DE3809662A1 - Toner, verfahren zur herstellung sphaerischer tonerteilchen und deren verwendung in entwicklern - Google Patents
Toner, verfahren zur herstellung sphaerischer tonerteilchen und deren verwendung in entwicklernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Einkomponenten-Entwickler, der einen
magnetischen Toner enthält, und einen Zweikomponenten-Entwickler, der
einen Toner und einen Träger enthält.
In der Elektrophotographie wird ein reproduziertes Bild gewöhnlich nach
folgendem Verfahren erhalten:
Zuerst wird eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf ein
photoempfindliches Teil aufgebracht, bei dem es sich um ein Trägerteil für
latente Bilder handelt, und das eine photoempfindliche Schicht aus einem
photoleitfähigen Material enthält, und anschließend wird ein
elektrostatisches latentes Bild auf dem Trägerteil für das latente Bild
durch Belichten in Form eines Bildes erzeugt, wonach das latente
elektrostatische Bild mit einem Entwickler entwickelt wird, um ein
Tonerbild zu ergeben. Das resultierende Tonerbild wird auf ein
Übertragungsmaterial bzw. Transfermaterial übertragen, das aus Papier oder
dergleichen besteht, und durch Hitze oder Druck fixiert, so daß das
endgültige vervielfältigte Bild gebildet wird.
Die bekannten Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten
Bildes werden in das Naßentwicklungsverfahren und das
Trockenentwicklungsverfahren eingeteilt. Das Naßentwicklungsverfahren
weist den Nachteil auf, daß es wegen des flüssigen Entwicklers einen
schlechten Geruch ergibt, und daß es schwierig ist, mit hoher
Geschwindigkeit zu vervielfältigen, da große Energie zur Trocknung des
Übertragungsmaterials erforderlich ist. Das Trockenentwicklungsverfahren
weist diese Probleme nicht auf und ist daher eine günstige Methode zur
Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder.
Als Entwickler für das Trockenentwicklungsverfahren sind Einkomponenten-
Entwickler und Zweikomponenten-Entwickler allgemein bekannt. Der
Einkomponenten-Entwickler umfaßt nur einen magnetischen Toner, der eine
magnetische Substanz enthält. Der Zweikomponenten-Entwickler andererseits
umfaßt einen nicht-magnetischen Toner, der keine magnetische Substanz
enthält, und einen magnetischen Träger. In einem Zweikomponenten-
Entwickler wird allein der Toner im Verlauf der Entwicklung verbraucht.
Daher ist es notwendig, ein Mischungsverhältnis von Toner zu Träger, d. h.
die Tonerkonzentration innerhalb eines gewissen Bereichs zu halten. Daher
ist zur strikten Steuerung der zugeführten Tonermenge eine komplizierte
und kostenungünstige Toner-Zuführungsvorrichtung erforderlich. Dies wirkt
sich nachteilig aus. Wenn die Tonerkonzentration zu gering ist, so ist es
schwierig, ein Tonerbild mit ausreichender Dichte in einem
Entwicklungsverfahren zu bilden. Es kann dann wegen der zu geringen
Bilddichte das letztlich fixierte Bild unklar sein. Wenn andererseits die
Tonerkonzentration zu hoch ist, so kommt der Toner weniger häufig in
Reibungskontakt mit dem Träger und wird nicht ausreichend triboelektrisch
aufgeladen. Auf diese Weise treten Bildstörungen, wie Verschleierungen auf
und die Bildqualität wird verschlechtert.
Der Einkomponenten-Entwickler hingegen ergibt derartige Nachteile nicht.
Da dieser Toner aus einem magnetischen Toner allein besteht, ist die
Einstellung der Tonerkonzentration nicht erforderlich. Es werden daher
weder eine Tonerzuführung, noch eine Vorrichtung zur Bewegung des
Entwicklers benötigt, wodurch die Verfahrensführung erleichtert wird und
die Struktur der Entwicklungseinheit vereinfacht wird.
Der Einkomponenten-Entwickler weist zwar Vorteile auf, er besitzt jedoch
auch Nachteile. Da er allein aus einem magnetischen Toner besteht, und
keinen Träger enthält, weist ein derartiger magnetischer Toner starke
magnetische und elektrostatische Kohäsionskräfte auf. Der Toner tendiert
zur Aggregatbildung, wodurch die Fluidität bzw. Fließfähigkeit des
Entwicklers verringert wird. Somit ist es schwierig, eine geeignete
Tonermenge in stabiler Weise zu einem Entwicklerspalt zu führen, wodurch
die Bilddichte verringert wird oder Unregelmäßigkeiten der Bilder
auftreten.
Wenn der magnetische Toner zu dem Entwicklungsspalt geführt wird, so wird
er gewöhnlich auf einem Entwickler-Trägerteil durch magnetische Kräfte
gehalten. Wenn die Konfigurationen einzelner magnetischer Tonerteilchen
unregelmäßig sind, so treten Ausrichtungen in der Magnetisierung der
magnetischen Toner auf. Es ist schwierig, eine gleichmäßige
Entwicklerschicht auf dem Entwickler-Trägerteil auszubilden, was zu einer
ungleichmäßigen Entwicklung führt und zu einem schlecht definierten
endgültigen Bild führt.
Wenn die Fließfähigkeit des magnetischen Toners gering ist, so neigt ein
derartiger Toner zur Aggregatbildung, wodurch eine aktive triboelektrische
Aufladung zwischen den magnetischen Tonerteilchen oder unter den
magnetischen Tonerteilchen, den Wänden der Entwicklungseinheit, der
Steuerungskante für die Dicke der Entwicklerschicht, dem Entwickler
trägerteil usw., verhindert wird, wodurch das letztlich fixierte Bild
schlecht definiert ist und eine Schleierbildung aufweist.
Im Falle des Zweikomponenten-Entwicklers wird ein Toner triboelektrisch
durch mechanisches Bewegen von Toner und Träger elektrifiziert. Dadurch
ist es durch besonnene Auswahl der Eigenschaften des Trägers und der
Bewegungsbedingungen möglich, die elektrische Polarität und den
Ladungsgehalt des Toners bis zu einem beträchtlichen Ausmaß zu steuern.
Darüber hinaus ist der Bereich der in einen Toner eingearbeiteten Farben
breiter. Hierin liegen im wesentlichen die Vorteile des Zweikomponenten-
Entwicklers.
Jedoch treten selbst mit dem Zweikomponenten-Entwickler Probleme auf, wenn
die Fließfähigkeit des Toners gering ist. Es tritt das sogenannte
"Arching"-Phänomen auf, wobei nur der Toner in die Bodenfläche in eine
Entwicklereinheit oder einen Zuführtrichter transportiert wird, wobei der
obere Teil des Toners einen "Arch" bzw. "Bogen" bildet. Wenn dieses
Problem auftritt, so ist es unmöglich, eine geeignete Tonermenge zum
Entwicklungsspalt in stabiler Weise zu transportieren, wodurch eine
Verringerung der Bilddichte oder Unregelmäßigkeiten der Bilder auftreten.
Darüber hinaus bewirkt eine geringe Fließfähigkeit des Toners im Falle
eines Zweikomponenten-Entwicklers eine Aggregatbildung des Toners und eine
zufriedenstellende triboelektrische Elektrifizierung des Toners wird
verhindert. Dementsprechend kann das endgültig fixierte Bild Schleier
aufweisen und schlecht definiert sein.
Um die Fließfähigkeit des Toners in dem Zweikomponenten-Entwickler zu
verbessern, wird ein die Fließfähigkeit verbesserndes Mittel, wie
Siliciumdioxid, üblicherweise mit dem Toner vermischt.
Jedoch treten folgende Probleme auf, wenn ein die Fließfähigkeit
verbesserndes Mittel, wie Siliciumdioxid, zu dem Toner gefügt wird:
- a) Das die Fließfähigkeit verbessernde Mittel, wie Siliciumdioxid, kann sich nachteilig auf die Feuchtigkeit auswirken. Daher hängt der Toner in größerem Ausmaß von den Umgebungsbedingungen ab. Die Bildqualität wird bei hoher Temperatur und Feuchtigkeit stark beeinträchtigt.
- b) Das die Fließfähigkeit verbessernde Mittel, wie Siliciumdioxid, ist hart und zerkratzt die Oberfläche des Trägerteils für das latente Bild. Dementsprechend ist es schwierig ein derartiges Mittel vollständig von dem Teil zu entfernen. Das an dem Teil verbleibende Mittel wirkt als Kern für die Anhaftung weiterer Tonerteilchen, wodurch schwarze Flecken in einem vervielfältigten Bild auftreten.
- c) Da das die Fließfähigkeit verbessernde Mittel, wie Siliciumdioxid, eine relativ hohe triboelektrische Kapazität aufweist, verhindert es die Aufnahmefähigkeit des Toners für triboelektrische Ladung. Daher wird die Entwicklungsfähigkeit des Toners verschlechtert.
- d) Wenn eine Toneroberfläche mit einem die Fließfähigkeit verbessernden Mittel bedeckt ist, wirkt ein derartiges Mittel als Isolator, wodurch die Fixiereigenschaften im Verlauf des Fixierungsverfahrens unter Verwendung des Toners verschlechtert werden.
Um diese Nachteile zu überwinden, wurden Methoden zur Herstellung
sphärischer bzw. kugelförmiger Tonerteilchen, die in Einkomponenten-
Entwickler oder Zweikomponenten-Entwickler verwendet werden, empfohlen.
Gegenwärtig sind folgende Vorschläge für Umwandlungstechniken in die
sphärische Form verfügbart.
- 1. Eine Technik zum Schmelzen der Oberfläche von Harzteilchen, die durch ein Knet-Pulverisier-Verfahren erhalten werden, mit Heißluft aus einem Sprühtrockner (JP-Patentveröffentlichung 52 758/1981 und 1 27 662/1984).
- 2. Eine Technik zur Herstellung sphärischer Tonerteilchen durch ein Granulations-Polymerisations-Verfahren (JP-Patentveröffentlichung 1 21 048/1981).
- 3. Eine Technik zur Dispergierung von Harzteilchen, erhalten durch ein Knet-Pulverisier-Verfahren, mit einem Luftstrom und Schmelzen der Oberfläche (JP-Patentveröffentlichung 1 34 650/1983).
- 4. Eine Technik zur Herstellung sphärischer Tonerteilchen unter weiterem Pulverisieren gebrochener Tonerkomponenten, durch Steuern der Temperatur eines Lufteinstroms (JP-Patentveröffentlichung 61 627/1981).
In der vorstehenden Technik (1) werden jedoch die Harzteilchen nicht
gleichmäßig dispergiert, wenn sie durch Heißluft geschmolzen werden. Vielmehr
bewirkt der Kontakt zwischen den Harzteilchen eine Aggregatbildung
dieser Teilchen. Auf diese Weise tendiert die durchschnittliche
Teilchengröße des resultierenden Toners größer zu werden, was zu einer
schlechten Bildqualität führt. Darüber hinaus wird, aufgrund der breiten
Verteilung der Teilchengröße, die Ausbeute stark verringert, wenn ein
Toner einer bestimmten Teilchengrößenverteilung gewünscht wird. Somit
werden die Herstellungskosten des Toners in nachteiliger Weise erhöht.
Die Technik (2) ist nicht sehr günstig, da der Bereich des als
Bindemittelharz gewählten Harzes begrenzt ist. Darüber hinaus ist es
schwierig, feine Teilchen einer magnetischen Substanz innerhalb eines
Harzteilchens zu dispergieren und zu halten. Die magnetischen
Eigenschaften des resultierenden Magnettoners werden instabil. Dies
bewirkt zahlreiche Probleme, wie das Herumfliegen von Toner in einer
Kopiervorrichtung und eine ungleichmäßige Entwicklung.
Die vorstehende Technik (3) führt zu kugelförmigen Tonerteilchen mit einem
beträchtlichen Genauigkeitsgrad. Jedoch erfolgt keine zufriedenstellende
Reinigung des Toners, da der Toner übermäßig sphärisch ist. Der auf dem
Trägerteil für das latente Bild verbleibende Toner wird gewöhnlich von
einer Klinge bzw. Kante usw. im Verlauf des Reinigungsverfahrens
abgekratzt. Wenn die Formen der einzelnen Tonerteilchen der perfekten
Kugel näher kommen, so wird der Toner an der Oberfläche des Trägerteils
für das latente Bild nicht zufriedenstellend von der Klinge abgekratzt, da
ein derartiger Toner leicht zwischen der Oberfläche des Trägerteils für
das latente Bild und der Klinge hindurchläuft. Dementsprechend bleibt ein
Teil des Toners auf der Oberfläche des Trägerteils für das latente Bild.
Dies führt zu einem nachteiligen Effekt bei der anschließenden Bildung
eines vervielfältigten Bildes, und das erhaltene Bild wird schlecht
definiert.
In der vorstehenden Technik (4) werden Tonerteilchen in sphärische
Konfigurationen im Verlauf einer Pulverisierung bzw. Zerstäubung
umgewandelt. Bei diesem Verfahren ist es notwendig, die Temperatur des
Lufteinstroms so hoch wie den Glasübergangspunkt Tg des Harzes anzuheben,
wodurch eine plastische Deformation des Harzes intensiviert wird und eine
Pulverisierung verhindert wird. Dementsprechend ist eine große
Energiemenge erforderlich, um die Tonerteilchen auf den gewünschten
Durchmesser zu pulverisieren, wodurch die Herstellungskosten ansteigen.
Darüber hinaus werden die pulverisieren Teilchen geschmolzen und haften
an der Wandung der Pulverisierungsvorrichtung aufgrund der hohen
Temperatur. Somit ist es schwierig, einen Toner mit einer gewünschten
Teilchengrößenverteilung in wirksamer Weise herzustellen.
Durch die vorliegende Erfindung sollen die vorstehenden Nachteile
vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines
Einkomponenten-Entwicklers und eines Zweikomponenten-Entwicklers mit hoher
Fließfähigkeit und ausgezeichneten Entwicklungseigenschaft, die leicht
entfernt werden können, um einen guten Reinigungseffekt zu ergeben, die
eine verringerte Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen aufweisen und
geeignet sind, stabil ein Bild mit hoher Qualität zu bilden, wobei die
Entwickler wirksam mit der erforderlichen Größenverteilung erhalten
werden.
Der erfindungsgemäße Zweikomponenten-Entwickler umfaßt einen Toner und
einen Träger, wobei die sphärische bzw. kugelartige Form eines derartigen
Toners erhalten wird, ohne die Harzteilchen zu brechen, durch wiederholte
Anwendung mechanischer Energie in der Form von Aufprall-Kräften in einer
Gasphase, auf die Harzteilchen, die durch Kneten und Pulverisieren eines
Bindemittelharzes erhalten werden, wobei je nach Erfordernis ein Additiv
verwendet wird.
Der erfindungsgemäße Einkomponenten-Entwickler umfaßt einen magnetischen
Toner: feine Teilchen einer magnetischen Substanz, dispergiert und
enthalten in einem Bindemittelharz. Die sphärische Form bzw. Kugelform
derartiger magnetischer Toner erhält man ohne Brechen von Harzteilchen
durch wiederholte Zufuhr von mechanischer Energie in der Form von
Aufprall-Energie in einer Gasphase, auf das Harzpulver, das durch Kneten
und Pulverisieren von Bindemittelharz, feinem magnetischem Pulver und
je nach Erfordernis einem Additiv, hergestellt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Einkomponenten-Entwickler oder Zweikomponenten-
Entwickler sichert ein Toner mit hoher Fließfähigkeit ausgezeichnete
Entwicklungseigenschaften, es treten keine Störungen beim
Reinigungsvorgang auf und die Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen
ist verringert. Ein derartiger Entwickler bildet in stabiler Weise
hochqualitative Bilder, die frei von schwarzen Flecken sind und man
erhält darüber hinaus einen Toner mit der erforderlichen
Teilchengrößenverteilung in wirksamer Weise.
Die Form eines derartigen Toners ist sphärisch bzw. kugelförmig und wird
erhalten durch wiederholte Zufuhr von mechanischer Energie in Form von
Aufprall-Kräften, ohne die Harzteilchen zu brechen, in einer Gasphase, auf
das Harzpulver, das durch Kneten und Pulverisieren eines Bindemittelharzes
hergestellt wurde und eines Zusatzes, der je nach speziellem Erfordernis
eingearbeitet wird. Auf diese Weise erhalten die Tonerteilchen
eine mäßige bzw. günstige sphärische und nicht übermäßig sphärische Form,
wodurch eine ausgezeichnete Fließfähigkeit und ausgezeichnete
Reinigungseigenschaften möglich sind.
Darüber hinaus kann die Menge an mechanischer Energie, die hauptsächlich
aus Stoßkräften besteht, die auf das Harzpulver zur Herstellung
sphärischer Tonerteilchen angewendet wird, geringer sein als sie für ein
übliches Pulverisierungsverfahren erforderlich ist. Somit können die
Energiekosten, die zur Herstellung des Toners erforderlich sind,
verringert werden. Außerdem besteht keine Möglichkeit, den
Teilchendurchmesser durch Wärme zu erhöhen, da das Verfahren zur
Herstellung der sphärischen Tonerteilchen keine hohe Temperatur erfordert.
Das Verfahren zur Herstellung sphärischer Tonerteilchen wird durchgeführt,
nachdem die Pulverisierung beendet ist. Daher wird die Erzeugung von
übermäßig feinem Pulver auf ein Minimum herabgesetzt und man erhält einen
Toner mit der erforderlichen Teilchengrößenverteilung in wirksamer Weise.
Das Umwandlungsverfahren zur sphärischen Form, das keine hohe Temperatur
erfordert, sichert stabile Tonerteilchen, das das Harz und der Zusatz, der
je nach Erfordernis verwendet wird, nicht durch Wärme beeinträchtigt
werden.
Da darüber hinaus die erfindungsgemäßen Toner eine ausgezeichnete
Fließfähigkeit aufweisen, ist es nicht notwendig ein die Fließfähigkeit
verbesserndes Mittel zuzusetzen oder kann die Menge eines die
Fließfähigkeit verbessernden Mittels beträchtlich verringert werden. Daher
hängt der Toner weniger von den Umgebungsbedingungen ab, und es wird selbst
bei hoher Temperatur ein Bild mit günstiger Qualität erzielt. Darüber
hinaus wird die Oberfläche eines Trägerteils für latente Bilder nicht
durch ein derartiges Mittel beschädigt, und das erhaltene Bild wird nicht
durch Flecken beschmutzt. Auch wird der Toner in ausreichender Weise
triboelektrisch elektrifiziert, um günstige Entwicklungseigenschaften zu
ergeben. Auch das Fixierverfahren für den Toner ist günstig.
Die beigefügten Fig. 1 und 2 stellen schematische Ansichten dar, die
Beispiele einer Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung zeigen, die
vorteilhaft zur Herstellung eines Toners, der für einen erfindungsgemäßen
Entwickler verwendet wird, geeignet ist.
Fig. 3 stellt die schematische Ansicht eines Beispiels für eine
elektrostatische Enwicklungsvorrichtung dar, die vorteilhaft bei der
Durchführung des Entwicklungsverfahrens mit dem Zweikomponenten-Entwickler
gemäß der Erfindung verwendet wird.
Ein Toner zur Bildung eines Einkomponenten- oder Zweikomponenten-
Entwicklers gemäß der Erfindung ist ein sphärischer bzw. kugelförmiger
Toner, der wie folgt hergestellt wird: Pulverisiertes Harz wird
hergestellt durch Kneten und Pulverisieren eines Bindemittelharzes und
eines Hilfsmittels, das je nach Erfordernis zugesetzt wird,
wobei das resultierende pulverisierte Harz in einer Gasphase gehalten wird
und wiederholt mechanischer Energie in der Form von Stoß-Kräften bzw.
Aufprall-Kräften ausgesetzt wird und in sphärische Teilchen umgewandelt
wird, wobei die einzelnen Teilchen nicht wesentlich pulverisiert werden.
Daß die einzelnen Teilchen nicht wesentlich pulverisiert werden sollen
besagt, daß folgende Bedingungen eingehalten wird, unter der Annahme, daß
die durchschnittliche Teilchengröße des pulverisierten Harzes vor der
Umwandlung in Sphären A ist und daß die durchschnittliche Teilchengröße
nach der Umwandlung in Sphären B ist.
Beziehung: 0,93A≦B<A
Insbesondere beträgt bei der vorstehenden Umwandlung in Sphären das
bevorzugte Ausmaß der mechanischen Energie 1/5 bis 1/10 der üblichen
mechanischen Energie, die zur Pulverisierung des Harzes benötigt wird.
Das typische Ausmaß variiert in Abhängigkeit von den Eigenschaften des
Bindemittelharzes. Die bevorzugte mechanische Energie, die auf jedes
Harzteilchen ausgeübt wird, beträgt 1,59×10-3 bis 9,56×10-5 erg,
insbesondere 1,20×10-3 bis 1,60×10-4 erg.
Der resultierende sphärische Toner, der durch die Umwandlung in Sphären
erhalten wurde, weist bevorzugt eine Rundheit ("roundness") von 0,70 bis
0,80 auf. Eine zu geringe Rundheit erschwert die Erzielung einer
zufriedenstellend großen Fließfähigkeit; eine zu große Rundheit erschwert
die zufriedenstellenden Reinigungseigenschaften.
Erfindungsgemäß wird die Rundheit wie folgt definiert:
Rundheit=[Umfang eines Kreises, der eine Fläche hat, die identisch mit der projizierten Fläche des Teilchens ist/Länge des Umrisses des Bildes des projizierten Teilchens]²
Rundheit=[Umfang eines Kreises, der eine Fläche hat, die identisch mit der projizierten Fläche des Teilchens ist/Länge des Umrisses des Bildes des projizierten Teilchens]²
Diese Rundheit kann beispielsweise gemessen werden durch Anwendung eines
Bildanalysators ("image analyzer" der Nihon Avionics).
Die bevorzugte durchschnittliche Teilchengröße eines Toners beträgt 5 bis
20 µm, insbesondere 8 bis 15 µm. Eine zu geringe Teilchengröße kann zu
schlechten Reinigungseigenschaften führen, oder kann der Toner innerhalb
einer Kopiervorrichtung herumfliegen. Eine zu große Teilchengröße
erschwert die Bildung eines Bildes mit hoher Auflösung.
Zur Herstellung eines Toners mit stabilen Eigenschaften sollte der Toner
eine enge Teilchengrößenverteilung aufweisen; insbesondere ist es günstig,
wenn nicht weniger als 90 Gew.-% der Tonerteilchen in einem Bereich vom
0,5- bis 1,5fachen der durchschnittlichen Teilchengröße des Toners liegen.
Erfindungsgemäß werden die durchschnittliche Tonerteilchengröße sowie die
Teilchengrößenverteilung eines Toners beispielsweise mittels eines Coulter
Counters (hergestellt von Coulter) gemessen, wobei die durchschnittliche
Teilchengröße eine Teilchengröße bedeutet, bei der das kumulierte
Gewicht des Toners, dessen Größe gemessen wurde, 50 Gew.-% des
Gesamtgewichtes beträgt. Die Fließfähigkeit des Toners kann durch die
statische Schüttdichte bewertet werden. Die statische Schüttdichte ist ein
Wert, der beispielsweise bestimmt wird durch Füllen von Toner durch ein
Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,149 mm (100 mesh) in einen
Behälter von 28 mm Durchmesser und einem Fassungsvermögen von 100 ml, und
durch Messen der Menge des eingefüllten Toners. Insbesondere kann die
statische Schüttdichte gemessen werden unter Verwendung eines Tap-denser
Modell KYT-2000 (hergestellt von der Seishin Kigyo Co. Ltd.).
Beispielsweise ist die bevorzugte statische Schüttdichte des Toners, der
für den Zweikomponenten-Entwickler verwendet wird, 0,40 bis 0,50 g/cm³.
Als ein Bidemittel für den Toner kann jedes bekannte Bindemittelharz
verwendet werden. Die Beispiele für das Bindemittelharz, das vorteilhaft
für die Wärme-Schmelz-Fixiermethode ist, umfassen Styrol-Harz, Styrol-
Acryl-Harz, Styrol-Butadien-Harz, Polyester-Harz, Epoxy-Harz, Polyamid-
Harz und Polyurethan-Harz. Beispiele für Bindemittelharze, die vorteilhaft
für die Druck-Fixiermethode sind, sind: Polyolefine, wie Polyethylen,
Polypropylen und Polytetrafluorethylen; Polyethylencopolymere, wie
Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen-Acrylester-Copolymere und
Polyethylen-Methacrylester-Copolymere; Polyester; Styrol-Butadien-
Copolymere; Wachse wie Bienenwachs, Carnaubawachs und mikrokristallines
Wachs, hohe aliphatische Säuren wie Sterinsäure und Plamitinsäure, und
Salze und Ester; Epoxyharz; Kautschuke, wie Isobutyrenkautschuk,
cyclisierter Kautschuk und Nitrilkautschuk; Polyamide;
Chloron-Indenharz; mit Maleinsäure modifiziertes Phenolharz, mit Phenol
modifiziertes Terpenharz; und Silikonharz.
Polyesterharze, die vorteilhaft als Bindemittelharz für einen Toner
verwendet werden, werden hergestellt durch Kondensation-Polymerisation
eines Alkoholmonomeren und eines Carbonsäuremonomeren. Beispiele für das
für diesen Zweck geeignete Alkoholmonomere umfassen Diole wie
Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Proylenglykol,
1,3-Propylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,4-Butendiol;
veretherte Bisphenole wie 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan, Bisphenol A,
hydriertes Bisphenol A, polyoxyethyleniertes Bisphenol A und
polyoxypropyleniertes Bisphenol A; und andere zweiwertige Alkoholmonomere.
Die Beispiele für das Carbonsäuremonomere, das für diesen Zweck geeignet
ist, umfassen Maleinsäure, Fumarsäure, Methaconsäure, Citraconsäure,
Itaconsäure, Glutaconsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure,
Cyclohexandicarbonsäure, Bersteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und
Malonsäure und Anhydride dieser Säure, Dimere von niedrigen Alkylestern
und Linolensäure und Monomere von anderen zweiwertigen organischen Säuren.
Im Unterschied zu diesen zweiwertigen Monomeren kann das Bindemittelharz
gemäß der Erfindung je nach speziellem Erfordernis ein mehrwertiges
Monomeres, dessen Wertigkeit größer als drei ist, einbeziehen. Beispiele
für derartige mehrwertige Alkoholmonomere mit mindestens drei
Hydroxidgruppen umfassen Sorbit, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan,
Pentaerythrit, Dipentaerytrit, Tripentaerytrit, Saccharose, 1,2,4-
Butantriol, 1,2,5-Pentatriol, Glycerin, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-
1,2,4-butantriol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan und 1,3,5-
Trihydroxymethylbenzol. Beispiele für Polycarbonsäuremonomere, die
mindestens drei Carboxylgruppen enthalten, umfassen 1,2,4-
Benzoltricarbonsäure, 1,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4-
Cyclohexantricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-
Naphthalintricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,2,5-
Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-methylencarboxypropan,
Tetra(methylencarboxy)methan, 1,2,8,7-Octantetracarbonsäure,
Empoltrimersäure und Anhydride dieser Säuren.
Das Styrol-Acryl-Harz, das günstig als Bindemittelharz für einen Toner
verwendet wird, ist ein Harz, das erhalten wird durch Copolymerisation
eines Styrolmonomeren und eines Acrylmonomeren. Typische Beispiele für
solche Styrolmonomere umfassen Styrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol,
p-Methylstyrol, α-Methylstyrol, p-Ethylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, p-n-
Butylstyrol, p-tert-Butylstyrol, p-n-Hexylstyrol, p-n-Octylstyrol, p-n-
Nonylstyrol, p-n-Decylstyrol, p-n-Dodecstyrol, p-Methoxystyrol, p-
Phenylstyrol, p-Chlorstyrol, 3,4-Dichlostyrol. Diese Monomeren können
allein verwendet werden oder können mehrere derartige Monomere verwendet
werden. Typische Beispiele für ein Acrylmonomeres umfassen Acrylsäuren und
Ester davon, wie Acrylsäure, Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat,
Isobutylacrylat, Propylacrylat, n-Octylacrylat, Dodecylacrylat,
Laurylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Chorethylacrylat und
Methyl-α-chloracrylat; Methacrylsäuren und Ester davon, wie
Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat,
n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, n-Octylmethacrylat,
Dodecylmethacrylat,, Laurylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat,
Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminomethylmethacrylat und
Diethylaminoethylmethacrylat; und andere. Diese Monomeren können allein
verwendet werden oder können mehrere derartige Monomere gemeinsam verwendet
werden.
Bei der Herstellung des pulverisierten Harzes umfassen Zusätze, die je
nach Erfordernis zusätzlich zu dem Bindemittelharz eingearbeitet werden
können, ein färbendes Mittel, ladungssteuernde Mittel und
Oberflächengleitmittel.
Beispiele für die färbenden Mittel umfassen Ruß, Carbon Black (C. I. Nr.
50 415B), Anilinblau (C. I. Nr. 50 405B), Chalcoilblau (C. I. Nr. Azoic blue
3), Chromgelb (C. I. Nr. 14 090), Ultramarinblau (C. I. Nr. 77 103), DuPont-
Oilrot (C. I. Nr. 26 105), Chinolingelb (C. I. Nr. 47 005),
Methylenblauchlorid (C. I. Nr. 52 015), Phthalocyaninblau (C. I. Nr. 74 160),
Malachitgrün-Oxalat (C. I. Nr. 42 000), Lampenruß, Lamp Black (C. I. Nr.
77 266), Bengal Rosa (C. I. Nr. 45 435) und Gemische dieser Farben. Die
bevorzugte Menge des zugesetzten färbenden Mittels beträgt 0,1 bis 20
Gewichtsteile, insbesondere 0,5 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile
des Bindemittelharzes.
Als ladungssteuerndes Mittel können verschiedene Pigmente und Farbstoffe
geeignet sein. Beispiele für brauchbare Pigmente und Farbstoffe sind
solche ladungssteuernde Mittel der Reihen Nigrosin, quaternäre
Amoniumsalze, Thioharnstoffe. Diese ladungssteuernden Mittel können
kombiniert verwendet werden. Die bevorzugte zugesetzte Menge des
ladungssteuernden Mittels beträgt 0,1 bis 10 Gewichtsteile, insbesondere
0,5 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Bindemittelharzes.
Beispiele für brauchbare Oberflächengleitmittel bzw.
Oberflächenschmiermittel umfassen Polyolefin, aliphatische Metallsalze,
aliphatische Säureester, teilweise verseifte aliphatische Säureester,
höhere aliphatische Säuren, höhere Alkohole, flüssiges oder festes
Paraffinwachs, Amidwachs, mehrwertige Alkoholester, Silikon-Firnis und
aliphatische Fluorkohlenstoffe. Die besonders bevorzugten
Oberflächengleitmittel sind Polyolefine, wie Polyethylen oder Polypropylen
mit einem Erweichungspunkt von 80 bis 180°C, insbesondere 70 bis 160°C,
gemessen nach der Ring- und Kugel-Methode, gemäß JIS K2531-1960. Diese
Oberflächengleitmittel können kombiniert verwendet werden. Das bevorzugte
Ausmaß des zugesetzten Oberflächengleitmittels beträgt 1 bis 100
Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Bindemittelharzes.
Für die magnetischen Teilchen zur Bildung eines magnetischen
Toners, der den Toner eines Einkomponenten-Entwicklers bildet, sind
beispielsweise folgende Materialien geeignet: ein Material geeignet zur
Magnetisierung in Richtung eines Magnetfeldes, wie Eisen; Metalle und
Legierungen, die einen starken Ferromagnetismus zeigen, einschließlich
Ferrit, Magnetit, Nickel, Kobalt oder chemische Verbindungen, die
derartige Metallelemente umfassen; Legierungen, die zwar keine
ferromagnetischen Elemente einschließen, die jedoch nach geeigneter
Wärmebehandlung ferromagnetisch werden, beispielsweise Häusler-Legierungen
vom Mangan-Kupfer-Aluminium-Typ oder Mangan-Kupfer-Zinn-Typ; und
Chromdioxid.
Zweckmäßig werden feine ferromagnetische Teilchen gleichmäßig in ein
Bindemittelharz dispergiert, um stabile magnetische Eigenschaften
sicherzustellen. Dementsprechend ist der bevorzugte mittlere
Teilchendurchmesser derartiger Teilchen 50 bis 2000 µm, insbesondere 100
bis 1000 µm. Das bevorzugte Ausmaß der zugesetzten feinen
ferromagnetischen Teilchen beträgt 15 bis 65 Gew.-%, insbesondere 25 bis
55 Gew.-% pro 100 Gew.-% magnetischer Toner. Wenn eine zu geringe Menge an
ferromagnetischen Teilchen zugesetzt wird, können die Tonerteilchen in
einer Kopiervorrichtung herumfliegen. Eine zu große Menge an derartigen
Teilchen erschwert die Bildung eines gleichförmigen magnetischen
Tonerbildes auf einem Entwickler-Trägerteil, und kann zu einer
ungleichmäßigen Entwicklung führen.
Ein Toner zur Herstellung des Einkomponenten-Entwicklers oder
Zweikomponenten-Entwicklers gemäß der Erfindung kann darüber hinaus nach
der Umwandlung des Harzpulvers in die sphärische Form ein zusätzliches
Hilfsmittel eingearbeitet enthalten, wie organische oder anorganische
Pulver, oder Mittel, die die Reinigungsfähigkeit verbessern.
Als organisches oder anorganisches Pulver werden feine Teilchen aus
Metall- oder Nichtmetall-Oxid günstig verwendet, typische Beispiele
hierfür umfassen Teilchen von Silciumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid,
Cäsiumoxid, Chromoxid und Strontiumtitanant. Diese Teilchentypen können
kombiniert verwendet werden. Der bevorzugte Durchmesser der primären
Teilchen (Teilchen-Einzeleinheit) von anorganischem oder organischem
Pulver beträgt 1 bis 2000 µm, insbesondere 5 bis 1500 µm. Die bevorzugte
Menge der eingearbeiteten anorganischen oder organischen Feinteilchen
beträgt 0,1 bis 5 Gewichtsteile, insbesondere 0,1 bis 1,5 Gewichtsteile
pro 100 Gewichtsteile des magnetischen Toners. Der magnetische Toner, der
einen Einkomponenten-Entwickler gemäß der Erfindung bildet, weist
grundsätzlich eine hohe Fließfähigkeit auf, da die Tonerteilchen
sphärisch geformt sind. Die Einarbeitung eines die Fließfähigkeit
verbessernden Mittels, wie vorstehend aufgeführt, verbessert die
Fließfähigkeit weiter und es werden insbesondere ausgezeichnete
Enwicklungseigenschaften erzielt.
Beispiele für geeignete die Reinigungsfähigkeit verbessernde Mittel
umfassen Metallsalze aliphatischer Säuren, wie Zinkstearat und
Calciumstearat; feine Polymerpulver, wie feines Polymethylenacrylatpulver,
feines Polystyrolpulver oder feines Vinyliden-polyfluoridpulver.
Ein Toner zur Herstellung eines Einkomponenten- oder Zweikomponenten-
Entwicklers gemäß der Erfindung wird beispielsweise nach folgendem
Verfahren hergestellt.
Zuerst werden ein Bindemittelharz und ein Hilfsmittel je nach speziellem
Erfordernis vorgemischt und anschließend wird das Gemisch in einem
Extruder bzw. einer Strangpresse oder dergleichen geknetet, während es
geschmolzen wird. Das resultierende Gemisch wird gekühlt und grob mittels
einer Hammermühle, eines Willey-Brechers oder dergleichen gebrochen, und
das gebrochene Gemisch wird in einer Jetmühle oder dergleichen
pulverisiert, und das pulverisierte Gemisch wird klassifiziert bzw.
sortiert, um ein Harzpulver mit der erforderlichen Teilchengröße zu
ergeben.
Anschließend wird beispielsweise unter Verwendung einer Stoß- bzw.
Prallpulverisiervorrichtung (Impact-Pulverisiervorrichtung), wie in Fig. 1
gezeigt, oder einer Hybridisiervorrichtung (Hybridizer-Vorrichtung) wie
in Fig. 2 gezeigt, als Oberflächenbehandlungsvorrichtung, das
pulverisierte Harz in der Gasphase gehalten und wiederholt mechanischer
Energie in Form von Stoßkräften unterworfen und in sphärische
Tonerteilchen überführt, wobei die einzelnen Teilchen nicht wesentlich
pulverisiert werden.
Fig. 1 stellt eine schematische Darstellung dar, die ein Beispiel für
eine Prall-Pulverisiervorrichtung zeigt, worin die Ziffer 11 den
Fülltrichter für das Rohmaterial darstellt; 12 einen Rührmotor zeigt;
13 eine Ultraschalldüse darstellt; 14 eine Ablenkplatte bezeichnet; 15
einen Kollektor bzw. eine Sammelvorrichtung zur Rückfuhr darstellt; 16 ein
Sammelzyklon bzw. ein Kollektorzyklon bedeutet; 17 eine
Beschickungsöffnung für Rohmaterial darstellt; 18 Druckluft bedeutet; 19
einen Abzugs-Auslaß darstellt; und 20 das pulverisierte Harz bedeutet.
Um die vorstehende Prall-Pulverisiervorrichtung als Vorrichtung zur
Oberflächenbehandlung zur Herstellung sphärischer Teilchen zu verwenden,
können folgende Modifizierungen eingeführt werden:
- - Um zu verhindern, daß die Tonerteilchen zerbrochen werden, wird der Druck der Druckluft, die über den Lufteinlaß 18 eingeführt wird, so eingestellt, daß die Prall-Kräfte, die auf den Toner durch die Ablenkplatte 14 ausgeübt werden, gesteuert werden.
- - Der Toner, der dem Aufprall durch die Ablenkplatte 14 unterworfen wird, wird aufwärts geführt und in dem rückführenden Kollektor 15 gesammelt. Um den Toner, ohne ihn auszuwerfen, wiederholt in eine Überschalldüse einzuführen, um den Toner mechanischer Stoßenergie zu unterwerfen, wird, um dies sicherzustellen, die Düse eingestellt, so daß der Toner beim Umwandlungsverfahren in die Kugelform daran gehindert wird, zum Kollektorzyklon zu gelangen und erst nachdem das Verfahren beendet ist, sämtlicher Toner in dem Kollektorzyklon 16 gesammelt wird.
Eine Hybridisiervorrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, kann vorzugsweise als
Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung für das erfindungsgemäße Verfahren
zur Erzielung einer Umwandlung in Sphären verwendet werden.
In der Fig. 2 bezeichnet die Ziffer 52 eine rotierende Scheibe, die mit
großer Geschwindigkeit innerhalb des Gehäuses 50 rotiert, wobei sie von
einer nicht dargestellten Antriebskraft angetrieben wird. Die Ziffer 53
bezeichnet eine Klinge bzw. Kante, die auf der rotierenden Scheibe 52
angebracht ist; die Klinge 53 übt eine Zentrifugalkraft auf die Luft in
dem Gehäuse 50 durch die Hochgeschwindigkeits-Rotation aus. Die Ziffer 54
bezeichnet eine Rutschbahn für die Pulver-Beschickung; 56 bezeichnet ein
Ventil bzw. eine Klappe für die Beschickung mit Pulver; 55 bezeichnet
eine Leitung für die Zurückführung des Pulvers; 57 bezeichnet eine
Rutschbahn zur Entleerung des Pulvers; und 58 bezeichnet ein
Entleerungsventil bzw. eine Entleerungsklappe für das Pulver.
Wenn bei dieser Bauweise die rotierende Scheibe 52 mit hoher
Geschwindigkeit rotiert, wird eine Zentrifugalkraft auf die Luft im
Gehäuse 50 durch die Klinge 53 ausgeübt. Auf diese Weise wird die Luft um
die rotierende Scheibe 52 herum unter Druck gesetzt, wohingegen ein
Unterdruck im Zentrum der Scheibe 52 erzeugt wird. Dementsprechend
erlaubt eine Verbindung des Äußeren und der zentralen Fläche des Gehäuses
50 mit der Rückführungsleitung 55 die Bewegung der komprimierten Luft vom
äußeren Umfang des Gehäuses 50 zur zentralen Fläche hin über die
Rückführleitung 55, wodurch ein Rückführ- bzw. Rezyklisier-Luftstrom
entsteht.
Wird bei dieser Bauweise das zu verarbeitende Pulver in die
Pulverbeschickungsrutsche 54 eingebracht, so wird das beschickte
Pulvermaterial innerhalb des Gehäuses 50 durch den Rückfuhr-Luftstrom
zurückgeführt. In der Rückführleitung 55 kollidieren die einzelnen
Pulverteilchen mit der Klinge 53 und erfahren einen Aufprall.
Diese Folge wird für eine gewisse Zeit durchgeführt, um den einzelnen
Pulverteilchen (Tonerteilchen) wiederholt Aufprallenergie zuzuführen. Dann
werden durch Öffnen des Ventils 58 die Pulverteilchen durch die
Zentrifugalkraft ausgestoßen.
In der Fig. 2 bezeichnet ein Pfeilsymbol die Bewegung der Tonerteilchen.
Die Ziffer 51 bezeichnet eine Mantelstruktur, mit der das Innere des
Gehäuses 50, die Rückführleitung 55 und die Entleerungsrutsche 57, gekühlt
oder erwärmt werden, um ihre Temperatur zu steuern.
Die Umwandlung des pulverförmigen Harzes in Sphären kann entweder bei
normaler Temperatur oder unter Erwärmen zur leichten Erweichung des Harzes
durchgeführt werden. Jedoch verstärkt eine zu hohe Erwärmungstemperatur
die Kohäsionskraft des Bindemittelharzes, wodurch die einzelnen
Harzteilchen leicht miteinander Aggregate bilden können, wodurch es
schwierig wird, einen Toner mit der gewünschten Teilchengrößenverteilung
zu erzielen.
Die Art des Toners zur Erzeugung eines Zweikomponenten-Entwicklers gemäß
der Erfindung unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Beispiele für
brauchbare Träger umfassen einen nicht-überzogenen Träger, der ein
magnetisches Pulver umfaßt; einen mit Harz überzogenen Träger, in dem die
Oberfläche einzelner Magnetteilchen mit einem Harz überzogen ist; und
einen Träger mit verteilter magnetischer Substanz, worin feine magnetische
Teilchen innerhalb eines Bindemittelharzes dispergiert sind.
Beispiele für das magnetische Material zur Bildung eines derartigen
magnetischen Trägers sind folgende Materialien: ein Material, das geeignet
ist in der Richtung eines Magnetfeldes magnetisiert zu werden wie Eisen;
Metalle und Legierungen, die einen starken Ferromagnetismus zeigen,
einschließlich Ferrit, Magnetit, Nickel, Cobalt, oder chemische
Verbindungen, die Elemente derartiger Metalle umfassen; Legierungen, die,
obwohl sie keine ferromagnetischen Elemente umfassen, nach einer
geeigneten Wärmebehandlung ferromagnetisch werden, beispielsweise
Häuserlegierungen vom Mangan-Kupfer-Aluminium-Typ oder Mangan-Kupfer-Zinn-
Typ; und Chromdioxid.
Auch das Harz für den mit Harz überzogenen Träger oder einen Träger in dem
eine magnetische Substanz verteilt ist, unterliegt keiner speziellen
Begrenzung. Beispiele für ein Harz, das für diesen Zweck geeignet ist,
umfassen Styrolharz, Acrylharz, Styrol-Acrylharz, Vinylharz, Ethylenharz,
mit Kolophonium modifiziertes Harz, Polyamidharz und Polyesterharz. Diese
Harze können kombiniert verwendet werden.
Fig. 3 stellt eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine
Enwicklungsvorrichtung dar, die vorteilhaft bei der Durchführung des
Entwicklungsverfahrens mit dem erfindungsgemäßen Zweikomponenten-
Entwickler verwendet wird.
Die Ziffer 30 bezeichnet ein Trägerteil für latente Bilder. Das Trägerteil
30 für latente Bilder weist die Bauweise einer rotierenden Trommel auf, die
in Pfeilrichtung X angetrieben wird, worin das Teil 30 einen elektrisch
leitfähigen zylindrischen Aluminiumträger 30 A mit darauf aufgebracht
einem Laminat aus einer lichtempfindlichen Schicht 30 B umfaßt. An der
stromabwärts gerichteten Seite sind in einem Entwicklungsspalt 44 eine
Elektrifiziereinrichtung und ein optisches Belichtungssystem (nicht
dargestellt) angebracht. Zuerst wird durch die Elektrifiziereinrichtung
ein gleichmäßiges Potential an die Entwicklungsoberfläche des Trägerteils
30 für die latenten Bilder aufgebracht, und dabei projiziert das nicht
dargestellte optische Belichtungssystem ein Lichtbild eines Dokuments auf
die Enwicklungsoberfläche des Trägerteils 30 für die latenten Bilder, und
auf diese Weise wird ein elektrostatisches latentes Bild, das das
Originaldokument darstellt, auf der gleichen Oberfläche ausgebildet. Das
gebildete latente Bild wird zum Entwicklungsspalt 44 geschoben, wo das
elektrostatische latente Bild entwickelt wird.
Die Ziffer 31 stellt eine Entwicklungsmanschette dar. Die
Entwicklungsmanschette 31 weist die Form einer rotierenden Trommel aus
einem nicht-magnetischen Material, wie Aluminium auf, wobei die Manschette
31 eine Magnetwalze 32 aufnimmt. Die Magnetwalze 32 umfaßt mehrere N-Pole
und mehrere S-Pole, beide jeweils angeordnet längs dem inneren Umfang der
Entwicklungsmanschette 31. Diese Entwicklungsmanschette 31 und die
Magnetwalze 32 bilden das Entwickler-Trägerteil. In einem typischen
Beispiel für ein Entwickler-Trägerteil, ist die Bewegungsrichtung, d. h.
die Richtung des Pfeils Y der Entwicklungsmanschette 31 an dem
Entwicklungsspalt die gleiche, wie die des Trägerteils 30 für das latente
Bild, wobei die Magnetwalze 32 beispielsweise in der Richtung des Pfeils Z
rotiert wird, die entgegengesetzt zu der der Magnetmanschette 31 ist. Die
Richtung der Rotation entweder für die Entwicklungsmanschette 31 und die
Magnetwalze 32 ist erfindungsgemäß nicht begrenzt und die Bestandteile
können in wahlfreien Richtungen rotiert werden. Die Magnetwalze 32 kann
rotieren, während die Entwicklungsmanschette stationär ist und umgekehrt.
Die bevorzugte Wandergeschwindigkeit der Entwicklerschicht 43 ist gleich
oder größer als die Wandergeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) des
Trägerteils 30 für das latente Bild. Jedoch ist diese Anordnung nicht
zwingend. Die N-Pole und S-Pole, die die Magnetwalze 32 bilden, sind
magnetisiert, so daß die Flußdichte an der Oberfläche der
Entwicklungsmanschette 31 gewöhnlich 500 bis 1500 Gauss beträgt, wodurch
die Magnetkraft an der Oberfläche der Entwicklungsmanschette 31 eine
bürstenartige oder rasenartige Schicht 43 des Entwicklers 42, der einen
Toner und einen Träger umfaßt, ausbildet.
Die Ziffer 33 bezeichnet eine die Schichtdicke regulierende Klinge bzw.
Kante. Die Regulierungsklinge 33 umfaßt ein magnetisches oder nicht-
magnetisches Material und steuert die Höhe und Menge der Entwicklerschicht
43, die zum Entwicklerspalt 24 transportiert wird. Die Ziffer 34 stellt
einen Kratzer dar, der nach der Entwicklung den Entwickler, der an der
Oberfläche der Entwicklungsmanschette 31 verbleibt, abkratzt. Die
Oberfläche der Entwicklungsmanschette 31, die durch Abkratzen gereinigt
wurde, kommt erneut in Kontakt mit dem Entwickler 42 in einem
Entwicklerbehälter 35, wodurch eine frische Entwicklerschicht 43 erneut
auf der Entwicklungsmanschette 31 ausgebildet wird und die
Entwicklerschicht 43 erneut zu dem Entwicklerspalt 44 transportiert wird.
Die Ziffer 35 bezeichnet den Entwicklerbehälter; und 36 bezeichnet eine
Rühr- bzw. Bewegungsschraube bzw. -schnecke. In dem Entwicklerbehälter 35
vermischt und rührt die Rührschnecke den Toner und Träger, die den
Entwickler 42 bilden. Diese Anordnung sichert, daß der Toner
triboelektrisch elektrifiziert wird. Die Trägerkomponente im Entwickler 42
wird wiederholt verwendet, wohingegen ein Teil des Toners jedesmal bei der
Durchführung der Entwicklung verbraucht wird. Dementsprechend wird
frischer Toner, der in einem Trichter 37 enthalten ist, durch eine
Zufuhrwalze 38 mit einer Vertiefung zum Entwicklerbehälter 35 hin
zugeführt.
Die Ziffer 39 bezeichnet eine Vorspannungs-Energiequelle; und 40
bezeichnet einen Schutzwiderstand. Die Vorspannungs-Energiequelle 39 führt
dem Entwicklungsspalt 44 ein Vorspannungspotential zu. Die Vorspannungs-
Energiequelle kann verschieden aufgebaut sein; beispielsweise kann sie
eine Bauweise aufweisen, die nur für die Erzeugung eines
Gleichstrompotentials geeignet ist; oder eine Bauweise, die nur zur
Erzeugung eines Wechselstrompotentials geeignet ist; und eine Bauweise zur
Erzeugung eines Wechselstroms, dem eine Gleichstromkomponente überlagert
wird.
Im folgenden werden typische Beispiele für die Erfindung beschrieben ohne
eine Einschränkung darzustellen.
50 Gewichtsteile Styrol-Acryl-Copolymeres (Monomerzusammensetzung,
Styrol: Methylmethacrylat: Butylacrylat=75 : 10 : 15,
Glasübergangspunkt Tg=59°C), 50 Gewichtsteile feines magnetisches Pulver
Bl=100, Magnetit, hergestellt von der Titan Kogyo Co., Ltd.) und
3 Gewichtsteile ladungssteuerndes Mittel (Nigrosinfarbstoff, SO, Orient
Chemicals) wurden in einem Henschel-Mischer vorgemischt, wobei das
Gemisch geschmolzen und geknetet wurde in einer Strangpressvorrichung
bei einer Temperatur von 120°C. Anschließend wurde das Gemisch gekühlt
und roh gebrochen. Das gebrochene Gemisch wurde in einer Jetmühle
pulverisiert und dann klassifiziert bzw. sortiert. Man erhielt so ein
Pulver (1) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 9,9 µm, worin
die Teilchen mit einer Größe von 6 µm oder weniger 4,8% betrugen, die
Teilchen mit einer Größe von 16 µm oder mehr 5,2 Gew.-% betrugen und die
Rundheit 0,64 war.
Anschließend wurde unter Verwendung der Vorrichtung zur
Oberflächenbehandlung, wie in der Fig. 2 gezeigt, das vorstehende
Harzpulver (1) in einer Gasphase gehalten und wiederholt, ohne Erwärmen,
mechanischer Energie ausgesetzt, bei der es sich im wesentlichen um
Aufprall-Kräfte handelte. Nach beendeter Umwandlung zur Kugelform erhielt
man den magnetischen Toner A 1.
Der magnetische Toner A 1 wies eine durchschnittliche Teilchengröße von 9,8 µm
auf, worin die Teilchen mit einer Größe von 5 µm oder weniger 5,2 Gew.-%
betrugen und die Teilchen mit einer Größe von 16 µm oder mehr für 4,0 Gew.-%
betrugen und die Rundheit 0,73 betrug, bei einer statischen
Schüttdichte von 0,59 g/cm³.
Zu dem vorstehenden magnetischen Toner A 1 wurden 0,4 Gew.-% feines
hydrophobes Siliciumdioxidpulver (R-972, Nihon Aerosil) von außen zugesetzt
und vermischt, unter Bildung des magnetischen Toners A 2. Die statische
Schüttdichte des Toners A 2 betrug 0,74 g/cm³.
Ein Harzpulver wurde in gleicher Weise wie für den magnetischen Toner A 1
hergestellt, wobei jedoch ein Styrol-Acrylcopolymeres
(Monomerzusammensetzung, Styrol: Butylmethacrylat=75 : 25,
Glasübergangspunkt Tg=61°C) verwendet wurde, und die Temperatur zum
Schmelzen und Kneten 125°C betrug. Man erhielt so das Pulver (2) mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße von 11,7 µm, worin Teilchen mit einer
Größe von 6 µm oder weniger 1,8 Gew.-% betrugen und Teilchen mit einer
Größe von 16 µm oder mehr 10,2 Gew.-% betrugen und die Rundheit 0,63 war.
Anschließend wurde unter Verwendung einer Vorrichtung zur
Oberflächenbehandlung, wie in der Fig. 2 gezeigt, das vorstehende
Harzpulver (2) in einer Gasphase gehalten und wiederholt unter Erwärmen
auf 50°C mechanischer Energie unterworfen, bei der es sich vorwiegend
um Aufprall-Kräfte handelte. Nach beendeter Umwandlung zu Sphären erhielt
man den magnetischen Toner B 1.
Der magnetische Toner B 1 wies eine durchschnittliche Teilchengröße von
11,5 µm auf, worin Teilchen von 5 µm oder weniger Größe 2,6 Gew.-%
betrugen und Teilchen mit einer Größe von 16 µm oder mehr 9,0 Gew.-%
betrugen und die Rundheit 0,79 war, bei einer statischen Schüttdichte von
0,60 g/cm³.
Zum vorstehenden magnetischen Toner B 1 wurden 0,4 Gew.-% feines
hydrophobes Siliciumdioxidpulver (R-972, Nihon Aerosil) von außen
zugesetzt und es wurde vermischt, unter Bildung des magnetischen Toners
B 2. Die statische Schüttdichte des Toners B 2 betrug 0,73 g/cm³.
Ein rohes Harzpulver wurde in gleicher Weise wie für den magnetischen
Toner A 1 bereitet, wobei jedoch die Bedingungen für die Umwandlung zur
Kugelform modifiziert wurden. Dieses rohe magnetische Tonerpulver wies
eine durchschnittliche Teilchengröße von 9,8 µm auf, wobei Teilchen mit
einer Größe von 5 µm oder weniger 5 Gew.-% betrugen, Teilchen mit einer
Größe von 16 µm oder mehr 4,8 Gew.-% betrugen, mit einer Ausbeute bezogen
auf das Harzpulver (1) von 90%, einer Rundheit von 0,57 und einer
statischen Schüttdichte von 0,57 g/cm³.
Zu diesem hohen magnetischen Toner wurden 0,4 Gew.-% feines hydrophobes
Siliciumdioxidpulver (R-972, Nihon Aerosil) von außen zugesetzt und es
wurde unter Bildung des magnetischen Toners C 1 vermischt. Die statische
Schüttdichte des Toners C 1 war 0,69 g/cm³.
Ein rohes Harzpulver wurde in gleicher Weise wie für den magnetischen
Toner A 1 hergestellt, wobei jedoch die Bedingungen für die Umwandlung in die
Sphärenform modifiziert wurden. Dieses rohe magnetische Tonerpulver wies
eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,9 µm auf, wobei Teilchen mit
einer Größe von 5 µm oder weniger 5,6 Gew.-% betrugen, Teilchen mit einer
Größe von 16 µm oder mehr 2,8 Gew.-% ausmachten, die Ausbeute bezogen
auf das Harzpulver (1) 84% betrug, bei einer Rundheit von 0,80 und einer
statischen Schüttdichte von 0,61 g/cm³.
Zu diesem rohen Magnettoner wurden 0,4 Gew.-% feines hydrophobes
Siliciumdioxidpulver (R-972, Nihon Aerosil) von außen zugesetzt und es
wurde unter Bildung des magnetischen Toners C 2 vermischt. Die statische
Schüttdichte des Toners C 2 war 0,74 g/cm³.
Zu dem Harzpulver (1), das während der Herstellung des Magnettoners A 1
erhalten wurde, wurden 0,4 Gew.-% feines hydrophobes Siliciumdioxidpulver
(R-972, Nihon Aerosil) von außen zugesetzt und es wurde unter Vermischen
der magnetische Vergleichstoner a) erhalten. Die statische Schüttdichte
des Vergleichstoners a) war 0,65 g/cm³.
Zum Harzpulver (2), das während der Herstellung des Magnettoners B 1
erhalten wurde, wurden 0,4 Gew.-% feines hydrophobes Siliciumdioxidpulver
(R-972, Nihon Aerosil) von außen zugesetzt und es wurde vermischt unter
Erzielung des magnetischen Vergleichs-Toners b). Die statische
Schüttdichte des Vergleichs-Toners b) betrug 0,64 g/cm³.
Harzpulver (1), erhalten während der Herstellung des magnetischen Toners
A 1, wurde unter Verwendung einer Sprühtrockenvorrichtung mit Heißluft
behandelt, um eine Umwandlung zur Sphärenform zu erzielen. Man erhielt so
ein rohes magnetisches Tonerpulver. Dieses rohe magnetische Tonerpulver
wies eine durchschnittliche Teilchengröße von 13,4 µm auf, wobei Teilchen
mit einer Größe von 5 µm oder weniger in einer Menge von 1,3 Gew.-% und
Teilchen mit einer Größe von 16 µm oder mehr in einer Menge von 21,4 Gew.-%
vorhanden waren, die Ausbeute bezogen auf das Harzpulver (1) 74%
betrug, bei einer Rundheit von 0,82 und einer statischen Schüttdichte von
0,59 g/cm³.
Wie vorstehend erwähnt, umfaßte dieses rohe Tonerpulver eine größere Menge
an großen Teilchen und erforderte eine Klassifizierung bzw. ein Sortieren,
da dieser Toner ohne Veränderung keine gewerbliche Anwendbarkeit
ermöglichte. Dementsprechend wurde dieses rohe magnetische Tonerpulver
weiter klassifiziert, um einen magnetischen Toner mit einer
durchschnittliche Teilchengröße von 10,3 µm zu erzielen. Als Ergebnis
hiervon sank die Ausbeute jedoch beträchtlich auf 50% ab.
Zu diesem rohen Magnettoner wurden 0,4 Gew.-% feines hydrophobes
Siliciumdioxidpulver (R-972, Nihon Aerosil) von außen zugesetzt und es
wurde unter Erzielung des magnetischen Vergleichs-Toners c) vermischt. Die
statische Schüttdichte des Vergleichs-Toners c) betrug 0,72 g/cm³.
Mit den jeweiligen vorstehend erwähnten magnetischen Toners und unter
Verwendung einen elektrophotographischen Kopiervorrichtung U-Bix 1200
(Konica Corporation) wurden Kopiervorgänge zur Vervielfältigung von
Bildern durchgeführt, wobei folgende Punkte bewertet wurden.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
Die Bewertung erfolgte durch Messen der Menge an abgeschiedenem
magnetischen Toner (mg), durch Entwickeln pro Flächeneinheit (cm²) eines
elektrostatischen latenten Bildes. Das verwendete Originaldokument war
tiefschwarz.
Nach der wiederholten Bildung von vervielfältigten Bildern und
insbesondere unmittelbar nach dem Reinigungsverfahren wurde die Oberfläche
des Trägerteils für das latente Bild visuell begutachtet, um die
Anwesenheit/Abwesenheit von anhaftendem Material an dem Trägerteil für das
latente Bild festzustellen. Folgende Kriterien wurden verwendet: "○",
ausgezeichnet, geringe bis keine Adhäsion feststellbar; "∆", trotz einer
geringen Adhäsion erlaubte das Ausmaß der Adhäsion einen weiteren
praktischen Betrieb; "×", eine zu starke Adhäsion verhinderte den
praktischen Betrieb.
Vervielfältigte Bilder wurden durch Begutachtung mit dem Auge auf
Unregelmäßigkeit des Bildes bewertet. Folgende Bewertungskriterien wurden
verwendet : "○", ausgezeichnete Bildqualität "∆", trotz leichter
Unregelmäßigkeiten war die Qualität für den praktischen Betrieb noch
zufriedenstellend; "×", unzufriedenstellende Bildqualität, nicht für den
praktischen Betrieb geeignet. "unregelmäßiges Bild" bedeutet, daß im
Gesamtbild dichte Unterschiede auftreten.
Ausmaß der Tonerübertragung=
Durch diese Gleichung kann die Menge des Toners, die auf das
Übertragungspapier übertragen wurde und wirksam verbraucht wurde,
berechnet werden.
Aus den Ergebnissen der vorstehenden Beispiele ist ersichtlich, daß sich
der erfindungsgemäße Einkomponenten-Entwickler durch eine größere Menge an
abgeschiedenem Toner auf dem Trägerteil für das Bild auszeichnet und zu
verbesserten Entwicklungseigenschaften führt, wobei die
Reinigungseigenschaften gut sind. Darüber hinaus kann der Entwickler ein
Bild mit ausgezeichneter Qualität bilden, das keine Unregelmäßigkeiten
aufweist.
Im Vergleich hierzu sind die magnetischen Vergleichs-Toner a) oder b), die
nicht in die sphärische Form umgewandelt wurden, schlechter hinsichtlich
der Entwicklungseigenschaften und der Reinigungseigenschaften.
Der magnetische Vergleichs-Toner c) weist zufriedenstellende
Entwicklungseigenschaften auf, da er ziemlich rund ist. Jedoch sind die
Reinigungseigenschaften schlecht. Außerdem ist seine Ausbeute sehr gering.
Unter Verwendung des Toners A 2 und des Toners C wurden Versuche
durchgeführt. Nachrt 5000 Blättern wurde die Übertragungsrate jedes Toners
gemessen. Die Ergebnisse sind im folgenden aufgeführt:
Toner A 2: 75%
Toner C: 59%
Toner C: 59%
Es zeigte sich ein großer Unterschied.
100 g Gewichtsteile Styrol-Acryl-Copolymeres (Monomerzusammensetzung,
Styrol: Methylmethacrylat: Butylacrylat=75 : 10 : 15,
Glasübergangspunkt Tg=59°C), 10 Gewichtsteile Ruß (Mogul L der Cabbot
Corp.) und 2 Gewichtsteile ladungssteuerndes Mittel (Farbstoff, Spiron
Black TRH der Hotogaya Chemicals Co., Ltd.) wurden mit einem Henschel-
Mischer vorgemischt und dabei wurde das Gemisch mit einer Strangpresse bei
einer Temperatur von 120°C geschmolzen und geknetet. Anschließend wurde
das Gemisch gekühlt und roh gebrochen. Das gebrochene Gemisch wurde in
in einer Jetmühle pulverisiert und anschließend klassifiziert. Auf diese
Weise erhielt man das Harzpulver (1) mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 11,0 µm, wobei Teilchen mit einer Größe von 5 µm oder
weniger 0,3 Gew.-% und Teilchen mit einer Größe von 20 µm oder mehr
0,9 Gew.-% betrugen.
Anschließend wurde unter Verwendung einer Vorrichtung zur Verbesserung der
Oberfläche wie in Fig. 2 gezeigt, das vorstehende Harzpulver (1) in einer
Gasphase gehalten und wiederholt 5 Minuten bei einer erhöhten Temperatur
von 40°C mechanischer Energie, bei der es sich hauptsächlich um Stoßkräfte
handelte, unterworfen. Nach beendeter Umwandlung zu Sphären erhielt man
den Toner T 1.
Der Toner T 1 hatte eine mittlere Teilchengröße von 10,9 µm, wobei Teilchen
mit einer Größe von 5 µm oder weniger 0,7 Gew.-% und Teilchen mit einer
Größe von 20 µm oder mehr 0,2 Gew.-% betrugen. Die Ausbeute bezogen auf
das Harzpulver (1) betrug 88% bei einer Rundheit von 0,74 und einer
statischen Schüttdichte von 0,41 g/cm³.
Ein Harzpulver wurde in gleicher Weise wie für Toner T 1 hergestellt,
wobei jedoch ein Styrol-Acrylcopolymeres (Monomerzusammensetzung,
Styrol: Butylmethacrylat=75 : 25, Glasübergangspunkt Tg=61°C)
verwendet wurde und die Temperatur für das Schmelzen und Kneten 125°C
betrug. Auf diese Weise erhielt man ein Harzpulver (2) mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße von 10,3 µm, worin Teilchen mit einer
Größe von 5 µm oder weniger 1,0 Gew.-% und Teilchen mit einer Größe von
20 µm oder mehr 0,4 Gew.-% betrugen.
Anschließend wurde unter Verwendung einer Vorrichtung zur
Oberflächenbehandlung, wie in Fig. 2 gezeigt, das vorstehende Harzpulver
(2) in der Gasphase gehalten und wiederholt während 5 Minuten ohne
Erwärmen mechanischer Energie unterworfen, wobei es sich vorwiegend um
Aufprallkräfte handelte. Auf diese Art und Weise erhielt man den Toner T 2.
Der Toner T 2 hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von 10,1 µm,
wobei Teilchen mit einer Größe von 5 µm oder weniger 1,8 Gew.-% und
Teilchen mit einer Größe von 20 µm oder mehr 0,1 Gew.-% betrugen. Die
Ausbeute, bezogen auf das Harzpulver (2) betrug 86%, bei einer Rundheit
von 0,72 und einer statischen Schüttdichte von 0,40 g/cm³.
Unter Verwendung des Harzpulvers (1) wurde der Toner T 3 in gleicher Weise
wie der Toner T 1 hergestellt, wobei jedoch die Bedingungen für die
sphärische Umwandlung modifiziert wurden.
Der Toner T 3 hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von 10,9 µm, wobei
Teilchen mit einer Größe von 5 µm oder weniger 0,5 Gew.-% und Teilchen
mit einer Größe von 20 µm oder mehr 0,5 Gew.-% betrugen. Die Ausbeute,
bezogen auf das Harzpulver (1), betrug 89%, bei einer Rundheit von 0,70
und einer statischen Schüttdichte von 0,39 g/cm³.
Unter Verwendung des Harzpulvers (1) wurde der Toner T 4 in gleicher Weise
wie der Toner T 1 hergestellt, wobei die Bedingungen für die Umwandlung zur
Kugelform modifiziert wurden.
Der Toner T 4 hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von 10,8 µm, wobei
Teilchen mit einer Größe von 5 µm oder weniger 0,9 Gew.-% und Teilchen mit
einer Größe von 20 µm oder mehr 0,1 Gew.-% betrugen. Die Ausbeute, bezogen
auf das Harzpulver (1), betrug 86%, bei einer Rundheit von 0,80 und einer
statischen Schüttdichte von 0,42 g/cm³.
Zu jedem der Toner T 1 bis T 4 wurden 0,8 Gew.-% feines hydrophobes
Siliciumdioxidpulver (R-812, Nihon Aerosil), das als Fluidisiermittel
diente, von außen zugefügt und vermischt, wobei man die Vergleichs-Toner
t 1 bis t 4 erhielt.
Es wurden zwei Typen von Harzpulver (1) und (2), entsprechend der
Herstellung der Tonergruppen T 1 und T 2 als Vergleichs-Toner t 5 und t 6
bezeichnet.
Das Harzpulver (1), erhalten während der Herstellung des Toners T 1, wurde
Heißluft mit einer Temperatur von 340°C unterworfen, unter Verwendung
einer Sprühtrockenvorrichtung, um eine Umwandlung in die Sphärenform zu
erzielen. Man erhielt so ein grobes Tonerpulver. Dieses grobe Tonerpulver
hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von 13,5 µm, wobei Teilchen mit
einer Größe von 5 µm oder weniger 0,1 Gew.-% und Teilchen mit einer Größe
von 20 µm oder mehr 3,8 Gew.-% betrugen. Die Ausbeute, bezogen auf das
Pulver (1), betrug 73% bei einer Rundheit von 0,81 und einer statischen
Schüttdichte von 0,42 g/cm³.
Wie vorstehend erwähnt, war dieses grobe Tonerpulver, das einen großen
Anteil an Teilchen mit einer großen Größe aufwies, nicht gut für den
praktischen Betrieb geeignet und erforderte eine weitere Klassifizierung.
Dementsprechend wurde das rohe Tonerpulver klassifiziert. Man erhielt so
den Vergleichstoner t 7 mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 11,1 µm.
Hierdurch wurde die Ausbeute beträchtlich verringert auf 53%.
150 g Styrol-Methylmethacrylat-Copolymeres (Monomerzusammensetzung=
4 : 6) wurde in 3000 ml Methylethylketon gelöst, um eine Überzugslösung
herzustellen. Unter Verwendung eines "Spira-Coater" (Okada Seikoo-sha)
wurde diese Überzugslösung auf 5 kg Ferritpulver mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm aufgetragen und anschließend
erwärmt und getrocknet. Man erhielt so einen mit Harz überzogenen Träger.
Dieser Träger wurde als Träger C 1 bezeichnet.
Ein mit Harz überzogener Träger wurde in gleicher Weise wie der Träger C 1
hergestellt, wobei jedoch ein anderes Styrol-Methylmethacrylat
(Monomerzusammensetzung=3 : 7) verwendet wurde. Der resultierende
Träger wurde als Träger C 2 bezeichnet.
Herstellung von Zweikomponenten-Entwicklern:
Nach den Kombinationen der nachstehenden Tabelle 2 wurden ein Träger und ein Toner miteinander vermischt, so daß die Tonerkonzentration 3,5 Gew.-% betrug. Man erhielt so die jeweiligen Zweikomponenten-Entwickler.
Herstellung von Zweikomponenten-Entwicklern:
Nach den Kombinationen der nachstehenden Tabelle 2 wurden ein Träger und ein Toner miteinander vermischt, so daß die Tonerkonzentration 3,5 Gew.-% betrug. Man erhielt so die jeweiligen Zweikomponenten-Entwickler.
Bewertung der triboelektrischen Eigenschaften der Toner:
Unter Verwendung jedes der hergestellten Zweikomponenten-Entwickler wurden die triboelektrischen Potentiale jedes Toners gemessen unter Verwendung einer bekannten Abblasemethode unter verschiedenen Umweltbedingungen.
Unter Verwendung jedes der hergestellten Zweikomponenten-Entwickler wurden die triboelektrischen Potentiale jedes Toners gemessen unter Verwendung einer bekannten Abblasemethode unter verschiedenen Umweltbedingungen.
In der nachstehenden Tabelle 3 sind die Ergebnisse aufgeführt.
Mit den jeweiligen vorstehend erwähnten Zweikomponenten-Entwicklern und
unter Verwendung einer elektrophotographischen Kopiervorrichtung U-Bix
1600 (Konica Corporation) wurde der Kopierbetrieb zur Herstellung von
vervielfältigten Bildern durchgeführt, wobei folgende Punkte bewertet
wurden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 aufgeführt.
Die Bewertung erfolgte durch Messung der Menge des abgeschiedenen nicht-
magnetischen Toners (mg) durch Entwickeln, pro Flächeneinheit (cm²) eines
elektrostatischen latenten Bildes. Das verwendete Originaldokument war
tiefschwarz.
Nach wiederholter Bildung von vervielfältigten Bildern und insbesondere
unmittelbar nach dem Reinigungsverfahren wurde die Oberfläche des
Trägerteils für das latente Bild visuell bewertet, um die
Anwesenheit/Abwesenheit von anhaftendem Material auf dem Trägerteil für
das latente Bild festzustellen. Es wurden folgende Kriterien verwendet:
"○", ausgezeichnet, keine bis geringe Adhäsion; "∆", trotz geringer
Adhäsion erlaubte der Adhäsionsgrad einen praktischen Betrieb; "×", zu
starke Adhäsion, kein praktischer Betrieb möglich.
Vervielfältigte Bilder wurden mit dem Auge auf Bildunregelmäßigkeiten,
schwarze Flecken, Schleierbildung und Schaumbildung bewertet. Es wurden
folgende Bewertungskriterien verwendet: "○", ausgezeichnete Bildqualität;
"∆", trotz leichter Unregelmäßigkeit war die Qualität für den praktischen
Betrieb noch geeignet; "×", unzufriedenstellend, Bildqualität nicht für
den praktischen Betrieb geeignet. "Bildunregelmäßigkeiten" bedeutet,
dichte Unterschiede im Gesamtbild. "Schwarze Flecken" bedeutet, daß
Phänomen, bei dem Flecken auf dem Bild auftreten. "Schaumbildung"
bedeutet, die Bildung von erdbeerartigen Mustern.
Die Fixiereigenschaften wurden durch Reiben eines vervielfältigten Bildes
mit einem Baumwolltuch oder dergleichen bewertet. Es wurden folgende
Kriterien angewendet: "○", ausgezeichnete Eigenschaften; "∆", nicht voll
zufriedenstellend, jedoch ausreichend für den praktischen Betrieb; "×",
unzufriedenstellend, nicht zufriedenstellend für den praktischen Betrieb.
Wie aus den Ergebnissen dieser Beispiele ersichtlich ist, sichern die
erfindungsgemäßen Zweikomponenten-Entwickler eine hohe Fließfähigkeit der
Toner, wobei eine größere Tonermenge auf dem Trägerteil für das Bild
abgeschieden wird. Außerdem sind die triboelektrischen Eigenschaften des
Toners weniger abhängig von der Umwelt und es werden ausgezeichnete
Entwicklungseigenschaften erhalten, selbst unter hohen Temperatur- und
Feuchtigkeitsbedingungen. Darüber hinaus werden ausgezeichnete
Reinigungseigenschaften erzielt. Dementsprechend werden erfindungsgemäß
ausgezeichnete Bilder in stabiler Weise gebildet, die frei von
Bildunregelmäßigkeiten, schwarzen Flecken, Schleiern und Schaumbildung
sind.
Im Gegensatz hierzu sind bei den Vergleichs-Tonern t 1 bis t 4, die ein
Fluidisierungsmittel enthalten, die triboelektrischen Eigenschaften des
Toners stärker von den Umweltbedingungen abhängig. Dementsprechend
treten unter hohen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
Bildunregelmäßigkeiten und Schleier auf. Unter niedrigen Temperatur-
und Feuchtigkeitsbedingungen treten Bildunregelmäßigkeiten und
Schaumbildung auf.
Die Vergleichs-Toner t 5 und t 6, die nicht in Sphären umgewandelt wurden,
zeigen verschlechterte Entwicklungseigenschaften.
Der Vergleichs-Toner t 7, dessen Rundheit sehr groß ist, weist zwar
zufriedenstellende Entwicklungseigenschaften auf, seine
Reinigungseigenschaften sind jedoch schlecht.
Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung des vorstehend erwähnten
herkömmlichen Verfahrens zur Erzielung der Sphärenform, bei dem die
Oberfläche des Toners mit Heißluft aus einem Sprühtrockner geschmolzen
wird, Wachse, die in dem Toner enthalten sind, extrahiert werden können
und die Oberfläche des Tonerteilchens bedecken und umhüllen können. Dies
gilt beispielsweise für die Verwendung von Wachsen mit Schmelzpunkten, die
unter denen des Bindemittelharzes liegen als Oberflächen-Antihaftmittel
(oder Oberflächen-Gleitmittel) eingemischt in den Toner für
Einkomponenten- und Zweikomponenten-Entwickler. Das den Toner umhüllende
Wachs kann dann zu einer Verhinderung der Fähigkeit des Toners eine
triboelektrische Aufladung anzunehmen führen; auch kann seine
Fließfähigkeit verschlechtert werden.
Im Gegensatz hierzu kann erfindungsgemäß eine Behandlung zur Erzielung der
Kugelform bzw. sphärischen Form durchgeführt werden, ohne daß Wachs
extrahiert wird und die vorstehenden Probleme des Standes der Technik
auftreten. Es ist daher möglich, erfindungsgemäß Toner herzustellen, die
Oberflächen-Antihaftmittel bzw. Oberflächen-Trennmittel oder Oberflächen-
Gleitmittel enthalten, beispielsweise Wachse mit niedrigerem Schmelzpunkt
als die Bindemittelharze, falls sich dies als zweckmäßig erweist.
Claims (13)
1. Toner, geeignet zur Verwendung in der Elektrophotographie, mit einer
sphärischen Form bzw. Kugelform, wobei die sphärische Form der
Tonerteilchen durch die Rundheit (R) bestimmt wird, die durch folgende
Gleichung definiert wird:
R=(C/L) ²worin C der Umfang eines Kreises mit einer Fläche, identisch mit der
projizierten Fläche eines Tonerteilchens ist, und L die Länge der
Umrißlinie des projizierten Bildes des Tonerteilchens ist; und
worin die Rundheit der Tonerteilchen folgende Beziehung erfüllt:0,7≦R≦0,8.
worin die Rundheit der Tonerteilchen folgende Beziehung erfüllt:0,7≦R≦0,8.
2. Toner, nach Anspruch 1, der ein Oberflächen-Antihaftmittel oder
Oberflächen-Gleitmittel enthält.
3. Toner, nach Anspruch 1 oder 2, der ein magnetisches Teilchen enthält.
4. Toner, nach Anspruch 1, 2 oder 3, zur Verwendung als Einkomponenten-
Entwickler.
5. Toner, nach Anspruch 1, 2 oder 3, zur Verwendung als Zweikomponenten-
Entwickler.
6. Verfahren zur Herstellung einer sphärischen Form oder Kugelform von
Tonerteilchen, geeignet für die Elektrophotographie, dadurch
gekennzeichnet, daß man Tonerteilchen, die vorher mit einer
vorbestimmten Teilchengröße durch Kneten und Pulverisieren eines
Bindemittelharzes und eines Zusatzes hergestellt wurden, in eine Kammer
beschickt, mechanische Energie in Form von Aufprall-Kräften auf die
Tonerteilchen einwirken läßt, wobei man die Tonerteilchen in einer
Luftphase der Kammer bewegt und die Aufprall-Kräfte so eingestellt
werden, daß keine Pulverisierung der Tonerteilchen auftritt, und die
Aufprall-Kräfte unter Bewegung der Tonerteilchen wiederholt angewendet
werden, bis die Tonerteilchen die gewünschte sphärische Form bzw.
Kugelform aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der
Tonerteilchen durch Luftzirkulation in der Kammer erzielt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luftzirkulation durch Zentrifugalkraft erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
man die gewünschte sphärische Form der Tonerteilchen durch die Rundheit
(R) bewertet, die durch folgende Gleichung bestimmt wird:
R=(C/L) ²worin C der Umfang eines Kreises mit einer Fläche identisch der
projizierten Fläche eines Tonerteilchens ist und L die Länge des
Umrisses des projizierten Bildes des Tonerteilchens darstellt; und
wobei die Rundheit des Tonerteilchens folgender Gleichung genügt:0,7≦R≦0,8.
wobei die Rundheit des Tonerteilchens folgender Gleichung genügt:0,7≦R≦0,8.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufprall-Kräfte so eingestellt werden, daß folgende Beziehung
erzielt wird:
0,93A≦B<Aworin A die durchschnittliche Teilchengröße eines Tonerteilchen vor
dem Beschicken in die Kammer ist und B die durchschnittliche
Teilchengröße des zur Erzielung der gewünschten sphärischen Form
behandelten Tonerteilchens ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß man Tonerteilchen einsetzt, die ein Oberflächen-Antihaftmittel
bzw. Oberflächen-Gleitmittel enthalten.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß man Tonerteilchen einsetzt, die magnetische Teilchen enthalten.
13. Verwendung der Tonerteilchen nach Anspruch 1 bis 5 oder der nach
Anspruch 6 bis 12 hergestellten Tonerteilchen in Einkomponenten-
und Zweikomponenten-Entwicklern.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62068001A JPS63235953A (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 1成分系現像剤 |
JP62068002A JPS63235957A (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 2成分系現像剤 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3809662A1 true DE3809662A1 (de) | 1988-10-06 |
Family
ID=26409240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883809662 Withdrawn DE3809662A1 (de) | 1987-03-24 | 1988-03-23 | Toner, verfahren zur herstellung sphaerischer tonerteilchen und deren verwendung in entwicklern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3809662A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0374851A2 (de) * | 1988-12-19 | 1990-06-27 | Konica Corporation | Magnetischer Toner |
EP0488789A1 (de) * | 1990-11-30 | 1992-06-03 | Mita Industrial Co. Ltd. | Magnetischer Entwickler für die Elektrophotographie |
EP0581257A1 (de) * | 1992-07-29 | 1994-02-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetischer Toner zur Entwicklung eines Bildes und Verfahren zur dessen Herstellung |
EP0967526A1 (de) * | 1998-06-22 | 1999-12-29 | Agfa-Gevaert N.V. | Abgerundete Teilchen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
US6264861B1 (en) | 1998-08-05 | 2001-07-24 | Xeikon Nv | Method for producing rounded polymeric particles |
EP1505448A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner |
-
1988
- 1988-03-23 DE DE19883809662 patent/DE3809662A1/de not_active Withdrawn
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US7273686B2 (en) | 2003-08-01 | 2007-09-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |