[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Magentafarbmittel für elektrophotographische
Mehrfarbaufzeichnungsverfahren, wobei das Magentafarbmittel ein Mischkristall aus
2,9-Dimethylchinacridon und unsubstituiertem Chinacridon eines bestimmten Mischungsverhältnisses
ist.
[0002] Aufbauend auf dem Prinzip der "subtraktiven Farbmischung" kann mit Hilfe der drei
Primärfarben Gelb, Cyan, Magenta das gesamte für das menschliche Auge sichtbare Farbspektrum
wiedergegeben werden. Nur wenn die jeweiligen Primärfarbe den genau definierten farblichen
Anforderungen genügt, ist eine exakte Farbwiedergabe möglich. Andernfalls können
einige Farbtöne nicht wiedergegeben werden und der Farbkontrast ist nicht ausreichend.
[0003] Bei elektrophotographischen Aufzeichnungsverfahren ist zusätzlich zur richtigen
Farbnuance des Toners (der Toner ist die das Farbmittel enthaltende, im Aufzeichnungsverfahren
farbgebende Komponente) dessen triboelektrische Aufladbarkeit unabdingbar, wobei das
Vorzeichen und die Höhe der Aufladbarkeit von grundsätzlicher Bedeutung sind.
[0004] Der vorliegenden Erfindung lag das Bedürfnis zugrunde, ein Magentafarbmittel zu finden,
welches die triboelektrische Aufladbarkeit des Toners verbessert und zugleich die
benötigte Farbnuance und Transparenz besitzt.
[0005] Bei elektrophotographischen Aufzeichnungsverfahren wird beispielsweise auf einer
Photoleitertrommel ein "latentes Ladungsbild" erzeugt. Dies gelingt durch Aufladung
der Photoleitertrommel durch eine Corona-Entladung und anschließende bildmäßige Belichtung
der elektrostatisch aufgeladenen Oberfläche der Photoleitertrommel, wobei durch die
Belichtung der Ladungsabfluß zur geerdeten Unterlage an den belichteten Stellen bewirkt
wird. Anschließend wird das so erzeugte "latente Ladungsbild" durch Aufbringen eines
Toners entwickelt.
[0006] In einem darauffolgenden Schritt wird der Toner von der Photoleitertrommel auf beispielsweise
Papier, Textilien, Folien oder Kunststoff übertragen und dort beispielsweise durch
Druck, Strahlung, Hitze oder Lösungsmitteleinwirkung fixiert. Der benutzte Photoleiter
wird anschließend gereinigt und steht für einen neuen Aufzeichnungsvorgang zur Verfügung.
[0007] Die elektrophotographische Mehrfarbwiedergabe läßt sich beispielsweise durch drei
nacheinander erfolgende Aufzeichnungsvorgänge mit drei Tonern der jeweiligen Primärfarben
Magenta, Gelb und Cyan erreichen.
[0008] Neuere Entwicklungen bei der Erstellung von Tonern betreffen Farbmittel, die neben
der Farbgebung auch eine Verbesserung der triboelektrischen Aufladbarkeit zum Ziel
haben.
[0009] Ein Maß für die Tonerqualität ist seine spezifische Aufladbarkeit Q/M (Ladung pro
Masseeinheit).
[0010] Die Farbnuance von Tonern für einfarbige Aufzeichnungen wird im wesentlichen von
ästhetischen Gesichtspunkten bestimmt; für die Mehrfahrbewiedergabe nach dem Prinzip
der "substraktiven Farbmischung" sind Transparenz und Farbort entscheidend.
[0011] Zur Einstellung der gewünschten Farbnuance haben sich in einigen Fällen Mischungen
von Pigmenten als geeignet erwiesen (JA-OS 59/219756, JA-OS 59/220750). Pigmentmischungen
weisen aber gegenüber Systemen mit nur 1 Pigmentkomponente den Nachteil auf, daß sie
trüber sind und eine geringere Transparenz zeigen. Zudem ergibt sich bei der Anwendung
von Pigmentmischungen der Nachteil, daß die ohnehin komplexen Tonerrezepturen um
mindestens 1 Bestandteil erweitert werden müssen, wodurch wiederum Pigmentverträglichkeiten,
Mischungsprobleme und abweichende Farbnuancen mit in Betracht gezogen werden müssen.
Zudem ist nicht zu erwarten, daß eine durch eine Pigmentmischung farblich abgestimmte
Tonerkomposition auch die benötigte triboelektrische Aufladbarkeit besitzt, so daß
zusätzlich ein Ladungssteuermittel, welches wiederum in der Regel selbst farbig ist,
zugegeben werden muß, was erneut Probleme der abweichenden Farbnuance aufwirft oder
zu Unverträglichkeiten führt.
[0012] Die grundsätzliche Eignung von 2,9-Dimethylchinacridon, C.I. Pigment Red 122, als
Magentafarbmittel für elektrophotographische Aufzeichnungsverfahren wird beispielsweise
in den US-PS 4 057 426, 3 804 619 und 3 909 259 beschrieben, wonach das 2,9-Dimethylchinacridon
hinsichtlich seiner Farbnuance und seiner Transparenz gut geeignet sei. Hinsichtlich
der triboelektrischen Aufladbarkeit des Toners bestehen beim 2,9-Dimethylchinacridon
jedoch gewisse Mängel.
[0013] Da die drei Toner, Gelb, Cyan, Magenta aufeinanderfolgend im selben Gerät übertragen
werden müssen, die Aufladbarkeiten der drei Toner also untereinander abgestimmt sein
müssen, werden in einem "Dreifarbengerät" besonders hohe Anforderungen an den Wert
und die Stabilität der Aufladung sowie der tolerierbaren Abweichung der vorgegebenen
Werte gestellt.
[0014] So wird beispielsweise in der US-PS 4 057 426 beschrieben, wie durch Verwendung eines
aufwendigen Carriers, bestehend aus polymerbeschichteten Stahlteilchen, wobei im Polymer
wiederum ein bestimmter Anteil Kupfer-tetra-4-(octadecylsulfonamido)phthalocyanin
enthalten sein muß, die Aufladbarkeit des Toners verbessert werden muß.
[0015] Gleichzeitig wird in der genannten Patentschrift noch einmal darauf verwiesen, daß
Magentatoner (die 2,9-Di-methylchinacridon als Farbmittel enthalten) bisher nur mit
einem "Nickel-berry"-Carrier (Nickelteilchen mit einer speziellen knotenförmigen Oberfläche)
erfolgreich eingesetzt werden konnten (US-PS 3 909 259 und 3 804 619), weil nur durch
eine besondere Kombination von Carrier und Toner einer einwandfreie Tonerübertragung
erreicht werden konnte.
Da für die drei Tonerfarben durch die Verwendung eines speziellen Nickel-Carriers
für den Magentatoner kein einheitlicher Carrier zur Verfügung steht, wird der Aufzeichnungsprozeß
um einen weiteren Parameter komplexer, zumal die Verwendung von Nickel wegen seiner
toxikologischen Bedenklichkeit schon von sich aus problematisch ist.
[0016] Eine andere Herangehensweise zur Verbesserung der mangelhaften Aufladbarkeit von
Magentatonern besteht in der Optimierung des Harzes in Bezug auf seine tribolelektrischen
Eigenschaften wie in DE-OS 2 447 083 beschrieben. Ein solchermaßen auf seine triboelektrischen
Eigenschaften optimiertes Harz zeigt nun häufig Probleme beispielsweise hinsichtlich
seines Fixier- und Offset-Verhaltens, seines Glaspunktes und seines Dispergiervermögens.
Hinzu kommt, daß dann im Mehrfarbkopiergerät die drei Farbtoner bzw. Entwickler sich
nicht zur hinsichtlich der Pigmente, sondern auch hinsichtlich der Tonerbindemittel
unterscheiden. Angestrebt wird jedoch, daß in einem Mehrfarbkopierer die jeweiligen
Komponenten für Toner und Carrier bzw. Entwickler möglichst einheitlich sind und sich
nur bezüglich der eingesetzten Farbmittel für Gelb, Cyan und Magenta unterscheiden.
[0017] Die vorliegende Erfindung hat überraschenderweise gezeigt, daß es möglich ist, durch
geeignete Mischkristalle aus 2,9-Dimethylchinacridon dem Toner eine deutlich verbesserte
triboelektrische Aufladbarkeit zu geben, ohne die Farbnuance des 2,9-Dimethylchinacridons
wesentlich zu ändern.
[0018] So verbessert sich die Aufladbarkeit von -23,0 µC/g (Toner Beispiel 4, mit 2,9-Dimethylchinacridon)
auf bis zu -40,5 µ/g (Toner Beispiel 3, Mischkristall 3 Teile 2,9-Dimethylchinacridon,
1 Teil unsubstituiertes Chinacridon). Einhergehend mit der verbesserten Aufladbarkeit
zeigen Toner mit Mischkristallen aus 2,9-Dimethylchinacridon und unsubstituiertem
Chinacridon ein ähnlich gutes Ladungsprofil wie solche mit 2,9-Dimethylchinacridon
allein.
[0019] Die Farbnuance des mit dem erfindungsgemäßen Farbmittel (Mischkristall) eingefärbten
Toners entspricht der als geeignet bekannten Farbnuance von Tonern mit 2,9-Dimethylchinacridon.
Dagegen ergibt eine bloße Pigmentmischung von 2,9-Dimethylchinacridon und Chinacridon
im Verhältnis von beispielsweise 3 : 1, eingearbeitet im Toner, nicht die benötigte
Farbnuance und Transparenz.
[0020] Die Magentatoner mit den erfindungsgemäß eingesetzten Farbmitteln (Mischkristallen)
besitzen - wie die Toner mit 2,9-Dimethylchinacridon - die notwendige Transparenz.
[0021] In Abhängigkeit von der Temperaturführung bei der Mischkristallherstellung und Nachbehandlung
läßt sich die triboelektrische Aufladbarkeit von Mischkristallen gleicher Zusammensetzung
beispielsweise zwischen -31,1 µ/g (Toner Beispiel 1) und -40,5 µC/g (Toner Beispiel
4) variieren.
[0022] Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit verbesserte Magentafarbmittel für
elektrophotographische Mehrfarbaufzeichnungsverfahren bestehend aus Mischkristallen
mit 95 bis 60 Teilen einer Verbindung der nachstehenden Formel I und 5 bis 40 Teilen
einer Verbindung der nachstehenden Formel II

deren Verwendung zur Herstellung von Tonern, die zum elektrophotographischen Kopieren
bzw. Vervielfältigen von Vorlagen sowie zum Drucken von elektronisch, optisch oder
magnetisch gespeicherten Informationen eingesetzt werden, sowie die Verwendung von
Tonern oder Entwicklern, die unter Verwendung der vorstehend genannten Magentafarbmittel
hergestellt wurden, zur Magentawiedergabe bei der elektrophotographischen Mehrfarbaufzeichnung.
[0023] Die Herstellung der angeführten Mischkristallpigmente ist in an sich bekannter Weise
möglich, beispielsweise durch gemeinsames Umlösen der Mischkristallkomponentnen aus
Schwefelsäure oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel und anschließende Lösungsmittelbehandlung,
wie in der US-PS 3 160 510 beschrieben, oder durch Salzvermahlung der Mischkristallkomponenten
und anschließende Lösungsmittelbehandlung (DE-AS 1 217 333) oder durch Cyclisieren
der entsprechend substituierten Diamino-terephthalsäure-Gemische und anschließende
Lösungsmittelbehandlung, wie beispielsweise in der DE-AS 1 217 333 angegeben.
[0024] Toner mit den erfindungsgemäß als Magentafarbmittel beanspruchten Mischkristallen
aus 2,9-Dimethylchinacridon und unsubstituiertem Chinacridon besitzen, bei geeigneter
Farb nuance und Transparenz, eine deutlich verbesserte triboelektrische Aufladbarkeit.
[0025] Im Falle einer völligen Verzichtbarkeit des Zusatzes eines gesonderten Steuermittels
bei den erfindungsgemäßen Farbmitteln, welches als dritter Bestandteil bei der Tonerherstellung
zugesetzt werden müßte, können die Probleme, die bei Zusatz eines Steuermittels auftreten
können, wie unerwünschte Beeinflussung des Farbtons durch Eigenfarbe oder inhomogene
Verteilung des Steuermittels im Toner oder allmähliches Auswandern des Steuermittels
aus dem Toner, grundsätzlich vermieden werden.
[0026] Zur Einarbeitung des Mischkristalls in das Tonerbindemittel können grundsätzlich
entweder getrocknetes und gemahlenes Pigment oder eine beispielsweise wäßrige Pigmentdispersion
oder ein Pigmentpreßkuchen verwendet werden.
[0027] Die Höhe der elektrostatischen Aufladung des Toners unter Verwendung von Mischkristallen
aus Verbindungen der vorstehend genannten Formeln (I) und (II) im angegebenen Mischungsverhältnis
bzw. am Vergleichssystem mit C.I. Pigment Red 122 (Formel (I)) wurde an Standardsystemen
unter gleichen Bedingungen (wie gleiche Dispergierzeiten, gleiche Teilchengrößenverteilung,
gleiche Teilchenform) bei 23°C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit gemessen. Die Aktivierung
des Toners in einem Zweikomponentenentwickler erfolgt durch Verwirbelung des Toners
mit einem Carrier (3 Teile Toner auf 97 Teile Carrier) 30 Minuten auf einer Rollbank
(150 Umdrehungen pro Minute).
[0028] Bei der Bestimmung des Q/M-Wertes ist die Teilchengröße von großem Einfluß. Es wurde
daher streng darauf geachtet, daß die bei den Sichtungen erhaltenen und in den nachstehenden
4 Beispielen aufgeführten Tonerproben bezüglich der Teilchengrößenverteilung einheitlich
waren.
[0029] Die Teilchengrößenverteilung des gesichteten Tonerpulvers wurde mit einem Cilas-Granulometer
715 der Fa. Cilas bestimmt.
Die Mittelwerte der Teilchengrößen für die in den Beispielen aufgeführten Toner lagen
zwischen 7,4 µm und 7,9 µm.
[0030] Die Mischkristallpigmente A, B und C , wie sie in den nachstehenden Beispielen 1
bis 3 verwendet werden, stellen Mischkristalle aus 3 Teilen der Verbindung der genannten
Formel I und 1 Teil der Verbindung der genannten Formel II dar, wobei zur Herstellung
des Mischkristalles A (vgl. Beispiel 1) die Hydrolyse aus Polyphosphorsäure in wäßrigem
Medium bei 50°C erfolgte und eine Nachbehandlung in alkoholischem Lösungsmittel bei
125°C über 5 Stunden durchgeführt wurde;
des Mischkristalls B (vgl. Beispiel 2) die Hydrolyse aus Polyphosphorsäure in wäßrigem
Medium bei 50°C erfolgte und eine Nachbehandlung in alkoholischem Lösungsmittel bei
150°C über 5 Stunden durchgeführt wurde;
des Mischkristalls C (vgl. Beispiel 3) die Hydrolyse aus Polyphosphorsäure in wäßrigem
Medium bei 70°C erfolgte und eine Nachbehandlung in alkoholischem Lösungsmittel bei
120°C über 5 Stunden durchgeführt wurde.
[0031] Die mit A, B und C bezeichneten Mischkristalle zeichnen sich durch drei starke Linien
bei 16,21; 8,43 und 3,28 Å, zwei mittelstarke Linien bei 8,06 und 3,51 Å sowie weitere
schwache Linien im Röntgenbeugungsspektrum aus.
[0032] Das im Vergleichsbeispiel 4 aufgeführte 2,9-Dimethylchinacridon (siehe auch Formel
(I) weiter oben) ist das C.I. Pigment Red 122 (®Hostaperm-Rosa E).
[0033] Die nachstehenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne sie darauf
zu beschränken. Die angegebenen Teile bedeuten Gewichtsteile.
Beispiel 1
[0034] 5 Teile Mischkristallpigment des Typs A wurden mittels eines Kneters der Firma Werner
& Pfleiderer (Stuttgart) 60 Minuten in 95 Teilen Tonerbindemittel(®Dialec S 309 der
Firma Diamond Shamrock (Styrol-Methacryl-Copolymer)) dispergiert. Anschließend wurde
auf der Laboruniversalmühle 100 LU (Firma Alpine, Augsburg) gemahlen und dann auf
dem Zentrifugalsichter 100 MZR (Firma Alpine) klassifiziert.
[0035] Die gewünschte Teilchenfraktion wurde mit einem Carrier aus mit Styrol-Methacrylat
90 : 10 beschichteten Magnetit-Teilchen der Größe 50 bis 200 µm des Typs 90 µm Xerographic
Carrier der Firma Plasma Materials Inc. aktiviert.
[0036] Die Messung erfolgt an einem üblichen Q/M-Meßstand [vgl. hierzu J.H. Dessauer, H.E.
Clark "Xerography and related Processes", Focal Press, N.Y. 1965, Seite 289]; durch
Verwenden eines Siebes mit einer Maschenweite von 25 µm (508 Mesh per inch), Fa.
Gebrüder Kufferath, Düren, wurde sichergestellt, daß bei den Tonerausblasungen kein
Carrier mitgerissen werden kann.
[0037] Der Q/M-Wert wurde zu -31,1 µC/g bestimmt.
Beispiel 2
[0038] Es wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, gearbeitet mit dem Unterschied, daß statt
des Mischkristallpigmentes A das Mischkristallpigment B eingesetzt wurde.
[0039] Der Q/M-Wert wurde zu -36,8 µC/g bestimmt.
Beispiel 3
[0040] Es wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, gearbeitet mit dem Unterschied, daß statt
des Mischkristallpigmentes A das Mischkristallpigment C eingesetzt wurde.
[0041] Der Q/M-Wert wurde zu -40,5 µC/g bestimmt.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)
[0042] Es wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, gearbeitet mit dem Unterschied, daß statt
des Mischkristallpigments die Komponente der genannten Formel I (C.I. Pigment Red
122) eingesetzt wurde.
[0043] Der Q/M-Wert wurde zu -23,0 µC/g bestimmt.