DE1164829B

DE1164829B - Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung von Bildern mit Fluessigkeitsaerosolen

Info

Publication number: DE1164829B
Application number: DEF33767A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Walter Simm; Dr Otto Koch
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1961-04-26
Filing date: 1961-04-26
Publication date: 1964-03-05
Also published as: BE634184A; DE1187134B; DE1202639B; NL294688A; US3228608A; CH465408A; GB1016587A; DE1172955B; CH430456A; GB994645A; BE616914A; US3330683A

Description

Verfahren zur elektrophotographischen Herstellung von Bildern mit Flüssigkeitsaerosolen Es sind Verfahren bekannt, nach denen Bilder auf elektrophotographischem Wege hergestellt werden, bei ,denen eine Photoleiterschicht elektrisch aufgeladen und die Ladung teilweise durch bildmäßige Belichtung wieder beseitigt wird, wobei auf der Photoleiterschicht ein Ladungsbild zurückbleibt, das anschließend mit Hilfe eines elektrisch aufgeladenen Toners oder eines Farbstoffaerosols entwickelt wird. Für die Herstellung des Ladungsbildes lädt man gewöhnlich die Photoleiterschicht negativ auf, die Aufladung des Toners oder Farbstoffaerosols wird dann negativ oder positiv gewählt, je nachdem, ob das entwickelte Bild in bezug auf die Vorlage negativ oder positiv ausfallen soll.
Nach einem grundsätzlich anderen Verfahren wird zunächst auf einer nicht vorher aufgeladenen Photoleiterschicht, z. B. Zinkoxydschicht, durch bildmäßige Belichtung ein Leitfähigkeitsbild erzeugt, das über eine bestimmte Zeit auch nach der Belichtung erhalten bleibt, wonach dieses Leitfähigkeitsbild durch` einen Ionenstrom, der von einer Corona-Entladung ausgeht, und mit Hilfe von Farbstoffaerosolen sichtbar gemacht.
In beiden Fällen können vorteilhaft Aerosole flüssiger Farbstofl'lösungen für die Entwicklung benutzt werden, weil dann bei geeigneter Wahl des Lösungsmittels durch Eintrocknen der Farbstofflösung auf der Bildfläche das erzeugte Bild automatisch fixiert wird. Verwendet man dagegen ein trockenes Tonerpulver, so ist für die Fixierung noch zusätzlich ein Einbrennvorgang oder ein Anlösen der Tonerteilchen mit geeigneten Lösungsmitteln erforderlich.
Es ist bekannt, für die Erzeugung der Flüssigkeitsaerosole mit genügend feiner Tropfenverteilung (Größe der Tröpfchen etwa 1 #t od. ä.) Düsen zu verwenden, die mit Druckluft (oder anderen Gasen) betrieben werden. Für die Herstellung der Druckluft braucht man z. B. Kompressoren, die einen unerwünschten apparativen Aufwand darstellen. Da die Flüssigkeitsaerosole nocht ohne weiteres durch Reibung oder Berührung aufgeladen werden können (was bei pulverförmigen Tonern möglich ist), erfordert der Aufladevorgang eine gesonderte Vorrichtung, z. B. die Anordnung von Sprühelektroden, die eine Corona-Entladung erzeugen, wobei immer ein Teil des Aerosols durch elektrische Abscheidung verlorengeht. Andererseits können praktisch nicht alle Aerosolteilchen für die Bildentwicklung ausgenutzt werden, da der die Aerosolteilchen mitführende Gasstrom immer einen Rest des Aerosols aus der eigentlichen Entwicklungsvorrichtung hinwegführt. Dadurch geht nicht nur ein gewisser Teil des Aerosols verloren, sondern es sind zusätzlich besondere Reinigungsvorrichtungen für die entweichende Luft notwendig. Es wurde nun gefunden, daß die Erzeugung und Aufladung des Aerosols wesentlich vereinfacht und mit weitaus geringerem apparativem Aufwand ermöglicht wird, wenn die Flüssigkeit mittels Elektroden, die eine stark gekrümmte Oberfläche besitzen, elektrostatisch zerstäubt wird. Es wird dabei von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß bestimmte Flüssigkeiten an Spitzen oder Kanten von Hochspannungselektroden sich allein durch die dort auftretenden starken, irrhomogenen, elektrischen Felder in' einzelne Teilchen zerstäuben, deren Größe unter anderem von der Art der Flüssigkeit, der Höhe der Elektrodenspannung und der Form und Beschaffenheit der Elektroden abhängt. Die Zerstäubung mittels irrhomogener elektrischer Felder ist an sich bekannt und wird praktisch in elektrostatischen Lackspritzanlagen angewendet (Ransburg-Verfahren), wobei sehr hohe Spannungen von z. B. 100 kV benötigt werden. Die hierbei erforderlichen Metallelektroden, z. B. glockenförmige Elektroden, sind für die elektrophotographische Entwicklung nicht geeignet, da sie zu große Tropfen erzeugen, zu viel Flüssigkeit absprühen und zu hohe Spannung benötigen. Durch besondere Konstruktion und Beschaffenheit der Sprühelektroden ist es nun gelungen, auf kleinem Raum und bei relativ niedrigen Spannungen von 5 bis 10 kV die für die elektrophotographische Bildentwicklung brauchbaren Farbstofflösungen derart fein zu zerstäuben, daß sie durch Aufsprühen auf die Photoleiterschicht direkt für die Entwicklung von Ladungsbildern oder Leitfähigkeitsbildern benutzt werden können. Für die Erzeugung feinster Flüssigkeitsnebel in der für die Bildentwicklung benötigten Dosierung eignen sich Gebilde mit stark gekrümmter Oberfläche, z. B. faden- oder borstenförmige Elektroden von 0,01 bis 0,5 mm Dicke, deren Oberfläche durch Benetzung ständig mit der zu versprühenden Flüssigkeit beliefert wird. Die feinste gerstäubung ist zu erzielen, wenn der Faden oder die Börste selbst aus elektrisch nichtleitendem Material, z. B. Kunststoff, besteht und nur die Oberfläche durch Benetzung mit der zu versprühenden Flüssigkeit für den Sprüheffekt ausreichend leitfähig gemacht wird. Der Zerstäubungseffekt tritt sowohl an der negativen als auch' positiven Elektrode auf, und es ist deshalb möglich, je nach Art des Potentials dieser Sprühelektrode negativ oder; positiv geladene Flüssigkeitsnebel zu erzeugen. Für die Entwicklung von Ladungsbildern ist damit die Möglichkeit gegeben, das sichtbare Bild sowohl als Negativ als auch als Positiv der Vorlage darzustellen.

Leitfähigkeitsbilder, die beispielsweise nach dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1093 384 hergestellt werden, lassen sich entwickeln, wenn die bildmäßig belichtete Photoleiterschicht mit geerdeter metallischer Unterlage als Gegenelektrode benutzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Wiedergabe sowohl von Strich- als auch von Halbton-Vorlagen.

Farbstoff Konstitution Leitfähigkeit Ladungssystem

in S2- cm-' des Aerosols

Sirius violett extra konz. BB Nr. 27905, Colour Index, 5 - 10-g negativ und positiv

3. Vol.

Reflexblau 66 extra Tri-m-tolyl-p-rosanilin-mono- 2,2- 10-5 positiv und negativ

sulfosäure

Acilan violett S 4 BN extra konz. Nr. 42640, Colour Index, 4,2- 10-5 positiv und negativ

3. Vol.

Astra neu Fuchsin konz. Nr. 782, Schultz, 3 - 10-4 positiv

7. Auflage

Astra blau 3 R hochkonz. Friedl., X11/209 3,7- 10-4 positiv

Nr. 785, Schultz, 8 - 10-4 positiv

Kristallviolett extra neu 7. Auflage

Für das erfindungsgemäße Verfahren können die Farbstoffe in der Flüssigkeit sowohl gelöst als auch dispergiert sein. Der Zerstreuungseffekt ist von der Art der Farbstoffverteilung kaum abhängig. An brauchbaren Farbstoffen seien ferner die folgenden genannt: Sudanrot (Nr.976), Sudan R (Nr.149), Sudan III (Nr. 532), Sudan IV (Nr. 541), Sudan CB (Nr. 127), Sudan 1I (Nr. 92), Sudan I (Nr. 33), Sudan G (Nr.31), Sudanbraun (Nr. 115), Nigrosin (Nr.986), Parablau (Nr. 987), Brillantblau CC (Nr. 991), Nigrosinbase (Nr. 985).

Die nach den Farbstoffen in Klammern gesetzten Nummern stellen die Farbstoffnummern aus S c h u 1 t z, 1. Band, 7. Auflage, dar. Ferner sind Benzinblau (1,4-Diisobutylamino-anthrachinon) und Ceresblau (Colour Index, Vol. 3, Nr. 44065) u. a. geeignet.
Die Sprühelektroden können beispielsweise die in der Zeichnung dargestellte Form haben.
A b b. 1 stellt einen als Sprühelektrode dienenden Kunststoffaden 3 dar, der über zwei Führungsrollen 4, die aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, an einem Befeuchtungskissen 5 entlanggeführt wird. Dieses Befeuchtungskissen ist mit der zu zerstäubenden Farbstofflösung getränkt und führt der Sprühelektrode kontinuierlich die Entwicklungsflüssigkeit zu. 1 bezeichnet das elektrophotographische Material und 2 die metallische Unterlage, die als Gegenelektrode dient. An Flüssigkeiten sind im Rahmen. des vorliegenden Verfahrens vor allem solche geeignet, die ein permanentes Dipolmomenti. - utid eine Leitfähigkeit von 10-4 bis 10-10--1 cm-' besitzen. Stark polare Flüssigkeiten mit hoher Leitfähigkeit, wie Wasser, Salzlösungen u. ä., sind ebenso wie unpolare Flüssigkeiten, wie Tetrachlorkohlenstoff, Schwefelkohlenstoff, unsubstituierte, flüssige Aromaten usw., nicht brauchbar. Eine besonders feine Zerstäubung ist bei Verwendung von Alkoholen, einigen Säuren, Säureestern und Halogenkohlenwasserstoffen möglich. Im einzelnen seien genannt Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol, Amylalkohol, Benzylalkohol, Aceton, Eisessig oder Äthylenchlorid.
Wie die folgende Tabelle erläutert, besteht ein Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit der Farbstoffe und dem Vorzeichen der Ladung der daraus hergestellten Aerosole. So lassen sich aus Farbstoffen mit einer Leitfähigkeit zwischen 10-b und 10-852-1 cm-' negative und positive Aerosole herstellen, während solche, die eine Leitfähigkeit von 10-4 bis 10-b D-1 cm-' besitzen, sich bevorzugt positiv zerstäuben lassen. Erforderlichenfalls können mehrere nebeneinander angeordnete Kunststoffäden als Sprühelektroden verwendet werden.
A b b. 2 stellt eine andere Ausführungsform dar, wobei ein leitendes Band 6, das mit Borsten aus nichtleitendem Material 7 versehen ist, und über zwei Führungsrollen 8 aus leitendem Material kontinuierlich durch eine in dem Behälter 9 befindliche Farbstofflösung geführt wird, wobei die als Sprühelektroden dienenden Borsten laufend mit neuer Entwicklerflüssigkeit versorgt werden.
Die Anwendung mehrerer Sprühelektroden und die Bewegung der Elektroden relativ zur Photoleiterschicht ermöglichen, wie beispielsweise in der belgischen Patentschrift 597 028 beschrieben, die Bildentwicklung von relativ großen Flächen. Beispiel Ein elektrophotographisches Material, bestehend aus einer Papierunterlage und einer photoleitfähigen Schicht aus beispielsweise in einem isolierenden Bindemittel dispergiertem photoleitfähigem Zinkoxyd, wird in üblicher Weise aufgeladen und durch bildmäßige Belichtung des aufgeladenen Materials ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt.
Dieses Ladungsbild wird mit Hilfe der in A b b. 2 dargestellten Vorrichtung sichtbar gemacht. Die verwendeten Borsten der Sprühelektrode haben einen Durchmesser von 0,2 mm und eine Länge von etwa 10 cm. Der Abstand dieser Sprühelektrode von der photoleitfähigen Schicht beträgt 30 bis 50 mm, die angelegte Spannung etwa 10 kV. Als Entwicklerflüssigkeit dient eine gesättigte Lösung von Brillantblau in Benzylalkohol.
Man erhält eine hervorragende Reproduktion mit entsprechend der Kopiervorlage gleichmäßig gedeckten Flächen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Entwicklung von elektrostatischen Ladungsbildern oder Leitfähigkeitsbildern mittels elektrisch geladener Flüssigkeitsaerosole, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerflüssigkeit an Sprühelektroden mit stark gekrümmter Oberfläche elektrostatisch zerstäubt und auf das Ladungs- oder Leitfähigkeitsbild niedergeschlagen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß faden- oder borstenförmige Sprühelektroden verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der zu zerstäubenden Entwicklerflüssigkeit durch kontinuierliches Benetzen der Elektrodenoberfläche erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sprühelektroden aus elektrisch nichtleitendem Material verwendet werden, deren Oberfläche durch Benetzen mit der zu zerstäubenden Entwicklerflüssigkeit leitfähig gemacht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur wahlweisen Herstellung von negativen oder positiven Bildern einer Vorlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode wahlweise als negativer oder positiver Pol geschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sprühelektroden relativ zum Ladungs- bzw. Leitfähigkeitsbild während der Entwicklung bewegt werden.