DE1215524B - Verfahren zur Herstellung eines fluessigen Entwicklers fuer Ladungsbilder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G03g

Deutsche Kl.: · 57 e-1/22,

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1215 524."
E2208DIX.a/57e
7. Dezember 1961
28. April 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Entwicklers für Ladungsbilder, die auf xerographischen Aufzeichnungsmaterialien erzeugt wurden.

Aus der USA.-Patentschrift 2 899 335 ist es bekannt, ein Ladungsbild unter Verwendung eines flüssigen Entwicklers zu entwickeln, dessen Tonerteilchen mit dem Ladungsbild in einer Trägerflüssigkeit in Kontakt gebracht werden. Aus der australischen Patentschrift 212 315 ist es weiterhin bekannt, einen flüssigen Entwickler zu verwenden, der geladene Tonerteilchen in suspendierter Form enthält. Bei der Verwendung der bekannten flüssigen Entwickler treten jedoch oftmals Schwierigkeiten auf, weil sie dazu neigen, beim Stehen zu klumpen oder weil die aufgeladenen Tonerteilchen ihre Ladung verlieren oder eine Ladungsumkehr erfahren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Entwicklers zu schaffen, der eine verbesserte Ladungsstabilität der suspendierten, geladenen Tonerteilchen gewährleistet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Entwicklers, bei dem die Lösung eines Harzes in einem aromatischen Kohlenwasserstoff mit einem feinverteilten, festen Pigment vermählen und die gebildete Paste mit einem aus einer Alkyl-Aryl-Verbindung der allgemeinen Formel Ar-R, worin Ar ein Benzol-, Naphthalin- oder Anthracenrest und R wenigstens eine Alkylgruppe mit 1 bis 12, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, bedeuten, bestehenden Steuerstoff vermischt und das Gemisch in einer aliphatischen Trägerflüssigkeit suspendiert wird.

In vorteilhafter Weise werden das Harz und das Pigment in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1:5 und 5 :1 verwendet. Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn die Paste und der Steuerstoff in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1:5 und 5 :1 und die Trägerflüssigkeit und Harz+Pigment+Steuerstoff in einem Gewichtsverhältnis von wenigstens 5 :1 verwendet werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit zur Entwicklung von Ladungsbildern geeignete Pigmentteilchen mit einem Harz umhüllt und mit einer Alkyl-Aryl-Verbindung behandelt, bevor sie in einer Trägerflüssigkeit suspendiert werden. Das für die Umhüllung der Pigmentteilchen verwendete Harz kann irgendein bekanntes in aromatischen Lösungsmitteln lösliches, jedoch in aliphatischen Lösungsmitteln unlösliches oder wenigstens nur schwach lösliches Harz sein. Die aliphatische Trägerflüssigkeit

Verfahren zur Herstellung eines flüssigen
Entwicklers für Ladungsbilder

Anmelder:

Eastman Kodak Company,

Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Wolff und H. Bartels, Patentanwälte, Stuttgart N, Lange Str. 51

Als Erfinder benannt:
William Caughey York,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 20. Februar 1961 (90 404)

soll eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen spezifischen, elektrischen Widerstand von wenigstens 10⁹ Ohm · cm besitzen, um die Möglichkeit einer Entladung des Ladungsbildes auszuschließen. Die niedrige Dielektrizitätskonstante ist erforderlich, damit die Energie des Ladungsbildes nicht durch .die Ausrichtung sich bewegender, hochpolarer Moleküle verbraucht wird. Wenn die mit Harz umhüllten Pigmentteilchen in der aliphatischen Trägerflüssigkeit dispergiert werden, ohne daß eine Behandlung mit einer Alkyl-Aryl-Verbindung erfolgt, koaguliert der Entwickler erheblich. Wenn demgegenüber nach dem Verfahren der Erfindung gearbeitet wird, werden Entwickler erhalten, die über 800 Stunden stabil sind. Es wird vermutet, daß sich die Alkyl-Aryl-Verbindung, mit der die Pigment-Harz-Teilchen behandelt werden, derart orientiert, daß sich die Arylgruppe nach innen in Richtung auf das in aromatischen Kohlenwasserstoffen lösliche Harz einstellt, während der aliphatische Schwanz nach außen gerichtet ist. Es hat sich gezeigt, daß das Harz die Pigmentteilchen dauernd umhüllt, ohne in die Trägerflüssigkeit zu diffundieren, so daß eine nachteilige Verschiebung des Pigment-zu-Harz-Verhältnisses bei fortschreitendem Älterwerden des Entwicklers nicht eintritt.

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Gewöhnlich ist der Toner im fertigen Entwickler in Konzentrationen von etwa 1 bis'etwa 20 Gewichtsprozenten enthalten. Dementsprechend kann die aliphatische Trägerflüssigkeit etwa 60 bis etwa 98 Gewichtsprozent des gesamten Entwicklers ausmachen.

Die Größe des Toners soll nach Möglichkeit zwischen etwa 0,1 Mikron und etwa 20 Mikron liegen. Die jeweilige Teilchengröße des Toners hängt gewöhnlich vom Mahlverfahren ab. Beispielsweise kann die Teilchengröße vieler Pigmente auf weniger als 20 Mikron reduziert werden, wenn etwa 6 bis 8 Stunden gemahlen wird. Für Verwendungszwecke, wo die Teilchengröße 10 Mikron oder noch geringer sein sollte, muß langer gemahlen werden, um die gewünschte Teilchengröße zu erreichen. Wenn eine Halbtonkopie hergestellt werden soll, können, um eine optimale Auflösung zu erzielen, Teilchen einer Größe von etwa 1 Mikron verwendet werden, die durch Verwendung einer Spezialkugelmühle, die stärker zerkleinert als eine normale Kugelmühle, erhalten werden.

In der Zeichnung ist die Orientierung einer Alkyl-Aryl-Verbindung, d. h. Propylbenzol, schematisch dargestellt.

Mit dem flüssigen Entwickler können elektrostatische Bilder entwickelt werden, die nach irgendeinem bekannten Verfahren hergestellt worden sind. Beispielsweise kann ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht, wie es in den USA.-Patentschriften 2 297 691 und 2 357 809 beschrieben ist, mittels einer Koronaentladung oder durch Reiben, gleichförmig aufgeladen, bildmäßig belichtet und mit. Hilfe eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Entwicklers zu einem sichtbaren Bild entwickelt werden, indem der Entwickler über das Ladungsbild fließen gelassen wird. Dabei werden die im Entwickler suspendierten Tonerteilchen in den geladenen Bildteilen des Ladungsbildes niedergeschlagen, so daß sie sichtbar werden. Infolge der Flüchtigkeit der aliphatischen Trägerflüssigkeit tritt ein schnelles Trocknen ein, so daß rasch ein Tonerbild erhalten wird.

Bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein geeignetes Pigment mit einer Lösung eines Harzes, das in aromatischen Lösungsmitteln löslich ist, jedoch in aliphatischen Lösungsmitteln unlöslich oder nur schwach löslich ist, gemischt und in einer Kugelmühle oder in einer anderen, geeigneten Zerkleinerungsvorrichtung vorzugsweise gründlich vermählen. Besonders geeignet sind die Harze, die eine zähe, gegen mechanische Abnutzung widerstandsfähige Schicht geben. Nach dem Vermählen wird der Toner aus dem Mahlbehälter entfernt und mit einer kleinen Menge einer der angegebenen Alkyl-Aryl-Verbindungen behandelt. Diese Behandlung besteht darin, daß der Toner in der Alkyl-Aryl-Verbindung dispergiert und mit ihr gründlichst vermischt wird. Anschließend wird die erhaltene Dispersion in einer aliphatischen Trägerflüssigkeit suspendiert. Entwickler, die auf diese Weise hergestellt wurden, erwiesen sich über einen Zeitraum von mehr als 800 Stunden haltbar. Geeignete Harze sind die folgenden:

1. Phenol-Formaldehyd-Kolophonium- oder Phenol-Formaldehyd-Harzesterharze von hohem Molekulargewicht, Säurezahlen von 11 bis 132, spezifischen Gewichten von ungefähr 1,09 bis 1,15 und Schmelzpunkten von 49 bis 160° C;

2. Alkydharze aus Maleinsäureanhydrid und Glycerin, Pentaerythritol oder anderen Polyalkoholen mit Säurezahlen von 15 bis 43, spezifischen Gewichten von ungefähr 1,11 bis 1,13 und Schmelzpunkten von 95 bis 140° C;

3. Kolophonium-Pentaerythritolesterharze mit Säurezahlen von 27 bis 40, einem spezifischen Gewicht von- etwa 1,13 und Schmelzpunkten von

- 98 bis 137° C;

4. mit Maleinsäurealkydharzen modifizierte Naturharze mit Säurezahlen von 15 bis 40, einem spezifischen Gewicht von etwa 1,13 und Schmelzpunkten von 122 bis 147° C;

5. Kolophoniurn-Alkydharze mit Säurezahlen von 11 bis 13, spezifischen Gewichten von 1,10 bis 1,17 und Schmelzpunkten von 70 bis 96° C;

6. mit Phenol modifizierte Pentaerythritolester des Kolophoniums mit Säurezahlen von ungefähr 22, spezifischen Gewichten von 1,10 bis 1,16 und Schmelzpunkten von 115 bis 172° C;

7. mit Lein-, Rizinus- oder Kokosöl modifizierte Phenolharze mit Säurezahlen von 12 bis 300, spezifischen Gewichten von 1,08 bis 1,15 und Schmelzpunkten von 130 bis 175° C;

8. mit Lein-, Rizinus- oder Kokosöl modifizierte Maleinatharze mit Säurezahlen von 20 bis 40, spezifischen Gewichten von etwa 1,15 und Schmelzpunkten von 100 bis 160° Q

9. mit Lein-, Rizinus- oder Kokosöl modifizierte Pentaerythritolesterharze mit einer Säurezahl von 20 bis 35, einem spezifischen Gewicht von etwa 1,15 und einem Schmelzpunkt von 160 bis 170° C;

10. Lackharze mit einer Säurezahl von etwa 16, einem spezifischen Gewicht von etwa 1,14 und Schmelzpunkten von 75 bis 85° C;

11. mit Lein-, Rizinus- oder Kokosöl modifizierte Pentaerythritolharze mit einer durchschnittlichen Säurezahl von 18 und einem Schmelzpunkt von etwa 379° C sowie

12. Maleinsäure-Alkydharze mit einer durchschnittlichen Säurezahl von 7 bis 11 und einem spezifischen Gewicht von etwa 0,988 bis etwa 1,00.

Weitere geeignete Harze sind in den USA.-Patentschriften 2 891011 und 2 940 934 beschrieben.

Geeignete Pigmente sind beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 297 691 beschrieben, also z. B. Talkum, Aluminiumbronze, feinverteilter Kohlenstoff, Kopalharz, Sandarakharz, gewöhnliches Kolophonium u. dgl. Die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeigneten Pigmente müssen pulverisiert vorliegen und eine elektrostatische Ladung tragen können. Wenn feinverteilte Pigmente in einer Trägerflüssigkeit suspendiert werden, laden sich die Pigmentteilchen bekanntlich elektrisch auf. Bei einigen Pigmenten laden sich die Teilchen vorwiegend positiv oder negativ auf, während bei anderen Pigmenten die Zahl der positiv geladenen Teilchen ungefähr der Zahl der negativ geladenen Teilchen entspricht. Für eine optimale Wirksamkeit des Entwicklers ist es wünschenswert, ein Pigment zu verwenden, bei dem Teilchen eines negativen oder positiven Ladungssinnes vorherrschen. Angaben über den Ladungssinn der verschiedensten Pigmente finden sich beispielsweise in den deutschen Patentschriften 1047 616, 269 und 1089 631.

Geeignete Trägerflüssigkeiten sind solche, die einen hohen dielektrischen Widerstand besitzen. Um die

Entladung des Ladungsbildes zu vermeiden, soll eine Trägerflüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von wenigstens 10⁹ Ohm · cm verwendet werden. Hierzu gehören beispielsweise Cyclohexan, Tetrachlorkohlenstoff, gemischte Halogenide, wie Trichlortrifluoräthan, Cyclopentan, n-Pentan, η-Hexan usw. Es können jedoch auch spezifisch schwerere Flüssigkeiten, wie Kerosin, Mineralöl, Silikonöl usw., verwendet werden. Bei Verwendung der zuletzt genannten Flüssigkeiten ist jedoch normalerweise Wärme erforderlich, um das Ladungsbild zu entwickeln und überschüssige Trägerflüssigkeit zu entfernen.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete Alkyl-Aryl-Verbindungen sind beispielsweise Xylol, Mesitylen, Äthylbenzol, n-Propylbenzol, n-Butylbenzol, Isobutylbenzol, n-Pentylbenzol, n-Hexylbenzol, n-Propylnaphthalin, Butylnaphthalin, Propylanthracen, Butylanthracen u. dgl. Günstige Ergebnisse wurden sowohl mit den normale, aliphatische Substituenten enthaltenden Arylverbindungen wie auch mit deren Isomeren und Mischungen derselben erhalten. Zu 'den bevorzugten Alkyl-Aryl-Verbindungen gehören diejenigen, die sich von Benzol ableiten. Besonders vorteilhafte Verbindungen sind solche, deren Arylkern aus Benzol besteht und die eine Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen aufweisen. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Alkyl-Aryl-Verbindungen kann nach bekannten Verfahren erfolgen.

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Entwickler ermöglichen ferner die Herstellung von Kopien mit besonders guter Auflösung. Bei Verwendung von Tonerteilchen mit einem Durchmesser von etwa 1,0 Mikron kann beispielsweise auf üblichen xerographischen Zinkoxydplatten eine Auflösung von etwa 40 Linien/mm erzielt werden. Da die mit den flüssigen Entwicklern entwickelten xerographischen Aufzeichnungsmaterialien schnell und ohne zu verschmieren trocknen, ist es auch möglich, die Entwickler zur Herstellung von mehrfarbigen Kopien zu verwenden, wozu bekanntlich eine mehrstufige Arbeitsweise erforderlich ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß der flüssige Entwickler länger aufbewahrt werden kann als die bekannten Entwickler, weil das Zusammenklumpen und Absetzen des Toners durch das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich verlangsamt werden.

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel 1

Eine Kugelmühle wurde mit folgenden Stoffen beschickt:

10 g eines schwarzen Pigmentes vom Nigrosintyp mit einem Farbindex von 50 415; 20 g eines mit Phenol modifizierten Harzsäure-Pentaerythritester-Harzes eines spezifischen Gewichtes von 1,10, einer Säurezahl von 20, einem Erweichungspunkt von 152° C, einer Jodzahl von 167 und einer Thiocyanatzahl von 40; 0,5 g eines styrolisierten Alkydharzes mit einer Viskosität von 10 bis 15 poises bei 20° C, einer Säurezahl von weniger als 12 und einem Feststofigehalt von 100 °/o.

Nach 24stündigem Mahlen wurden 0,5 g des Mahlgutes mit 0,5 ml n-Propylbenzol vermischt und in 100 ml Cyclohexan dispergiert. Wenn dieser Entwickler auf eine Oberfläche aufgebracht wurde, die eine latente, elektrostatische Ladung trug, wurde schnell ein klares Tonerbild guter Auflösung erhalten. Das Tonerbild trocknete fast augenblicklich so weit, daß es praktisch nicht mehr schmierte. Der Entwickler konnte länger als 800 Stunden aufbewahrt werden, ohne daß sich nachteilige Veränderungen ergaben.

Beispiel 2

Ein Entwickler mit negativ geladenem Toner wurde wie folgt hergestellt: Eine Mischung bestehend aus: 20 g eines dunkelblaugrünen Pigmentes mit einem Farbindex von 74 260 und 20 g einer Lösung eines Maleinsäure-Kolophoniumharzes mit einem Schmelzpunkt von 130 bis 140° C, einem Erweichungspunkt von 156 bis 162° C, einer Säurezahl von unter 20 und einem spezifischen Gewicht von 1,11 in Toluol mit einem Feststoffgehalt von 56 %, welche im Ver-

ao hältnis 1:1 mit einem heißen, zu 96 % aus aromatischen Kohlenwasserstoffen bestehenden Lösungs- · mittel (9% Xylole, 16% Monoalkylbenzole, 36°/o Dialkylbenzole, 39 % Trialkylbenzole und 4 <Vo aliphatische Kohlenwasserstoffe) vermischt worden war, wurde 72 Stunden lang in einer Kugelmühle vermählen. Nach dem Vermählen wurden 0,5 g des erhaltenen Mahlgutes in 0,5 ml Isobutylbenzol und weiter in Tetrachlorkohlenstoff dispergiert.
Mit diesem Entwickler wurde ein Ladungsbild auf einem xerographischen Aufzeichnungsmaterial entwickelt, welches, wie in der französischen Patentschrift 1290 463 beschrieben, eine Polyäthylenterephthalatschicht besaß, nachdem es wie folgt behandelt worden war:

Die Polyäthylentherephthalatschicht wurde geladen, indem sie unter einer negativen Koronaentladung eines Potentials von 10 kV hindurchgeführt wurde. Auf die geladene Schicht wurde eine opake Kopiervorlage gelegt, worauf das Ganze unter einer Infrarotlampe hoher Intensität, wie sie normalerweise für thermographische Verfahren verwendet wird, reflexbelichtet wurde. Nach erfolgter Reflexbelichtung wurde das Aufzeichnungsmaterial durch Auftragen des beschriebenen Entwicklers entwickelt. Der negativ geladene Toner haftete lediglich an den Bildteilen, wo die Ladung durch die Wärmestrahlung gelöscht worden war.

Das mit dem negativen Toner entwickelte Aufzeichnungsmaterial wurde daraufhin in Kontakt mit einem Blatt gewöhnlichen Schreibmaschinenpapier erneut unter der Infrarotlampe hindurchgeführt, wobei das Tonerbild vom Aufzeichnungsmaterial auf das Schreibmaschinenpapier übertragen und dort fixiert wurde.

Die erhaltenen Bilder hatten einen schleierfreien Untergrund.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Entwicklers für Ladungsbilder, bei dem ein Toner und ein Steuerstoff in einer aliphatischen Trägerflüssigkeit suspendiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung eines Harzes in einem aromatischen Kohlenwasserstoff mit einem feinverteilten, festen Pigment vermählen und die gebildete Paste mit einem aus einer Alkyl-Aryl-Verbindung der allgemeinen Formel Ar-R,

worin Ar ein Benzol-, Naphthalin- oder Anthracenrest und R wenigstens eine Alkylgruppe mit 1 bis 12, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, bedeuten, bestehenden Steuerstoff vermischt und das Gemisch in der aliphatischen Trägerflüssigkeit suspendiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz und Pigment in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1:5 und 5:1 verwendet werden.

IO

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste und der SteuerstofE in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1:5 und 5:1 und die Trägerflüssigkeit und Harz+ Pigment+Steuerstoff in einem Gewichts verhältnis von wenigstens 5 :1 verwendet werden.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerstoff Propylbenzol und als, Trägerflüssigkeit Cyclohexan verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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