DE1115580B

DE1115580B - Entwickler fuer elektrophotographische Zwecke

Info

Publication number: DE1115580B
Application number: DEK38082A
Authority: DE
Inventors: Dr Martha Tomanek; Dr Hans Behmenburg; Dr Wilhelm Neugebauer; Dr Kurt-Walter Kluepfel
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1959-06-27
Filing date: 1959-06-27
Publication date: 1961-10-19
Also published as: GB938293A; US3165420A; LU38801A1; NL253124A; CH381529A; SE217637C1; BE592339A; FR1261521A

Description

Entwickler für elektrophotographische
Zwecke

Anmelder:

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

Dr. Martha Tomanek, Dr. Hans Behmenburg,
Dr. Wilhelm Neugebauer und Pr. Kurt-Walter Klüpf el,

Wiesbaden-Biebrich,
sind als Erfinder genannt worden

Elektrophotographisches Material besteht üblicherweise aus einem Träger, auf dem sich eine Photoleitersubstanz befindet. Diese Schicht wird im Dunkeln mit einer elektrostatischen Ladung versehen. Anschließend wird das Material entweder durch eine Vorlage oder auf episkopischem Wege belichtet, wobei ein der Vorlage entsprechendes (unsichtbares) elektrostatisches Bild entsteht. Man »entwickelt« dieses Bild dadurch, daß man es für kurze Zeit mit einem Harzpulver in Berührung bringt, wodurch ein sichtbares Bild entsteht, das durch Erwärmen oder durch Einwirkung von Lösungsmitteln für das Harz »fixiert« wird. Auf diese Weise wird eine wischfeste Kopie der Vorlage auf elektrophotographischem Wege erhalten. Die Erfindung bezieht sich nun auf eine besondere

Art von Entwicklern für solche elektrophotographi-

sehen Verfahren. _

Die Entwickler stellen üblicherweise ein Gemisch

von einem sogenannten Träger und einem sogenannten einerseits die zusätzliche Belichtung und andererseits Toner dar. Bei dem Träger handelt es sich um Körner 20 die Anwendung eines kompliziert aufgebauten photovon anorganischen Substanzen, wie feine Glaskugeln, leitfähigen Materials, zu aufwendig, um in genügen-Eisenspäne oder Kristalle von anorganischen Salzen, dem Maße wirtschaftlich brauchbar zu sein, wie Kochsalz oder Kaliumchlorid. Da sich viele Photoleiterschichten besser positiv als

Der Toner besteht meist aus Harzpulver, die Färb- negativ aufladen lassen, war man bestrebt, auch stoffe oder Pigmente, beispielsweise Ruß, enthalten. 35 Entwickler mit Tonern zu finden, die sich negativ Bei dem Hantieren mit dem Entwickler lädt sich der aufladen. Zu diesem Zwecke hat man organische Toner auf Grund der Reibungselektrizität gegenüber Träger, wie Kristalle von Anthracen oder Fluoren, dem Trägermaterial positiv auf. benutzt, oder man hat die einzelnen Trägerpartikel-

Die Photoleiterschichten können positiv oder negativ chen eines anorganischen Trägermaterials, wie Glas, aufgeladen werden, so daß man nach dem Belichten 3° mit einer Harzschicht überzogen und diese dem unter einer Vorlage ein positives oder negatives Toner zugesetzt. Bei dieser Verfahrensweise lädt sich elektrostatisches Bild erhält. Bringt man nun auf ein der Toner negativ auf, jedoch sind die organischen negatives elektrostatisches Bild den Entwickler mit Trägerkristalle mechanisch nicht sehr fest, zerreiben dem positiv geladenen Toner, dann entsteht ein der sich beim Gebrauch in unerwünschter Weise, und die Vorlage entsprechendes Bild. Wenn man aber den 35 dabei entstehenden scharfen Kanten beschädigen die gleichen Entwickler auf ein positives Ladungsbild auf- Bildschicht. Benutzt man mit einem organischen

Material überzogene anorganische Träger, so bilden sich beim Überziehen der Trägerpartikelchen mit einer Harzschicht leicht Klumpen, und außerdem verlieren die überzogenen Trägerteilchen in der Praxis leicht ihre runde Form, was das Rieseln des Entwicklungspulvers auf der Oberfläche des elektrophotographischen Materials erschwert. Ferner reibt sich die Harzschicht von den Trägerpartikelchen leicht ab, wodurch der

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, diesen söge- 45 Toner uneinheitlich aufgeladen wird. Die damit hefnannten Randeffekt durch zusätzliche Belichtung des gestellten Bilder weisen zum Teil zwiespältige elekphotoleitfähigen Materials unter einem Raster oder irische Effekte auf, d. h., sie erscheinen teilweise als durch Anwendung eines elektrophotographischen der Vorlage entsprechende Bilder und teilweise als Materials, das aus einer gitterartigen, regelmäßige Umkehrbilder.

Erhöhungen und Vertiefungen tragenden Grundplatte, 50 Es wurde nun ein Entwickler für elektrophotogradie mit der photoleitenden Schicht bedeckt ist, be- phische Zwecke, bestehend aus einem Träger und steht, zu beheben; jedoch sind diese Maßnahmen, einem sich negativ aufladenden Toner, gefunden, der

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bringt, erfolgt eine Umkehr der Helligkeitswerte; es entsteht ein Negativ des ursprünglichen Ladungsbildes, da die Tonerteilchen von den aufgeladenen Stellen abgestoßen werden.

Diese Umkehrbilder sind aber sehr wenig kontrastreich und weisen einen gewissen »Randeffekt« auf, der unerwünscht ist, d. h., die Ränder großer Flächen sind stärker geschwärzt als die Mitte.

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dadurch gekennzeichnet ist, daß die darin enthaltenen Magnesium, Eisen, Natrium oder Kalium komplex

Träger aus anorganischen Stoffen und die darin ent- gebunden enthalten. Das sind Komplexe wie Chloro-

haltenen Toner mindestens teilweise aus Metallresi- phyll oder Kupfer-, Zink- oder Magnesiumphthalo-

naten bestehen. ■ cyanine oder Naphtholgrün 5. Außerdem kommen

Als anorganische Stoffe, die als Trägermaterial in 5 Doppelsalze von Farbstoffmolekülen, z.B. Zink-Frage kommen, seien Glas, Metalle wie Eisen und doppelsalz von Toluidinblau O, Methylgrün B oder Salze wie Kaliumsulfat, Kaliumchlorid, Natrium- Acridinorange 2 G, in Frage.

chlorid genannt. Man kann auch Gemische von Auch Komplexsalze von Heteropolysäuren, wie

solchen anorganischen Trägern verwenden. Phosphor-Molybdän-Wolfram-Säure, mit Farbstoffen

Die Träger werden im allgemeinen als Teilchen io kommen in Frage, wie sie in den sogenannten Fanalbeispielsweise einer häufigsten Korngröße von etwa farbstoffen vorliegen, beispielsweise Fanalrot 6 B, 100 bis etwa 600 μ angewandt. Man kann auch Fanalviolett LB, Fanalblau B. Ferner kommen Metallkleinere oder größere Trägerteilchen anwenden, jedoch salze von SuIf o- oder Carbonsäuren von Farbstoffen haben sich Träger mit der häufigsten Korngröße in in Frage, beispielsweise Alizarinblauschwarz B, dem angegebenen Bereich, bevorzugt von etwa 200 15 Diamantschwarz F.
bis etwa 400 μ, als vorteilhaft erwiesen. Zum Anfärben der Metallresinate kommen auch

Man kann auch Gemische von Trägern verschiedener nicht metallhaltige Farbstoffe, wie Nigrosin, Pigment-Korngrößen verwenden. tiefschwarz, Auramin, Brillantgelb, Eosin, Rhod-

AIs Toner kommen Metallresinate in Frage, denen amin B und Sudanschwarz G, in Frage. Es können

noch Pigmente und/oder Farbstoffe, bevorzugt metall- 20 auch Gemische von Farbstoffen der angegebenen

haltige Farbstoffe, zugesetzt werden können. Gruppen angewendet werden.

Unter Metallresinaten, auch Harzseifen genannt, Zur Herstellung des Toners mischt man zweckwerden die Metallsalze der I. bis VIII. Gruppe des mäßigerweise die zerkleinerten Ausgangsstoffe und Periodischen Systems von Harzsäuren verstanden mahlt diese gemeinsam, beispielsweise in einer Kugel-(s. Römpp, Chemielexikon, 4. Auflage, S. 1858). Be- 25 mühle, sehr fein, erwärmt das Gemisch zum Schmelzen, sonders kommen Resinate von Metallen wie Alu- mischt die Schmelze gut durch, um die färbenden Teilminium, Barium, Blei, Calcium, Cer, Eisen, Kobalt, chen völlig mit Harz einzuschließen. Man kann auch Kupfer, Magnesium, Mangan, Zink in Frage. Dabei die Ausgangsmaterialien direkt, soweit sie schmelzbar kann man auch Gemische davon verwenden. sind, aufschmelzen und die restlichen Bestandteile

Auch Harze und/oder Wachse und/oder niedrig- 30 unter Rühren eintragen. Man kühlt die Schmelze ab

schmelzende aromatische organische Verbindungen und mahlt die erhaltenen Tonermasse und siebt das

und deren Substitutionsprodukte können zugesetzt Mahlgut. Für den Toner verwendet man Siebfrak-

werden. tionen mit einer durchschnittlichen Korngröße von

Als Harze, die den Metallresinaten zugesetzt etwa 10 bis 100 μ, vorzugsweise etwa 20 bis 60 μ.

werden können, kommen natürlich Harze, wie KoIo- 35 Zur Herstellung des Entwicklers mischt man den

phonium, Dammarharz, Kopale, wie Manila-Kopal, Träger mit dem Toner im Verhältnis von 100:30

Kauri-Kopal, und synthetische Harze, wie Keton-, bis 100: 0,1, vorzugsweise von 100: 10 bis 100: 1.

Maleinat-, Alkyd- und Styrolharze, in Frage. Der vorstehend beschriebene Entwickler kann bei

Als Wachse für diesen Zweck sind natürliche den bekannten elektrophotographischen Verfahren Wachse, wie Carnauba-, Bienen-, Japan- und Montan- 40 zur Entwicklung von elektrostatischen Bildern verwachs, verwendbar sowie synthetische Wachse, wie wendet werden. Zu diesem Zweck bringt man ihn die unter der Bezeichnung Α-Wachs, OP-Wachs, nach bekannten Verfahren in Kontakt mit einem SPO-Wachs, V-Wachs, insbesondere die unter dem Elektrokopiermaterial, wobei der Toner an diesem Namen »Gersthofener Wachse« mit der Bezeichnung haftenbleibt und das Bild sichtbar wird. Anschließend KP, S, L, O im Handel befindlichen, in Frage. 45 wird in bekannter Weise fixiert. Verwendet man

Als niedrigschmelzende aromatische Verbindungen positiv aufgeladene Schichten, so werden Bilder er-

können unsubstituierte und substituierte Verbin- halten, bei denen der Toner an den Stellen festgehalten

düngen mit Schmelzpunkten zwischen etwa 40 und wird, die beim Belichtungsvorgang nicht vom Licht

etwa 150⁰C zugesetzt werden. Beispiele dafür sind getroffen wurden und daher noch eine elektrostatische

Naphthole, wie 1-Naphthol, 2-Naphthol,Acenaphthen, 50 Ladung tragen.

o-Phenylendiamin, Resorcin, Diphenylamin. Es entstehen dabei Bilder, die der benutzten Vor-

Diese Zusätze haben die Aufgabe, den Schmelz- lage entsprechen.

punkt des Tonergemisches herabzusetzen und das Bevorzugt wird der Entwickler gemäß der vorHaftvermögen zu erhöhen. liegenden Erfindung bei negativ aufgeladenen Schichten

Die Metallresinate können außerdem noch zusatz- 55 angewendet. Dabei bleibt der Toner beim Entwick-

lich gefärbt sein. lungsvorgang an den vom Licht getroffenen Stellen

Hierzu kann man Pigmente verwenden, wie Ruß, des Elektrokopiermaterials hängen, und es bildet sich

Zinkoxyd, Titandioxyd, Ultramarin, Mennige, ein sichtbares negatives Bild der ursprünglichen Vor-

Pigmentrot B, Pigmentgrün B. Jedoch sollen im allge- lage aus. Die erfindungsgemäßen Entwickler haben

meinen nicht mehr als 10% an Pigmenten zugesetzt 60 den Vorteil, daß geringere oder keine Randeffekte

werden, um den Ladungscharakter nicht zu sehr zu an den Konturlinien entstehen gegenüber den seither

beeinflussen. gebräuchlichen Entwicklern. Infolge ihrer mechani-

Man kann außerdem metallhaltige Farbstoffe zu- sehen Stabilität bleiben sie auch bei längerem Gebrauch

setzen, wobei man wesentlich höhere Mengen, bei- eindeutig negativ aufgeladen. Sie können besonders

spielsweise 50 %> anwenden kann. Vorzugsweise wird 6g bei der Herstellung von Rückvergrößerungen nach

man jedoch 35% nicht überschreiten. dem elektrophotographischen Verfahren, ausgehend

Als metallhaltige Farbstoffe seien beispielsweise von Mikrofilmen, verwendet werden und sind auf

solche genannt, die im Molekül Kupfer, Zink, jedem photoleitfähigen Material verwendbar.

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Beispiel 1 Beispiel 5

50 Gewichtsteile Zinkresinat (z.B. »Erkazit-Harz 40 Gewichtsteile eines Kobaltresinats (z. B. »Kobalt-

RF«) werden fein gemahlen, mit 1 Gewichtsteil Nigrosin resinatA71«) und 20 Gewichtsteile Kolophonium spritlöslich (Schultz, »Farbstofftabellen«, I. Band, werden mit 2 Gewichtsteilen Pigmentschwarz B 7. Auflage [1931], Nr. 985) und 0,5 Gewichtsteilen 5 (Schultz, a. a. O., Nr. 1361) und 1 Gewichtsteil Kupferphthalocyanin gemischt und dann geschmolzen. Fanalblau B (Schultz, a.a.O., Nr. 822), wie im Nach dem Erkalten wird die Schmelze in einer Kugel- Beispiel 1 angegeben, geschmolzen und nach dem mühle vermählen und gesiebt. Der schwarzgefärbte Erkalten gemahlen und gesiebt. Dieser Toner wird Toner, von dem man die Siebfraktion mit einer im Verhältnis 3: 100 mit Eisenpulver gemischt und mittleren Korngröße von 30 bis 50 μ verwendet, wird io mit Hilfe eines Magnetstabes über ein latentes elektromit Glaskugeln von etwa 300 μ Durchmesser im Ver- statisches Bild gestrichen, das nach der Arbeitsweise, hältnis 2: 100 gemischt. Der so erhaltene Entwickler wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt ist. eignet sich zur Herstellung von Umkehrbildern. Zu Der Toner bleibt dabei an den vom Licht getroffenen diesem Zweck wird ein elektrophotographisches Stellen haften, und man erhält ein umgekehrtes Bild Papier, z. B. Zinkoxydpapier oder Zinkoxyd auf 15 der Vorlage, z. B. von einem Negativ ein Positiv.
Metall, beispielsweise auf Aluminium, durch eine · 1 ή

Coronaentladung auf 6000 Volt negativ aufgeladen Beispiel ö

und unter einer Vorlage belichtet. Man läßt nun den Man verfährt wie im Beispiel 1, verwendet aber

Entwickler über das Papier rieseln. Dabei bleibt das zum Schmelzen 50 Gewichtsteile eines Kobalt-Bleifeinverteilte pigmentierte Harz an den vom Licht ge- 20 Mangan-Resinats (z. B. »Kobalt-Blei-Mangan-Resinat troffenen Stellen haften, und ein Negativ der Vorlage Nr. 835«, enthaltend etwa 1 % Co, 5% Pb, 1 % Mn), wird sichtbar, das schwach erwärmt und dadurch 10 Gewichtsteile eines Zinkkalkharzes (z. B. »Kunsthaltbar gemacht (fixiert) wird. Es zeigt guten Kontrast harz 445«) und 4 Gewichtsteile Diamantschwarz F und keinerlei Randeffekt. (Schultz, a. a. O., Nr. 614). Nach dem Vermählen

25 und Sieben wird der Toner mit Glaskügelchen im

Beispiel 2 Verhältnis 2: 100 gemischt und ergibt einen Ent

wickler, der sich zur Herstellung elektrophotographi-

Man verfährt wie im Beispiel 1, verwendet aber zum scher Umkehrbilder eignet. Zu diesem Zweck wird Schmelzen 50 Gewichtsteile Magnesiumresinat (z. B. ein Papier, das z. B. mit organischen Halbleitern be- »Magnesium-Hartharz VII2«) und 2 Gewichtsteile 30 schichtet ist (beispielsweise mit 2,5-Bis-[4'-diäthyl-Fanalrot6 B (Schultz, a. a. O., Nr. 864) und 2 Ge- amino-phenyl-(l')]-l,3,4-oxdiazol, wie es aus der wichtsteile Sudan III (Schultz, a.a.O., Nr. 532). belgischen Patentschrift 558 078 bekannt ist), negativ Nach dem Vermählen und Sieben erhält man einen aufgeladen und unter einer Vorlage belichtet. Man rotgefärbten Toner, der, mit Glaskügelchen im Ver- läßt nun den Entwickler über das Papier rieseln. Dabei hältnis 3: 100 gemischt, einen Entwickler gibt, der 35 bleibt das feinverteilte gefärbte Harz an den vom nach der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise Licht getroffenen Stellen haften, und ein Negativ Bilder ergibt, die ein Negativ der Vorlage darstellen. der Vorlage wird sichtbar. Es wird fixiert, indem es

mit Trichloräthylendämpfen behandelt wird.

^BeisP^{iel 3} ₄₀ Beispiel 7

Man verfährt wie im Beispiel 1, verwendet aber 30 Gewichtsteile Eisenresinat, 5 Gewichtsteile Kup-

zum Schmelzen 40 Gewichtsteile Kalkresinat (z. B. ferresinat und 1 Gewichtsteil Direkttiefschwarz E Kunstharz L«) und 30 Gewichtsteile Ketonharz (z.B. (Schultz, a. a. O., Nr. 671) werden geschmolzen und »Kunstharz AP«) und 2 Gewichtsteile Acridingelb G nach dem Erkalten vermählen und gesiebt. Der Toner (Schultz, a. a. O., Nr. 901). Nach dem Mahlen und 45 von der Korngröße 50 bis 100 μ wird mit Glaskugel-Sieben erhält man einen gelbgefärbten Toner, der, chen im Verhältnis 5 : 100 gemischt. Der so erhaltene mit Kochsalzkristallen im Verhältnis 2: 100 gemischt, Entwickler eignet sich zur Herstellung von Umkehreinen Entwickler gibt, der nach der im Beispiel 1 bildern nach der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsbeschriebenen Arbeitsweise sehr kontrastreiche Um- weise. Statt Kupferresinat kann auch Barium- oder kehrbilder gibt. Man kann auch mit Hilfe eines 50 Eisenresinat verwendet werden.
Projektionsapparates eine Vergrößerung von einem . .

negativen Mikrofilm auf das negativ aufgeladene Beispiel 8

elektrophotographische Papier projizieren und das 50 Gewichtsteile Zinkresinat (z. B. »Erkazit-Zink-

entstandene vergrößerte latente Bild mit dem Ent- harz 165«), 10 Gewichtsteile Aluminiumsalz einer wickler behandeln. Man erhält eine positive Vergröße- 55 Harzsäure (Aluminiumsalz der Albertoisäure [z. B. rung ohne Randeffekte. »Albertat 0 175«]) und 10 Gewichtsteile 1-Naphthol

und2 Gewichtsteile Methylviolett B (Schultz, a.a.O.,

Beispiel 4 Nr. 783) werden, wie im Beispiel 1 angegeben, be

handelt. Nach dem Sieben wird der Toner mit Eisen-

100 Gewichstteile eines Manganresinats (z. B. 60 pulver im Verhältnis 3 : 100 gemischt. Der so erhaltene »Manganresinat RM 55«), 10 Gewichtsteile Montan- Entwickler eignet sich zur Herstellung von Umkehrwachs und 3 Gewichtsteile Alizarinblauschwarz B bildern. Zu diesem Zweck wird ein elektrophotogra-(Schultz, a.a.O., Nr. 1195) werden, wie im Bei- phisches Papier, z.B. Zinkoxydpapier, durch eine spiel 1 angegeben, behandelt. Nach dem Sieben wird Coronaentladung auf 6000 Volt negativ aufgeladen der Toner mit Glaskügelchen gemischt und ergibt 65 und unter einer Vorlage belichtet. Man streicht nun einen Entwickler, der sich zur Herstellung elektro- den Entwickler über das latente elektrostatische Bild photographischer Umkehrbilder, wie im Beispiel 1 be- mit Hilfe eines Magnetstabes, der Toner bleibt dabei schrieben, eignet. an den vom Licht getroffenen Stellen haften, und

man erhält ein umgekehrtes Bild der Vorlage, z. B. von einem Negativ ein Positiv.

Beispiel 9

50 Gewichtsteile Zinkresinat (z. B. »Erkazit-Zinkharz RF«) werden vermählen und mit 1 Gewichtsteil Nigrosin spritlöslich (Schultz, a. a. O., Nr. 985) gemischt und dann geschmolzen. Nach dem Erkalten wird die Schmelze in einer Kugelmühle vermählen und dann gesiebt. Der schwarzgefärbte Toner von der Korngröße 30 bis 50 μ wird mit Glaskugeln von etwa 300 μ Durchmesser im Verhältnis 2: 100 gemischt. Der so erhaltene Entwickler eignet sich zur Herstellung von direkten Bildern bei poitiv aufgeladenen Schichten. Zu diesem Zweck wird eine elektrophotographische Schicht, z. B. eine mit Selen bedampfte Aluminiumfolie, durch eine Coronaentladung auf 6000 Volt positiv aufgeladen und unter einer Vorlage belichtet. Man läßt nun den Entwickler über die Folie rieseln. Dabei bleibt das feinverteilte a° pigmentierte Harz an den vom Licht nicht betroifenen Stellen haften, und ein der Vorlage entsprechendes Bild wird sichtbar, das schwach erwärmt und dadurch haltbar gemacht (fixiert) wird. Es zeigt sehr guten Kontrast und keinerlei Randeffekte.

Beispiel 10

Man verfährt wie im Beispiel 1, verwendet aber zum Schmelzen 50 Gewichtsteile Magnesiumresinat, Gewichtsteile Magnesiumphthalocyanin und 2 Gewichtsteile Methylengrün B (Schultz, a.a.O., Nr. 1040). Nach dem Vermählen und Sieben erhält man einen grüngefärbten Toner, der, mit Eisenpulver im Verhältnis 3 : 100 gemischt, einen Toner ergibt, den man über ein latentes elektrostatisches Bild, das nach der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise hergestellt ist, rieseln läßt. Man erhält von einem Negativ ein Positiv.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Entwickler für elektrophotographische Zwecke, bestehend aus einem Träger und einem sich negativ aufladenden Toner, dadurch gekennzeichnet, daß die darin enthaltenen Träger aus anorganischen Stoffen und die darin enthaltenen Toner ganz oder teilweise aus Metallresinaten bestehen.

2. Entwickler für elektrophotographische Zwecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die darin enthaltenen Toner aus einer Mischung aus Metallresinaten und/oder Pigmenten und/oder Farbstoffen und/oder Harzen und/oder Wachsen und/oder niedrigschmelzenden aromatischen organischen Verbindungen bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 598 732, 2 599 542.