter Verwendung von 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol/Acryl-Harzes, 5 Gew.-Teilen eines Polypropylens niedrigen Erweichungspunkts und 10 Gew.-Teilen Ruß hergestellt
IB
vs
* wurde, mit 95 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Eisenpulver-Trägers wird ein Entwickler hergestellt. Bei Verwendung dieses Entwicklers im Rahmen des kontinuierlichen Kopiertests kommt es bereits vor Herstellung von 10.000 Bildkopien zu einer Verschleierung, was darauf hindeutet, daß der Entwickler in der Praxis nicht verwendbar ist.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Aus einem Toner, der entsprechend dem Toner 1 unter Verwendung eines Styrols/Acryl-Harzes mit 8 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 oder mehr als Bindemittel hergestellt worden ist, und dem Träger 1 wird ein Vergleichsentwickler hergestellt. Dieser Entwickler wird dem geschilderten Haltbarkeitstest unterworfen, wobei jedoch ein übermäßiges Auftreten von Geisterbildern feststellbar ist. Das Auftreten der Geisterbilder ist auch bereits vor Herstellung von 10.000 Kopien von
einer starken Schleierbildung begleitet, so daß der Test
unterbrochen wird.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Aus einem handelsüblichen Eisenpulver einer Teilchengröße von (200-300 mesh Sieb) und dem Toner 1 wird ein weiterer Vergleichsentwickler hergestellt und dem geschilderten Haltbarkeitstest unterworfen. Hierbei zeigt es sich, daß .
die Fixiereigenschaften unzureichend sind. Darüber hinaus kommt es bereits vor Herstellung von 10.000 Bildkopien zu einer so starken Verschleierung, daß der Versuch abgebrochen wird.

Claims (26)

PATENTANSPRÜCHE
1. Entwickler zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder, bestehend aus einem Träger in Form von mit einem Harz beschichteten Eisenpulverteilchen und einem Toner aus oder mit einem niedrig-molekularen Polypropylen.
2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der Toner zusätzlich ein Homopolymerisat eines Styrols oder ein Mischpolymerisat eines Styrols mit einem sonstigen Vinylmonomeren mit jeweils 10 bis
70 Gew.-% an einer hoch-molekularen Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 bis 10.000.000 enthält.
3. Entwickler nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn-
zeichnet, daß das Polypropylen aus einem Propylenhomopolymerisat oder einem Mischpolymerisat aus Propylen und Ethylen oder Vinylacetat besteht.
4. Entwickler nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn-
zeichnet, daß das Polypropylen einen Erweichungspunkt von 60° bis 1800C aufweist.
5. Entwickler nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylen ein durchschnittliches Molekulargewicht von 1.000 bis 45.000 aufweist.
6. Entwickler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel aus einem Styrol-Homo- oder -Misch-35
polymerisat besteht.
7. Entwickler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem Mischpolymerisat eines
g Styrols mit einem oCß-ethylenisch ungesättigten Monomeren (als Vinylmonomeren) besteht.
8. Entwickler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem Mischpolymerisat eines
jQ Styrols mit einem aO, ß-ethylenisch ungesättigten Monomeren (als Vinylmonomeren) und einem aliphatischen Monocarbonsäureester mit «^-Methylengruppe (als »ο, ß-ethyle ~ nisch ungesättigem Monomeren)besteht.
9. Entwickler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel aus einem Mischpolymerisat eines Styrols mit einem ,ß-ethyelnisch ungesättigten Monomeren (als Vinylmonomerem) und einem Acrylat oder Methacrylat (als >ß-ethlyenisch ungesättigtem Monomeren)
besteht.
20
10. Entwickler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem Mischpolymer .'.sat eines Styrols mit einem ac, ß-ethlyenisch ungesättigten Monomeren (als Vinylmonomeren) und einem Butadien besteht.
11. Entwickler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat 10 bis 50 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente eines Molekulargewichts von 100.000 bis 5.000.000 enthält.
12. Entwickler nach Ansprüchen 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenpulverteilchen mit einem Harz mit wiederkehrenden Einheiten mindestens eines οι, ß-ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem Epoxyharz, einem mit Kolophonium modifizierten Phenol/Formaldehyd-Harz,
einem Celluloseharz, einem Polyetherharz, einem Polyvinylbutyralharz, einem Polyvinylacetalharz, einem Polyesterharz, einem Styrol/Butadien-Harz, einem Polyurethanharz, einem Polyvinylformalharz, einem Melaminharz, einem Polycarbonatharz und/oder einem fluoriertem Harz beschichtet sind.
13. Entwickler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenpulverteilchen mit einem Mischpolymerisat aus einem Styrol und einem aliphatischen Monocarbonsäureester mit ei,-Methylengruppe (als Harz mit wiederkehrenden Einheiten mindestens eines <*,ß-ethylenisch ungesättigten Monomeren) beschichtet sind.
14. Entwickler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenpulverteilchen mit einem Styrolmischpolymerisat beschichtet sind.
15. Entwickler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenpulverteilchen mit einem Mischpolymerisat eines Styrols mit einem Acrylat oder Methacrylat beschichtet sind.
16. Entwickler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
5 die Eisenpulverteilchen mit einem" Mischpolymerisat eines Styrols
einem Acrylat oder einem Mischpolymerisat eines Styrols mit einem Methacrylat beschichtet sind.
17. Entwickler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, ow daß das Harz ein durchschnittliches Molekulargewicht
von 50.000 bis 300.000 aufweist.
18. Entwickler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eisenpulverteilchen mit einem Harz mit wieder-
kehrenden Styrol-, Viny!halogenid-, Vinylester-, eine
ai,-Methylengruppe enthaltenden aliphatischen Monocarbonsäureester-, Vinylether- und/oder Vinylketoneinheiten
beschichtet sind. 5
19. Entwickler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenpulverteilchen mit einem Harz mit wiederkehrenden Acrylat-und/oder Methacrylateinheiten beschichtet sind.
20. Entwickler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenpulverteilchen mit einem Tetrafluorethylenhomopolymerisat oder Mischpolymerisat aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen beschichtet sind.
21. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner zusätzlich als Bindemittel ein Homopolymerisat eines Styrols oder eines aliphatischen Monocarbonsäureester mit «^-Methylengruppe, ein Mischpolymeri-
sat eines Styrols mit einem aliphatischen Monocarbonsäureester mit oc-Methylengruppe, ein Polyesterharz, ein Polyvinylbutyralharz und/oder ein Styrol/Butadien-Harz enthält.
22. Entwickler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Toner als Bindemittel ein Styrolhomo- oder -mischpolymerisat enthält.
23. Entwickler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Toner als Bindemittel ein Homo- oder Mischpolymerisat eines Acrylats und/oder Methacrylats enthält.
24. Entwickler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
O5 daß der Toner als Bindemittel ein Mischpolymerisat eines
Styrols mit einem Acrylat oder eines Styrols mit einem Methacrylat enthält.
25. Entwickler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner als Bindemittel ein Mischpolymerisat aus Styrol, Methylmethacrylat und Butylmethacrylat enthält.
26. Entwickler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner als Bindmittel ein Mischpolymerisat aus Styrol und Butadien enthält.
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