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Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer Bilder
Man hat bereits elektrostatische Bilder durch Überrieseln mit einem Gemisch aus einem Träger und einem feinen Harzpulver sichtbar gemacht. Es wurden auch schon Entwickler mit magnetischen Trägern verwendet und diese durch Magnete aufgebracht. Eine andere bekannte Methode besteht darin, mit Hilfe eines Luftstromes ein Harzpulver gegen ein elektrostatisches Bild zu blasen. Um einen Luftstrom zu erhalten, der gleichmässig mit Harzpulver beladen ist, hat man dieses auf einen bandförmigen Träger aufgebracht und dann dieses Band durch den Luftstrom geführt. Bei diesen Methoden stört jedoch die starke
Staubentwicklung. Der Staub lagert sich an den beweglichen Teilen der Entwicklungsapparatur ab und erhöht damit die Störanfälligkeit.
Es wurde nun ein Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer Bilder gefunden, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Toner auf eine wachshaltige Photoleiterschicht aufgebracht wird, die vorher einmal oder mehrere Male elektrostatisch aufgeladen und ganz oder weitgehend wieder entladen wurde, wobei vorzugsweise die wachshaltige Photoleiterschicht auf einen biegsamen Träger aufgebracht ist.
Unter Toner seien die bekannten, aus einem oder mehreren Harzen und meist einem Farbstoff oder Pigment bestehenden Pulver verstanden, die zum Sichtbarmachen von elektrostatischen Bildern dienen. Sie werden üblicherweise durch Zusammenschmelzen der Bestandteile, Mahlen und Sichten hergestellt. Man benutzt sie in Korngrössen von etwa 1 li bis etwa 100 P, bevorzugt von etwa 20 u bis etwa 60 u. Ein Toner besteht beispielsweise aus gleichen Teilen Polystyrol und einem harzmodifizierten öllöslichen Maleinsäureharz, dem 50/0 Russ zugesetzt sind.
Die wachshaitigen Photoleiterschichten enthalten bekannte organische Photoleiter gemeinsam mit Wachsen und gegebenenfalls noch Harzen.
Als Wachse, die den Photoleiterschichten des Elementes zur Entwicklung elektrostatischer Bilder er- findungsgemäss zugesetzt werden können, kommen natürliche und synthetische in Frage. Genannt seien Montanwachse, Walrat, Wollwachse, Bienenwachs, Ghettawachs, Japanwachs, Chinawachs, Schellackwachs, Carnaubawachs, Candelilawachs, sogenanntes A-Wachs, OP-Wachs, SPO-Wachs, V-Wachs, und die als"Gersthofener Wachse"mit der Bezeichnung 0, KP, S und L im Handel befindlichen Produkte. Vorzugsweise werden feste natürliche Wachse, wie Montanwachs, Bienenwachs, Carnaubawachs und die
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die Gewichtsmenge Photoleiter zugesetzt. Die Wachse können gemäss den Ausführungen in Ullmann "Enzyklopädie der Techn. Chemie", 2. Auflage, 1932, Band 10, S. 293, noch Anteile an freien Fettsäuren bzw. freien Alkoholen enthalten.
Dementsprechend sollen auch solche synthetische Wachse als zum vorliegenden Verfahren gehörig verstanden werden, die noch Anteile dieser Produkte enthalten bzw. denen solche zugesetzt wurden.
Als Photoleiter können die in der Elektrophotographie üblichen, besonders die organischen verwendet werden. Solche sind beispielsweise Oxdiazole, wie 2, 5-Bis- (p-dialkylaminophenyl)-1, 3, 4-oxdiazole ; Triazole, wie 2, 5- Bis - (p-dialkylaminophenyl) -1, 3, 4 - triazole ; Azomethine, beispielsweise die aus p-Phenylendiamin und p-Dialkylaminobenzaldehyd erhaltenen Produkte, aromatische Kohlenwasserstoffe mit mindestens vier Benzolkernen, wie Benzanthren, Chrysen ; Imidazolone, wiel, 3, 4, 5-Tetraphenyl-
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;i Pyrrolderivate, beispielsweise 2, 3, 5-Triphenylpyrrol ; Triphenylaminderivate, beispielsweise Triphenyl- amin und seine Alkylderivate.
Ferner auch hochpolymere Substanzen, wie polymeres Vinylcarbazol, Poly- inden, Polyacenaphthen, Polyvinylnaphthalin, Polyvinylchinolin. Es können auch Gemische von Photo- leitern angewendet werden.
Ferner kann es bei dem erfindungsgemässenverfahren zur Entwicklung elektrostatischer Bildervorteilhaft sein, die Photoleiter und die Wachse im Gemisch mit natürlichen und bzw. oder synthetischen Har- zen zu verwenden. Als solche seien beispielsweise genannt : Balsamharze, Kolophonium, Schellack, ko- lophoniummodifizierte Phenolharze und andere Harze mit massgeblichem Kolophoniumanteil, ausserdem
Cumaronharze, Indenharze und die unter den Sammelbegriff Lackkunstharze fallenden Substanzen, zu denen zählen : abgewandelte Naturstoff, wie Celluloseäther, Polymerisate, wie Vinylpolymerisate, bei- spielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylacetale, Polyvinyläther, Polyacryl- und Polymethacrylsäureester, ferner Polystyrol, Isobutylen, chlorierter Kautschuk, Polykon- densate, z. B.
Polyester, wie Phthalatharz, Alkydharz, Maleinatharz, Maleinsäure-Kolophonium-Misch-
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te, beispielsweise Polyurethane. Es kommen aber auch Polyolefine, wie verschiedene Polyäthylen, Polypropylen und Phthalsäurepolyester, wie Terephthalsäure-, Isophthalsäureäthylenglycolpolyester in Frage.
Verwendet man die photoleitenden Verbindungen in Mischung mit den voranstehend beschriebenen Harzen, so kann das Mengenverhältnis zwischen Harz und Photoleitersubstanz etwa 1 : 5 betragen, doch soll der Anteil an photoleitfähiger Substanz mindestens in weiten Grenzen schwanken. Gemische aus 2 Teilen Harz und 1 Teil Photoleitersubstanz bis zu Gemischen, die 2 Teile Photoleitersubstanz auf 1 Teil Harz enthalten, sind vorzuziehen. Besonders günstig sind Gemische beider Substanzen im Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 1.
Die erfindungsgemässen Elemente stellt man durch Beschichten eines Trägers mit den voranstehend beschriebenen Photoleitern gemeinsam mit den Wachsen und gegebenenfalls den Harzen, vorteilhaft gelöst in einem organischen Lösungsmittel, her ; beispielsweise giesst, streicht oder sprüht man die Lösung auf und verdampft das Lösungsmittel. Man kann die Produkte auch als wässerige oder nichtwässerige Dispersionen aufbringen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Photoleiterschicht, gegebenenfalls gemeinsam mit Harzen, zunächst auf den Träger aufzubringen und dann den Photoleiter noch mit einer dünnen Wachsschicht zu überziehen. Das kann durch einfaches Einreiben, beispielsweise mit einem Tuch oder einer Walze, geschehen. Man kann das Wachs auch in einem Lösungsmittel gelöst aufbringen.
Als Träger für die Photoleiterschicht können die üblichen in der Elektrophotographie verwendeten Träger benutzt werden. Als solche seien beispielsweise angeführt : Folien aus Metallen, wie Aluminium, Kupfer, Messing, Zink ; Celluloseprodukten, wie Papier, Cellulosehydrat oder Kunststoffe, wie Polyvinylalkohol, Polyamiden und Polyurethanen, andern Kunststoffen, wie Celluloseacetat und Cellulosebutyrat, besonders in teilweise verseifter Form ; Polyestern, Polycarbonaten und Polyolefinen, wenn sie mit einer elektroleitfähigen Schicht bedeckt sind oder wenn sie in Materialien umgewandelt sind, die eine spezifische Leitfähigkeit von mindestens 10-12 Ohm-I. cm-I haben, z. B. durch chemische Behandlung durch Ein- oder Aufbringen von Materialien, die sie elektroleitfähig machen.
Auch Gewebe und Vliese aus den verschiedensten natürlichen und synthetischen Fasern seien anzuführen. Glasplatten sind ebenfalls geeignet. Besonders vorteilhaft sind biegsame Träger, wie Papier, Filme und Gewebe, die bei Anwendung in Band-oder Bahnform eine kontinuierliche Ausgestaltung des Entwicklungsvorganges erlauben und die, nach entsprechender Reinigung, mehrfach verwendet werden können. Neben den mechanischen werden an ein Trägermaterial gewisse elektrische Anforderungen hinsichtlich der Leitfähigkeit gestellt, da die in der Elektrophotographie auf die Photoleiterschicht aufgebrachte Ladung an den belichteten Stellen über den Träger abgeleitet werden soll. Daher soll der Widerstand des Trägermaterials kleiner sein als der Widerstand der aufgebrachten Photoleiterschichten.
Man erhält nach dem voranstehend beschriebenen Verfahren einen vorzugsweise biegsamen Träger, auf dem eine-gleichmässige, dünne, beispielsweise 0, 5-20 11, dicke wachshaltige Photoleiterschicht aufgebracht ist, oder dessen Photoleiterschicht eine dünne Wachsschicht trägt.
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Zur Entwicklung elektrostatischer Bilder wird die wachshaltige Photoleiterschicht mit einer Coronaentladung elektrostatisch aufgeladen und dann allgemein belichtet. Ebenso gut kann man auch unter Belichtung aufladen. Anschliessend wird das Material mit Hilfe eines Toners in bekannter Weise eingestäubt, wobei es sich mit einer sehr gleichmässig dünnen Tonerschicht überzieht, die auf der wachshaitigen Photoleiterschicht haftet. Dabei ist die Haftung einerseits so gross, dass die Tonerteilchen beim Hantieren kleben bleiben und anderseits beim Inberührungbringen mit einem elektrostatischen Bild leicht auf dieses übertragen werden.
Die Aufbringung des Toners kann durch Überrieseln, wie es für elektrophotographische Zwecke bekannt ist, erfolgen, ebenso kann das mit einer wachshaltigen Photoleiterschicht überzogene Trägermaterial durch einen Toner, der sich vorzugsweise in bewegtem Zustand, beispielsweise durch Vibration oder Umrühren, befindet, geführt werden.
Es hat sich gezeigt, dass auf dem ungeladenen Material der Toner nicht haftet. Auf der geladenen und durch Belichtung entladenen Schicht haftet jedoch der Toner, u. zw. bildet sich eine sehr homogene Schicht aus. Dieser Effekt ist nicht durch eine elektrostatische Restladung bedingt, denn auch nach mehrstündigem Belichten bleibt diese Eigenschaft erhalten. Der Effekt bleibt derselbe, auch wenn nach kurzer Belichtungszeit keine elektrostatische Ladung durch die bekannten physikalischen Methoden nachgewiesen werden kann. Beim vorliegenden Verfahren wird es vorgezogen, die Schicht durch Belichtung wieder völlig zu entladen, da mit solchen Schichten die besten Ergebnisse erhalten werden. Das schliesst jedoch nicht aus, - dass sich das Verfahren auch noch gut durchführen lässt, wenn auf der wachshaitigen Photoleiterschicht noch eine gewisse Restladung verblieben ist.
Das vorliegende Verfahren eignet sich hervorragend zum Entwickeln elektrostatischer Bilder. Hiezu bringt man die beschriebenen Materialien mit diesen Bildern in enge Berührung. Dieses kann bei plattenförmigem Material durch einfaches Auflegen und Andrücken erfolgen. Besonders vorteilhaft ist jedoch ein kontinuierliches Verfahren unter Verwendung von bandförmigen Entwicklungselementen, wobei zweckmässigerweise das zu entwickelnde, ein elektrostatisches Bild tragende Material und das Entwicklungselement in einen Walzenspalt eingeführt werden, wobei an der Berührungslinie der beiden Walzen ein besonders enger Kontakt entsteht und die Übertragung des Toners auf das elektrostatische Bild erfolgt.
Das benutzte Entwicklungselement kann leicht regeneriert werden, indem man die Tonerreste durch einen Luftstrom oder mittels weicher Bürsten ablöst, dann wieder auflädt, belichtet und einstäubt.
Die Entwicklungselemente gemäss der Erfindung haben den Vorteil, dass auf einfache Weise eine definierte Menge Toner an die elektrostatischen Bilder sehr gleichmässig herangebracht wird.
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l :Gew.-Teile Montanwachs, gelöst in 2 Gew.-Teilen Tetrachlorkohlenstoff, hinzugegeben. Dieses Lösungsgemisch wird auf eine Papierfolie, deren Oberfläche in bekannter Weise gegen das Eindringen organischer Lösungsmittel vorbehandelt ist, aufgetragen und getrocknet. Durch eine Coronaentladung wird das Papier elektrisch positiv, z.
B. auf 6000 V, aufgeladen und dann unter einer 125 W Quecksilberhochdrucklampe im Abstand von 30 cm 1 sec belichtet und mit einem Entwickler, bestehend aus 100 Gew.-Teilen Glaskügelchen und 2, 5 Gew.-Teilen Toner von der Korngrösse 20-50 u, der durch Verschmelzen, Vermahlen und Sichten folgender Substanzen erhalten wird :
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<tb>
<tb> 30 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Polystyrol,
<tb> 30 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> Maleinatharzes <SEP> (Markenname"Beckacite"K <SEP> 105) <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Schmelzpunkt
<tb> 95 <SEP> - <SEP> 1050 <SEP> C <SEP> einer <SEP> Verseifungszahl <SEP> 20 <SEP> - <SEP> 25, <SEP>
<tb> 3 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Russ <SEP> (Markenname <SEP> "Peerless" <SEP> Black <SEP> Russ <SEP> 552),
<tb>
eingestäubt.
Der feinverteilte Toner bleibt an der ganzen belichteten Fläche sehr gleichmässig haften.
Das so hergestellte Entwicklungselement eignet sich gut zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder.
Dieses wird hiezu auf die Tonerschicht gelegt und mit Hilfe einer Walze intensiv angedrückt. Man erhält kontrastreiche, der Vorlage entsprechende Bilder.
Be i sp i el 2 : 100 Gew.-Teile eines nachchlorierten Polyvinylchlorides (Markenname "Rhenoflex") und 100 Gew.-Teile 2, 5-Bis- [4'-N, N-diäthylaminophenyl- (l')]-l, 3, 4-triazol werden in einem Gemisch aus 1000 Gew. -Teilen Methyläthylketon und 200 Gew. -Teilen Toluol gelöst. Zu dieser Lösung wird dann eine Lösung, bestehend aus 8 Gew.-Teilen eines synthetischen Wachses ("KP-Wachs") in einem Lösungsmittelgemisch aus 150 Gew.-Teilen Benzol, 150 Gew.-Teilen Methyläthylketon und 20 Gew.-Teilen
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Tetrachlorkohlenstoff, hinzugegeben und das Gemisch auf eine Aluminiumfolie aufgebracht. Nach dem
Verdunsten der Lösungsmittel verbleibt eine fest auf der Folienoberfläche haftende Schicht.
Man lädt un- ter gleichzeitigem Belichten mit den in Beispiel 1 beschriebenen Hilfsmitteln auf und behandelt die wachshaltige Photoleiterschicht mit einem Gemisch aus 100 Gew.-Teilen Eisenpulver und 2 Gew.-Teilen des in Beispiel 1 beschriebenen Toners. Um diesen auf die belichtete Fläche gleichmässig zu verteilen, bedient man sich eines Magneten, der den Entwickler anzieht und ein bürstenartiges Gebilde bildet. Mit dieser Magnetbürste streicht man über die belichtete Fläche. Der darin eingeschlossene Toner bleibt an der ganzen Oberfläche haften ; man erhält ein schwarzes Entwicklungselement, das sich zur Entwicklung elektrostatischer Bilder gut eignet.
Beispiel 3 : 10 Gew.-Teile 1, 5-Diphenyl-3-styrylpyrazolin und 10 Gew.-Teile eines harzmodi- fizierten Maleinsäureharzes mit dem Schmelzpunkt 110 - 1200 C und einer Verseifungszahl 20-25 (Mar- kenname"Beckacite"K 125) werden in 100 Gew.-Teilen Toluol und 50 Gew.-Teilen Methyläthylketon gelöst und auf ein dichtes bandförmiges Polyamidgewebe aufgebracht. Nach dem Verdunsten des Lösungs- mittels verbleibt eine auf der Oberfläche fest haftende Schicht. Auf diese Schicht wird dann noch eine
Lösung, bestehend aus 5 Gew.-Teilen Montanwachs in 50 Gew.-Teilen Toluol aufgestrichen und getrock- net.
Die so beschichtete Textilbahn wird durch eine Coronaentladung elektrisch positiv aufgeladen, be- lichtet und anschliessend mit einem Entwickler, bestehend aus 100 Gew.-Teilen Glaskügelchen und
5 Gew.-Teilen Toner von der Korngrösse 30-70 p, eingestäubt.
Der Toner kann durch Verschmelzen,
Vermahlen und Sichten folgender Substanzen erhalten werden :
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<tb>
<tb> 30 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> Ketonharzes <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Schmelzpunkt <SEP> 76 <SEP> - <SEP> 820 <SEP> C, <SEP> einer <SEP> Farbzahl <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> und
<tb> der <SEP> Verseifungszahl <SEP> 0 <SEP> (Handelsname"Kunstharz <SEP> AP")
<tb> 30 <SEP> Gew.-Teile <SEP> eines <SEP> harzmodifizierten <SEP> Maleinsäureharzes <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Schmelzpunkt <SEP> 110 <SEP> - <SEP> 1200 <SEP> C <SEP> und
<tb> einer-Verseifungszahl <SEP> 20-25 <SEP>
<tb> 3 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Russ <SEP> (Markenname <SEP> "Peerless" <SEP> Black <SEP> Russ <SEP> 552)
<tb> 0,3 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Nigrosin <SEP> spritlöslich. <SEP>
<tb>
Der feinverteilte Toner bleibt an der ganzen belichteten Fläche sehr gleichmässig haften. Ein so hergestelltes bandförmiges Entwicklungselement eignet sich gut zur Sichtbarmachung elektrostatischer Bilder.
Beispiel 4 : Man verfährt wie in Beispiel 1, verwendet aber zum Beschichten einer Papierfolie 10 Gew. -Teile 2, 5-Bis-[4'-dipropylaminophenyl- (l'} ] -1, 3, 4-oxdiazol und 2 Gew.-Teile eines synthetischen Wachses ("Wachs 0"), gelöst in 50 Gew.-Teilen Toluol und 100 Gew.-Teilen Tetrachlorkohlenstoff. Man erhält nach dem Aufladen, Belichten und Einstäuben mit einem Entwickler, wie in Beispiel 1 beschrieben, eine gleichmässig geschwärzte Papierbahn, die sich zur kontinuierlichen Entwicklung elektrostatischer Bilder gut eignet.