DE1089265B - Entwicklerpulver fuer elektrostatische Kopierverfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein elektroskopisches Entwicklerpulver für elektrostatisch erzeugte latente Bilder.

Beim elektrostatischen Kopieren wird üblicherweise die Oberfläche eines photoleitfähigen Materials in der Dunkelheit mit einer elektrostatischen Ladung versehen und dann auf die geladene Fläche ein Lichtbild geworfen, wobei die von Lichtstrahlen getroffenen Bereiche mehr oder weniger entladen werden, während der Rest der Oberfläche geladen bleibt und ein latentes elektrostatisches Bild darstellt. Dieses latente Bild kann durch Aufbringen eines Entwicklerpulvers sichtbar gemacht werden, das elektrostatisch von den geladenen Flächen der Oberfläche angezogen wird. Das so gebildete Pulverbild kann direkt auf dem photoleitfähigen Material fixiert oder auf eine andere Fläche übertragen und dort dann fixiert werden. Das Fixieren geschieht meistens durch Wärmeeinwirkung, wobei das Entwicklerpulver auf das photoleitfähige Material aufgeschmolzen wird.

Das beschriebene Verfahren liefert ein positives Bild, wenn das Entwicklerpulver, wie üblich, dunkler ist als die Fläche, auf der es fixiert wird. Es ist jedoch oft wünschenswert, ein umgekehrtes Bild zu erhalten, d. h. ein Negativ von einer positiven Vorlage oder ein Positiv von einem Negativ. Bei elektrostatischen Kopierverfahren kann eine Umkehr dadurch erreicht werden, daß man auf das Ladungsbild ein Entwicklerpulver aufbringt, das von den ■' geladenen Flächen abgestoßen wird und nur an den mehr oder weniger entladenen Flächen haftenbleibt, derartige Entwicklerpulver haben jedoch eine Reihe von uner- , ₍ wünschten Eigenschaften. So ist es z. B. möglich, daß ' sich Spuren des Pulvers auf den geladenen Flächen absetzen, das Pulver kann sich ferner zu Klumpen oder Flocken zusammenballen, was Flecken oder Streifen in der Kopie zur Folge hat, schließlich kann sich das Pulver auch bevorzugt an den Rändern der entladenen Flächen absetzen, so daß sich in der Kopie unerwünschte Randeffekte ergeben.

Gemäß der Erfindung werden diese unerwünschten Eigenschaften vermieden und eine Reihe von Vorzügen dadurch erzielt, daß .die Teilchen des Entwicklerpulvers mit feinverteiltem, kolloidalem Siliziumdioxyd überzogen werden. Das elektroskopische Material des Entwicklerpulvers soll in bezug- auf das kolloidale Siliziumdioxyd positiv triboelektrisch sein, letzteres bewirkt, wenn es in ausreichender Menge vorhanden ist, eine Umkehr des Bildes. Das Gewichtsverhältnis soll etwa zwischen 1,5 und 9 Teilen kolloidalem Siliziumdioxyd auf 100 Teile elektroskopisehen Pulvers betragen. Das genaue Gewichtsverhältnis für optimale Ergebnisse in diesem Bereich hängt in, in hohem Grade von den Größen der jeweiligen Teilchen ab.

Entwicklerpulver für elektrostatische
Kopierverfahren

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. März 1958

Henry Wielicki, Philadelphia, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Bei einer Ausführungsform können die elektroskopischen Teilchen aus natürlichen oder synthetischen Harzen, Wachsen oder anderen thermoplastischen Materialien oder Mischungen davon bestehen, deren Schmelzpunkt zwischen 90 und 250° C liegt. Derartige Stoffe können durch Wärmeeinwirkung leicht mit einer photoleitfähigen Schicht verschmolzen wermit einer photoleitfähigen Schicht verschmolzen werden.

Eine andere Ausführungsform, die besonders für mehrfarbige, elektrostatische Kopien geeignet ist, enthält Zinkoxydteilchen, die zuerst mit einem thermoplastischen, filmbildenden Material und dann gemäß der Erfindung mit kolloidalem Siliziumdioxyd überzogen sind. Das Zinkoxyd und der erste Überzug können zueinander in einem Gewichtsverhältnis von 50 bis 85 Teilen Zinkoxyd auf 50 bis 15 Teile thermoplastisches Material stehen. Diese beiden Stoffe bilden zusammen bei dieser Ausführungsform den elektroskopischen Entwickler.

Im allgemeinen wird das filmbildende Material geschmolzen und das feinverteilte Zinkoxyd in der Schmelze dispergiert. Man läßt die Schmelze dann abkühlen und erhärten, anschließend wird sie zerkleinert und zu dem gewünschten Pulver reduziert. Das Pulver wird dann durch ein 200-Maschen-Sieb (74 Mikron) gesiebt, die größeren Teilchen werden verworfen. Schließlich wird das kolloidale Siliziumdioxyd durch Mahlen in einer Kugelmühle unter das Pulver gemischt.

Es gibt zwei verschiedene Arten von Zinkoxyd, die verschiedene Eigenschaften besitzen, nämlich das nach

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dem sogenannten französischen Verfahren hergestellte Produkt, das durch Verdampfung von Zinkmetall und Oxydation des Dampfes mit Heißluft hergestellt wird, und das nach dem sogenannten amerikanischen Verfahren hergestellte Produkt,-das durch Schmelzen von Zinkerz im.Luftstrom entsteht. ■

Das nach dem französischen Verfahren hergestellte Zinkoxyd erlaubt ein mehrfaches Kopieren auf elektrostatischem Wege, wobei ein zweiter Farbauszug auf den zuerst aufgebrachten ersten Farbauszug aufkopiert werden kann usw. Daß diese Zinkoxydart ein überkopieren ermöglicht, beruht darauf, daß es eine Flächenleitfähigkeit von .mindestens 10—⁹ Ohm — ¹Z Fläche und Watt/cm² zeigt, wenn es mit Licht .einer Wellenlänge von etwa 3900'Ä bestrahlt wird, und daß es eine elektrostatische Ladung in der Dunkelheit halten kann.

Bei Verwendung des nach, dem amerikanischen Verfahren hergestellten Zinkoxydes kann auf einer Fläche nur eine einzige Kopie aufgebracht werden, d. h. daß über einen ersten Farbauszug kein zweiter Farbauszug überkopiert werden kann. Verschiedenfarbige Flächen . müssen daher. voneinander getrennt sein. Diese Oxydart leitet verhältnismäßig stark, und um als nicht überkopierbares Entwicklerpulver geeignet zu sein, sollte das Material einen solchen spezifischen Volumenwiderstand aufweisen, daß ein geschmolzener Überzug aus dem. Material und einem filmbildenden Stoff eine spezifische Volumenleitfähigkeit von 10¹² Ohm-cm oder weniger hat.

Beispiele geeigneter elektroskopischer Materialien, die in bezug auf kolloidales Siliziumdioxyd triboelektrisch positiv sind, sind unter anderem:

1. »Piccolastic 4358 A« (ein thermoplastischer Kunststoff aus Polymerisaten von Styrol, substituiertem Styrol und dessen Homologen).

2. Carnauba-Wachs.

3. »Polymekon-Wachs« (ein chemisch modifiziertes, mikrokristallines Wachs).

4. »Ultracera-Amber-Wachs« (ein mikrokristallines Erdölwachs).

5. »BE Square-Wachs-White« (ein mikrokristallines Erdölwachs).

6. »Petronauba-D-Wachs« (ein mikrokristallines Erdölwachs).

7. »Piccolyte S-135« (ein thermoplastisches Kohlenwasserstoff-Terpen-Harz).

8. Eine Mischung von »Polymekon-Wachs« und »Piccolyte-S-115«. -

9. Eine Mischung von »Aera-Wachs C« (ein synthetisches Wachs-Oktadeeenamid) und Kalziumstearat.

10. Eine Mischung von »Aera-Wachs C« und einem festen Silikon.

11. Eine Mischung von. »Piccolastic D-100« und »Piccolastic C-125«.

Der Schmelzpunkt der unter 2 bis einschließlich 10 aufgeführten Stoffe liegt in dem obengenannten Bereich, sie stellen auch geeignete filmbildende Materialien zum Überzug von Zinkoxydteilchen dar.

Die filmbildenden Stoffe, wie beispielsweise die oben angeführten, können auch Zusätze zu Änderungen ihrer Eigenschaften enthalten, wie z. B. PIastifizierungmittel, Härter, Dispergierungsmittel und Zusätze zur Erhöhung der Zähigkeit, um den Materialien die gewünschten mechanischen und elektrischen Eigenschaften zu verleihen.

Das kolloidale Siliziumdioxyd soll zumindest zu .90% aus reinem SiO₂ bestehen, die verbleibenden .10% können Verunreinigungen wie NaSO₄, Al₂O₃ und Fe₂O₃ sein; der mittlere Durchmesser der Teilchen soll vorzugsweise in einem Bereich von 0,015 bis 5 Mikron liegen. Zwei spezielle Beispiele für kolloidales Siliziumdioxyd sind unter den Handelsnamen »Santocel« und »CAB-O-SIL« erhältlich. Santocel enthält von 90 bis 93% SiO₂, 1 bis 5% flüchtige Substanzen, 2 bis 3% NaSO₄ und etwa 1% Al₂O₃ plus Fe₂O₃. Die mittlere Teilchengröße reicht von 0,5 bis 5 Mikron Durchmesser. »CAB-O-SIL« enthält von 99,0 bis 99,7 °/o SiO₂, 0,2 bis 2% freies H₂O und etwa 0,004% Fe₂O₃. Die mittlere Teilchengröße liegt zwischen 0,015 und 0,20 Mikron.

Im allgemeinen wird das Entwicklerpulver durch inniges Mischen von 1,5 bis 9 Gewichtsteilen kolloidalen Siliziumdioxydes mit 100 Gewichtsteilen elektroskopischer Partikeln hergestellt. Das kolloidale Siliziumdioxyd' wird vorzugsweise in kleinen Portionen zugesetzt, nach jedem Zusatz wird etwa 30 Minuten in einer Kugelmühle gemischt. Die optimale Behandlungszeit in der Kugelmühle liegt zwischen 3 und 5 Stunden. Das kolloidale Siliziumdioxyd verleiht dem Entwicklerpulver zusätzliche vorteilhafte Eigenschaften. So wird beispielsweise ein Kleben des Pulvers weitgehend vermieden, das freie Fließen des Pulvers wird verbessert, und jegliche Neigung zum Zusammenballen zu Klumpen oder Flocken wird unterdrückt.

Den genannten Pulvern können die verschiedenartigsten Farbzusätze einzeln oder in Kombination zugefügt werden, wie beispielsweise organische und anorganische Farbstoffe, Pigmente u. dgl., so daß Kopien in gewünschten Farben hergestellt werden können. Der Anteil kann von 0,2 bis 12 Gewichtsteilen eines Farbzusatzes auf 100 Gewichtsteile elektroskopischer Teilchen betragen. Geeignete Farbzusätze sind unter anderem:

1. Ruß.

2. Fluoreszein-Natrium (Color Index No. 766).

3. Eosin Y (Color Index Nr. 768).

4. Bengal-Rosa (Color Index Nr. 779).

5. Brillantgrün (Color Index Nr. 662).

6. Patentblau (Color Index Nr. 672).

7. ThioflavinTG (Color Index Nr. 49 0O5).

Die spektrale Absorption des nach dem französischen Verfahren hergestellten Zinkoxydes kann durch Zusatz von Sensibilisatoren vergrößert werden. Photoleitfähiges weißes Zinkoxyd hat beispielsweise eine spektrale Empfindlichkeit mit einem Maximum in der Nähe des Ultravioletts. Durch Zusatz eines geeigneten Sensibilisators kann man diesem Zinkoxyd ein zusätzliches Empfindlichkeitsmaximum in einem anderen Teil des Spektrums verleihen. Die unter 2 bis 7 genannten Farbstoffe sind zum Teil auch geeignete Sensibilisatoren.

Entwicklerpulver werden zweckmäßigerweise dann sensibilisiert, wenn ein bereits in einem ersten Kopiervorgang gebildetes" und entwickeltes Bild noch ein zweites Mal, beispielsweise mit einer anderen Farbe, überkopiert werden soll. Wird z. B. zuerst das blaue Bild hergestellt, so müssen die entwickelten blauen Flächen rotempfindlich sein, wenn als nächstes ein rotes Bild aufkopiert werden muß, das die vorher gebildeten blauen Flächen teilweise überdeckt.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektroskopisch.es Entwicklerpulver für elektrostatische Kopierverfahren, gekennzeichnet durch einen Überzug aus feinverteiltem, kolloidalem Siliziumdioxyd auf Teilchen aus einem elektroskopischen Material, das in bezug auf das kolloidale

. SiliziumdiO'Xyd triboelektrisch ist, wobei das Gewichtsverhältnis etwa 1,5 bis 9 Teile kolloidales Siliziumdioxyd auf 100 Teile elektroskopisch.es Material betragt.

2. Entwicklerpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektroskopische Material thermoplastisch und filmbildend ist und einen Schmelzpunkt im Bereich zwischen 90 und 250° C hat.

3. Entwicklerpulver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektroskopische Material aus Zinkoxydteilchen zusammengesetzt ist, die mit einem anderen elektroskopischen Material überzogen sind, wobei das Gewichtsverhältnis etwa 50 bis 85 Teile Zinkoxyd auf 50 bis 15 Teile elektroskopisches Material beträgt.

4. Entwicklerpulver nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkoxydteilchen aus nach dem französischen Verfahren hergestelltem Zinkoxyd mit einer Flächenleitfähigkeit von etwa 10-9 Ohm-VFläche _m(j Watt/cm² bei einer Wellenlänge von etwa 3900 Ä bestehen.

5. Entwicklerpulver nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkoxydteilchen aus nach dem amerikanischen Verfahren hergestelltem Zinkoxyd bestehen, das, mit dem elektroskopischen Material verschmolzen, einen spezifischen Volumenwiderstand von nicht über 10¹² Ohm-cm hat.

6. Entwicklerpulver nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Zusatz von O',02 bis 1,4 Gewichtsteilen eines Farbstoffs, der das Zinkoxyd spektral sensibilisiert.

7. Entwicklerpulver nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 0,2 bis 12 Gewichtsteilen eines Farbstoffes, der das Zinkoxyd nur anfärbt.

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