DE2260026A1

DE2260026A1 - Tonermaterial unter verwendung von polymeren mit seitenketten-kristallinitaet

Info

Publication number: DE2260026A1
Application number: DE2260026A
Authority: DE
Inventors: David A Buckley; Thomas R Hoffend; Burton B Jacknow; Robert Mermelstein; Joseph H Moriconi
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1972-01-03
Filing date: 1972-12-07
Publication date: 1973-07-19
Also published as: FR2167167A5; BR7300027D0; BE793639A; ES410267A1; IT973330B; US3853778A; AU465653B2; SE391040B; NL7300096A; CA998869A; AU5063772A; JPS5613943B2; GB1423291A; JPS4879639A

Description

XEROX CORPORATION, Rochester, N.Y. /"U.S.A»

Tonermaterial unter Verwendung von Polymeren mit Seitenketten-Kristallini tat

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Elektrophotographie und insbesondere auf eine elektrostatographisches Entwicklermaterial und auf ein Verfahren zur Anwendung des Entwicklermaterials.

Es ist bekannt, daß Bilder auf der Oberfläche gewisser photoleitender Materialien durch elektrostatische Mittel erzeugt und entwickelt werden können. Das grundlegende xerographisehe Verfahren, wie es durch Carlson in der US-PS 2 297 691 gelehrt wird, beinhaltet eine gleichmäßige Aufladung einer photoleitenden Isolationsschicht und anschließende Belichtung der Schicht durch ein Licht-Schatten-Bild, welches die Ladung auf den Teilen

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der Schicht, die dem Licht ausgesetzt sind, verzehrt. Das elektrostatische latente Bild, das auf der Schicht erzeugt ist, entspricht der Konfiguration des Licht-Schatten-Bildes. Alternativ kann ein latentes elektrostatisches Bild auf der Platte durch direkte Aufladung der Platte in Bild-Konfiguration erzeugt werden. Dieses Bild wird durch Abscheidung eines feinverteilten elektroskopischen Entwicklermaterials, das "Toner" genannt wird, auf der bildtragenden Schicht sichtbar gemacht. Ein Toner besteht normalerweise aus einem thermoplastischen Harz und einem Farbstoff. Ein gepulvertes Entwicklungsmaterial wird normalerweise durch jene Teile der Schicht angezogen, die eine Ladung zurückhalten, wodurch ein dem latenten elektrostatischen Bild entsprechendes Tonerbild erzeugt wird. Dieses Pulverbild kann anschließend auf Papier oder andere Aufnahmeoberflächen übergeführt werden und das übergeführte Bild kann durch Erhitzen oder andere geeignete Fixierungen permanent gemacht werden. Das vorstehende allgemeine Verfahren wird auch in den US-Patentschriften 2 357 8o9, 2 89I ool und 3 079 beschrieben.

Der Toner stellt ein elektroskopisches Material dar, welchem normalerweise eine Ladung erteilt wird, die entgegengesetzt zu der des zu entwickelnden elektrostatischen Bildes ist. Der Toner umfaßt ein Harz und einen Farbstoff, der ein Pigment wie Ruß oder ein Färbemittel sein kann. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, 'am die gewünschte Ladung den Tonerteilchen zu verleihen und um die Teilchen auf die Oberfläche aufzubringen, die das zu entwickelnde latente elektrostatische Bild enthält.

Ein Entwicklungsverfahren, wie es durch Wise in der US-Patentschrift 2 618 552 beschrieben ist, ist unter dem Namen "Kaskaden" Entwicklung bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes dadurch erreicht, daß ein Entwicklergemisch aus relativ großen Trägerteilchen

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an deren Oberfläche feine Tonerteilchen elektrostatisch anhaften, auf der bildtragenden Oberfläche aufgewalzt oder durch Kaskaden aufgesprüht werden. Die Zusammensetzung bzw. das Material der Trägerteilchen wird so gewählt, daß die Tonerteilchen auf die gewünschte Polarität.triboäektrisch aufgeladen werden. Beim Aufwalzen oder Aufsprühen des Gemisches auf die bildtragende Oberfläche werden die Tonerteilchen elektrostatisch auf den geladenen Teilchen des Bildes, nicht jedoch den ungeladenen oder Hintergrundteilen des Bildes abgeschieden und befestigt. Die Trägerteilchen helfen, um jegliche Tonerteilchen zu entfernen, die auf diesen Hintergrundbereichen versehentlich abgeschieden werden. Dies führt zu einem ausgezeichneten Tonerbild mit nur wenig Tonerteilchen in den Hintergrundbereichen.

Ein anderes System zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder unter Verwendung von Tonerteilchen ist als "Pulverwolken" ("powder cloud") Entwicklung bekannt· Bei dieser Technik wird eine Dispersion elektrisch geladener Teilchen in einem gasförmigen Strom in Nachbarschaft zu der das elektrostatische latente Bild tragenden Oberfläche geführt. Die Teilchen werden aus der fluiden Dispersion auf die geladenen Bereiche der bildtragenden Platte unter Bildung eines Pulverbildes auf der Platte gezogen. Diese· Technik ist insbesondere bei kontinuierlicher Tönungsentwicklung nützlich. Diese Art der Entwicklung wird weiter in den US-Patentschriften 2 221 (Carlson) und 2 935 2^4 (Heubner) beschrieben.

Ein weiteres Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder stellt das sogenannte "Magnetbürsten" Verfahren dar, das beispielsweise durch G'iamo in der US-Patentschrift 2 93o beschrieben ist. Bei diesem System wird der Toner mit magnetischen Trägerteilchen unter Bildung eines magnetischen Entwicklergemisches vermischt. Das Gemisch wird durch ein, ein

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magnetisches Feld erzeugendes, magnetisiertes Element getragen, wobei die magnetischen Trägerteilchen in einer bürstenartigen Konfiguration gehalten werden. Wenn die Bürste mit der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche in Verbindung kommt, werden die Tonerteilchen von der Bürste durch elektrostatische Kräfte gezogen und in Bild-Konfiguration auf der Oberfläche abgeschieden.

Mehrere andere Entwicklungsverfahren unter Verwendung von Tonerteilchen zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder sind bekannt. Hierunter befinden sich die "touchdown"-Entwicklung beschrieben durch Gundlach in der US-Patentschrift J5 166 4j52, "Skid"-Entwicklung, beschrieben durch Mayo in der US-Patentschrift 2 895 847, "fur-brush"-Entwicklung, beschrieben durch Greaves in der US-PS 2 9o2 974 und die "Fließbett¹¹-Entwicklung, beschrieben durch Mott et al in der US-PS 2 008 826.

Bei jedem der vorstehend angeführten elektrostatischen Bild-Entwicklungsverfahren kann das Tonerbild auf der phötoleitfähigen Oberfläche fixiert oder elektrostatisch auf ein Aufnahmeblatt, beispielsweise durch das von Carlson in der US-PS 2 297 691 beschriebene Verfahren, übergeführt werden.

Verschiedene Arten von thermoplastischen Harzen werden gegenwärtig in Tonerteilchen verwendet. Während sie im allgemeinen zur Erzeugung von Bildern guter Qualität geeignet sind, weisen diese Tonermaterialien in bestimmten Bereichen jedoch ernste Nachteile auf. Das Tonerharz muß fähig sein, leicht auf der bildtragenden Oberfläche, z.B. durch eine Hitzeschmelz- oder Lösungsmitteldampf-Behandlung, fixiert zu werden. Wenn der Toner auf einer brennbaren"Oberfläche wie Papier verwendet werden muß und^da einige Materialien derart hohe Schmelztemperaturen aufweisen, muß zum Erhalt einer guten Anhaftung des Harzes auf dem Papier auf eine derartige Temperatur erhitzt werden,

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daß das Papier versengen oder sogar verbrennen kann» Andererseits reisen einige Harze derart niedrige Schmelztemperaturen auf, daß sie bei den üblicherweise vorliegenden Raumtemperaturen klebrig sind, was zu einem unerwünschten Verbacken oder zur Agglomeration der Teilchen während des Stehens oder der Lagerung führt. Die Temperatur, bei der das Verbacken oder die Agglomeration, d.h. die Blockierung, bei einem gegebenen Harz erfolgt, wird "Blockierungstemperatur" für dieses Material genannt. Übliche harzartige Tonermaterialien sind durch eine Blockierungstemperatur gekennzeichnet, die wesentlich unter der Schmelztemperatur liegt. Somit weist ein Tonermaterialj das eine Blockierungstemperatur, die wesentlich oberhalb der normalerweise während der Lagerung auftretenden Temperatur liegt, besitzt, auch eine hohe Schmelztemperatur auf, wodurch eine sehr große Hitzeenergiemenge zum Schmelzen des Tonermaterials auf dem Kopiersubstrat, z.B. Papier, erforderlich ist* Bei Verwendung eines Toners mit hohem Schmelzpunkt in einer herkömmlichen xerographisehen Kopier- oder Vervielfältigungsvorrichtung sind entweder niedrige Betriebsgeschxilndigkeiten oder größere Schmelzer zur geeigneten Fixierung des abgeschiedenen Tonerbildes erforderlich. Die durch Schmelzer bzw. Schmelzvorrichtungen hoher Leistung erzeugte Hitze gefährdet empfindliche Maschinenteile wie Selen-Photoleiter- -■-schichten und führt auch zur Erhöhung der Raumtemperatur, was von dem die Maschine bedienenden Personal nachteilig empfunden wird.

Die Erzeugung thermoplastischer Harze mit ständig gleichförmiger Molekulargewichten ist schwierig und teuer. Da die amorphen thermoplastischen Harze aus amorphen Gemischen von Polymermolekülen unterschiedlicher Molekulargewichte bestehen, besitzen sie normalerweise weite nicht gleichmäßige Schmelzbereiche, sind schwierig zu reproduzieren und folglich können die Schmelztemperaturen nicht genau vorhergesagt werden. Die

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Schmelzvorrichtungen müssen dementsprechend größere als üblicherweise erforderliche Kapazitäten zur Handhabung der Veränderungen der Toner aufweisen, die von Zeit zu Zeit unerwartet hohe Schmelzpunktbereiche haben können. Da die Temperatur in der Schmelzvorrichtung nicht oberhalb des Verkohlungspunkts des Papiers erhöht werden kann, ist es oft erforderlich, auch die Geschwindigkeit, mit der das Papier durch die Schmelzvorrichtungseinlieit der automatischen xerographischen Kopier- und Vervielfältigungsmaschinen passiert, zu verringern.

Es pestdit deshalb ein Bedarf nach einem Tonermaterial mit einer ausgewogenen Kombination von Blockierungstemperatur und Schmelztemperatur, wodurch die vorstehend angeführten Schwierigkeiten vermieden werden könnten.

Die Polymerkomponente der Toner für automatische elektrostatographische Kopier- und Vervielfältigungsvorrichtungen sollten sowohl hart als auch zäh sein. Weiche Tonermaterialien neigen zur Bildung unerwünschter Filme auf wiederverwendbaren elektrostatographisehen Platten. Diese Filme, die gegenüber der Platte unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen und von Natur aus hygroskopisch sind, beeinträchtigen die elektrische Leitfähigkeit der Platte bei Betrieb der Vorrichtung unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit in nachteiliger Weise. Ein zu zähes Material ist jedoch vom Standpunkt seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber der Vermahlung beispielsweise durch Strahlpulverisierungs-Verfahren unerwünscht. Äußerst harte und brüchige Polymere können zur Bildung von Tonermaterialien nicht mit Vorteil verwendet werden, da sie beim Aufprall aufeinander oder auf relativ harten Mäschinenoberflächen zum Bruch neigen, wodurch ein feiner Abriebsstaüb in der, den Toner handhabenden Vorrichtung entsteht, welcher in der Luft treiben und vor-

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zeitige Beschädigung der kritischen Maschinenteile bewirken kann.

Die Erzeugung von Tonern aus kristallinen Polymeren ist versucht worden, da, wie bekannt ist, derartige Polymere eher ziemlich scharf als über einen breiten Schmelzbereich schmelzen. Die üblicherweise erhältlichen kristallinen Polymeren sind jedoch relativ leitfähig und beeinträchtigen die Stabilität des latenten Bildes auf der mit dem Bild versehenen elektrostatographisehen Platte. Darüberhinaus sind derartige Polymeren infolge ihrer hohen Ladungsabnahme-Geschwindigkeit nicht fähig, eine Ladung der richtigen Polarität bei der Vermischung und der Elektrifizierung durch die

Oberfläche der Trägerteilchen aufzunehmen und zu erhalten, wenn sie in Kaskaden'· oder Magnetbürsten-Entwicklungssystemen verwendet werden.

Da die meisten thermoplastischen Materialien in einem oder mehreren der vorstehend angeführten Bereiche Nachteile aufweisen, besteht ein fortwährender Bedarf für Verbesserungen der in der Herstellung von Tonermaterialien verwendeten Substanzen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Entwicklermaterialien zur Verfügung zu stellen, die die vorstehend angeführten Nachteile überwinden.

Die Erfindung hat sich weiter die Aufgabe gestellt, Tonermaterialien zur Verfugung zu stellen, die bei Raumtemperaturen nicht klebrig sind, jedoch bei relativ niedrigen Temperaturen schmelzen,

Die Erfindung ist insbesondere auf die Bereitstellung- von Tonermaterialien gerichtet, die selbst nach erfolgtem Stehen beiRaumtemperatur während langen Zeitdauern nicht zur Verbackung

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oder Agglomeration neigen.

Gemäß der Erfindung wird eine weitere Aufgabe in der Bereitstellung von Tonermaterialien, die aus niedrigschmelzenden Polymerrnaterialien erzeugt sind, gesehen, welche über einen eng begrenzten Temperaturbereich schmelzen und das richtige Maß an Härte und Zähigkeit aufweisen^ wodurch sie leicht zerteilt werden können, dem Aufprall widerstehen, nicht zur Abscheidung unerwünschter Filme auf elektrostatographischen Platten neigen und während des Gebrauchs nicht zerbrechen.

Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Bereitstellung einer neuen Klasse von Tonermaterialien erfüllt, die aus Polymeren mit Seitenketten-Kristalliriität erzeugt sind, und einen Polymer-Schmelzpunkt oberhalb etwa 4o°C und ein durchschnittliches Molekulargewicht von höher als 2ooo aufweisen, wobei sie polymere Alkyl-Seitenketten mit zumindest 14 Kohlenstoffatomen besitzen. Derartige Polymere, die durch Additiohs- oder Kondensations-Polymerisation von Monomeren mit langkettigen Alkylresten mit oder ohne weitere geeignete copolymer!sierbare Monomere erzeugt Werden können, ergeben bei Vermischung mit einem Farbstoff und gegebenenfalls bis zu etwa 9o Gew.-# eines weiteren thermoplastischen Polymermaterials ausgezeichnet verwendbare, niedrigschmelzende, freifließende Toner, die innerhalb eines visuell gemessenen Bereiches von weniger als etwa lo°C schmelzen. Die erfindungsgemäßen Toner weisen viele vorteilhafte Eigenschaften auf, die auf die kristalline Natur des Polymeren zurückgeführt werden können und doch in Überraschender Weise nicht durch die normalerweise mit den auf kristallinen polymeren Komponenten basierenden Tonern anhaftenden Nachteilen behindert sind. Diese Polymeren schmelzen somit scharf und weisen rasche Veränderungen der Schmelzviskositäten mit der Temperatur auf, was eine wünschenswerte Eigenschaft, die sich aus der kristallinen Struktur des Polymeren ergibt, darstellt. Obwohl diese Polymeren kristallin sind, weisen sie keine hohe Ladungs-

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abhahme-Geschwindigkei't auf und sie sind nicht hoch leitfähig, weshalb sie zur Erzeugung entwickelter latenter Bilder hoher Qualität und gegebenenfalls Bilddichte geeignet sind. Die s'eitenketten-kristallinen Polymeren weisen vorteilhafterweise einen Schmelzpunkt innerhalb des Bereiches von etwa 4o°C bis 135°Cj vorzugsweise zwischen 6o bis loo°C, auf, welches einen beträchtlich tieferen Bereich als den der üblicherweise zur Herstellung von Tonermaterialien verwendeten Polymeren darstellt.

Geeignete, im Rahmen der Erfindung vervjendbare Polymeren weisen ein nicht kristallines (d.h. amorphes) "backbone" bzw. eine Hauptkette mit daran hängenden kristallinen Alkylgruppen auf. Die chemische Struktur der Hauptkette ist nicht von kritischer •Wichtigkeit, da sie lediglich dazu dient, die kristallinen Seitenketten, die faktisch die wünschenswerten Schmelzeigenschaften des Polymeren ergeben, zusammenzuschließen. Das Polymere kann somit ein Additions- oder Kondensations-Polymeres darstellen, das durch jegliches Verfahren erzeugt wird, so lange dieses Verfahren geeignet ist, ein Produkt mit amorpher Hauptkette mit Seitenketten-Kristallinität zu ergeben.

Jegliches geeignete teilchenförmige Harz mit amorpher Hauptkette und Seitenketten-Kristallinität, die durch eine C,h oder längere Alkylkette verliehen ist, einem scharfen Schmelzpunkt innerhalb des Bereiches von 4o°C bis lj55°C, eines Molekulargewichtes von zumindest 2oo'o und einer Volumen-wlderstands-

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fähigkeit von zumindest etwa Io Ohm-cm kann hier Verwendung finden. Typische, obige Erfordernisse erfüllende Polymeren weisen die charakteristische ^C=CC monomere Struktur auf, die beispielsweise aus den folgenden Vinyl-Monomeren erzeugt wird: Ester aus gesättigten Alkoholen, mit C, 2, oder längerer Kette mit mono- und dibasischen ungesättigten Säuren, wie langkettige Alkylacrylate, Methacrylate und Halogenacrylate, di-(CiM oder

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längere Alkyl)-fumarate und Maleate, und deren Gemische; Vinylketone wie C₁^ oder längere Alkylvinylketone, z.B. Docosylvinylketon; Vinylester wie Vinyldocosylat; ungesättigte aromatische Verbindungen wie P-(C₁^ oder längere Alkyl)-styrol und Cb -Methylstyrol, l-Vinyl-4 (C^j. oder höheres Alkyl)-naphthalin, und deren Gemische; Copolymeren der vorstehend angeführten Monomeren mit bis zu 2o% anderen polymerisierbaren Vinylverbindungen, wie Acrylamid, Methacrylamid, Acrylnitril, Methacrylnitril, Haiogenacrylnitril, und Pheny!acrylnitril, N-substituierte ungesättigte Amide, wie N,N-di-(C.L oder höheres Alkyl)-acrylamid, N-(C₁₂J. °der höheres Alkyl)-acrylamid und deren Gemische; ungesättigte Äther wie Vinylalkyläther aus C₁^ oder höheren Alkoholen oder Thioalkoholen und deren Gemischen; ungesättigte heterocyclische Verbindungen wie C,u oder höher älkylsubstituiertes Vinylpyridin, Vinylfuran, Vinylcumaron, N-Vinylcarbazol und deren Gemische; sowie Kondensations-Polymere einschließlich Polyester, wie lineare, ungesättigte und Alkydtypen, die beispielsweise durch Umsetzung einer difunktionellen Säure wie Phthal-, Isophthal-, Terephthal-, Äpfel-, Malein-, Zitronen-, Bernstein-, Glutar-, Adipin-, Wein-, Pimelin-, Suberin-, Azelain-, Sebacln- und Kampfersäure oder deren Anhydride mit einem verzweigten Diol wie Docosan-l,2-diol erzeugt wurden; Polyäther wie des Epoxytypus, die beispielsweise durch Kondensation von Epichlorhydrin mit einem C,^ oder höher Alkylvazweigten Glykol, z.B. Docosyl-l,2-diol erzeugt wurden; andere Polyäther, die beispielsweise durch Reaktion von Formaldehyd mit einem C, h oder höheren Alkyl-1,2-glykol erzeugt wurden; Polyurethane, die beispielsweise durch Reaktion eines Diisocyanates, wie Toluol-^^-diisocyanat-methylen-bis^-phenylisocyanat), Bitoluylen-diisocyanat, 1,5-Naphthalin-diisocyanat und Hexamethylen-diisocyanat mit einem verzweigten Glykol mit 14 oder mehr Kohlenstoffatomen erzeugt wurden, Phenolaldehyd-Harze, die beispielsweise durch Kondensation eines C,^- oder höher Alkyl-subsituierten Resorcinols, Phenols oder Kresols

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mit Formaldehyd, Furfural öder Hexamethylentetramin erzeugt wurden; C₁₂, oder höher-(Alkyl, oder Älkaryi)-substituierte Silikone; etc.

Jegliches geeignete Gemisch eines Block-·oder Pfrdpf-Cbpolymeren von Terpolymeren aus den vorstehenden Materialien kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung finden.

Der Toner sollte eine Teilchengröße, die für das bestimmte

. ■ geeignet . ist.

Entwicklungsverfahren, in dem er angewendet werden solljvauf· weisen^ da Jedes Entwicklungssystem seine eigenen optimalen Teilehengroßen-Erfordernisse besitzt.

Der Toner kann zur wirksamen Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder durch irgendeine der vorstehend beschriebenen Techniken verwendet werden und ist insbesondere bei den Kaskaden- und Magnetbürsten-Entwicklungstechniken nützlich. Bei der Verwendung in diesen EntiCLeklungstechniken wird der Toner mit-ausgesuchten Trägerteilchen vermischt, um den tonerteilchen eine Ladung der gewünschten Polarität zu verleihen; wodurch letztere zur elektrostatischen Änhäf'tung und Beschichtung jeglicher Trägerte.ilchen veranlaßt werden * Die Trägerteilchen können entweder elektrisch leitend oder isolierend und magne« tisch oder unmagnetisch unter der Voraussetzung sein, daß die Tonerteilehen elektrostatisch an den Trägerteilchen anhaften und diese umgeben. Wird eine Positivreproduktiön des elektrostatischen latenten Bildes gewünscht, wird das Trägerteilchen derart gewählt, daß die Tonerteilehen eine Ladung entgegengesetzter Polarität zu der des elektrostatischen latenten Bildes annehmen. Wird alternativ eine Umkehr-Reproduktion des elektrostatischen latenten Bildes"gewünscht, wird der Träger derart gewählt, daß die Tonerteilchen eine Ladung der gleichen Polarität wie Jene des elektrostatischen latenten Bildes annehmen. Typische verwendbare Träger sind beispielsweise durch Walkup in der US-PS 2 6l8 551 und durch Wise in der US-PS 2 6l8 552

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beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Tonermaterialien können zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder auf der Oberfläche jeglicher geeigneten, ein latentes elektrostatisches Bild tragenden photoleitenden oder anderen Oberfläche verwendet werden. Typische verwendbare Photoleiter sind beispielsweise durch Bixby in der US-Patentschrift 2 97o 9o6 und durch Middletön et al in der US-Patentschrift ;S 121 006 beschrieben.

Die Polymeren mit Seitenketten-Kristallinität bilden ausgezeichnete Toner, insbesondere infolge ihrer Dauerhaftigkeit und ausgezeichneten Schmelzeigenschaften. Derartige Polymere weisen eine Schmelztemperatur auf, die im wesentlichen die gleiche wie ihre Blockierungstemperatur ist. Somit kann ein kristallines Polymeres für den Gebrauch als Toner, welches eine Block! erungs temperatur ·, die ausreichend über der Baumtemperatur zur Verhinderung der Blockierung während der Lagerung oder des Gebrauchs liegt, ausgewählt werden. Andererseits wird die Schmelz temperatur annähernd die gleiche wie die Blockierungs*- temperatur, und dadurch viel niedriger als die Schmelztemperatur der üblichen amorphen Toner-Polymeren sein. Die scharfe Schmelztemperatur von kristallinen Polymeren erlaubt rasches Schmelzen der Tonerbilder bei einer relativ niedrigen Temperatur, wodurch die Hitzeenergie konserviert und die empfindlichen Maschinenteile vor den schädlichen Auswirkungen Übermäßigen Erhitzens geschützt werden.

Das Tonermaterial kann durch jegliche bekannte Technik, z.B. durch Auflösung eines Farbstoffes oder Pigmentes in dem Monomeren vor der Polymerisation, durch Einbringung des Färbemittels in die polymere Schmelze vor der Bildung der Teilchen, durch Ein» bringung der Farbe in eine Lösung des Polymeren vor der Bildung der Teilchen, durch Oberflächenfärbung der Tonerteilchen oder durch jegliche gewünschte Kombination dieser Techniken gefärbt

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werden.

Als Farbstoff für die Tonerteilchen kann jedes geeignete Pigment oder Farbstoff Verwendung finden, typische Farbstoffe umfassen Ruß, z.B. Kochofen-Ruß oder Gasruß, wie Black Pearls L oder Neospectra Mark II und deren Gemische. Ruß stellt den bevorzugten Farbstoff dar, da dieser leicht in dem kristallinen Polymeren dispergiert wird und eine intensive schwarze Farbe aufweist.

Jedes geeignete Verfahren zur Erzeugung von kleinen Teilchen der gewünschten Größe aus dem polymeren Toner kann wie gewünscht angewandt werden. Typischerweise können kleine Teilchen durch Vermählen, Em^ulsions-Sprühtrocknung, Lösungs-Sprühtrocknung etc. erzeugt werden. Das Mahlen der polymeren kristallinen Materialien kann zur Zerstörung der Kristallinität führen und. Reaktionen bewirken. Um das Auftreten derartiger Reaktionen zu verhindern, kann es bevorzugt sein, die polymere Masse mit Trockeneis zu kühlen und sie im gekühlten Zustand zu vermählen.

Die Verfahren, durch die die verwendbaren Polymeren erzeugt ■ werden können, sind dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann bekannt. Es wird hiermit auf die folgenden Literaturstellen Bezug genommen, die sich mit verwendbaren Polymerisations-Verfahren beschäftigen:

(1) W.R. Sorenson und T.W. Campbell, "Preparative Methods of Polymer Chemistry", Second Edition,

■ Interscience 1968, und

(2) G.E. Ham, "Vinyl Polymerization", Marcel Dekker 1967. ' '

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Die Acrylate (und Methacrylate) mit langen Seitenketten und deren Copolymeren mit Styrol sind insbesondere bevorzugt. Sie können durch Vinyl-Polymerisation aus langkettigen Alkylacrylaten (oder Methacrylaten) erzeugt v/erden.

Das bevorzugte Verfahren zur Erzeugung der Acrylat- oder Methacrylat-Monomeren mit langer Seitenkette stellt die Transveresterung von Ä'thylacrylat oder Methacrylat mit einem langkettigen monofunktionellen Alkohol dar. Itypischerweise werden 2,5 Mol Äthylacrylat mit l,o Mol n-Docosanol in Gegenwart von o,öl Mol-;?» Phenothiazin und l,o Mol-$ Tetra-alkyltitanat zwischen 8o bis 12o C umgesetzt. Die Reaktionsprodukte stellen äquimblare Mengen von Docosylacrylat und Äthylalkohol zusammen mit unverändertem Äthylacrylat dar. Der vollständige Umsatz der Transveresterungs-Reaktion wird durch die Entfernung des Äthanol/Äthylaerylat-Azeotrops bewirkt, welches durch den Brechungsindex oder durch Gasflüssigkeits-Chromatographie überwacht v/erden kann. Die Bildung des Produktes kann auch durch Gasflüssigkeits-Chromatographie des Docosanol/Docosylacrylat-Verhältnisses überwacht v/erden, welches annähernd 95$ Umsatz in 2 Stunden anzeigt. Die letzten Spuren des Äthylacrylats werden im Vakuum entfernt. Das resultierende Produkt ist im allgemeinen für die Polymerisationszwecke ausreichend rein. Hiernach kann es zur Bildung von Homopolymeren verwendet oder mit Styrol unter Bildung von Block- oder Gemischen von Block-Copolymeren und Homopolymeren durch jegliches geeignete Verfahren, beispielsweise durch Polymerisation in Masse, Lösung, Suspension oder Emulsion, polymerisiert werden.

In einer typischen Lösungs-Polymerisation werden o,33 Mol Docosylacrylat, o,j53 Mol Styrol und l,o Mol Benzol auf 8o°C während Io Stunden in Gegenwart von l,6l g Azoisobutyronitril, einem freien Radikal-Katalysator, erhitzt. Das resultierende Produkt wird in ein Gefäß gegossen und über Nacht in einem Vakuumofen bei 75°C unter Erhalt eines schwach gelben Peststoffes

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mit dem Schmelzpunkt 59.» 5 Ms 6ΐ*?Ο erhitzt. Die Gelpermeations-Chromatographie zeigt keine deutlichen Mengen an verbleibenden Monomeren.

Typiseherweise können Entwicklermaterialien aus Trägern und Tonern erzeugt werden* wobei letztere o,2 Ms 5 Gew.-$ der Probe ausmachen können. Das optimale Verhältnis von Träger zu Toner in einem Entwickler hängt von dem verwendeten EnWicklungssystem ab. Darüberhinaus können für die optimale Leistung bei jeglicher spezifischen Entwicklungs- oder Säuberungsärt verschiedene Typen an Zusatzstoffen erforderlich werden. Jedes Entwicklungssystem hat seine eigenen spezifischen Zusatzstofftyp-Erfordernisse für eine optimale Leistung. Somit wird bei der Kaskadenentwicklung ein hydrophobes Metallsalz einer höheren Fettsäure häufig zu dem Toner für eine verbesserte Säuberung (US-PS 3 577 3^5) zugefügt.

Die in den Tonern gemäß der Erfindung verwendeten Polymere mit kristalliner Seitenkette können in Verbindung mit anderen nicht kristallinen Polymeren unter Erzeugung von Gemischen verwendet werden. Die nicht kristallinen Polymeren bilden im allgemeinen, sofern sie allein verwendet werden,hoch und innerhalb eines breiten Bereiches schmelzende Tonermaterialien. Werden sie jedoch in Verbindung mit den Polymeren, die die Seitenketten-Kristallinität aufweisen, verwendet, besitzen die resultierenden Toner-. materialien einen deutlichen Schmelzvorteil über die lediglich

aus amorphen polymeren Materialien.erzeugten,Toner. Somit sind * . Polymeren mit

Gemische aus amorphen Polymeren mitykristalliner Seitenkette nützlich, da die Gegenwart von selbst sehr geringen Konzentrationen des letzteren einen deutlichen viskositätserniedrigenden Effekt ausübt. Das Ausmaß der Viskositätserniedrigung hangt von der Natur des Polymeren mit kristalliner Seitenkette und seiner Menge, die mit dem amorphen Polymeren vermischt ist* ab. Materialien aus Gemischen, die nur 1% Polymeren itiit kristalliner Seitenkette· enthalten, weisen einen Schmelzvorteil gegenüber

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den amorphen Polymeren bei deren Verwendung auf. Gemische m-it Io bis ^o Gew.-^ führen zu Tonermaterialien mit noch höherem Schmelzvorteil. Tonermaterialien mit noch höheren Prozentsätzen an Polymeren mit kristalliner Seitenkette, z.B. 9o Gew.~# und mehr können auch verwendet werden.

Jedes herkömmliche Mischverfahren kann zur Erzeugung der vorstehend beschriebenen kristallinen-arnorphen Polymergemische verwendet werden. Die Polymermaterialien und das Pigment können gleichzeitig vermischt, oder, sofern erwünscht, kann das Pigment mit einem Polymeren und das resultierende Gemisch anschließend mit dem anderen Polymeren vermischt werden. Eine innige Vermischung kann durch jede Mahl- oder Knetvorrichtung erreicht werden. Da das Polymere mit Seitenketten-Kristallinität beträchtlich unterhalb dem amorphen Polymeren schmilzt, kann es wünschenswert sein, das Pigment mit dem kristallinen Polymeren zu vermischen und anschließend das resultierende pastenähnliche Material mit dem viskosen amorphen Polymer zu vermischen. Dieses Verfahren vermeidet die sich bei Vermischung einer hochviskosen Flüssigkeit mit einer anderen niedrigviskosen Flüssigkeit ergebenden Schwierigkeiten.

Unter den zu den vorstehend beschriebenen Polymeren mit kristalliner Seitenkette zumischbaren amorphen Materialien befinden sich: Acrylharze, Polystyrol, Polystyrol/Vinylester (z.B. Styrol/ n-Butylmethacrylat), Polyäthylen, Äthylen-vinylacetat-Polymere, ABS, Polyäther, Polyester und Vinyl-Polymere.

Eine besonders nützliche Mischung resultiert bei Vermischung eines Vinyl-Polymeren mit Seitenketten-Kristallinität, wie eines PolyCalkylacrylat-styrol-Copolymeren) mit einem Polyacrylat, z.B. einem Copolymeren aus Styrol mit einem niedrigen Acrylat.

Die nachstehenden Beispiele definieren und beschreiben weiter

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beispielhafte Verfahren zur Erzeugung der Toner und der Entwickler gemäß der Erfindung und deren Verwendung zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern. Teile und Prozentsätze sind, sofern nicht anders angegeben, auf Gewichte bezogen.

Beispiel 1:

Toner werden durch Schmelzen eines thermoplastischen Harzes, Einmischung von etwa Io Gew. ~fo, bezogen auf das Gewicht des Harzes, von feinzerteiltem Ruß, Abkühlung unter Bildung einer festen Masse und Zerteilung der Masse in einer Mikropulverisiervorrichtung inter Erzeugung von Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io bis etwa 15 Mikron erzeugt. Die verwendeten thermoplastischen Materialien waren wie folgt:

(a) ein herkömmlicher Toner auf Basis eines amorphen Styrol/n-Butyime.thacrylat-Polymeren;

(b) ein amorphes Styrol/n-Butylmethacrylat-Polymeres und ein Weichmacher, der ein'Gemisch aus Ortho- und Paratoluol-sulfonamid, im Handel durch Monsanto unter dem Warenzeichen Santicizer 9 erhältlich, darstellt;

(e) ein Docosylacrylat-Polymeres mit einem Schmelzpunkt von 62 bis °

(d) ein aus etwa 7o Mol-# Docosylacrylat und etwa MoI-^ Styrol erzeugtes Copolymeres mit einem Schmelzpunkt von 6l bis °

(e) ein Tetracosylmethacrylat-Polymeres mit einem Schmelz punkt von 64 bis 66°C;

(f) Poly [2,2'-(p-phenylendioxy)äthylen-azelatJ mit einem

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Erweichungspunkt von 70 bis lo5°C.

Etwa 2 Teile von jeder der zu prüfenden Tonerproben werden mit etwa 2oo Teilen Trägerperlen vermischt. Die Trägerperlen werden, wie es in der US-Patentschrift 2 618 551 beschrieben ist, hergestellt. Jedes Gemisch wird über eine photoleitfähige Oberfläche, die ein elektrostatisches latentes Bild trägt, durch Kaskaden aufgebracht. Der Toner wird auf der Oberfläche in Bild-Konfiguration abgeschieden. Jedes erzeugte Bild wird anschließend auf ein Papier-Aufnahmeblatt durch das in der US-Patentschrift 2 576 o47 beschriebene Verfahren übermittelt.

Die mit jedem Toner erzeugten individuellen Blätter werden anschließend auf Temperaturen von 6o, 80, loo, 12o und l4o°C in einem Luftzirkulations-Ofen erhitzt. Die mit jedem Toner bei jeder Temperatur erhaltene Befestigungs- bzw. Anhaftungsqualität und die Widerstandsfähigkeit der befestigten Bilder gegenüber dem Abrieb werden sodann durch Befestigung jedes der Blätter an einen, die Gesamtseite abreibenden Zylinder, mit einem Durchmesser von etwa 25,4 cm (Io inches) geprüft. Gegen das Kopierblatt wird ein herkömmliches Xerox 8l;5 Reinigungsgewebe durch eine unter Federspannung stehende Walze unter einer Federspannung von etwa l8,1 kg (4o lbs.) pro lineare 2,5^ cm (1 inch) gepresst. Durch die Rotation des das Kopierblatt tragenden Zylinders wird das gesamte Tonerbild auf dem Kopierblatt durch den Reibungskontakt mit dem Gewebe abgerieben. Eine minimale Schmelztemperatur wird,wenn das gesamte Prüfgepräge nach einem Abriebsbetrieb von 5 Umdrehungen des abreibenden Zylinders lesbar ist, eingestellt. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in Tabelle I zusammengestellt.

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Tabelle I Beständigkeit des wärmefixierten entwickelten

Bildes

Thermoplastisches	60⁰C	80⁰C	loo°C	12o°C	l4o°C
Material
(a)	keine	keine	keine	schlecht	gut
(b)	keine	keine	schlecht	schlecht	schlecht
(c)	schlecht	gut	gut¹	gut	gut
(a)	schlecht	gut	gut ·	gut	gut
(e)	schlecht	gut	gut	gut	gut
(f)	keine	schlecht	schlecht	gut	gut

Wie aus obiger Tabelle hervorgeht, ist eine Temperatur von etwa l4o C zum Erhalt einer guten Befestigung mit einem herkömmlichen Toner (a) erforderlich. Das thermoplastische Material (f) .verwendende Toner erfordern Temperaturen von annähernd 12o°C. Das thermoplastische Material (b) verwendende Toner erreichen selbst bei 12o°C keine gute Befestigung. Eine gute Befestigung wird lediglich mit den Toner (c), (d) und (e)'bei einer Temperatur von etwa 80⁰C erreicht. Der das thermoplastische Material (b) verwendende Toner ist gegenüber der Beschädigung durch Abrieb selbst unterhalb seiner Schmelzfixier-Temperatur empfindlich.

Eine wie vorstehend unter Anwendung einer die Fixierung der thermoplastischen Materialien erlaubenden ausreichenden Fixiertemperatur erzeugte Probe wird gefalzt und scharf durch die Bildflächen gefaltet. Nach dem Auseinanderfalten wird kein Bruch oder Verklumpen des Bildes mit den Materialien (a) und (c) bis (f) beobachtet. Eine starke Abblätterung und ein Bruch der Bildflächen wird jedoch bei den Falten des Tonermaterials (b) beobachtet.

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- 2o -

- 2ο -

Beispiel 2;

Etwa 9 Teile Poly(docosylacrylat), Schmelzpunkt 62 bis 63⁰C, werden auf etwa 8o°C erhitzt. Das resultierende geschmolzene Harz wird mit etwa 1 Teil feinzerteiltem Ruß vermischt und das pigmentierte Harz im geschmolzenen Zustand in Wasser bei einer Temperatur von etwa 8o C emulgiert. Die Emulsion wird unter den Schmelzpunkt des Harzes abgekühlt und filtriert. Die schwarz gefärbten Teilchen, die einen Durchschnitts-Durchmesser von etwa 8 Mikron aufweisen, werden sodann durch einen erhitzten Luftstrom getrocknet und etwa 2 Teile des resultierenden Toners werden anschließend mit etwa 2oo Teilen der Trägerperlen vermischt, die durch das in der US-Patentschrift 2 6l8 551 (Walkup) beschriebene Verfahren erzeugt wurden. Dieses Gemisch wird über einer ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Selenoberfläche in Kaskaden aufgebracht. Der Toner scheidet sich auf der Oberfläche in Bild-Konfiguration ab und das Bild wird elektrostatisch auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt. Das Blatt wir-d in einen erhitzten Ofen bei einer Temperatur von etwa 7o bis 75°C während etwa Io Sekunden gebracht, wodurch ein permanent fixiertes, dem Original entsprechendes Bild mit guter Dichte und sauberen Hintergrundflächen erhalten wird.

Beispiel J:

Durch Copolymerisation von Jo Mol-# Docosylacrylat und etwa J5o Mol-# Styrol wird ein kristallines thermoplastisches Harz erzeugt. Dieses Harz wird auf etwa 8o C erhitzt und in das resultierende geschmolzene Material wird etwa 1 Teil des feinzerteilten Russes eingemischt. Das pigmentierte Material wird auf eine flache Oberfläche aufgegossen, wo es auf Raumtemperatur ab kühlen gelassen wird. Das gekühlte Material wird unter Erhalt von Teilchen einer durchschnittlichen Größe von etwa Io Mikron mikropulverisiert. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit magnetischem Trägermaterial vermischt und mit einer,ein elektro

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statisches Bild tragenden Oberfläche, wie in der US-Patentschrift 2 93o 351 beschrieben, in Berührung gebracht. Die Teilchen werden auf die Oberfläche in Bild-Konfiguration angezogen und das resultierende entwickelte Bild wird auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt, welches sodann auf etwa 65°C während" etwa Io Sekunden unter Schmelzen des Harzes erhitzt wird. Nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein permanent fixiertes, dichtes Bild, das dem Original entspricht, erhalten.

Beispiel 4: .

Durch Copolymerisation von etwa 7o Mol-$ Tetracosylacrylat und etwa Jo Mol-$ Styrol wird ein kristallines thermoplastisches Harz erzeugt. Das Harz wird durch Erhitzen auf etwa 8o C geschmolzen und mit etwa 1 Teil feinzerteiltem Ruß vermischt. Das geschmolzene Material wird auf eine flache Oberfläche aufgegossen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Die abgekühlte Masse wird in einer Mikropulverisier-vorrichtung unter Erzeugung von Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron feinzerteilt. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit einem magnetischen Trägermaterial vermischt und mit einer, ein latentes elektrostatisches Bild tragenden Oberfläche, wie vorstehend beschrieben, in Berührung gebracht. Die Tonerteilchen werden auf die Oberfläche in Bild-Konfigura- tion angezogen und anschließend auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt, welches sodann auf etwa 65°C während etwa. Io Sekunden zum Schmelzen des Harzes erhitzt wird. Nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird gefunden, daß das Bild permanent auf dem Papierblatt fixiert ist und eine Reproduktion hoher Qualität des Originals darstellt.

Beispiel 5;

Durch Copolymerisation von etwa 7o Moi-% di-(n-Docosyl)fumarat

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und etwa j5o nol-% Styrol wird ein kristallines thermoplastisches Harz erzeugt. Das Harz wird durch Erhitzen auf etwa loo°C geschmolzen und mit etwa 1 Teil des feinzerteilten Russes vermischt. Das geschmolzene Material wird auf eine flache Oberfläche aufgegossen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Die abgekühlte Masse wird in einer Mikropulverisier-Vorrichtung unter Erzeugung von Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron feinzerteilt. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit einem magnetischen Trägermaterial vermischtind mit einer, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Oberfläche, wie vorstehend beschrieben, in Berührung gebracht. Die Tonerteilchen werden auf die Oberfläche in Bild-Konfiguration angezogen und anschließend auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt, welches sodann auf etwa 65⁰C während etwa Io Sekunden zum Schmelzen des Harzes erhitz^ wird. Nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird festgestellt, das das Bild permanent auf dem Papierblatt haftet und eineReproduktion hoher Qualität des Originals darstellt.

Beispiel 6:

Etwa 9 Teile Poly-(docosylvlnylketon) werden auf etwa 80⁰C erhitzt und das resultierende geschmolzene Harz mit etwa 1 Teil feinzerteiltem Ruß vermischt und das pigmentierte Harz in geschmolzenem Zustand in kochendem Wasser emulgiert. Die Emulsion wird unter dem Schmelzpunkt des Harzes abgekühlt und filtriert. Die schwarz gefärbten Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 8 Mikron werden durch erhitzte Luft getrocknet. Etwa 2 Teile des resultierenden Toners werden sodann mit etwa 2oo Teilen der Trägerperlen, die durch das in der US-Patentschrift 2 618 55I (Walkup) beschriebene Verfahren erzeugt wurden, vermischt. Dieses Gemisch wird über eine, ein elektrostatisches latentes Bild tragende Selenoberfläche kaskadiert. Der Toner scheidet sich auf der Oberfläche in Bild-Konfiguration ab und das Bild wird elektrostatisch auf

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ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt. Das Blatt wird in' einen erhitzten Ofen während etwa Io Sekunden unter Erzeugung eines permanent fixierten Bildes eingebracht, das dem Original entspricht und eine gute Dichte und saubere Hintergrundflächen aufweist.

Beispiel 7t

Durch Copolymerisation von 7o Mol-# Vinyldocosylat und etwa 3o Mol~$ Styrol wird ein kristallines thermoplastisches

_o erhitzt Harz erzeugt. Dieses Harz wird auf etwa 80 C^vund in das resultierende geschmolzene Material wird etwa 1 Teil feinzerteilten Kusses eingemischt. Das pigmentierte Material wird auf eine flache Oberfläche ausgegossen, wo es auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird. Das gekühlte Material wird unter Erzeugung von Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron mikro'pulverisiert. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit magnetischem Trägermaterial vermischt und mit einer, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Oberfläche,, wie es in der US-Patentschrift 2 930 351 beschrieben ist, in Berührung gebracht. Die Teilchen werden auf die Oberfläche in Bild-Konfiguration angezogen und das resultierende entwickelte Bild wird auf ein Papier-Aufnahmeblatt transferiert* welches sodann auf etwa 65 C während etwa Io Sekunden zum Schmelzen des Harzes erhitzt wird. Nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein permanent fixiertes, dichtes Bild, das dem Original entspricht, erhalten.

Beispiel 8:

Durch Copolymerisation von 7o Mol-# p-(Docosyl)styrol und etwa 3o MoI-^ Styrol wird ein kristallines thermoplastisches Harz erzeugt. Dieses Harz wird auf etwa 100'⁰C erhitzt und in das resultierende geschmolzene Material wird etwa 1 Teil

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feinzerteilten Rüsses gemischt. Das pigmentierte Material wird auf eine flache Oberfläche ausgegossen, Wo es auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird. Das abgekühlte Material wird unter Erzeugung \m Teilchen einer durchsclinittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron mikropulverisiert. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit magnetischem Trägermaterial vermischt und mit einer, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Oberfläche, wie es in der US-Patentschrift 2 93o 351 beschrieben ist, in Berührung gebracht. Die Teilchen werden auf die Oberfläche in Bild-Konfiguration angezogen und das resultierende entwickelte Bild wird auf ein Papier-Aufnahrneblatt transferiert, welches sodann während etwa Io Sekunden zum Schmelzen des Harzes erhitzt wird. Nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein permanent fixiertes, dichtes Bild, das dem Original entspricht, erhalten.

Beispiel 9:

Durch Copolymerisation von 7o Mol-# N,N-di-(tetracosyl)acrylamid und etwa 30 Mol-$ Styrol wird ein kristallines thermoplastisches Material erzeugt. Dieses Harz wird auf etwa loo°C erhitzt und in das resultierende geschmolzene Material wird etwa 1 Teil feinzerteilteh Russes eingemischt. Das pigmentierte Material wird auf eine flache Oberfläche ausgegossen, wo es auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird. Das abgekühlte Material wird unter Erzeugung von Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron mikropulverisiert. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit magnetischem Trägermaterial vermischt und mit einer, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Oberfläche, wie es in der US-Patentschrift 2 93o 351 beschrieben ist, in Berührung gebracht. Die Teilchen werden auf die Oberfläche in BiId-Konfiguration angezogen und das resultierende entwickelte Bild wird auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt, welches anschließend auf etwa 75°C während Io

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Sekunden zum Schmelzen des Harzes erhitzt wird. Nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein permanent fixiertes, dichtes Bild, das dem Original entspricht, erhalten.

Beispiel lot

Durch Copolymerisation von Jo Mol-$ Vinyldocosyläther und
etwa ~$o Mol-$ Styrol wird ein kristallines thermoplastisches Harz erzeugt. Dieses Harz wird auf etwa 80⁰C erhitzt und in
das resultierende geschmolzene Material wird etwa 1 Teil
feinzerteilten Russes eingemischt. Das pigmentierte Material wird auf eine flache Oberfläche gegossen, wo es auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird. Das abgekühlte Material wird unter Erzeugung von Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von*etwa Io Mikron mikropulverisiert. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit magnetischem Trägermaterial vermischt und mit einer, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Oberfläche, wie es in der US-Patentschrift 2 93o beschrieben ist, in Berührung gebracht. Die Teilchen werden
auf die Oberfläche in BiId-Konfiguration angezogen und das
resultierende entwickelte Bild wird auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt, welches sodann auf etwa 65 C während etwa Io Sekunden unter Schmelzen des Harzes erhitzt wird. Nach
erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein perman-ent
fixiertes, dichtes Bild erhalten, das dem Original entspricht.

Beispiel 11:

Durch Copolymerisation -von 70 Mol-# 2-Vlnyl~ⁱl-d0G0sylpyridin und etwa J>o Mol-% Styrol wird ein kristallines thermoplastisches Harz erzeugt. Dieses Harz wird auf etwa loo°C erhitzt und in das resultierende geschmolzene Material wird etwa 1 Teiljfeinzerteilten Russes eingemischt. Das pigmentierte Material wird auf eine flache Oberfläche ausgegossen, wo es auf Raumtemperatur

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abkühlen gelassen wird. Das abgekühlte Material wird zur Erzeugung von Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron mikropulverisiert. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit magnetischem Trägermaterial vermischt und mit einer, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Oberfläche, wie es in der US-Patentschrift 2 930 beschrieben ist, in Berührung gebracht. Die Teilchen werden auf die Oberfläche in Bild-Konfiguration angezogen und das resultierende entwickelte Bild wird auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt, welches sodann auf etwa 75°C während etwa Io Sekunden zum Schmelzen des Harzes erhitzt wird. Nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein permanent fixiertes, dichtes Bild, das dem Original entspricht, erhalten.

Beispiel 12;

Ein aus To g Styrol/n-Butylmethacrylat (65/35) amorphen Copolymeren und etwa 2o g Docosylacrylat/Styrol (90/I0) Copolymeren mit kristalliner Seitenkette bestehendes Gemisch wird auf etwa 12o°C erhitzt und Io g Black Pearls Ruß wird in das resultierende geschmolzene Material eingemischt. Das pigmentierte Material wird auf eine flache Oberfläche gegossen, wo es auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird. Das abgekühlte Material wird unter Erzeugung von Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron mikropulverisiert. Die resultierenden Tonerteilchen werden mit magnetischen Trägerteilchen vermischt und mit einer, ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Oberfläche, wie es in der US-Patentschrift 2 93o 351 beschrieben ist, in Berührung gebracht. Die Teilchen werden auf die Oberfläche in Büd-Konfiguration angezogen und das resultierende entwickelte Bild wird auf ein Papier-Aufnahmeblatt übermittelt. Das Aufnahmeblatt wird auf etwa 12o°C während etwa Io Sekunden zum Schmelzen des Harzes erhitzt.

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Beispiel 13: ' " · '

Ein Toner-Trägergemisch, ähnlich jenem, das in Beispiel 12 beschrieben ist, mit der Ausnahme jedoch,- daß der kristalline Toner weggelassen wird, wird durch das in Beispiel 12 beschriebene Verfahren zur Erzeugung von Kopien angewandt. Z-ur permanenten Fixierung des Bildes auf dem Kopiersubstrat ist eine Schmelztemperatur von l6o bis 17o°C erforderlich.

Beispiel 14;

Durch Vermischung von 9o Teilen eines kristallinen Polyäthylens mit einem Molekulargewicht von mehr als loo.ooo mit Io Teilen Ruß wird ein Koiitrolltonergemisch erzeugt. Das resultierende gründlich vermischte Gemisch wird mit flüssigem Stickstoff abgekühlt und anschließend fein, unter Erzeugung von Tonerteilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa Io Mikron, zerteilt. Die Abkühlung unter Raumtemperatur ist-zur Vermeidung der Abscheidung eines Harzfilmes auf der Oberfläche der Pulverisiervorrichtung erforderlich. Etwa 1 Teil des Toners wird mit etwa loo Teilen des Xerox 8l>Trägers vermischt. Der resultierende Träger wird zur Erzeugung von 8.OOO Kopien in einer Xerox 8lJ-Köpiermaschine verivendet. Die Kopien, insbesondere bei Beendigung der Prüfung, zeichnen sich durch ein Bild sehr geringer dichte und hoher Hintergrundentwicklung aus. Eine Prüfung der xerographischen Trommel ergibt nach Beendigung der Prüfung einen dicken Tonerfilm über der Oberfläche der Trommel.

Andere Materialien als jene, die vorstehend spezifisch angegeben wurden, können die in den Beispielen verwendeten mit ähnlichen Ergebnissen substituieren. Beispielsweise können andere Bestandteile den Entwicklermaterialien oder den Tonermaterialien zur Verbesserung oder anderen Modifikation ihrer Eigenschaften zugefügt werden. .

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Claims

Patentansprüche

Feinzerteiltes, pigmentiertes polymeres Material, das für die Verwendung als Toner in einem elektrostatographischen Reproduktionsverfahren geeignet ist, gekennzeichnet durdi ein ^Polymeres, das unter einem kristallinen Homopolymeren oder Copolymeren mit amorpher Hauptkette und Seitenketten-Kristallinität ausgewählt und durch Polymerisation eines polymerisierbaren Gemisches erhalten ist, das zumindest etwa 2 Gew.-% eines polymerisierbaren Monomeren mit einer kristallinen Alkylgruppe mit zumindest etwa 14 Kohlenstoffatomen enthält.

2. Pigmentiertes polymeres Material nach Anspruch 1,

dadurch gekennze ichnet, daß das Polymere ein kristallines Homopolymeres darstellt.

j5. Material nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -"

zeichnet, daß die Hauptkette des Polymeren durch Polymerisation eines Vinyl-Monomeren erzeugt ist.

4. Material nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinyl-Monomere einen Acryl- oder Methacrylsäureester eines Alkanols mit zumindest 1\ Kohlenstoffatomen darstellt.

5. Material nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinyl-Monomere eitlen Ester einer ungesättigten zweibasischen Säure mit einem Alkanöl mit 2U-mindest 14 Kohlenstoffatomen darstellt.

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6. Material nach Anspruch 3.» dadurch g e k e⁷ η η zeichnet , daß das Vinyl-Monomere ein Vinylalkylketon mit einer Alkylgruppe mit zumindest 14 Kohlenstoffatomen darstellt.

7· Material nach Anspruch J>. dadurch gekennzeichnet , daß das Vinyl-Monomere einen Vinylester einer Carbonsäure darstellt, die zumindest lh Kohlenstoffatome aufweist.

8. Material nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinyl-Monomere einen Vinylalkyläther mit einer Alkylgruppe von zumindest 14 Kohlenstoffatomen darstellt.

9· Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinyl-Monomere eine p-(Alkyl)styrol-Verbindung darstellt, worin die Alkylgruppe zumindest l'i Kohlenstoffatome aufweist.

10. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere ein.kristallines Copolymer darstellt.

11. Material nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymere durch Polymerisation eines Vinyl-Monomeren mit einer Alkylgruppe von zumindest Kohlenstoffatomen erzeugt ist.

12. Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinyl-Monornere mit 5 bis 95$ eines ' Styrol-Monomeren copolymerislert ist.

13. Material nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Vinyl-Monomere einen Acryl- oder·

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Methacrylsäureester eines Alkanols mit zumindest 1Λ Kohlenstoffatomen darstellt. -

1^. Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinyl-Monomere einen Ester einer ungesättigten zweibasischen Säure mit einem Alkanol mit zumindest lh Kohlenstoffatomen.darstellt.

15· Material nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η-ze lehnet, daß das Vinyl-Monomere ein Vinylalkylketon darstellt, worin die Alkylgruppe zumindest 14 Kohlenstoffatome besitzt.

16. Material nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß das Vinyl-Monomere einen Vinylalkyläther darstellt, worin die Alkylgruppe zumindest 14 Kohlenstoffatome aufweist.

17· Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Vinyl-Monomere eine polymerisierbare Styrol-Verbindung darstellt.

l8. Material nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß das Polymere ein Kondensüons-Polymeres darstellt, das unter Polyestern ;, Polyethern, Polyurethanen, Phenolharzen und Silikonen ausgewählt ist, wobei jedes der Kondensations-Polymeren eine hängende Alkylgruppe von zumindest l4 Kohlenstoffatomen aufweist.

19· Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material ein Gemisch (a) eines Homopolymeren oder Blockcopolymeren mit Seitenketten-Kristallinität und (b) eines amorphen thermoplastischen Harzes darstellt.

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2ο * Material nach Anspruch 19j dadurch gekennzeichnet i daß das Gemisch aus (a) einem Homopolymeren mit Seitenketten-Kristallinität und (b) einem amorphen Vinyl-Copolymeren besteht.

21. Material nach Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus (a) einem Blockcopolyrneren mit Seitenketten-Kristallinität und (b) einem amorphen Vinyl-Copolymere!! besteht.

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