DE69400072T2 - TONER POWDER, WHICH IS ELECTROSTATICALLY AND / OR MAGNETICALLY ATTRACTED - Google Patents
TONER POWDER, WHICH IS ELECTROSTATICALLY AND / OR MAGNETICALLY ATTRACTEDInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tonerzusammensetzung, die zur Entwicklung von elektrostatischen Ladungsbildern oder magnetischen Mustern geeignet ist.The present invention relates to a toner composition suitable for developing electrostatic charge images or magnetic patterns.
Auf dem Fachgebiet des elektrographischen Drucks und der elektrophotographischen Kopierverfahren ist es bekannt, ein elektrostatisches Latentbild entsprechend entweder dem zu kopierenden Original oder entsprechend digitalisierter Daten, die ein elektronisch verfügbares Bild beschreiben, zu bilden.In the art of electrographic printing and electrophotographic copying processes, it is known to form an electrostatic latent image corresponding either to the original to be copied or to digitized data describing an electronically available image.
Bei der Elektrophotographie wird ein elektrostatisches Latentbild durch die Schritte gleichförmiger Aufladung eines photoleitfähigen Elements und dessen bildmäßiger Entladung durch bildmäßig modulierte Photo- Belichtung erzeugt.In electrophotography, an electrostatic latent image is created through the steps of uniformly charging a photoconductive element and then discharging it imagewise by image-wise modulated photo-exposure.
Bei der Elektrographie wird ein elektrostatisches Latentbild durch bildmäßige Abscheidung elektrisch geladener Teilchen, beispielsweise aus einem Elektronenstrahl oder ionisiertem Gas (Plasma) auf einem dielektrischen Substrat erzeugt.In electrography, an electrostatic latent image is created by image-wise deposition of electrically charged particles, for example from an electron beam or ionized gas (plasma), on a dielectric substrate.
Die Entwicklung, d.h. Sichtbarmachung, der erhaltenen Latentbilder erfolgt durch selektive Abscheidung von lichtabsorbierenden Teilchen darauf, die Tonerteilchen genannt werden und welche gewöhnlich triboelektrisch aufgeladen sind.The development, i.e. visualization, of the latent images obtained is carried out by selectively depositing light-absorbing particles on them, which are called toner particles and which are usually triboelectrically charged.
In der Magnetographie wird ein latentes magnetisches Bild in einem magnetisierbaren Substrat durch ein mustermäßig moduliertes magnetisches Feld gebildet. Das magnetisierbare Substrat muß das für die Tonerentwicklung, die mit magnetisch anziehbaren Tonerteilchen vonstatten geht, erforderliche magnetische Feldmuster annehmen und halten.In magnetography, a latent magnetic image is formed in a magnetizable substrate by a pattern-modulated magnetic field. The magnetizable substrate must accept and hold the magnetic field pattern required for toner development, which takes place with magnetically attractable toner particles.
Bei der Tonerentwicklung von elektrostatischen Latentbildern werden zwei Verfahren angewendet: "Trocken"pulver- und "Flüssig"dispersionsentwicklung, von denen die Trockenpulverentwicklung derzeit am häufigsten verwendet wird.Two processes are used for toner development of electrostatic latent images: "Dry" powder and "liquid" dispersion development, of which dry powder development is currently the most widely used.
Bei der Trockenentwicklung kann das Auftragen des trockenen Tonerpulvers auf das Substrat, das das elektrostatische Latentbild trägt, durch verschiedene Verfahren erfolgen, bekannt als "Kaskade"-, "Magnetbürsten"-, "Pulverwolke" -, "Prägungs "- oder "Transfer"-Entwicklung, auch bekannt als "Touchdown"-Entwicklung, beschrieben beispielsweise von Thomas L. Thourson in IEEE Transactions on Electronic Devices, Bd. ED-19, Nr. 4, April 1972, Seiten 495 - 511.In dry development, the application of the dry toner powder to the substrate bearing the electrostatic latent image can be accomplished by various methods known as "cascade," "magnetic brush," "powder cloud," "embossed" or "transfer" development, also known as "touchdown" development, described, for example, by Thomas L. Thourson in IEEE Transactions on Electronic Devices, Vol. ED-19, No. 4, April 1972, pages 495 - 511.
Das sichtbare Bild aus elektrostatisch oder magnetisch angezogenen Tonerteilchen ist nicht dauerhaft und muß fixiert werden, indem die Tonerteilchen durch Erweichen oder Schmelzen und nachfolgendem Kühlen zum Anhaften an das Endsubstrat veranlaßt werden. Normalerweise verläuft das Fixieren auf mehr oder weniger porösem Papier, indem die erweichte oder geschmolzene Tonermasse in die Unregelmäßigkeiten der Papieroberfläche gedrückt oder dazu veranlaßt wird, in diese einzudringen.The visible image of electrostatically or magnetically attracted toner particles is not permanent and must be fixed by causing the toner particles to adhere to the final substrate by softening or melting them and then cooling them. Normally, fixing on more or less porous paper takes place by forcing the softened or melted toner mass into the irregularities of the paper surface or causing it to penetrate into them.
Trockenentwicklungstoner enthalten im wesentlichen ein thermoplastisches Bindemittel, das aus einem thermoplastischen Harz oder einem Gemisch von Harzen (vgl. beispielsweise US-P-4271249) einschließlich färbendem Stoff, wie Ruß oder fein dispergierten Farbstoffpigmenten, besteht. Die triboelektrische Aufladbarkeit wird durch diese Stoffe definiert und kann mit einem Ladungssteuerungsmittel modifiziert werden.Dry development toners essentially contain a thermoplastic binder consisting of a thermoplastic resin or a mixture of resins (see, for example, US-P-4271249) including coloring material such as carbon black or finely dispersed dye pigments. The triboelectric chargeability is defined by these materials and can be modified with a charge control agent.
In den niederdichten Teilen der elektrostatographischen oder magnetographischen tonerentwickelten Drucke sind die Tonerteilchen in geringer Bedeckung abgeschieden und bilden keine geschlossene oder zusammenhängende Ablagerung von schwarzem oder gefärbtem Material. Dagegen sind die Tonerteilchen in den hochdichten Teilen aufeinandergestapelt und zu einer geschlossenen Tonerkruste verschmolzen, die optisch ein deutlich anderes Aussehen zeigt als die getrennt fixierten Tonerteilchen in den niederdichten Bereichen. Getrennt abgelagerte und fixierte Tonerteilchen oder kleine Anhäufungen davon, verursachen einen lichtstreuenden Effekt. Insbesondere beim Betrachten der Kopie mit darauf gerichtetem Licht bei kleinem Glanzwinkel zeigen die Teile geringer Dichte ein mattes (stumpfes) Aussehen. In den hochdichten Teilen, die glatte, kohärent verschmolzene Tonerteilchen enthalten, wird das Licht dagegen durch die glänzende Oberfläche der Tonerkruste reflektiert, was eine Abhängigkeit der Lichtreflexion von der Art des Bindemittels, das normalerweise ein relativ hartes thermoplastisches durchsichtiges Harz oder Gemisch von Harzen ist, ergibt.In the low density parts of the electrostatographic or magnetographic toner developed prints, the toner particles are deposited in low coverage and do not form a closed or continuous deposit of black or colored material. In contrast, in the high density parts, the toner particles are stacked on top of one another and fused to form a closed toner crust, which visually presents a significantly different appearance than the separately fixed toner particles in the low density areas. Separately deposited and fixed toner particles or small clusters thereof cause a light-scattering effect. In particular, when the copy is viewed with light directed at it at a small gloss angle, the low-density parts have a matte (dull) appearance. In the high-density parts, which contain smooth, coherently fused toner particles, the light is reflected by the glossy surface of the toner crust, resulting in a dependence of the light reflection on the type of binder, which is normally a relatively hard thermoplastic transparent resin or mixture of resins.
Es gibt verschiedene Arten von Verfahren, die zum Schmelzen eines Tonerpulverbildes auf seinem Endsubstrat verwendet werden. Einige beruhen auf Fixierung, vorwiegend durch Schmelzen durch Wärme, und andere beruhen auf Erweichen durch Lösungsmitteldämpfe oder durch Anwendung von Kaltfluß bei hohem Druck bei Umgebungstemperatur. Bei den auf Wärme beruhenden Schmelzverfahren sollten zwei hauptsächliche Formen in Betracht gezogen werden, das "kontaktfreie" Schmelzverfahren und das "Kontakt"- Schmelzverfahren. Bei dem kontaktfreien Schmelzverfahren gibt es keinen direkten Kontakt des Tonerbildes mit einem festen Heizkörper. Solche Verfahren schließen ein: (1) ein Verfahren zur Erwärmung im Ofen, bei dem die Wärme auf das Tonerbild durch heiße Luft über einen breiten Bereich des Trägerbogens aufgebracht wird, (2) ein Strahlungsheizverfahren, bei dem die Wärme durch Infrarot- und/oder sichtbares Licht, absorbiert in dem Toner, zugeführt wird, wobei die Lichtquelle beispielsweise eine Infrarotlampe oder eine Blitzlampe ist. Bei der Ausführungsform des kontaktfreien "Strahlungs"-schmelzens kann Strahlung, wie Infrarotstrahlung, zumindest teilweise in dem Endträger absorbiert werden und daraus durch Leitung auf das/die darauf abgeschiedene(n) Tonerbild(er) übertragen werden.There are several types of processes used to fuse a toner powder image to its final substrate. Some rely on fixation, primarily by melting with heat, and others rely on softening by solvent vapors or by applying cold flow at high pressure at ambient temperature. Among the heat-based fusing processes, two main forms should be considered, the "non-contact" fusing process and the "contact" fusing process. In the non-contact fusing process, there is no direct contact of the toner image with a solid heating body. Such processes include: (1) an oven heating process in which heat is applied to the toner image by hot air over a wide area of the carrier sheet, (2) a radiant heating process in which heat is supplied by infrared and/or visible light absorbed in the toner, the light source being, for example, an infrared lamp or a flash lamp. In the non-contact "radiation" fusing embodiment, radiation, such as infrared radiation, can be at least partially absorbed in the final carrier and transferred therefrom by conduction to the toner image(s) deposited thereon.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des "kontaktfreien Schmelzens" erreicht die Wärme das nichtfixierte Tonerbild durch dessen Substrat durch Berühren des Trägers an dessen Seite, die von dem Tonerbild entfernt ist, mit einem heißen Gegenstand, beispielsweise einer heißen Metallwalze.According to a particular embodiment of "non-contact melting", the heat reaches the unfixed toner image through its substrate by touching of the carrier on its side remote from the toner image with a hot object, such as a hot metal roller.
Kontaktfreies Schmelzen hat den Vorteil, daß das nichtfixierte Tonerbild keiner mechanischen Verzerrung unterliegt und feine Bilddetails vom übertragen auf ein kontaktierendes Fixierelement nicht dem sogenannten "Offset"-Phänomen unterliegen, das für das Schmelzen mit einer heißen Druckwalze typisch ist.Contact-free fusing has the advantage that the unfixed toner image is not subject to mechanical distortion and fine image details are not subject to the so-called "offset" phenomenon when transferred to a contacting fixing element, which is typical for fusing with a hot pressure roller.
In einer Ausführungsform des üblichen Kontaktschmelzens wird der Träger, der das nichtfixierte Tonerbild trägt, durch den von einer Heizwalze, auch Schmelzwalze genannt, und einer weiteren Walze, die hinter dem Träger angeordnet ist und als druckausübende Walze dient, Andruckwalze genannt, gebildeten Spalt transportiert. Diese Walze kann auf ein bestimmtes Niveau erwärmt werden, so daß starker Verlust an Wärme während des Kopierzyklus vermieden wird.In one embodiment of conventional contact fusing, the carrier carrying the unfixed toner image is transported through the gap formed by a heating roller, also called a fusing roller, and another roller, which is arranged behind the carrier and serves as a pressure-exerting roller, called a pressure roller. This roller can be heated to a certain level so that excessive heat loss during the copying cycle is avoided.
Bei der Herstellung von Halbtonbildern, d.h. bei Rasterbildern, können den Toner berührende Andruckschmelzwalzen die Punktstruktur der Rasterbilder verzerren. Dies wird insbesondere dann der Fall sein, wenn die Andruckschmelzwalze keine perfekt glatte Struktur aufweist und das erhaltene Bild texturiert.When producing halftone images, i.e. raster images, pressure fuser rollers that come into contact with the toner can distort the dot structure of the raster images. This will be the case in particular if the pressure fuser roller does not have a perfectly smooth structure and textures the resulting image.
Ungeachtet der Art des Fixiersystems tritt das vorstehend genannte Phänomen von ungleichem Glanz zwischen niederdichten Teilen und hochdichten Teilen insbesondere dann auf, wenn der fertige Druck auf einem glänzenden Träger vorliegt.Regardless of the type of fixing system, the above-mentioned phenomenon of uneven gloss between low-density parts and high-density parts occurs particularly when the finished print is on a glossy substrate.
Wünschenswert wäre ein Toner, der nach dem Fixieren ein gleichmäßiges, nicht sehr glänzendes Aussehen ergibt, ungeachtet der optischen Dichte der Bildteile. Fixierte Tonerbilder mit satinartigem Aussehen sind bevorzugt: Text ist besser lesbar und Bilder sind optisch ansprechender.A toner that gives a uniform, not very glossy appearance after fusing would be desirable, regardless of the optical density of the image parts. Fusing toner images with a satin-like appearance are preferred: text is easier to read and images are more visually appealing.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen trockenen Toner bereitzustellen, worin die Zusammensetzung der Tonerteilchen derart ausgelegt ist, daß das fixierte Tonerbild unabhängig von seiner optischen Dichte die gleichen oder fast die gleichen Reflexionseigenschaften aufweist.It is an object of the present invention to provide a dry toner, wherein the composition the toner particles are designed in such a way that the fixed toner image has the same or almost the same reflection properties regardless of its optical density.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen trockenen Toner bereitzustellen, der dem fixierten Tonerbild nach dem Fixieren ein satinartiges Aussehen verleiht, ohne daß spezielle Deckschichten zur Steuerung der Reflexionseigenschaften verwendet werden müßten.It is a particular object of the present invention to provide a dry toner which imparts a satin-like appearance to the fixed toner image after fixing without the need to use special cover layers to control the reflection properties.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, derartigen trockenen Toner bereitzustellen, der mit. Hilfe von kontaktfreiem Schmelzen durch mäßiges Erwärmen zum Fixieren auf einem Substrat geeignet ist.It is a particular object of the present invention to provide such a dry toner which is suitable for fixing to a substrate by means of non-contact fusing by moderate heating.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der weiteren Beschreibung ersichtlich.Further objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Trockenpulvertoner bereitgestellt, dessen Teilchen elektrostatisch oder magnetisch anziehbar sind und der sich zur Verwendung bei der Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder oder magnetischer Muster eignet, wobei die Zusammensetzung der Pulverteilchen mindestens ein durchsichtiges thermoplastisches Harz P und mindestens eine Verbindung Q einschließt und die Verbindung Q einen polareren Charakter als Harz P aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Harz P und die mindestens eine Verbindung Q nach dem Mischen in geschmolzenem Zustand und der Verfestigung eine lichtstreuende Masse bilden, die unter den Meßbedingungen des folgenden Tests R einen korrigierten optischen Absorptionswert (Acor), wie beschrieben in dem Test R, von mehr als 0,10, jedoch nicht mehr als 1,0 aufweist, wobei Harz(e) P und Verbindung(en) Q in dem Toner in einem Gewichtsverhältnis P/Q im Bereich von 5:1 bis 1:5 vorliegen und das Gewichtsverhältnis von P + Q hinsichtlich des Gesamtgewichtes des Toners gleich oder größer als 25:100 ist.According to the present invention there is provided a dry powder toner, the particles of which are electrostatically or magnetically attractable and which is suitable for use in the development of electrostatic charge images or magnetic patterns, the composition of the powder particles including at least one transparent thermoplastic resin P and at least one compound Q, the compound Q having a more polar character than resin P, characterized in that the at least one resin P and the at least one compound Q, after mixing in a molten state and solidification, form a light-scattering mass which, under the measuring conditions of the following test R, has a corrected optical absorption value (Acor), as described in test R, of more than 0.10 but not more than 1.0, wherein resin(s) P and compound(s) Q are present in the toner in a weight ratio P/Q in the range from 5:1 to 1:5 and the weight ratio of P + Q is equal to or greater than 25:100 in terms of the total weight of the toner.
Die erfindungsgemäßen Tonerteilchen enthalten normalerweise ein Färbemittel, können jedoch, um ein gewünschtes Oberflächenaussehen zu erhalten, farblos sein.The toner particles according to the invention contain usually a colorant, but can be colorless to achieve a desired surface appearance.
Harzmaterial P und Verbindung Q werden zu einer Teilchengröße kleiner 1 mm pulverisiert. Ein Pulvergemisch von P und Q wird durch Bereitstellung gleicher Gewichtsmengen der beiden Bestandteile hergestellt. Das Pulvergemisch wird in einen Einschneckenextruder mit einem Lochdurchmesser von 19 mm und einer 25fachen Länge des Durchmessers gespeist. Der Extruder wird in einer Weise erwarmt, daß die Temperatur des extrudierten Produkts zwischen 100 und 120ºC bei 50 Schneckenumdrehungen pro Minute liegt, und das geschmolzene Produkt wird durch einen Schlitz unter Herstellung eines Bandes mit einer Dicke von etwa 500 µm extrudiert.Resin material P and compound Q are pulverized to a particle size of less than 1 mm. A powder mixture of P and Q is prepared by providing equal amounts of the two components by weight. The powder mixture is fed into a single-screw extruder having a hole diameter of 19 mm and a length 25 times the diameter. The extruder is heated in such a way that the temperature of the extruded product is between 100 and 120ºC at 50 screw revolutions per minute, and the molten product is extruded through a slit to produce a ribbon having a thickness of about 500 µm.
Ein Teil des Bandes wird auf ein Objektträgerglas für ein Mikroskop gelegt und darauf 10 Minuten bei 145ºC konditioniert. Die erhaltene Filmdicke (etwa 250 µm) wird gemessen und die optische Absorption des Films mit Hilfe eines Zweistrahlspektralphotometers Typ ACTA CIII (Handelsname der Fa. BECKMAN Instruments, Inc., Fullerton, CA 92635 USA) mit Licht von 540 nm betrieben, ermittelt.A portion of the tape is placed on a microscope slide and conditioned for 10 minutes at 145ºC. The resulting film thickness (approximately 250 µm) is measured and the optical absorption of the film is determined using a dual-beam spectrophotometer type ACTA CIII (trade name of BECKMAN Instruments, Inc., Fullerton, CA 92635 USA) operated with light at 540 nm.
Die gemessene optische Absorption (Extinktion) wird für eine Filmdicke von 250 µm unter Verwendung der GleichungThe measured optical absorption (extinction) is calculated for a film thickness of 250 µm using the equation
A = Ay/y,A = Ay/y,
A = Extinktion eines 250 µm dicken Films,A = extinction of a 250 µm thick film,
Ay = gemessene Extinktion eines Films mit einer Dicke von y µm, undAy = measured extinction of a film with a thickness of y µm, and
y = Dicke des Films in µm, ausgedrückt.y = thickness of the film in µm, expressed.
Da das satinähnliche Aussehen ein direktes Ergebnis der inneren Lichtstreuung des erhaltenen Gemisches und nicht der Lichtabsorption aufgrund der Eigenfarbe der separaten Bestandteile P und Q ist, wurde die vorstehende Messung der optischen Dichte für die separaten reinen Stoffe P und Q wiederholt und der jeweils erhaltene Dichtewert für die reinen Stoffe davon subtrahiert. Ein korrigierter Absorptionsdichtewert (Acor) des Testgemisches von P und Q für eine gleiche Probendicke wird daher durch nachstehende Gleichung erhalten:Since the satin-like appearance is a direct result of the internal light scattering of the resulting mixture and not of the light absorption due to the intrinsic color of the separate components P and Q, the above measurement of the optical density was repeated for the separate pure substances P and Q and the respective obtained density value for the pure substances is subtracted from it. A corrected absorption density value (Acor) of the test mixture of P and Q for an equal sample thickness is therefore obtained by the following equation:
Acor = AP + Qmix - (Ap/2 + AQ/2)Acor = AP + Qmix - (Ap/2 + AQ/2)
Acor steht für die korrigierte optische Absorptionsdichte des Testgemisches, enthaltend P und Q in einem Gewichtsverhältnis von 1:1,Acor stands for the corrected optical absorption density of the test mixture containing P and Q in a weight ratio of 1:1,
AP + Qmix ist die gesamte (nichtkorrigierte) optische Absorptionsdichte des Testgemisches, das P und Q in dem Gewichtsverhältnis 1:1 enthält,AP + Qmix is the total (uncorrected) optical absorption density of the test mixture containing P and Q in the weight ratio 1:1,
AP/2 ist die optische Absorptionsdichte des reinen Harzes P bei gleicher Schichtdicke wie für das Gemisch P und Q, undAP/2 is the optical absorption density of the pure resin P at the same layer thickness as for the mixture P and Q, and
AQ/2 ist die optische Absorptionsdichte der ausgewählten Verbindung Q bei gleicher Schichtdicke wie für das Gemisch von P und Q.AQ/2 is the optical absorption density of the selected compound Q at the same layer thickness as for the mixture of P and Q.
Das Gewichtsverhältnis von P und Q hinsichtlich des Gesamtgewichtes des Toners ist vorzugsweise gleich oder größer als 75:100.The weight ratio of P and Q with respect to the total weight of the toner is preferably equal to or greater than 75:100.
Das wärmefixierte Tonerbild, das satinähnliches Aussehen zeigt, kann bereits erhalten werden, wenn der "korrigierte" optische Absorptionsdichtewert (Acor) für das Testgemisch von Harz(en) P und Verbindung(en) Q mindestens 0,1 ist, jedoch liegt die optische Dichte vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,7. Wenn der Absorptionsdichtewert 1,0 übersteigt, beginnt die Unverträglichkeit von P und Q ernsthafte Probleme aufzuwerfen, indem die Tonerzusammensetzung zu inhomogen wird.The heat-fixed toner image showing satin-like appearance can be obtained already when the "corrected" optical absorption density value (Acor) for the test mixture of resin(s) P and compound(s) Q is at least 0.1, but the optical density is preferably in the range of 0.3 to 0.7. When the absorption density value exceeds 1.0, the incompatibility of P and Q starts to pose serious problems by making the toner composition too inhomogeneous.
Bei einem bevorzugten trockenen Tonerpulver gemäß der Erfindung ist der Bereich des Gewichtsverhältnisses P/Q 3:1 bis 1:3.In a preferred dry toner powder according to the invention, the range of the weight ratio P/Q is 3:1 to 1:3.
Es wurde experimentell gefunden, daß eine geeignete Verschmelzung erforderlich ist, um den gewünschten satinähnlichen Effekt zu erhalten. Wenn das Verschmelzen mangelhaft ist, haben die Tonerbilder unabhängig von ihrer Bedeckung ein insgesamt mattes Aussehen, da die Tonerteilchen größtenteils getrennt und nicht miteinander verschmolzen verbleiben. Durch die Tatsache, daß die einzelnen Tonerteilchen unzureichend miteinander verschmolzen sind und nicht koaleszieren, ist die Farbvermischung außerdem mangelhaft. Zu viel Wärme führt zwar zu einem guten Verschmelzen der einzelnen Tonerteilchen miteinander und ergibt glatte, glänzende Tonerbilder, jedoch auf Kosten der Bildauflösung (Strichverbreiterung) und übermäßiger Punktzunahme bei (gerasterten) Halbtonbildern.It has been found experimentally that a suitable fusing is required to obtain the desired satin-like effect. If the fusing is poor, the toner images have their coverage, an overall matte appearance, since the toner particles remain largely separate and not fused together. The fact that the individual toner particles are insufficiently fused together and do not coalesce also results in poor color mixing. Too much heat does lead to good fusion of the individual toner particles and produces smooth, glossy toner images, but at the expense of image resolution (line widening) and excessive dot gain in (screened) halftone images.
Beste Ergebnisse hinsichtlich des satinähnlichen Aussehens werden mit Hilfe von Harz(en) P und Verbindung(en) Q erhalten, die im geschmolzenen Zustand fast miteinander verträglich sind und durch die keine wesentliche Phasentrennung stattfindet. Phasentrennung kann sich negativ auf die Kohäsivität auswirken und führt zur Herstellung von Tonerteilchen mit inhomogenem Charakter und anderen elektrostatischen Eigenschaften.Best results in terms of satin-like appearance are obtained using resin(s) P and compound(s) Q, which are almost compatible with each other in the molten state and do not result in significant phase separation. Phase separation can have a negative effect on cohesiveness and lead to the production of toner particles with inhomogeneous character and other electrostatic properties.
Es ist daher bevorzugt, daß das/die Harz(e) P und die Verbindung(en) Q die gleichmäßige Verteilung der anderen Tonerbestandteile, wie färbende Stoffe, Ladungssteuerungsmittel, Fließmittel usw., nicht stören.It is therefore preferred that the resin(s) P and the compound(s) Q do not disturb the uniform distribution of the other toner components, such as colorants, charge control agents, flow agents, etc.
Zur Verwendung bei kontaktfreiem Schmelzen weist/weisen das/die Harz(e) P, das/die als Bindemittel in dem Toner dient/dienen, vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur (Tg) größer 45ºC und vorzugsweise eine Schmelzviskosität kleiner 10 000 Poise bei 120ºC auf, bestimmt durch den Test V, der weiter unten beschrieben wird.For use in non-contact fusing, the resin(s) P serving as a binder in the toner preferably have a glass transition temperature (Tg) greater than 45°C and preferably a melt viscosity less than 10,000 poise at 120°C, determined by Test V described below.
Ein erstes grobes Kriterium zur Auswahl einer Verbindung Q in Kombination mit einem ausgewählten Tonerharz P beruht auf der Verwendung des Löslichkeitsparameters nach HILDEBRAND für die Verbindung Q hinsichtlich des Harzes P, das ein Gemisch der Harze A und B sein kann. Die Bezeichnung Löslichkeitsparameter nach HILDE- BRAND ist in der Monographie "The Solubility of Nonelectrolytes" von J. H. Hildebrand und R. L. Scott, Dover Publications, Inc., New York, 3. Ausgabe (1964) beschrieben.A first rough criterion for selecting a compound Q in combination with a selected toner resin P is based on the use of the HILDEBRAND solubility parameter for the compound Q with respect to the resin P, which can be a mixture of the resins A and B. The term HILDE- BRAND solubility parameter is described in the monograph "The Solubility of Nonelectrolytes" by J. H. Hildebrand and R. L. Scott, Dover Publications, Inc., New York, 3rd edition (1964).
Die gewünschte Wirkung des satinähnlichen Aussehens von geschmolzenem und verfestigtem Toner kann durch Vermischen von Polymeren erhalten werden, die in einer Weise ausgewählt sind, daß sie eine geringe Unverträglichkeit miteinander aufweisen. Der Löslichkeitsparameter von HILDEBRAND für Polymere ist in der Monographie "Properties of Polymers" von D. W. Van Krevelen, 2. Ausgabe, Elseviers Scientific Publishing Company, New York, 1976, Kapitel 7, beschrieben.The desired effect of satin-like appearance of melted and solidified toner can be obtained by blending polymers selected in a manner that they have little incompatibility with each other. The HILDEBRAND solubility parameter for polymers is described in the monograph "Properties of Polymers" by D. W. Van Krevelen, 2nd edition, Elsevier's Scientific Publishing Company, New York, 1976, Chapter 7.
Im allgemeinen kann die gewünschte geringe Unverträglichkeit durch Kombination eines thermoplastischen Harzes P, wie eines Polyesters, mit einer Verbindung Q, die einen polareren Charakter als das Harz aufweist, erhalten werden. Der Begriff "polarerer Charakter" bedeutet als Eigenschaft eine höhere Dielektrizitätskonstante und/oder eine bessere Benetzbarkeit durch Wasser. Ein wasserunlöslicher Polyester wird beispielsweise als Harz P in Kombination mit einer Verbindung Q, die Ethereinheiten, wie Ethylenoxideinheiten, oder Aminoeinheiten, wie Dialkylaminoeinheiten einschließt, verwendet.In general, the desired low incompatibility can be obtained by combining a thermoplastic resin P, such as a polyester, with a compound Q having a more polar character than the resin. The term "more polar character" means a property having a higher dielectric constant and/or better wettability by water. For example, a water-insoluble polyester is used as resin P in combination with a compound Q including ether units, such as ethylene oxide units, or amino units, such as dialkylamino units.
In einem bevorzugten Trockentonerpulver gemäß der Erfindung ist das Harz P ein Polyester aus einer aliphatischen Dicarbonsäure und einem Diol, das ein propoxyliertes Bisphenol A ist.In a preferred dry toner powder according to the invention, the resin P is a polyester of an aliphatic dicarboxylic acid and a diol which is a propoxylated bisphenol A.
Beispiele für besonders brauchbare Polymerpaare, die das Erfordernis geringer Unverträglichkeit, die Ursache für das gewünschte satinähnliche Aussehen im geschmolzenen und anschließend verfestigten Zustand ist, aufweisen, sind ein erstes Harz A, das ein Polyesterharz mit einem geringen (weniger als 5,5 Mol/kg) Carbonyloxygruppen (-CO.O-) Gehalt (die Carbonyloxygruppen sind Teil der Estergruppen) ist, wobei das Harz A vorzugsweise von einer nichtaromatischen Dicarbonsäure, wie Fumarsäure, und einem ethoxylierten und/oder propoxylierten Bisphenol A abgeleitet ist, und ein zweites Harz B, das ein Polyester mit hohem (mindestens 7,5 Mol/kg) Carbonyloxygruppenanteil ist, wobei das Harz B vorzugsweise einen Polyester aus einer aromatischen Dicarbonsäure und einem Diol. Letzterer Polyester ist vorzugsweise von Terephthalsäure und Isophthalsäure oder Gemischen davon abgeleitet. Bei der Herstellung der Harze B ist das Diol vorzugsweise Ethylenglycol, gegebenenfalls gemischt mit DIANOL 22 und DIANOL 33, solange der Ethylenglycolgehalt der Diole insgesamt mehr als 50 Mol-%, vorzugsweise mindestens 60 Mol-%, beträgt.Examples of particularly useful polymer pairs which meet the requirement of low incompatibility which is the cause of the desired satin-like appearance in the molten and subsequently solidified state are a first resin A which is a polyester resin with a low (less than 5.5 moles/kg) carbonyloxy group (-CO.O-) content (the carbonyloxy groups are part of the ester groups), wherein the resin A is preferably derived from a non-aromatic dicarboxylic acid such as fumaric acid and an ethoxylated and/or propoxylated bisphenol A, and a second resin B which is a polyester with a high (at least 7.5 moles/kg) carbonyloxy group content, wherein the resin B preferably a polyester of an aromatic dicarboxylic acid and a diol. The latter polyester is preferably derived from terephthalic acid and isophthalic acid or mixtures thereof. In the preparation of resins B, the diol is preferably ethylene glycol, optionally mixed with DIANOL 22 and DIANOL 33, as long as the total ethylene glycol content of the diols is more than 50 mol%, preferably at least 60 mol%.
Ein Polyester von Fumarsäure und DIANOL 33 wird unter dem Handelsnamen ATLAC T500 (Tg = 50,5ºC) (ATLAC ist eine eingetragene Marke der Atlas Chemical Industries Inc., Wilmington, Del. USA) vertrieben.A polyester of fumaric acid and DIANOL 33 is sold under the trade name ATLAC T500 (Tg = 50.5ºC) (ATLAC is a registered trademark of Atlas Chemical Industries Inc., Wilmington, Del. USA).
DIANOL 22 ist di-ethoxyliertes Bisphenol A.DIANOL 22 is di-ethoxylated bisphenol A.
DIANOL 33 ist di-propoxyliertes Bisphenol A.DIANOL 33 is di-propoxylated bisphenol A.
Bisphenol A = 4,4'-Isopropylidendiphenol.Bisphenol A = 4,4'-isopropylidenediphenol.
Andere geeignete Polymerpaare zur Bereitstellung des gewünschten satinähnlichen Aussehens des fixierten Toners findet man in der Gruppe der Polymere, worin die vorstehend genannten Carbonyloxygruppen ganz oder teilweise durch Carbonylimin(-CO.NH-)Gruppen ersetzt sind, die wie die Carbonyloxygruppen ziemlich polare Gruppen darstellen.Other suitable polymer pairs for providing the desired satin-like appearance of the fixed toner are found in the group of polymers in which the above-mentioned carbonyloxy groups are completely or partially replaced by carbonylimine (-CO.NH-) groups, which, like the carbonyloxy groups, are quite polar groups.
Gute Ergebnisse im satinähnlichen Aussehen erhält man auch bei Verwendung eines Polyesters als polymere Verbindung P in Kombination mit einer Verbindung Q, bei der es sich um ein Styrolacrylharz mit relativ hohem (mehr als 70 Mol-%) Styrolgehalt, insbesondere um Copolymere von Styrolacrylharzen oder Styrolmethacrylharzen, wie Copoly(styrol/n-butylmethacrylat) oder Copoly(styrol/2-ethyl-hexylacrylat) handelt.Good results in terms of satin-like appearance can also be obtained by using a polyester as polymeric compound P in combination with a compound Q which is a styrene-acrylic resin with a relatively high (more than 70 mol%) styrene content, in particular copolymers of styrene-acrylic resins or styrene-methacrylic resins, such as copoly(styrene/n-butyl methacrylate) or copoly(styrene/2-ethyl-hexyl acrylate).
Weitere gute Ergebnisse werden unter Verwendung eines Polyesters als polymere Verbindung P in Kombination mit einer Verbindung Q, die eine Polyetherverbindung ist, bekannt als CARBOWAX (eingetragener Handelsname), erhalten.Further good results are obtained using a polyester as polymeric compound P in combination with a compound Q which is a polyether compound, known as CARBOWAX (registered trade name).
Polyesterharze, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ausgewählt beispielsweise aus der Gruppe linearer Polykondensationsprodukte von (i) bifunktionellen organischen Säuren, wie Maleinsäure, Fumarsäure, Terephthalsäure und Isophthalsäure, und (ii) bifunktionellen Alkoholen (Diol), wie Ethylenglycol, Triethylenglycol, eine aromatische Dihydroxyverbindung, vorzugsweise Bisphenol, wie 2,2-Bis(4- hydroxyphenyl)propan, genannt "Bisphenol A", oder ein alkoxyliertes Bisphenol, wie propoxyliertes Bisphenol, wobei Beispiele davon in US-P-4331755 angegeben sind. Zur Herstellung geeigneter Polyesterharze wird auf GB-P- 1373220 hingewiesen.Polyester resins suitable for use in the present invention are selected, for example, from the group of linear polycondensation products of (i) bifunctional organic acids, such as Maleic acid, fumaric acid, terephthalic acid and isophthalic acid, and (ii) bifunctional alcohols (diol) such as ethylene glycol, triethylene glycol, an aromatic dihydroxy compound, preferably bisphenol such as 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, called "bisphenol A", or an alkoxylated bisphenol such as propoxylated bisphenol, examples of which are given in US-P-4331755. For the preparation of suitable polyester resins, reference is made to GB-P-1373220.
Ein besonders geeignetes Harz P ist ein linearer Polyester von Fumarsäure und di-propoxyliertem Bisphenol A mit einer Schmelzviskosität von 1800 Poise und einer Tg von etwa 50ºC.A particularly suitable resin P is a linear polyester of fumaric acid and di-propoxylated bisphenol A with a melt viscosity of 1800 poise and a Tg of about 50ºC.
Andere Harze, die als Verbindung Q verwendet werden können, sind Epoxidharze, die ein lineares Addukt von Bisphenol A und Epichlorhydrin darstellen, wie beispielsweise von D. H. Solomon in dem Buch "The Chemistry of Organic Film Formers" - John wiley & Sons, Inc., New York (1967), Seiten 180 - 181, wie EPIKOTE 1004 (EPIKOTE ist eine eingetragene Marke der Shell Chemical Co.) (Tg = 52ºC) beschrieben.Other resins that can be used as compound Q are epoxy resins that are a linear adduct of bisphenol A and epichlorohydrin, as described for example by D. H. Solomon in the book "The Chemistry of Organic Film Formers" - John Wiley & Sons, Inc., New York (1967), pages 180 - 181, such as EPIKOTE 1004 (EPIKOTE is a registered trademark of Shell Chemical Co.) (Tg = 52ºC).
Die Glasübergangstemperatur (Tg), die hier beschrieben wird, wird gemäß ASTM-Bezeichnung D 3418-82 ermittelt.The glass transition temperature (Tg) described here is determined according to ASTM designation D 3418-82.
Die Schmelzviskosität, die hierin erwähnt wird, wird durch den nachstehenden Test V ermittelt.The melt viscosity referred to herein is determined by Test V below.
Zur Bestimmung der Schmelzviskosität der ausgewählten Probe wird ein dynamisches Rheometer von RHEO- METRICS, RVEM-200 (One Possumtown Road, Piscataway, N. J. 08854 USA) verwendet. Die Viskositätsmessung wird bei einer Probentemperatur von 120ºC ausgeführt. Die Probe mit einem Gewicht von 0,75 g wird in die Meßmulde (etwa 1,5 mm) zwischen zwei parallelen Platten mit einem Durchmesser von 20 mm, wobei eine davon um die vertikale Achse mit 100 rad/s und einer Amplitude von 10&supmin;³ Radian oszilliert, angeordnet. Vor Aufzeichnung der Meßsignale, die in Poise (P) ausgedrückt sind, wird die Probe für 10 Minuten belassen, um thermisches Gleichgewicht zu erreichen.To determine the melt viscosity of the selected sample, a dynamic rheometer from RHEO-METRICS, RVEM-200 (One Possumtown Road, Piscataway, NJ 08854 USA) is used. The viscosity measurement is carried out at a sample temperature of 120ºC. The sample with a weight of 0.75 g is placed in the measuring well (about 1.5 mm) between two parallel plates with a diameter of 20 mm, one of which oscillates around the vertical axis at 100 rad/s and an amplitude of 10⊃min;3 radians. Before recording the measurement signals, which are expressed in poise (P), the sample is heated for 10 Leave for minutes to reach thermal equilibrium.
Beispiele besonders geeigneter Polyesterharze sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt, die deren Glasübergangstemperatur (Tg), Schmelzviskosität, gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw), zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) und Carbonyloxygehalt (CC) ausgedrückt (in Mol/kg) zeigt. Tabelle 1 Harz Nr. Tg Schmelzviskosität, Poise PolyesterExamples of particularly suitable polyester resins are listed in Table 1 below, which shows their glass transition temperature (Tg), melt viscosity, weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and carbonyloxy content (CC) expressed (in moles/kg). Table 1 Resin No. Tg Melt viscosity, Poise Polyester
Polyester A1 ist ATLAC T500 (Handelsname).Polyester A1 is ATLAC T500 (trade name).
Polyester B1 ist ein aromatisches Polyesterharz, abgeleitet von Terephthalsäure (100 Mol-%) als aromatischer Disäure und einem Gemisch von DIANOL 33 (50 Mol- %) und Ethylenglycol (50 Mol-%) als Diole.Polyester B1 is an aromatic polyester resin, derived from terephthalic acid (100 mol%) as aromatic diacid and a mixture of DIANOL 33 (50 mol%) and ethylene glycol (50 mol%) as diols.
Polyester C1 ist ein aromatisches Polyesterharz, abgeleitet von Terephthalsäure (40 Mol-%), Isophthalsäure (60 Mol-%) als aromatischen Disäuren und einem Gemisch von DIANOL 22 (40 Mol-%) und Ethylenglycol (60 Mol-%).Polyester C1 is an aromatic polyester resin, derived from terephthalic acid (40 mol%), isophthalic acid (60 mol%) as aromatic diacids and a mixture of DIANOL 22 (40 mol%) and ethylene glycol (60 mol%).
Polyester D1 ist ein aromatisches Polyesterharz, abgeleitet von Terephthalsäure (64 Mol-%), Isophthalsäure (36 Mol-%) als aromatischen Disäuren und Ethylenglycol (100 Mol-%).Polyester D1 is an aromatic polyester resin, derived from terephthalic acid (64 mol%), isophthalic acid (36 mol%) as aromatic diacids and ethylene glycol (100 mol%).
Gemäß dem vorstehend definierten Test R wurden Acor-Werte für Paare von Harzen der vorstehenden Tabelle 1 bestimmt. Gemische von Harzen 1 und 3 ergeben einen Acor-Wert von 0,50, Gemische von Harzen 1 und 4 ergeben einen Acor-Wert von 0,53, wohingegen Gemische von Harzen 1 und 2 einen Acor-Wert von 0,017 ergeben, der nicht innerhalb des Anspruchs der vorliegenden Erfindung liegt. Beispiele von besonders geeigneten Styrol-Copolymeren sind in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführt, die deren Glasübergangstemperatur (Tg), Schmelzviskosität, gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) und zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) zeigt. Tabelle 2 Harz Nr. Tg Schmelzviskosität, PoiseAccording to test R defined above, Acor values were determined for pairs of resins of Table 1 above. Mixtures of resins 1 and 3 give an Acor value of 0.50, mixtures of resins 1 and 4 give an Acor value of 0.53, whereas mixtures of resins 1 and 2 give an Acor value of 0.017, which does not fall within the scope of the present invention. Examples of particularly suitable styrene copolymers are listed in Table 2 below, which show their glass transition temperature (Tg), Melt viscosity, weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn). Table 2 Resin No. Tg Melt viscosity, Poise
Harz S1 ist ein Copolymer von Styrol und Methylacrylat in einem Molverhältnis von 65/35.Resin S1 is a copolymer of styrene and methyl acrylate in a molar ratio of 65/35.
Harz S2 ist ein Terpolymer von Styrol, Methylacrylat und Dimethylaminoethylmethacrylat in einem Molverhältnis von 87/3/10.Resin S2 is a terpolymer of styrene, methyl acrylate and dimethylaminoethyl methacrylate in a molar ratio of 87/3/10.
Gemäß dem vorstehend definierten Test R ergibt Harz Nr. 1 aus Tabelle 1 vermischt mit Harz Nr. 2 aus Tabelle 2 einen Acor-Wert von 0,57, und das Harz-Nr. 1 aus Tabelle 1 vermischt mit Harz Nr. 1 aus Tabelle 2 ergibt einen Acor-Wert von 0,019, der nicht innerhalb des Schutzbereiches des vorliegenden Anspruchs liegt.According to test R defined above, Resin No. 1 of Table 1 mixed with Resin No. 2 of Table 2 gives an Acor value of 0.57, and Resin No. 1 of Table 1 mixed with Resin No. 1 of Table 2 gives an Acor value of 0.019, which is not within the scope of the present claim.
Beispiele geeigneter monomerer Verbindungen Q sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Verbindung Q Schmelzpunkt ºC Arachinsäure StearamidExamples of suitable monomeric compounds Q are given in Table 3 below. Table 3 Compound Q Melting point ºC Arachidic acid Stearamide
Diese Verbindungen Q werden vorzugsweise in Kombination mit einem Polyesterharz als Bindemittel angewendet.These compounds Q are preferably used in combination with a polyester resin as a binder.
Verbindung Q muß keine organische Verbindung sein, anorganische Verbindungen, die die Erfordernisse des vorstehend beschriebenen Tests R erfüllen, können ebenfalls verwendet werden. Beispielhaft dafür sind kolloidale anorganische Füllstoffe, wie kolloidale Kieselsäure, Aluminiumoxid und/oder Titandioxid in kleineren Mengen. Anorganische Füllstoffe können jedoch zu einer unerwünscht hohen Schmelzviskosität führen, dem Erfordernis für höhere Schmelzenergien und können die Wiedergabeschärfe heller Farben hemmen.Compound Q need not be an organic compound, inorganic compounds that meet the requirements of test R described above can also be used. Examples of these are colloidal inorganic fillers such as colloidal silica, aluminum oxide and/or titanium dioxide in smaller amounts. However, inorganic fillers can lead to an undesirably high melt viscosity, the requirement for higher melt energies and can inhibit the reproduction sharpness of light colors.
Zur Herstellung sichtbarer Bilder enthält das Tonerpulver in dem harzartigen Bindemittel ein Färbemittel, das schwarz sein kann oder eine Farbe des sichtbaren Spektrums aufweisen kann, ohne aber die Anwesenheit von Gemischen von Färbemitteln zur Herstellung von Schwarz oder einer besonderen Färbung auszuschließen.To produce visible images, the toner powder contains in the resinous binder a colorant which may be black or have a color of the visible spectrum, without excluding the presence of mixtures of colorants to produce black or a particular color.
Bei der Herstellung von gefärbten Tonerteilchen wird ein wie hier definiertes Harzgemisch mit der färbenden Masse vermischt, die unter Bildung einer festen Lösung in dem Gemisch dispergiert werden kann oder darin gelöst werden kann.In the manufacture of colored toner particles, a resin mixture as defined herein is mixed with the coloring mass, which can be dispersed or dissolved in the mixture to form a solid solution.
Bei Schwarz-Weiß-Kopiervorgängen ist das Färbemittel gewähnlich ein anorganisches Pigment, das vorzugsweise Ruß, jedoch gleichfalls beispielsweise schwarzes Eisen(III)oxid ist. Anorganische gefärbte Pigmente sind beispielsweise Kupfer(II)oxid- und Chrom(III)oxidpulver, Miloriblau, Ultramarin, Kobaltblau und Bariumpermanganat.In black and white copying, the colorant is usually an inorganic pigment, which is preferably carbon black, but also, for example, black iron(III) oxide. Inorganic colored pigments include, for example, copper(II) oxide and chromium(III) oxide powder, Milori blue, ultramarine, cobalt blue and barium permanganate.
Beispiele von Ruß sind Lampenruß, Kanalruß und Furnace-Ruß, beispielsweise SPEZIALSCHWARZ IV (Handelsname der Degussa Frankfurt/M., Deutschland) und VULCAN XC 72 und CABOT REGAL 400 (Handelsnamen der Fa. Cabot Corp., High Street 125, Boston, USA).Examples of carbon black are lamp black, channel black and furnace black, for example SPEZIALSCHWARZ IV (trade name of Degussa Frankfurt/M., Germany) and VULCAN XC 72 and CABOT REGAL 400 (trade names of Cabot Corp., High Street 125, Boston, USA).
Die Eigenschaften eines bevorzugten Rußes sind in der nachstehenden Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4 Ursprung Furnace-Ruß Dichte Korngröße vor Einsatz im Toner Ölzahl (g Leinsamenöl absorbiert von 100 g Pigment) spezifische Oberfläche (m² pro g) flüchtiger Stoff (Gew.-%) pH Färbung schwarzThe properties of a preferred carbon black are listed in Table 4 below. Table 4 Origin Furnace soot Density Grain size before use in toner Oil absorption (g linseed oil absorbed by 100 g pigment) Specific surface area (m² per g) Volatile matter (wt.%) pH Coloration black
Um Tonerteilchen zu erhalten, die magnetische Eigenschaften aufweisen, wird ein magnetisches oder magnetisierbares Material in feinverteiltem Zustand während der Tonerherstellung zugegeben.In order to obtain toner particles that have magnetic properties, a magnetic or magnetizable material is added in a finely divided state during toner production.
Für diese Verwendung geeignete Materialien sind beispielsweise magnetisierbare Metalle, einschließlich Eisen, Kobalt, Nickel und verschiedene magnetisierbare Oxide, wie Hämatit (Fe&sub2;O&sub3;), Magnetit (Fe&sub3;O&sub4;), CrO&sub2; und magnetische Ferrite, zum Beispiel jene, abgeleitet von Zink, Cadmium, Barium und Mangan. Gleichfalls können verschiedene magnetische Legierungen verwendet werden, wie Permalbys und Legierungen von Kobalt-Phosphoren, Kobalt-Nickel und dergleichen oder deren Gemische.Materials suitable for this use are, for example, magnetizable metals, including iron, cobalt, nickel and various magnetizable oxides such as hematite (Fe2O3), magnetite (Fe3O4), CrO2 and magnetic ferrites, for example those derived from zinc, cadmium, barium and manganese. Likewise, various magnetic alloys may be used, such as permalbys and alloys of cobalt-phosphorus, cobalt-nickel and the like or mixtures thereof.
Toner zur Herstellung von Farbbildern können organische Färbemittel enthalten, die in dem Bindemittelharz oder den Pigmenten lösliche Farbstoffe sowie deren Gemische sein können. Besonders geeignete organische Färbemittel werden ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Phthalocyaninfarbstoffen, Chinacridonfarbstoffen, Triarylmethanfarbstoffen, Schwefelfarbstoffen, Acridinfarbstoffen, Azofarbstoffen und Fluoreszeinfarbstoffen. Eine Übersicht dieser Farbstoffe findet man in "Organic Chemistry" von Paul Karrer, Elsevier Publishing Company, Inc., New York, USA (1950).Toners for producing color images can contain organic colorants, which can be dyes soluble in the binder resin or the pigments, as well as mixtures thereof. Particularly suitable organic colorants are selected from the group consisting of phthalocyanine dyes, quinacridone dyes, triarylmethane dyes, sulfur dyes, acridine dyes, azo dyes and fluorescein dyes. An overview of these dyes can be found in "Organic Chemistry" by Paul Karrer, Elsevier Publishing Company, Inc., New York, USA (1950).
Gleichfalls verwendet werden können Farbstoffe, beschrieben in den nachstehenden, veröffentlichten europäischen Patentanmeldungen (EP-A) 0384040, 0393252, 0400706, 0384990 und 0394563.Dyes described in the following published European patent applications (EP-A) 0384040, 0393252, 0400706, 0384990 and 0394563 can also be used.
Beispiele besonders geeigneter organischer Farbstoffe sind gemäß ihrer Farbe Gelb, Magenta und Cyanblau aufgeführt und durch Name und Colour-Index-Zahl (C. I. number) in der nachstehenden Tabelle 5 ausgewiesen, die ebenfalls auf die Hersteller hinweist. Tabelle 5 Colour Index Hersteller Gelbfarbstoff Permanent Gelb Novoperm Gelb Sicoechtgelb Magentafarbstoff Permanent Rubin Hostaperm Pink Permanent Karmin Hoescht BASF Colour Index Hersteller Lithol Rubin Fanal Rosa Cyanblaufarbstoff Hostaperm Blau Heliogen Blau BASF HoeschstExamples of particularly suitable organic dyes are listed according to their colour yellow, magenta and cyan and identified by name and colour index number (CI number) in Table 5 below, which also indicates the manufacturers. Table 5 Colour Index Manufacturer Yellow Dye Permanent Yellow Novoperm Yellow Sicofast Yellow Magenta Dye Permanent Ruby Hostaperm Pink Permanent Karmin Hoescht BASF Colour Index Manufacturer Lithol Rubin Fanal Rosa Cyan Blue Dye Hostaperm Blue Heliogen Blue BASF Hoeschst
Um Tonerteilchen mit ausreichender optischer Dichte im spektralen Absorptionsbereich des Färbemittels zu erhalten, liegt das Färbemittel vorzugsweise darin in einer Menge von mindestens 1 Gew.-% hinsichtlich der Gesamtmenge an Tonerzusammensetzung, bevorzugt in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, vor.In order to obtain toner particles with sufficient optical density in the spectral absorption range of the colorant, the colorant is preferably present therein in an amount of at least 1% by weight with respect to the total amount of toner composition, preferably in an amount of 1 to 10% by weight.
Erfindungsgemäße schwarze Tonerteilchen, die zur Verwendung beim Fixieren durch Infrarotstrahler vorgesehen sind, haben vorzugsweise eine Schmelzviskosität der Pulvermasse (wie hier durch den Test V bestimmt) von weniger als 7000 P. Farblose Toner zur Verwendung in der Fixiervorrichtung haben vorzugsweise eine Schmelzviskosität, die 2500 P nicht überschreitet und Farbtoner haben in Abhängigkeit von ihrer Strahlungsabsorption vorzugsweise eine Schmelzviskosität zwischen 7000 und 3000 P.Black toner particles according to the invention intended for use in fixing by infrared emitters preferably have a melt viscosity of the powder mass (as determined here by Test V) of less than 7000 P. Colorless toners for use in the Fixing devices preferably have a melt viscosity not exceeding 2500 P and color toners preferably have a melt viscosity between 7000 and 3000 P, depending on their radiation absorption.
Um die triboelektrische Aufladbarkeit in entweder negative oder positive Richtung zu modifizieren oder zu verbessern, können die Tonerteilchen (ein) Ladungssteuerungsmittel enthalten. In der veröffentlichen deutschen Patentanmeldung (DE-OS) 3022333 werden beispielsweise Ladungssteuerungsmittel zur Bereitstellung negativaufladbarer Toner beschrieben. In DE-OS-2362410 und US-P- 4263389 und 4264702 werden Ladungssteuerungsmittel für positive Aufladbarkeit beschrieben. Gut geeignete Ladungssteuerungsmittel zur Bereitstellung einer insgesamt positiven Ladung für die Tonerteilchen sind in US-P- 4525445 beschrieben, insbesondere BONTRON Nr.4 (Handelsname von Oriental Chemical Industries, Japan) einer Nigrosinfarbstoffbase, neutralisiert mit Säure unter Bildung eines Nigrosinsalzes, das beispielsweise in einer Menge bis zu 5 Gew.-% hinsichtlich der Tonerteilchenzusammensetzung verwendet wird. Ein Ladungssteuerungsmittel, geeignet zur Verwendung in farblosen oder gefärbten Tonerteilchen, ist Zinkbenzoat; diesbezüglich wird auf die veröffentlichte europäische Patentanmeldung 0463876, die zinkbenzoatverbindungen als Ladungssteuerungsmittel beschreibt, verwiesen. Derartige Ladungssteuerungsmittel können in einer Menge bis zu 5 Gew.-% hinsichtlich der Tonerteilchenzusammensetzung vorliegen.In order to modify or improve the triboelectric chargeability in either negative or positive direction, the toner particles may contain charge control agents. For example, published German patent application (DE-OS) 3022333 describes charge control agents for providing negatively chargeable toners. DE-OS-2362410 and US-P-4263389 and 4264702 describe charge control agents for positive chargeability. Well-suited charge control agents for providing an overall positive charge to the toner particles are described in US-P-4525445, in particular BONTRON No.4 (trade name of Oriental Chemical Industries, Japan) a nigrosine dye base neutralized with acid to form a nigrosine salt, used for example in an amount of up to 5% by weight with respect to the toner particle composition. A charge control agent suitable for use in colorless or colored toner particles is zinc benzoate; in this regard, reference is made to published European patent application 0463876 which describes zinc benzoate compounds as charge control agents. Such charge control agents may be present in an amount of up to 5% by weight of the toner particle composition.
Um die Fließfähigkeit der Tonerteilchen zu verbessern, können Abstandsteilchen zugesetzt werden. Diese Abstandsteilchen können in die Oberfläche der Tonerteilchen eingebettet werden oder daraus hervorstehen. Diese das Fließen verbessernden Zusätze sind vorzugsweise äußerst fein verteilte anorganische oder organische Stoffe mit einer Primärteilchengröße (d.h. nicht agglomeriert) von weniger als 50 nm. In breitem Maße werden in diesem Zusammenhang pyrogene anorganische Stoffe der Metalloxidklasse verwendet, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Siliciumdioxid (SiO&sub2;), Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Zirkonoxid und Titanoxid oder deren Mischoxiden, die eine hydrophile oder hydrophobierte Oberfläche aufweisen.In order to improve the flowability of the toner particles, spacer particles can be added. These spacer particles can be embedded in the surface of the toner particles or protrude from it. These flow-improving additives are preferably extremely finely divided inorganic or organic substances with a primary particle size (ie not agglomerated) of less than 50 nm. Pyrogenic inorganic substances of the metal oxide class are widely used in this context, for example selected from the group consisting of silicon dioxide (SiO₂), aluminum oxide (Al₂O₃), zirconium oxide and titanium oxide or their mixed oxides, which have a hydrophilic or hydrophobic surface.
Pyrogene Metalloxide werden durch Hochtemperaturhydrolyse der entsprechenden verdampfbaren Chloride gemäß nachstehendem Reaktionsschema, das die Herstellung von pyrogenem Al&sub2;O&sub3; erläutert, hergestellt:Pyrogenic metal oxides are prepared by high temperature hydrolysis of the corresponding vaporizable chlorides according to the following reaction scheme, which illustrates the preparation of pyrogenic Al₂O₃:
4 AlCl&sub3; + 6 H&sub2; + 3 O&sub2; T 2 Al&sub2;O&sub3; + 12 HCl4 AlCl3; + 6 H2 + 3 O2 T 2 Al₂O₃ + 12 HCl
Die pyrogenen Metalloxidteilchen haben eine glatte, im wesentlichen kugelförmige Oberfläche und werden vor der Zugabe zur Tonermasse vorzugsweise mit einer hydrophoben Schicht versehen, beispielsweise durch Alkylierung oder Behandlung mit Organofluorverbindungen. Ihre spezifische Oberfläche liegt vorzugsweise im Bereich von 40 bis 400 m²/g.The pyrogenic metal oxide particles have a smooth, essentially spherical surface and are preferably provided with a hydrophobic layer before being added to the toner mass, for example by alkylation or treatment with organofluorine compounds. Their specific surface area is preferably in the range from 40 to 400 m²/g.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Anteile für pyrogene Metalloxide, wie Siliciumdioxid (SiO&sub2;) und Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), zu der Teilchenmasse der Tonerteilchen im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% zugesetzt.In preferred embodiments, the amounts of fumed metal oxides such as silicon dioxide (SiO2) and aluminum oxide (Al2O3) are added to the particle mass of the toner particles in the range of 0.1 to 10 wt.%.
Teilchen aus pyrogener Kieselsäure werden kommerziell unter den Handelsnamen AEROSIL und CAB-O-Sil vertrieben, wobei es sich um Markennamen der Degussa, Frankfurt/M., Deutschland bzw. Cabot Corp. Oxides Division, Boston, Mass., USA handelt. Beispielsweise wird AEROSIL R972 (Handelsname), das eine hydrophobe pyrogene Kieselsäure mit einer spezifischen Oberfläche von 110 m²/g ist, verwendet. Die spezifische Oberfläche kann durch ein Verfahren, beschrieben von Nelsen und Eggertsen in "Determination of Surface Area Adsorption measurements by continuous Flow Method", Analytical Chemistry, Bd. 30, Nr. 9 (1958), Seiten 1387 - 1390, gemessen werden.Fumed silica particles are sold commercially under the trade names AEROSIL and CAB-O-Sil, which are trademarks of Degussa, Frankfurt/M., Germany and Cabot Corp. Oxides Division, Boston, Mass., USA, respectively. For example, AEROSIL R972 (trade name), which is a hydrophobic fumed silica with a specific surface area of 110 m²/g, is used. The specific surface area can be measured by a method described by Nelsen and Eggertsen in "Determination of Surface Area Adsorption measurements by continuous Flow Method", Analytical Chemistry, Vol. 30, No. 9 (1958), pages 1387 - 1390.
Zusätzlich zu dem pyrogenen Metalloxid kann eine Metallseife, wie Zinkstearat, in der Tonerteilchenzusammensetzung vorliegen.In addition to the fumed metal oxide, a metal soap, such as zinc stearate, may be present in the toner particle composition.
Anstatt Dispergieren oder Auflösen fließverbessernder Additive oder eines fließverbessernden Additivs in der Harzmasse der Tonerteilchenzusammensetzung können sie mit den Tonerteilchen vermischt werden, d.h. sie werden in Abmischung mit der Gesamtmasse der Tonerteilchen verwendet. Zu diesem Zweck wurde Zinkstearat in der britischen Patentschrift Nr. 1379252 beschrieben, worin auch ein Hinweis auf die Verwendung von fluorhaltigen Polymerteilchen in Submikrometer-Größe als fließverbessernde Mittel ergeht. Kieselsäureteilchen, die durch Behandlung mit organischen Fluorverbindungen zur Verwendung in Kombination mit Tonerteilchen hydrophob gestaltet wurden, werden in der veröffentlichen EP-A-467439 beschrieben.Instead of dispersing or dissolving flow-improving additives or a flow-improving additive in the resin mass of the toner particle composition, they can be mixed with the toner particles, ie they are used in admixture with the total mass of toner particles. For this purpose, zinc stearate has been described in British Patent Specification No. 1379252, which also mentions the use of submicron sized fluorine-containing polymer particles as flow improving agents. Silica particles rendered hydrophobic by treatment with organic fluorine compounds for use in combination with toner particles are described in published EP-A-467439.
Die erfindungsgemäßen Tonerpulverteilchen werden durch Vermischen des vorstehend definierten Bindemittels und der vorstehend definierten Bestandteile in der Schmelzphase, zum Beispiel unter Verwendung eines Kneters, hergestellt. Die geknetete Masse hat vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 90 bis 140ºC und besonders bevorzugt im Bereich von 105 bis 120ºC. Nach Kühlen wird die verfestigte Masse zerkleinert, beispielsweise in einer Hammermühle, und die erhaltenen groben Teilchen werden überdies zerteilt, beispielsweise durch eine Prallmühle, unter Bereitstellung ausreichend kleiner Teilchen, von denen eine gewünschte Fraktion durch Sieben, Windsichten, Abtrennen mit einem Zyklon oder anderen Klassiertechniken abgetrennt werden kann. Die praktisch verwendeten Tonerteilchen haben vorzugsweise einen mittleren Durchmesser zwischen 3 und 20 µm, bestimmt gegenüber ihrem mittleren Volumen, besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 pirt, gemessen mit einem COULTER COUNTER (eingetragene Marke), Modell TA II, einem Teilchengrößenanalysator, der gemäß den Prinzipien der Elektrolytverdrängung in engem Spalt arbeitet und von COULTER ELECTRONICS Corp., Northwell Drive, Luton, Bedfordshire, LC 33, Großbritannien vertrieben wird. In dieser Vorrichtung werden in einem Elektrolyt (wie wäßrigem Natriumchlorid) suspendierte Teilchen durch einen schmalen Spalt gedrückt, über den ein elektrischer Strom hergestellt wurde. Die Teilchen, die nacheinander durchtreten, verdrängen jeweils Elektrolyt in dem Spalt und erzeugen einen Impuls gleich dem verdrängten Volumen des Elektrolyten. Somit ist die Teilchen-Volumen-Antwort die Grundlage für die Messung. Der durchschnittliche Durchmesser (Größe) der Tonerteilchen, abgeleitet von ihrem mittleren Volumen oder Gewicht, wird durch das Instrument angezeigt (siehe auch ASTM-Bezeichnung: F 577- 83).The toner powder particles according to the invention are prepared by mixing the binder defined above and the ingredients defined above in the melt phase, for example using a kneader. The kneaded mass preferably has a temperature in the range of 90 to 140°C and more preferably in the range of 105 to 120°C. After cooling, the solidified mass is crushed, for example in a hammer mill, and the coarse particles obtained are further divided, for example by an impact mill, to provide sufficiently small particles from which a desired fraction can be separated by sieving, air classification, cyclone separation or other classification techniques. The toner particles used in practice preferably have a mean diameter of between 3 and 20 microns, as determined against their mean volume, more preferably between 5 and 10 microns, as measured with a COULTER COUNTER (registered trademark), Model TA II, a particle size analyzer operating according to the principles of narrow gap electrolyte displacement, sold by COULTER ELECTRONICS Corp., Northwell Drive, Luton, Bedfordshire, LC 33, United Kingdom. In this device, particles suspended in an electrolyte (such as aqueous sodium chloride) are forced through a narrow gap across which an electric current has been established. The particles passing through one after the other each displace electrolyte in the gap and generate a momentum equal to the volume displaced. of the electrolyte. Thus, the particle volume response is the basis for the measurement. The average diameter (size) of the toner particles, derived from their mean volume or weight, is displayed by the instrument (see also ASTM designation: F 577- 83).
Geeignetes Vermahlen und Luftklassieren kann unter Anwendung einer Vorrichtungskombination, wie die Alpine Fließbett-Gegenstrahlmühle (A.G.F.), Typ 100, als Mahlvorrichtung und der Alpine Turboplex Windsichter (A.T.P.), Typ 50 G.C., als Luftklassiervorrichtung, erhältlich von Alpine Process Technology, Ltd., Rivington Road, Whitehouse, Industrial Estate, Runcorn, Cheshire, Großbritannien, erhalten werden. Eine weitere geeignete Vorrichtung für diesen Zweck ist der Alpine Multiplex Zick-Zack-Sichter, auch erhältlich von der letztgenannten Firma.Suitable grinding and air classifying can be obtained using a combination of equipment such as the Alpine Fluidized Bed Opposed Jet Mill (A.G.F.), Type 100, as the grinding device and the Alpine Turboplex Air Classifier (A.T.P.), Type 50 G.C., as the air classifying device, available from Alpine Process Technology, Ltd., Rivington Road, Whitehouse, Industrial Estate, Runcorn, Cheshire, UK. Another suitable equipment for this purpose is the Alpine Multiplex Zig-Zag Classifier, also available from the latter company.
Zu der erhaltenen Tonermasse wird ein fließverbesserndes Mittel in einem Hochgeschwindigkeitsrührwerk, beispielsweise HENSCHEL FM 4 von Thyssen Henschel, 3500 Kassel, Deutschland, zugegeben.A flow-improving agent, for example HENSCHEL FM 4 from Thyssen Henschel, 3500 Kassel, Germany, is added to the resulting toner mass in a high-speed agitator.
Das erfindungsgemäße Tonerteilchenpulver kann als Ein-Komponenten-Entwickler verwendet werden, d.h. in Abwesenheit von Trägerteilchen, wird jedoch vorzugsweise in einem Zwei-Komponenten-System, das Trägerteilchen enthält, verwendet.The toner particle powder according to the invention can be used as a one-component developer, i.e. in the absence of carrier particles, but is preferably used in a two-component system containing carrier particles.
Bei der Verwendung in Abmischung mit Trägerteilchen sind 2 bis 10 Gew.-% der Tonerteuchen in der gesamten Entwicklerzusammensetzung vorhanden. Geeignetes Vermischen mit den Trägerteilchen kann in einem Freifallmischer erfolgen.When used in admixture with carrier particles, 2 to 10% by weight of the toner particles are present in the total developer composition. Suitable mixing with the carrier particles can be carried out in a free-fall mixer.
Geeignete Trägerteilchen zur Verwendung bei der Kaskaden- oder Magnetbürstenentwicklung sind beispielsweise in der britischen Patentschrift 1438110 beschne ben. Zur Magnetbürstenentwicklung können die Trägerteilchen aufferromagnetischem Material, wie Stahl, Nickel, Eisenkügelchen, Ferriten und dergleichen oder Gemischen davon, beruhen. Die ferromagnetischen Teilchen können mit einer harzartigen Hülle versehen werden oder liegen in einer Harzbindemittelmasse vor, wie beispielsweise in US-P-4600675 beschrieben. Die mittlere Teilchengröße der Trägerteilchen liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 300 µm und besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 100 µm.Suitable carrier particles for use in cascade or magnetic brush development are described, for example, in British Patent Specification 1438110. For magnetic brush development, the carrier particles can be based on ferromagnetic material, such as steel, nickel, iron beads, ferrites and the like, or mixtures thereof. The ferromagnetic particles can be provided with a resinous shell or lie in a resin binder composition, as described, for example, in US-P-4600675. The average particle size of the carrier particles is preferably in the range of 20 to 300 µm and particularly preferably in the range of 30 to 100 µm.
Bei einer besonders interessanten Ausführungsform werden Eisenträgerteilchen mit einem Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 µm, beschichtet mit einer dünnen Haut aus Eisenoxid, verwendet. Trägerteilchen mit Kugelform können gemäß einem in der britischen Patentschrift 1174571 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.In a particularly interesting embodiment, iron carrier particles with a diameter in the range of 50 to 200 µm coated with a thin skin of iron oxide are used. Carrier particles with a spherical shape can be prepared according to a process described in British Patent Specification 1174571.
Die vorliegende Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel beschrieben, ohne darauf eingeschränkt zu sein. Alle Verhältnisse, Prozente und Teile, die darin erwähnt werden, sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anders ausgewiesen.The present invention is described by the following example, but is not limited thereto. All ratios, percentages and parts mentioned therein are by weight unless otherwise indicated.
Herstellung von Toner 1 (nicht erfindungsgemäß)Production of toner 1 (not according to the invention)
98 Teile Harz Nr. 1 von Tabelle 1 wurden 30 Minuten lang bei 110ºC in einem Laborkneter mit 2 Teilen Kupferphthalocyaninpigment (Colour Index PE 15:3) schmelzvermischt.98 parts of resin No. 1 from Table 1 were melt-mixed with 2 parts of copper phthalocyanine pigment (Colour Index PE 15:3) for 30 minutes at 110ºC in a laboratory kneader.
Nach Abkühlen wurde die verfestigte Masse pulverisiert und unter Verwendung einer Fließbettgegenstrahlmühle von ALPINE, Typ 100AFG (Handelsname) vermahlen, und weiter unter Verwendung einer Zick-Zack- Klassiervorrichtung Multiplex (Handelsname) von ALPINE, Typ 100MZR, klassiert. Der mittlere Teilchendurchmesser des abgetrennten Toners wurde mit einem Coulter Counter, Modell Multisizer (Handelsname), gemessen und betrug 8,3 µm auf das Volumen. Um das Fließvermögen der Tonermasse zu verbessern, wurden die Tonerteilchen mit 0,5% hydrophoben kolbidalen Kieselsäureteilchen (BET-Wert 130 m²/g) vermischt.After cooling, the solidified mass was pulverized and ground using an ALPINE fluidized bed jet mill, type 100AFG (trade name), and further classified using an ALPINE Multiplex (trade name) zigzag classifier, type 100MZR. The average particle diameter of the separated toner was measured with a Coulter Counter, model Multisizer (trade name), and was 8.3 µm by volume. To improve the fluidity of the toner mass, the toner particles were mixed with 0.5% hydrophobic colloidal silica particles (BET value 130 m²/g).
Die Herstellung von Toner II, der nicht zur Erfindung gehört, verläuft wie beschrieben für den Toner I, der nicht zur Erfindung gehört, mit dem Unterschied, daß das Harz Nr. 1 in gleichen Mengen durch Harz Nr. 3 aus Tabelle 1 ersetzt wurde.The production of toner II, which is not part of the invention, proceeds as described for toner I, which is not part of the invention, with the difference that that resin No. 1 was replaced in equal amounts by resin No. 3 from Table 1.
49 Teile von Harz Nr. 1 aus Tabelle 1 als Harz P1 und 49 Teile Harz Nr. 3 aus Tabelle 1 als Verbindung Q wurden 30 Minuten lang bei 110ºC in einem Laborkneter mit 2 Teilen Kupferphthalocyaninpigment (Colour Index PB 15:3) schmelzvermischt.49 parts of resin No. 1 from Table 1 as resin P1 and 49 parts of resin No. 3 from Table 1 as compound Q were melt-mixed with 2 parts of copper phthalocyanine pigment (Colour Index PB 15:3) at 110ºC for 30 minutes in a laboratory kneader.
Nach dem Kühlen wurde die verfestigte Masse pulverisiert und unter Verwendung einer Fließbettgegenstrahlmühle von ALPINE, Typ 100AFG (Handelsname), vermahlen und außerdem unter Verwendung eines Klassierers, ALPINE Multiplex Zick-Zack, Typ 100MZR (Handelsname), klassiert. Die mittlere Teilchengröße des abgetrennten Toners wurde mit einem Coulter Counter, Modell Multisizer (Handelsname), gemessen und betrug 8,0 µm auf das Volumen.After cooling, the solidified mass was pulverized and ground using an ALPINE fluidized bed jet mill, type 100AFG (trade name), and further classified using a classifier, ALPINE Multiplex Zig-Zag, type 100MZR (trade name). The average particle size of the separated toner was measured with a Coulter Counter, model Multisizer (trade name), and was found to be 8.0 µm by volume.
Zur Verbesserung des Fließvermögens der Tonermasse wurden die Tonerteilchen mit 0,5% hydrophoben kolloidalen Kieselsäureteilchen (BET-Wert 130 m²/g) vermischt.To improve the flowability of the toner mass, the toner particles were mixed with 0.5% hydrophobic colloidal silica particles (BET value 130 m²/g).
Der Test R wurde an dem Gemisch von Harz Nr. 1 und Nr. 3 ausgeführt und führte zu einem korrigierten Absorptionsdichtewert (Acor) gleich 0,5.Test R was carried out on the mixture of resin No. 1 and No. 3 and resulted in a corrected absorption density value (Acor) equal to 0.5.
Jeder der vorstehend hergestellten Toner I, II und III wurde zur Herstellung von Trägertonerentwicklern durch Vermischen des Gemisches von Tonerteilchen und kolloidaler Kieselsäure in einem 4 %-Verhältnis mit siliconbeschichteten Cu-Zn-Ferritträgerteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 55 µm verwendet.Each of the toners I, II and III prepared above was used to prepare carrier toner developers by mixing the mixture of toner particles and colloidal silica in a 4% ratio with silicon-coated Cu-Zn ferrite carrier particles having an average diameter of 55 µm.
Die so erhaltenen Trägertonergernische wurden getrennt in einer elektrophotographischen Kopiervorrichtung X-35 (Handelsname von Agfa-Gevaert N.V.) verwendet, worin die photoleitfähige Trommel mit einem Stufenkeiloriginal belichtet wurde.The carrier toner mixtures thus obtained were separately used in an electrophotographic copying machine X-35 (trade name of Agfa-Gevaert N.V.), in which the photoconductive drum was exposed to a step-wedge original.
Aus dem X-35-Kopierer wurde die standardmäßige Heißwalzenschmelzvorrichtung entfernt, und der Toner der nichtfixierten Kopie wurde kontaktfrei durch Bestrahlen unter Verwendung eines Infrarot-Schwarzkirper-Strahlungselements, das in einem Abstand von 10 mm von dem das Tonerbild tragenden Kopierpapier angeordnet war, geschmolzen. Das Kopierpapier wurde an dem Strahlungselement mit einer Geschwindigkeit von 5 cm pro Sekunde vorbeigeführt. Mit der dem Strahlungsheizelement zugeführten mittleren Leistung von 375 W konnte es auf einer Temperatur von 600ºC unter Verwendung von Reflektoren zur Fokussierung der Strahlungswärme auf das Kopierpapier betrieben werden.The standard hot roller fuser was removed from the X-35 copier and the toner of the unfused copy was removed by non-contact irradiation using an infrared black body radiant element placed at a distance of 10 mm from the copy paper bearing the toner image. The copy paper was passed past the radiant element at a speed of 5 cm per second. With the average power of 375 W supplied to the radiant heating element, it could be operated at a temperature of 600ºC using reflectors to focus the radiant heat onto the copy paper.
Auf den fixierten Tonerbildern wurden Glanzmessungen bei einem Reflexionswinkel von 60º gemäß DIN-Norm Nr. 67 530 (November 1972) zwischen Flächen der gleichen geringen optischen Dichte (D&sub1; = 0,25) und Flächen mit wesentlich höherer optischer Dichte (Dh = 1,60) durchgeführt.Gloss measurements were carried out on the fixed toner images at a reflection angle of 60º according to DIN standard No. 67 530 (November 1972) between areas of the same low optical density (D1 = 0.25) and areas with a significantly higher optical density (Dh = 1.60).
In der nachstehenden Tabelle 6 sind die erhaltenen Ergebnisse der Glanzmessung aufgeführt. Tabelle 6 Toner GlanzThe results of the gloss measurement obtained are shown in Table 6 below. Table 6 Toner Gloss
Aus den Meßergebnissen in Tabelle 6 ist ersichtlich, daß mit dem Toner 1 der Erfindung fast der gleiche Glanz in den nieder- und hochdichten Teilen des fixierten Tonerbildes erhalten wird, während mit den Vergleichstesttonern I und II ein wesentlicher Unterschied im Glanz zwischen den Dichtewerten erhalten wird.From the measurement results in Table 6, it is apparent that with the toner 1 of the invention, almost the same gloss is obtained in the low and high density parts of the fixed toner image, while with the comparative test toners I and II, a significant difference in gloss is obtained between the density values.
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