DE1107680B - Verfahren zur Erzeugung elektrostatischer Bilder - Google Patents

Description

Das elektrophotographische Verfahren, auch Xerographie genannt, hat neuerdings unter den modernen Vervielfältigungsverfahren in zunehmendem Maße praktisches Interesse gewonnen. Dieses moderne Kopierverfahren besteht darin, daß man auf einer aus einem ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzenden Stoff bestehenden Unterlage eine photoleitfähige Isolierschicht bildet und diese Schicht mit einer elektrostatischen Ladung versieht. In der Isolierschicht anwesende Stoffe, die ihren elektrischen Widerstand unter Lichteinwirkung verringern, sogenannte Photohalbleiter, sorgen dafür, daß die elektrostatische Ladung von der Schicht schnell an den Stellen abfließt, die vom Licht getroffen werden. Die Photohalbleiterschichten werden im Dunkeln aufgeladen und unter Verwendung einer Vorlage belichtet, was im Kontaktwege oder mit Hilfe einer Optik geschehen kann. Durch die Belichtung entsteht auf der Isolierschicht ein elektrostatisches Bild der Vorlage, das mit einem ebenfalls elektrostatisch geladenen, gefärbten Puder eingefärbt und dadurch sichtbar gemacht wird, um dann entweder unmittelbar oder nach vorheriger Übertragung auf einen anderen Bildträger fixiert zu werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem das elektrostatische Bild anstatt durch Einwirkung von Lichtstrahlen durch Einwirkung von Wärmestrahlen erzeugt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt die Eigenschaft bestimmter Stoffe, ihren elektrischen Widerstand mit der Temperatur zu ändern.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß man auf eine Unterlage, die aus einem ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzenden Stoff besteht, eine ihren spezifischen elektrischen Widerstand bei Einwirkung von Wärme verringernde Harzschicht aufbringt, die Schicht elektrostatisch auflädt und unter einer Vorlage einer Bestrahlung durch Wärme aussetzt.

Für die Bildung der Harzschicht auf der Unterlage werden Harze verwendet, deren spezifischer Widerstand während des Aufladungsvorganges im Bereich von etwa 10¹² Ohm · cm bis etwa 10¹⁹ Ohm · cm liegt, damit die aufgebrachte elektrostatische Ladung nicht abfließt, und deren spezifischer Widerstand an den Berührungsflächen mit ultrarotabsorbierenden Bildstellen der Vorlage bei Einwirkung von Wärme um wenigstens etwa zwei Zehnerpotenzen niedriger liegt, damit dort die Ladung abfließt. Vorzugsweise liegt dieser bei der Wärmebestrahlung abgesunkene spezifische Widerstand der Harzschicht unter 10¹⁰ bis 10¹² Ohm · cm. Die Eignung einer Harzschicht für das Verfahren zur Erzeugung elektrostatischer
Bilder

Anmelder:

Kalle Aktiengesellschaft,
Wiesbaden-Biebrich, Rheingaustr. 190-196

Dr. Erwin Lind und Dr. Heinz Krämer,

Wiesbaden-Biebrich,
sind als Erfinder genannt worden

erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise dadurch festgestellt, daß man den elektrischen Durchgangswiderstand der Schicht in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelt, wobei sich zeigt, ob bei Temperaturerhöhung eine ausreichende Widerstandsabnahme eintritt. Ergibt sich dabei, daß die auf die Unterlage aufgebrachte Harzschicht keine genügende Widerstandsabsenkung mit steigender Temperatur aufweist, wie es bei einigen Harzen, z. B. bei Polystyrol, der Fall ist, so wird vierfach durch Zusatz von Weichmachern zu dem betreffenden Harz — bei PoIystyrol ist beispielsweise Trikresylphosphat geeignet — erreicht, daß das erforderliche Widerstandsverhalten sich einstellt.

Als erfindungsgemäße zu verwendende Harze kommen sowohl Kunstharze als auch natürliche Harze in Betracht. Um die Isolierschicht, welche die elektrostatische Ladung aufzunehmen hat, auf dem Schichtträger herzustellen, sind alle Methoden geeignet, die zur Bildung von Harzschichten führen. Beispielsweise trägt man eine Lösung des Harzes auf, die dann getrocknet wird, oder man stellt einen Film aus dem Harz her, der mit dem Träger verbunden wird. Auch in verflüssigter Form (Schmelze) kann das Harz auf den Träger zur Bildung der Isolierschicht aufgetragen werden. Mit Vorteil verwendet man beispielsweise die folgenden wasserunlöslichen, bei gewöhnlichen Temperaturen gut isolierenden Kunstharze: Polyvinylchlorid, nachchloriertes Polyvinylchlorid, Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Butadien, nachchlorierten Kautschuk, Polystyrol, Polyterephthalsäureester, Polyäthylen, Polyvinylacetat, Cumaronharze, Maleinsäureharze, Ketonharze. Unter den natürlichen Harzen weist beispielsweise Schellack Vorzüge auf, die

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seine Verwendung zur Herstellung der Isolierschicht vorteilhaft machen. Die Harze können auch in Mischung miteinander angewendet werden. Vorteilhaft bemißt man die Dicke der Schicht auf 10 bis 30 μ. Die Isolierschichten sind völlig lichtunempfindlicla, auch nach der elektrostatischen Aufladung.

Als elektroleitf ähige Träger können alle Unterlagen verwendet werden, die ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen, also z. B. Folien oder Platten aus Metall, für elektrische Ladungen oberflächlich leitfähig gemachte Glasplatten, Papier, Platten oder Folien aus elektrisch leitendem faserfreiem Material (Kunststoffe, Harze). Als ausreichend elektrisch leitfähig im Sinne der vorliegenden Erfindung gelten solche Stoffe, deren spezifischer Widerstand höchstens 10¹¹ Ohm · cm beträgt. Verwendet man Papier als Unterlage für die in der Wärme leitfähig werdende Schicht, so empfiehlt es sich, daß Papier für die elektrothermographischen Isolierschichten gegen das Eindringen der Beschichtungslösung vorzubehandeln, z. B. mit Methylcellulose in wäßriger Lösung oder Polyvinylalkohol in wäßriger Lösung oder mit der Lösung eines Mischpolymerisates aus Acrylsäureester und Acrylnitril in Aceton und Methyläthylketon oder mit Lösungen von Polyamiden in wäßrigen Aikoholen. Auch wäßrige Dispersionen solcher zum Vorbehandeln der Papieroberfläche geeigneten Stoffe können verwendet werden.

Beispielsweise wird eine mit einer erfindungsgemäßen Isolier-Harzschicht beschichtete Papierunterlage elektrostatisch aufgeladen, z. B. durch eine Coronaentladung, und unter einer positiven Vorlage einer kurzen Einwirkung von strahlender Wärme ausgesetzt. Auf der Harzschicht entsteht ein unsichtbares elektrostatisches Bild der Vorlage. An den dunklen Stellen der Vorlage wird die Wärme stärker absorbiert als an den hellen Stellen, so daß unter den dunklen Stellen der Vorlage der elektrische Widerstand des Harzes in der Schicht stärker sinkt als unter den hellen Stellen der Vorlage. Dies führt zu einer unterschiedlichen Entladung der Harzschicht und damit zur Entstehung eines negativen elektrostatischen Bildes.

Als Wärmequelle verwendet man vorteilhaft Ultrarotstrahler. Es ist ferner vorteilhaft, die Wärmestrahlung möglichst kurze Zeit und intensiv einwirken zu lassen.

Entwickelt, d. h. sichtbar gemacht, werden die erfindungsgemäß hergestellten Bilder nach den von der Elektrophotographie her bekannten Methoden, z. B. durch Einstäuben mit einem gefärbten Harzpuder. Bei Verwendung eines Puders, der an den geladenen Stellen angezogen wird, entsteht ein sichtbares negatives Bild, mit einem Puder der abgestoßen wird, ein Positiv.

Beispiel 1

10 g nachchloriertes Polyvinylchlorid werden in 300 ecm Toluol gelöst. Mit dieser Lösung wird Papier, das mit einer wäßrigen Polyvinylidenharzdispersion vorgestrichen ist, maschinell beschichtet. Die aufgebrachte Schicht wird bei etwa 60° C getrocknet und das Papier dann auf ein Oberflächenpotential von etwa 300 V gegen Erde durch eine Coronaentladung positiv aufgeladen. Das elektrostatisch aufgeladene Papier setzt man unter einer wärmedurchlässigen positiven Vorlage, z. B. einer Filmvorlage oder einem einseitig bedruckten Papierbogen, kurze Zeit der Einwirkung von strahlender Wärme aus. Es entsteht ein unsichtbares negatives elektrostatisches Ladungsbild von dem Bild der Vorlage. Um dieses negative Ladungsbild der Vorlage sichtbar zu machen, zu entwickeln, überpudert man es mit einem Entwickler, der durch inniges Vermischen von je 100 g Glaskügelchen von einer Korngröße von 350 bis 400 μ und 2,5 g eines angefärbten Harzpulvers, sogenannten Toners, von der Korngröße 20 bis 50 μ hergestellt ist. Der gefärbte Harzpuder wird an den Stellen der Harzschicht, die während der Wärmebestrahlung unter den hellen Teilen der Vorlage lagen und elektrostatisch positiv geladen sind, abgestoßen, setzt sich aber an den bei der Bestrahlung unter den schwarzen Teilen der Vorlage gelegenen, mehr oder weniger stark entladenen Stellen ab. Es entsteht ein positives Puderbild, das durch Wärme oder durch Einwirkung von Lösungsmitteldämpfen fixiert wird.

Der oben angeführte Toner wird hergestellt, indem 30 g Polystyrol, 30 g Maleinatharz und 3 g Ruß miteinander verschmolzen werden. Die Schmelze wird nach dem Erkalten gemahlen und gesichtet. Der ausgesiebte Anteil, der die Korngrößen von 20 bis 50 μ enthält, wird als Toner zur Herstellung des Entwicklers für die elektrostatischen Ladungsbilder verwendet.

Beispiel 2

Ein durch Extrusion mit Polyäthylen beschichtetes Papier, dessen Polyäthylenschicht etwa 15 μ dick ist, wird mittels einer Coronaentladungsvorrichtung elektrostatisch auf ein Oberflächenpotential von etwa 400 V gegen Erde positiv aufgeladen. Das elektrostatisch aufgeladene Papier wird mit der Schichtseite auf eine bedruckte Vorlage gelegt und von der schichtfreien Seite her unter einem Ultrarotstrahler einer kurzen kräftigen Wärmeeinwirkung ausgesetzt. Auf der Polyäthylenschicht entsteht ein seitenverkehrtes elektrostatisches negatives Ladungsbild, das nach der im Beispiel 1 geschilderten Methode entwickelt wird. Man erhält ein positives Bild der Vorlage. Wenn man auf dieses positive Puderbild einen Papierbogen, eine Kunststoffolie oder ein Textilgewebe fest aufdrückt, so wird das Bild übertragen, und man erhält auf dem Papier, der Folie oder dem Textilgewebe ein seitenrichtiges, positives Bild der Vorlage. Bei der Herstellung des seitenrichtigen Bildes kann man auch, wie es an sich bekannt ist, ein elektrisches Feld an das Papier oder die Folie anlegen, welche das seitenrichtige Bild aufnimmt. Sind Papier oder Folie transparent, so erhält man Zwischenoriginale zum Weiterpausen, z. B. auf Lichtpauspapier.

Beispiel 3

Eine auf Papier kaschierte oder gelegte PoIyterephthalsäureesterfolie von der Dicke 6,5 μ wird elektrostatisch aufgeladen und unter einer wärmedurchlässigen Vorlage, beispielsweise einem Schreibmaschinendurchschlag, im Kontaktverfahren mit Wärmestrahlung behandelt. Das durch Wärme entstandene negative elektrostatische Bild wird durch Einstäuben mit einem gefärbten Harzpuder sichtbar gemacht. Das Puderbild wird durch kurze Nachbehandlung mit Wärme fixiert.

Beispiel 4

Papier wird maschinell mit einer Lösung von 60 g Polystyrol in 1000 ecm Benzol beschichtet und getrocknet. Die gebildete trockene Harzschicht wird bei

etwa 6O⁰C durch eine Coronaentladung auf ein Oberfiächenpotential von etwa 400 V gegen Erde positiv aufgeladen. Eine einseitig bedruckte Papiervorlage wird mit der bedruckten Seite auf die aufgeladene Harzschicht aufgelegt und von der unbedruckten Seite her mit einem Ultrarotstrahler kurze Zeit erwärmt. Nach dem Entfernen der Vorlage wird die Harzschicht mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Gemisch aus schwarzem Harzpuder und Glaskügelchen bestäubt. Es entsteht ein seitenverkehrtes Puderbild der einseitig bedruckten Vorlage, das durch Abdruck auf Papier, Kunststoffolie oder Textilgewebe übertragen werden kann. Man erhält dann auf dem Papier, der Folie bzw. dem Textilgewebe ein seitenrichtiges Bild, das durch Wärme oder mit Lösungsmitteldämpfen fixiert wird.

Beispiel 5

Papier wird maschinell mit einer Lösung von 60 g Polystyrol und 6 g Trikresylphosphat in 1000 ecm Benzol beschichtet und bei etwa 60° C getrocknet. Die gebildete trockene Harzschicht wird durch eine Coronaentladung auf ein Oberflächenpotential von etwa 400 V gegen Erde positiv aufgeladen. Eine einseitig bedruckte Papiervorlage wird mit der bedruckten Seite auf die aufgeladene Harzschicht aufgelegt und von der unbedruckten Seite her mit einem Ultrarotstrahler kurze Zeit erwärmt. Nach dem Entfernen der Vorlage wird die Harzschicht mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Gemisch aus schwarzem Harzpuder und Glaskügelchen bestäubt. Es entsteht ein seitenverkehrtes Puderbild der einseitig bedruckten Vorlage, das durch Abdruck auf Papier, Kunststofffolie oder Textilgewebe übertragen werden kann. Man erhält dann auf dem Papier, der Folie bzw. dem Textilgewebe ein seitenrichtiges Bild, das durch Wärme oder mit Lösungsmitteldämpfen fixiert wird.

Beispiel 6

4 g eines Mischpolymerisates aus Styrol und Maleinsäureanhydrid werden in 40 ecm Methyläthylketon gelöst. Mit dieser Lösung wird eine gebürstete Aluminiumfolie durch Auf streichen beschichtet. Nach dem Trocknen der Schicht mit Warmluft wird die beschichtete Aluminiumfolie durch eine Coronaentladung elektrostatisch positiv aufgeladen und unter einer Vorlage mit Wärme bestrahlt, beispielsweise mit Ultrarotstrahler, wobei ein negatives, unsichtbares elektrostatisches Ladungsbild der Vorlage auf der Harzschicht entsteht. Man entwickelt das Bild mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Entwickler und erhält ein positives Puderbild, das durch Wärmebehandlung fixiert wird. Es ist möglich, die Harzschicht bestehend aus dem Mischpolymerisat aus Styrol und Maleinsäureanhydrid mit einer alkalisch wäßrigen Lösung zu entfernen. Zurück bleibt das eingebrannte Puderbild, das man mit fetter Druckfarbe einfärbt, um die Aluminiumfolie dann als positive Druckform im Offsetdruck zu verwenden.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Erzeugung elektrostatischer Bilder, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Unterlage, die aus einem ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzenden Stoff besteht, eine ihren spezifischen elektrischen Widerstand bei Einwirkung von Wärme verringernde Harzschicht aufbringt, die Schicht elektrostatisch auflädt und unter einer Vorlage einer Bestrahlung durch Wärme aussetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Papier als Unterlage für die Isolier-Harzschicht.

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