DE1188440B

DE1188440B - Entwickler fuer elektrostatische latente Bilder

Info

Publication number: DE1188440B
Application number: DEK41304A
Authority: DE
Inventors: Dr Martha Tomanek
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1960-07-27
Filing date: 1960-07-27
Publication date: 1965-03-04
Also published as: US3650797A; NL141665B; LU40401A1; DK134576C; GB944396A; NL267570A; DK134576B; SE308252B; BE606518A; CH425470A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G03c

Deutsche Kl.: 57 b-10

Nummer: 1188 440

Aktenzeichen: K 41304IX a/57 b

Anmeldetag: 27. Juli 1960

Auslegetag: 4. März 1965

Die Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Entwickler, der aus einem Tonergemisch etwa gleicher Korngröße und geringer gegenseitiger Aufladung besteht und der geeignet ist, auch größere Flächen gleichmäßig zu entwickeln.

Es ist bekannt, auf elektrophotographischem Wege Bilder herzustellen, indem man eine photoleitfähige Schicht, die sich auf einem Schichtträger befindet, im Dunkeln mit einer elektrostatischen Ladung versieht. Anschließend wird das Aufzeichnungsmaterial bildmäßig belichtet, wobei ein der Kopiervorlage entsprechendes Ladungsbild entsteht. Man entwickelt dieses Ladungsbild dadurch, daß man es für kurze Zeit mit einem aus Toner und Träger bestehenden Entwickler in Berührung bringt, wobei der Toner an den Ladungen tragenden Bildteilen haftenbleibt. Dann wird letzterer fixiert. Man erhält so wischfeste Kopien auf elektrophotographischem Wege.

In dem zum Entwickeln des Ladungsbildes bereits benutzten Gemisch aus Träger und Toner werden als Träger Teilchen, die 10- bis lOOmal größer und die spezifisch schwerer sind als die des Toners, z. B. Körner mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,6 mm, verwendet. Infolge ihrer Größe ist die Schwerkraft, die auf die Trägerteilchen wirkt, größer als die Anziehung dieser Teilchen durch die geladenen Stellen der photoleitfähigen Schicht, so daß sie nicht an der Schicht haftenbleiben.

Als Toner wurden bereits gefärbte oder ungefärbte thermoplastische oder schmelzbare Kunststoffpulver benutzt.

Beim Hantieren mit dem Entwickler lädt sich der Toner auf Grund der Reibungselektrizität gegenüber dem Träger entgegengesetzt auf. Dadurch wird das feine Kunststoffpulver von dem Träger lose festgehalten, so daß keine Entmischung der beiden Komponenten eintritt. Beim Überrieseln des Ladungsbildes mit dem Entwickler wird der Toner von dem Ladungsbild entgegengesetzter Polarität angezogen und festgehalten, während der Träger abrollt. Es werden also je nach Ladungssinn des im Entwickler enthaltenen Toners oder des Ladungsbildes jeweils nur die Ladung tragenden Bildteile oder nur die nicht geladenen Bildteile der photoleitfähigen Schicht beim Entwickeln mit Toner bedeckt.

Die bekannten Entwickler besitzen alle den Nachteil, daß sie größere, gleichsinnig geladene Flächen nicht gleichmäßig entwickeln, sondern sich nur am Rande absetzen, während die mittleren Teile der Flächen praktisch unentwickelt bleiben.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Entwickler für Ladungsbilder anzugeben, der auch an größeren Entwickler für elektrostatische latente Bilder

Anmelder:

Kalle Aktiengesellschaft,

Wiesbaden-Biebrich, Rheingaustr. 190-196

Als Erfinder benannt:

Dr. Martha Tomanek, Wiesbaden

gleichsinnig geladenen Flächen gleichmäßig haftenbleibt und ein schleierfreies sichtbares Bild ohne Randeffekt, jedoch mit scharfen Randbegrenzungen, liefert.

Gegenstand der Erfindung ist ein Entwickler für Ladungsbilder, der aus mindestens einem organischen, harzartigen, sich positiv aufladenden Toner, der gebenenfalls bis zu 10 Gewichtsprozent anorganische und/oder organische Pigmente und/oder Farbstoffe und/oder Wachse und/oder organische Verbindungen mit einem Schmelzpunkt zwischen 40 und 150° C enthält, und mindestens einem sich negativ aufladenden anorganischen Toner etwa gleicher Korngröße besteht, wobei die Toner gegenseitig sich nicht über 10 Volt aufladen.

Als organische harzartige, positive Toner für den erfindungsgemäßen Entwickler eignen sich natürliche und synthetische Harze, wie Kolophonium, Kopale, Dammarharz, Asphalte, kolophoniummodifizierte Phenolharze, Ketonharze, Maleinharz, Cumaronharz, Polyacrylsäureharz und Polystyrole. Man kann auch Gemische dieser Harze verwenden. Man setzt diesen Harzen anorganische und/oder organische Pigmente und/oder Farbstoffe zu, um ihnen einen eindeutig positiven Ladungssinn zu verleihen. Als solche kommen beispielsweise Ruß, Zinkoxyd, Titandioxyd, Bariumsulfat, Mennige und die folgenden in Schultz, »Farbstofftabellen«, Bd. 1, 7. Auflage (1931), angegebenen Farbstoffe in Frage: Heliorot RMT (Nr. 200), Helioechtblau (Nr. 1188), Sudanfarbstoffe, z. B. I (Nr. 33), II (Nr. 92), III (Nr. 532), CB (Nr. 127), R (Nr. 149), Cellitonfarbstoffe (Colour Index, Vol. I, 2. Auflage, 1956, S. 1655 bis 1742), Nigrosin spritlöslich (Nr. 985), Pigmentschwarz B (Nr. 1361), Alizarinblauschwarz B (Nr. 1195), Diamantschwarz F (Nr. 614), Fanalviolett LB (Nr. 803), Pigmentrot B, C. J. 12070. Man kann auch Gemische von solchen Farbstoffen und/oder Pigmenten verwenden. Von diesen Substanzen genügen oftmals geringe Mengen, z. B. 0,5 Gewichtsprozent Ruß, um

509 517/385

den Harzen einen eindeutig positiven Charakter zu verleihen. Es ist ferner oft zweckmäßig, den positiven Tonern geringe Mengen, beispielsweise 0,1 bis 10 %, vorzugsweise 1 bis 5 %, Wachse und/oder niedrigschmelzende organische Verbindungen zuzusetzen, um den Schmelzpunkt und das Haftvermögen des Tonergemisches in gewünschter Weise zu beeinflussen.

Als Wachse für diesen Zweck kommen natürliche Wachse, wie Camaubawachs, Bienenwachs, Japanwachs, Montanwachs, Zeresin, synthetische Wachse, Hartparaffin, Stearinsäure, hochdruckhydrierte Wachse oder Stearinalkohol, in Frage.

Als niedrigschmelzende organische Verbindungen kommen besonders substituierte und unsubstituierte aromatische Verbindungen mit Schmelzpunkten zwischen 40 und 150° C in Frage.

Geeignete Verbindungen sind 1-Naphthol, 2-Naph- thol, Acenaphthen, Acetanilid, p-Dibrombenzol, 2,4-Diaminotoluol, o-Phenylendiamin, Resorzin oder Diphenylamin und deren Derivate.

Die positiven Toner werden hergestellt, indem man die Ausgangsstoffe gemeinsam sehr fein zer mahlt, das Gemisch zum Schmelzen erwärmt, bis zur weitgehenden Homogenität umrührt und die Schmelze dann abkühlt. Man kann auch die schmelzbaren Ausgangsstoffe durch Erwärmen verflüssigen und die restlichen Ausgangsstoffe unter Rühren eintragen und abkühlen. Das so erhaltene Material wird fein gemahlen und gesiebt. Für den Toner verwendet man Siebfraktionen mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,1 bis 50 μ, vor zugsweise die Fraktionen von 1 bis 10 μ und/oder 10 bis 20 μ.

Als anorganische, sich negativ aufladende Toner kommen feingepulverte anorganische Substanzen, wie Salze, z. B. Kaliumsulfat, Calciumsulfat, Ammoniumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumbromid, Kup fersulfat, Aluminium—Kaliumsulfat, Natriumsulfat; Oxyde, z. B. Eisenoxyd, Titandioxyd, Zinkoxyd, Aluminiumoxyd, Kupferoxyd; Silikate, z. B. Kieselgur, Silikagel, Talkum, Glaspulver; Borate, z. B. Natriummetaborat, Kaliumborat; Carbonate, wie Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Kaliumcarbonat, in Frage.

Die Substanzen werden fein gemahlen und gesiebt. Man verwendet durchschnittliche Korngrößen von 1 bis 50 μ, vorzugsweise 1 bis 10 μ und/oder 10 bis 20 μ.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Entwickler mischt man einen oder mehrere der anorganischen, sich negativ aufladenden und einen oder mehrere organische, sich positiv aufladende Toner miteinander im Verhältnis 1:1 bis 20:1. Vorzuziehen sind etwa gleiche Mengenverhältnisse von beiden Tonersorten.

Die erfindungsgemäßen Entwickler werden in be kannter Weise auf die zu entwickelnden Ladungsbilder aufgebracht und anschließend, vorzugsweise durch Erwärmen, fixiert. Es ist auch möglich, durch Einsatz von Lösungsmitteln, insbesondere in Dampf form, eine wischfeste Verankerung der Toner auf der photoleitfähigen Schicht vorzunehmen. Ferner kann man auch das entwickelte Bild vor dem Fixieren auf ein Bildempfangsmaterial, insbesondere mit Hilfe einer Coronaentladung, übertragen und dann dort fixieren.

Wenn die photoleitfähige Schicht auf einem Schichtträger aufgebracht ist, der den Anforderungen des Flachdrucks genügt, so können in einem anschließenden Arbeitsgang durch Behandeln mit einer alkalischen Flüssigkeit die nicht mit Toner bedeckten Bildteile hydrophil gemacht oder, falls sie alkalilöslich sind, ganz weggelöst werden, während die einen hydrophoben Toner tragenden Bildteile mit fetter Farbe eingefärbt werden. Eine so hergestellte Druckform ist geeignet für den Flachdruck.

Der positive Toner des Entwicklers bleibt bei dem Entwicklungsvorgang an den negativ geladenen Stellen des Ladungsbildes und der negativ geladene Toner an den ungeladenen Stellen hängen. Wird durch Wärme fixiert, so schmilzt der positive organische Toner auf und wird auf der Schicht wischfest verankert. Wird die Fixierung durch Wärme vorgenommen und so erhitzt, daß die photoleitfähige Schicht aufschmilzt oder weich wird, so wird auch der negative Toner an den ungeladenen Stellen wischfest verankert. Liegt die Fixierungstemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der Schicht, so

ao kann man den negativen Toner anschließend entfernen.

Dabei ist es unerheblich, auf welchem Wege das Ladungsbild entstanden ist.

Bei den erfindungsgemäßen Entwicklern soll sich ein Toner aus der Gruppe der organischen Toner gegen einen Toner aus der Gruppe der anorganischen Toner nicht höher als auf 10 Volt aufladen, vorzugsweise nicht höher als 5VoIt. Die gegenseitige Aufladung der Toner soll hierbei so gemessen werden, daß man mit dem anorganischen Toner eine Aluminiumplatte beschichtet, eventuell unter Verwendung eines Bindemittels. Mit dem organischen Toner beschichtet man möglichst dünn Glaskugeln von 0,5 mm Durchmesser. Zur Trocknung und Beseitigung eventuell vorhandener unerwünschter Ladungen bringt man die Aluminiumplatte 1 Stunde lang in einen Trockenschrank von 50° C. Nach dem Abkühlen läßt man über die 45° geneigte und isoliert aufgestellte Aluminiumplatte 2 g der beschichteten Glaskugeln in einen ebenfalls isoliert aufgestellten Auffänger rieseln. Auffänger und Aluminiumplatte nehmen dadurch Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens an. Diese Ladungen werden gemessen, indem entweder die Aluminiumplatte oder der Auffänger mit einem Elektrometer verbunden wird, dessen Kapazität zusammen mit dem Auffänger oder der Platte etwa 40 pF (Pikofarad) beträgt.

Durch die Entwickler wird erreicht, daß infolge der geringen Aufladung auch größere Flächen entwickelt werden können, ohne daß sie nur an den Bildrändern haftenbleiben. Infolge der Begrenzung des einen durch den anderen Toner an den Bildrändern werden letztere schärfer, d. h., es können feinere Linien wiedergegeben werden als bei der Anwendung eines der bekannten Toner-Träger-Gemische, bei denen der Träger abrollt und nur der Toner auf dem Bild verbleibt.

Beispiel 1

In 100 Volumteilen Toluol werden 8 Gewichtsteile Polyvinylcarbazol und 0,025 Gewichtsteile RhodaminB extra (CJ. 45170) gelöst. In bekannter Weise wird diese Lösung auf ein Papier aufgebracht und getrocknet. Das so hergestellte elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial wird durch eine Coronaentladung negativ aufgeladen und im Kontaktverfahren

." unter einer positiven Kopiervorlage belichtet. Anschließend wird mit einem Entwickler, bestehend

aus 10 Gewichtsteilen Kieselgur und 10 Gewichtsteilen eines gefärbten Kunststoffgemisches, entwickelt. Zur Herstellung des gefärbten Toners werden 30 Gewichtsteile eines niedrigschmelzenden Polystyrols, 30 Gewichtsteile eines Maleinatpolymerisats und 6 Gewichtsteile Pigmentrot B (C. J. 12070) verschmolzen, nach dem Erkalten gemahlen und gesiebt. Die Fraktion um etwa 10 μ wird im Verhältnis 1:1 mit Kieselgur gleicher Korngröße gemischt. Die gegenseitige reibungselektrische Aufladungshöhe dieser Toner beträgt etwa 2,5 Volt. Beim Aufstreuen dieses Entwicklers auf das Ladungsbild wird der rotgefärbte, positiv aufgeladene Toner von dem negativen Ladungsbild angezogen, wodurch ein sichtbares rotes Bild entsteht, und der farblose, negative Toner (Kieselgur) abgestoßen. Der letztere bleibt an den ungeladenen Stellen des Aufzeichnungsmaterials haften. Das Tonerbild wird durch Erwärmen auf etwa 130° C fixiert. Man erhält sehr scharfe Kopien mit gleichmäßig gefärbten Flächen.

Beispiel 2

Eine mit Selen bedampfte Aluminiumplatte wird durch eine Coronaentladung von 6000 Volt positiv aufgeladen und unter einer negativen Kopiervorlage belichtet. Das entstandene Ladungsbild wird mit einem Entwickler überschüttet, der aus 50 Gewichtsteilen feingemahlenem Silikagel einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 bis 20 μ und 25 Gewichtsteilen eines Toners, der durch Schmelzen von 20 Gewichtsteilen eines Maleinatpolymerisats mit 10 Gewichtsteilen Polystyrol, 4 Gewichtsteilen Ruß und 2 Gewichtsteilen Pigmentschwarz (C. J. 50440) erhalten wird. Die Schmelze wird nach dem Erkalten gemahlen und gesiebt und die Fraktion von 10 bis 20 μ verwendet. Die gegenseitige reibungselektrische Aufladung dieses Pulvers beträgt 4VoIt. Der positive, gefärbte Toner wird von den positiv geladenen Stellen abgestoßen und setzt sich an den ungeladenen Stellen ab. Ein positives Bild wird sichtbar. Das sichtbar gemachte Bild kann auf ein beliebiges Bildempfangsmaterial, wie Papier, Aluminium oder Kunststoff, im elektrischen Feld übertragen werden. Man erhält kontrastreiche Bilder mit gleichmäßigen schwarzen Flächen.

Beispiel 3

Eine Folie aus blankem, mit Trichloräthylen gereinigtem Walzaluminium wird mit einem Gemisch aus 30 Volumteilen Äthylenglykolmonomethyläther und 1 Gewichtsteil 2,5-Bis-(4'-diäthylaminophenyll')-l,3,4-oxdiazol und 0,8 Gewichtsteilen eines Styrol-Malemsäureanhydrid-Mischpolymerisates mit dem spezifischen Gewicht 1,26 bis 1,28 und dem Zersetzungsbereich 200 bis 240° C beschichtet und getrocknet. Zur Erzeugung von Bildern auf dem so erhaltenen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial wird die photoleitfähige Schicht durch eine Coronaentladung negativ aufgeladen und anschließend unter einer positiven Kopiervorlage mit einer 125-Watt-Quecksilberhochdrucklampe 1 Sekunde belichtet und das dabei entstandene Ladungsbild mit einem Gemisch, bestehend aus 10 Gewichtsteilen Borax und aus 3 Gewichtsteilen des im Beispiel 2 beschriebenen positiven Toners, behandelt. Die beiden Toner besitzen eine Teilchengröße von etwa 10 μ, sie laden sich gegenseitig auf etwa 3 Volt auf. Beim Aufstreuen dieses Entwicklers auf das Ladungsbild wird der schwarzgefärbte, positive Toner von dem negativen Ladungsbild angezogen und der farblose negative Toner abgestoßen. Der letztere bleibt dadurch an den ungeladenen Stellen der photoleitfähigen Schicht haften. Das Tonerbild wird durch Erwärmen auf etwa 160° C fixiert. Man erhält sehr kontrastreiche Bilder, bei denen auch größere schwarze Flächen gleichmäßig entwickelt sind.

Beispiel 4

Man verfährt wie im Beispiel 3, verwendet aber zum Entwickeln ein Tonergemisch, das aus 20 Gewichtsteilen gereinigter Kieselgur und 10 Gewichtsteilen eines mit Ruß und Nigrosin spritlöslich (CJ. 50415) gefärbten Ketonharzes besteht. Das Reinigen der Kieselgur wird so ausgeführt, daß 20 Gewichtsteile eines technischen Produktes zuerst mit 300 Volumteilen 15°/oiger Salzsäure 1 Stunde gekocht werden, dann nach dem Abkühlen filtriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Anschließend wird das Produkt bei etwa 600 bis 800° C geglüht. Die so gereinigte Kieselgur gibt im Gemisch mit dem gefärbten Toner besonders gleichmäßig entwickelte Flächen. Die gegenseitige reibungselektrische Aufladungshöhe beträgt 0,5 Volt. Nach dem Fixieren durch Einwirkung von Trichloräthylendämpfen kann das entwickelte Bild auch in eine Druckform umgewandelt werden, wenn man die nicht mit schwarzem Toner bedeckten Stellen und die darauf befindliche Kieselgur mit einer Lösung überwischt, die aus 10 % Monoäthanolamin, 5 % Natriumsilikat, 20 % Glycerin, 10% Triglykol und 55% Methanol besteht. Nach kurzem Spülen mit Wasser kann mit fetter Farbe eingefärbt und in einer Offsetmaschine gedruckt werden.

Beispiel 5

Eine Folie aus gebürstetem Aluminium wird mit einem Gemisch aus 100 Volumteilen Glykolmonomethyläther und 4 Gewichtsteilen 2,5-Bis-[4'-diäthylaminophenyl-(l')]-l,3,4-triazol und 4 Gewichtsteilen eines Maleinatpolymerisats mit der Säurezahl 110 bis 130 und 0,001 Gewichtsteil Kristallviolett beschichtet und getrocknet. Zur Erzeugung von Bildern auf dem so erhaltenen Aufzeichnungsmaterial wird die Schicht durch eine Coronaentladung negativ aufgeladen und anschließend unter einer positiven Kopiervorlage mit einer 100-Watt-Glühbirne 2 Sekunden belichtet und das dabei entstandene Ladungsbild mit einem Gemisch, bestehend aus 10 Gewichtsteilen Kieselgur und 10 Gewichtsteilen Borax und aus 8 Gewichtsteilen des im Beispiel 2 beschriebenen positiven Toners, behandelt. Die Pulver besitzen eine Korngröße von 10 bis 20 μ, sie laden sich beim Mischen auf 2 bis 3 Volt auf. Beim Aufstreuen dieses Entwicklers auf das Ladungsbild wird der gefärbte, positive Toner von dem negativen Ladungsbild angezogen und das Gemisch der anorganischen Toner abgestoßen. Die letzteren bleiben dadurch an den ungeladenen Rändern des schwarzen Bildes haften und können nach dem Fixieren durch Erwärmen auf 160° C mit einem Wattebausch von dem Bild weggewischt werden. Man erhält sehr kontrastreiche Bilder mit guten Volltönen.

Claims

Patentanspruch:

Entwickler für Ladungsbilder, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mindestens

7 8

einem organischen, polymeren, sich positiv auf- Schmelzpunkt zwischen 40 und 150° C enthält,

ladenden Toner, der gegebenenfalls bis zu 10 Ge- und mindestens einem sich negativ aufladenden

wichtsprozent anorganische und/oder organische anorganischen Toner etwa gleicher Korngröße,

Pigmente und/oder Farbstoffe und/oder Wachse wobei die Toner gegenseitig sich nicht über

und/oder organische Verbindungen mit einem 5 10 Volt aufladen, besteht.

509 517/385 2.65 © Bundesdruckerei Berlin