DE1497162C3

DE1497162C3 - Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung von Kopien

Info

Publication number: DE1497162C3
Application number: DE1497162A
Authority: DE
Inventors: Merle Pafford Vestal N.Y. Prater (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1964-06-30
Filing date: 1965-06-24
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE1497162A1; CH446898A; NL6507675A; GB1114291A; US3410686A; DE1497162B2

Description

nismäßig schnell aufeinander ausgeführt werden, so daß die anfänglich gebildeten Stickstofikernzentren durch die UV-Strahlung zur Entwicklung eines Vesikularbildes verwendet werden können, bevor das Gas aus dem Träger ausdiffundiert.

Bei Verwendung eines wärmeempfindlichen Diazotypiematerials, das zur Entwicklung farbiger Bilder geeignet ist, sind die Bearbeitungsstufen sehr ähnlich, aber sie werden in einer etwas anderen Folge ausgeführt.

Zunächst wird auf der Oberfläche des Diazotypiematerials ein latentes elektrostatisches Ladungsbild entsprechend dem gewünschten Bild erzeugt. Anschließend werden IR-Strahlung absorbierende Tonerpartikeln, die eine elektrostatische Ladung mit entgegengesetzter Polarität zum Ladungsbild besitzen, aufgebracht. Dadurch wird auf dem Kopiermaterial ein Tonerbild erzeugt.

Das Kopiermaterial mit dem Tonerbild wird nun einer UV-Strahlung ausgesetzt, um die lichtempfindliehe Diazoverbindung an den Teilen zu zersetzen, die nicht mit Tonerpartikeln bedeckt sind.

Das Kopiermaterial wird nun einer IR-Strahlung ausgesetzt. Die Anwesenheit von die IR-Strahlung absorbierenden Partikeln bewirkt eine selektive Erwärmung der Gebiete unter den Partikeln auf eine Temperatur, bei welcher das wärmeempfindliche Diazotypiematerial entwickelt wird.

Im letzten Arbeitsschritt werden die ungeschmolzenen Tonerpartikeln von der Oberfläche des Materials entfernt.

Es ist ersichtlich, daß die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar ist, da sie in wirkungsvoller Weise die Anwendung von Wärmequellen bei der Wärmeentwicklung von latenten elektrostatischen Bildern ermöglicht. Maschinen, die das Verfahren gemäß der Erfindung verwenden, können kleiner und kompakter gebaut werden und können ohne Schwierigkeit bei Raumtemperatur betrieben werden, ohne Ventilatoren und Kühlungsvorrichtungen zu benötigen.

Die Herstellung eines Vesikularbildes wird an Hand von F i g. 1 erläutert.

Das Kopiermaterial 10 (Fig. 1 a) besteht aus einem Schichtträger 11, der mit einer Schicht 12 einer lichtempfindlichen Diazoverbindung überzogen ist. Das Kopiermaterial 10 könnte ebenso ein selbsttragender Film sein, der die Diazoverbindungen enthält. Solche Kopiermaterialien zur Erzeugung von Vesikularbildern mittels Stickstoffbläschen bei der Zersetzung von Diazoverbindungen und nachfolgender Erwärmung sind bekannt. Ein solches Material, das in dem Verfahren gemäß der Erfindung benutzt werden kann, ist z. B. in der USA.-Patentschrift 3 032414 beschrieben.

Auf die Oberfläche der Schicht 12 wird dann ein elektrostatisches Ladungsbild 13 entsprechend den gewünschten Bildern aufgebracht (Fig. 1 b). Das mit dem Ladungsbild versehene Kopiermaterial wird dann gleichförmig einer UV-Strahlung ausgesetzt, die die lichtempfindliche Diazoverbindung zersetzt und Stickstoff erzeugt. Es kann natürlich auch anderes lichtempfindliches Material für das Vesikularverfahren verwendet werden.

Die keimartigen Gaszentren innerhalb der Schicht 12 sind durch kleine Punkte 14 angedeutet. Diese Zentren 40 sind die Grundlage für die Entwicklung des Vesikularbildes.

Es wird betont, daß die Reihenfolge für den zweiten und dritten Arbeitsschritt, d. h. die Aufbringung des Ladungsbildes und die gleichförmige Bestrahlung mit UV-Licht, umgekehrt werden kann.

Nach der Bestrahlung mit UV-Licht wird die mit dem Ladungsbild versehene Oberfläche des Materials mit IR-Strahlung absorbierenden hochschmelzenden Tonerpartikeln 15 bestäubt, die eine zum elektrostatischen Ladungsbild entgegengesetzte elektrostatische Ladung aufweisen. Wie in F i g. 1 d dargestellt ist, werden die Tonerpartikeln wegen ihrer entgegengesetzten Ladung von dem elektrostatischen Ladungsbild angezogen und im Bereich der Ladung festgehalten. Die überschüssigen Partikeln werden von den ungeladenen Gebieten der Oberfläche der Schicht 12 abgeführt, z. B. durch die Tonerträger, oder auf andere Weise. Hierdurch entsteht ein durch die Tonerpartikeln sichtbar gewordenes Zeichen auf der Schicht 12. Die Tonerpartikeln haben einen Schmelzpunkt, der genügend hoch liegt, um Kernzentren für die Bläschen zu entwickeln, ohne auf der Oberfläche der Schicht festzuschmelzen.

Das Kopiermaterial wird nun einer IR-Strahlung 13 (F i g. 1 e) ausgesetzt, die die mit den die IR-Strahlung absorbierenden Tonerpartikeln bedeckten Gebiete auf eine Temperatur erwärmen, bei der eine schnelle Ausdehnung der darunterliegenden Stickstoffkernzentren 14 zu größeren Bläschen 16 erfolgt. Das durch den Film hindurchtretende Licht wird an den Bläschen 16 diffus gebrochen und erzeugt dadurch ein den darüber abgelagerten Tonerpartikeln entsprechendes Bild.

Die nicht mit Tonerpartikeln bedeckten Gebiete werden nur unwesentlich erwärmt, so daß die Bläschen oder die lichtstreuenden Zentren in diesen Gebieten der Schicht nicht entstehen. Die geringen Stickstoff- oder Gasmengen, die in diesen Gebieten entstehen, werden langsam aus dem Film hinausdiffundieren.

Jetzt werden die Tonerpartikeln von der Oberfläche der Schicht 12 entfernt, so daß das Vesikularbild 16 entsprechend dem ursprünglichen elektrostatischen Ladungsbild 13 sichtbar wird. Die Entfernung der Tonerpartikeln kann durch Bürsten, Absaugen oder andere bekannte Methoden ausgeführt werden.

Die Herstellung eines farbigen Bildes wird an Hand von F i g. 2 erläutert. Das Kopiermaterial 20 besteht aus einer farbbildenden wärmeempfindlichen Diazoschicht22 auf einem Schichtträger 21. Diazotypiematerialien, die durch Wärme entwickelbar sind und ein farbiges Bild ergeben, sind bekannt. Das wärmeempfindliche Diazotypiematerial wird mit einem elektrostatischen Ladungsbild 23 entsprechend dem gewünschten Bild versehen. Dies kann in der gleichen Weise geschehen wie bei der Entwicklung eines Vesikularbildes beschrieben wurde (F i g. 2 b).

Das mit einem elektrostatischen Ladungsbild versehene Diazotypiematerial wird dann zur Erzeugung des Tonerbildes mit Tonerpartikeln 24 bestäubt, die eine dem Ladungsbild entgegengesetzte elektrostatische Ladung tragen (F i g. 2 c).

Das Diazotypiematerial 20 wird nun einer UV-Strahlung ausgesetzt. Dabei werden die in der wärmeempfindlichen Diazoschicht enthaltenen Diazoverbindungen in den Bereichen 25 zersetzt, die nicht von den Tonerpartikeln abgedeckt sind (Fig. 2d).

Das Material 20 wird nun einer IR-Strahlung (Fig. 2e) ausgesetzt. Die Tonerpartikeln absorbieren die IR-Strahlung und erzeugen punktförmige Wärme-

quellen, die die Wärme an die Bereiche der Schicht 22 unter den Tonerpartikeln abgeben. Hierdurch wird ein Bild 26 durch farbbildende Reaktion in der wärmempfindlichen Schicht 22 entwickelt.

Die die IR-Strahlung absorbierenden Tonerpartikeln werden nun von der Oberfläche der Schicht 22 entfernt, so daß ein dem ursprünglichen elektrostatischen Ladungsbild 23 entsprechendes Bild 26 sichtbar wird (F ig. 2 f).

Beispiel 1

IO

Ein Polyäthylen-Terephthalat-Schichtträger ist mit einer Schicht überzogen, die folgende Zusammensetzung besitzt:

Komponente Gewichtsanteile

Polyvinylidenchlorid 10

p-Diazodimethylanilin-Zinkchlorid 1

Methyläthylketon 30

Methylalkohol 8

Die lichtempfindliche Schicht wird auf dem Schichtträger getrocknet, und die Oberfläche dieser Schicht wird anschließend mit einem elektrostatischen Ladungsbild entsprechend dem darzustellenden Bild versehen. Dieses Ladungsbild wird aufgebracht durch Ladungsübertragung von einer photoleitenden Selenschicht, die das gewünschte Bild in Form eines latenten elektrostatischen Ladungsbildes trägt.

Die Oberfläche des geladenen Trägers wird dann einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 3400 und 4400 Ä mit einer Energie von 0,4 W-s/cm² ausgesetzt, wodurch eine Zersetzung der lichtempfindlichen Diazoverbindung eintritt unter Bildung von Stickstoffkernzentren.

Die die IR-Strahlung absorbierenden Tonerpartikeln mit einem hohen Schmelzpunkt, die eine Teilchengröße im Bereich von etwa 0,5 bis 5 Mikron besitzen, sind elektrostatisch mit einer Ladung entgegengesetzt der Polarität der Ladung auf der lichtempfindlichen Schicht aufgeladen. Die aufgeladenen Tonerpartikeln und ihre Träger werden mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht in Berührung gebracht und bleiben an den Teilen der Oberfläche hängen, die eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität tragen. Die Oberfläche des Materials mit dem Tonerbild wird dann für wenige Sekunden einer IR-Strahlung ausgesetzt, um die Temperatur der Tonerpartikeln auf etwa 65 bis 90° C zu erhöhen.

Die Tonerpartikeln werden dann von der Oberfläche des Kopiermaterials entfernt, so daß ein Vesikularbild sichtbar wird, das dem ursprünglichen elektrostatischen Ladungsbild entspricht.

Beispiel 2

Ein Polyäthylen-Terephthalat-Schichtträger ist mit einer Schicht überzogen, die die folgende Zusammensetzung besitzt:

Komponente

Methylmaleinsäure

Thioharnstoff

Zinkchlorid mit

p-Diazodimethylanilin .
2,3 Dihydroxynaphthalin

Polyvinylbutyral

Methanol

Gewichtsanteile 13
2

1
1

15
80

Auf die Oberfläche der wärmeempfindlichen Diazoverbindungen wird nun ein elektrostatisches Ladungsbild, z. B. durch Übertragung von einem Photoleiter, durch direkte Aufladung mittels eines Elektronenstrahles oder durch Berührung der Oberfläche des Kopiermaterials mit geladenen Schreibstiften, aufgebracht. Anschließend wird die mit einem Ladungsbild versehene Oberfläche mit einem hochschmelzenden Toner in Berührung gebracht, der eine Ladung entgegengesetzter Polarität wie das Ladungsbild auf der Oberfläche der Diazoschicht besitzt. Diese Tonerpartikeln haften an den Stellen der Oberfläche der Diazoschicht, die eine elektrostatische Ladung entgegengesetzter Polarität tragen und absorbieren die IR-Strahlung.

Da Kopiermaterial wird dann einer UV-Strahlung ausgesetzt die die lichtempfindliche Diazoverbindung in allen Gebieten, die nicht durch die Tonerpartikeln abgedeckt sind, zersetzt. Dann wird das Material einer IR-Strahlung ausgesetzt, welche von den Tonerpartikeln absorbiert wird. Dabei wird eine örtliche Erwärmung der Diazoschicht unter den Tonerpartikeln erzeugt. Dabei wird die Schicht auf eine Temperatur von ungefähr 150° C gebracht, wodurch ein gefärbtes Bild entsprechend dem ursprünglichen elektrostatischen Ladungsbild entwickelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patent- sDrüche· '°st> ^a^ em Toner verwendet wird, der infrarote Strahlung absorbiert, daß nach Erzeugung des Toner-

1. Elektrophotographisches Verfahren zur Her- bildes die Einwirkung von infraroter Strahlung erstellung von Kopien auf einem wärmeentwickel- folgt und hierauf der Toner entfernt wird.

baren Diazotypiematerial oder auf einem Material 5 Vorteilhafterweise wird vor oder nach der Über-

zur Herstellung von Kopien nach dem Vesikular- tragung des elektrostatischen Ladungsbildes das Ma-

verfahren durch Übertragen eines elektrostatischen terial zur Herstellung von Kopien nach dem Vesiku-

Ladungsbildes auf diese Materialien und Entwick- larverfahren einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt,

lung des Ladungsbildes mit einem Toner, da- Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird

durch gekennzeichnet, daß ein Toner io das Diazotypiematerial vor der Einwirkung der infra-

verwendet wird, der infrarote Strahlung absor- roten Strahlung einer ultravioletten Strahlung aus-

biert, daß nach Erzeugung des Tonerbildes die gesetzt.

Einwirkung von infraroter Strahlung erfolgt und Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun an

hierauf der Toner entfernt wird. Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch ge- 15 dienen

kennzeichnet, daß vor oder nach der Übertragung Fig. 1 a bis If zur Erläuterung des Verfahrens zur

des elektrostatischen Ladungsbildes das Material Erzeugung von Vesikularbildern und

zur Herstellung von Kopien nach dem Vesikular- Fig. 2a bis 2f zur Erläuterung des Verfahrens zur

verfahren einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt Erzeugung von Farbbildern.

wird. ao Die auf einem Träger aufgebrachten wärmeemp-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- findlichen Diazoverbindungen werden gemäß der Erkennzeichnet, daß das Diazotypiematerial vor der findung selektiv entwickelt, indem zunächst auf der Einwirkung der infraroten Strahlung einer ultra- Oberfläche des Kopiermaterials ein elektrostatisches violetten Strahlung ausgesetzt wird. Ladungsbild, das dem gewünschten Bild entspricht,

35 erzeugt wird. Das elektrostatische Ladungsbild kann

auf verschiedene Weise erzeugt werden, z. B. durch

Übertragung von einem Photoleiter, durch direkte

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufladung mittels eines Elektronenstrahles oder

Verfahren zur Herstellung von Kopien auf einem durch Berührung der Oberfläche des Kopiermate-

wärmeentwickelbaren Diazotypiematerial oder auf 30 rials mit geladenen Schreibstiften,

einem Material zur Herstellung von Kopien nach dem Die gesamte Oberfläche eines Kopiermaterials für

Vesikulaiverfahren durch Übertragen eines elektro- das Vesikularverfahren wird einer Ultraviolett-Strah-

statischen Ladungsbildes auf diese Materialien und lung ausgesetzt. Die lichtempfindliche Diazoverbin-

Entwicklung des Ladungsbildes mit einem Toner. dung auf dem Träger wird durch die UV-Strahlung

Es sind verschiedene Verfahren zur Erzeugung von 35 zersetzt und erzeugt Stickstoff, der in kleinen Kern-Vesikularbildern oder Farbbildern durch Verwen- Zentren im Film eingeschlossen bleibt,
dung von Materialien, die lichtempfindliche Diazo- Das Kopiermaterial wird dann mit hochschmelzenverbindungen enthalten, bekannt. Bei einigen dieser den und Infrarot-Strahlung absorbierenden Toner-Verfahren wird nach der Belichtung mit einer UV- partikeln behandelt, die eine elektrostatische Ladung reichen Lichtquelle zur Entwicklung ein Ammoniak- 40 entgegengesetzt der Polarität des latenten elektrodampf oder eine Erwärmung benötigt, um ein Färb- statischen Bildes auf der Oberfläche des Kopiermatebild zu erzeugen (vgl. deutsche Auslegeschrift rials besitzen. Die die IR-Strahlung absorbierenden 1 117 387). Durch die britische Patentschrift 402 737 Tonerpartikeln werden durch bekannte Verfahren, ist es bekanntgeworden, durch Belichtung von Diazo- ζ. Β. durch Magnetbürstenentwicklung, aufgebracht, verbindungen mit anschließender Erwärmung Vesiku- 45 Diese Partikeln haften an der Oberfläche des Kopierlarbilder zu erzeugen. materials an den Stellen, die eine entgegengesetzte

In der deutschen Patentschrift 1 161 134 ist ein elektrostatische Ladung aufweisen. Der Tonerüberelektrophotographisches Verfahren zur Reproduktion schuß wird von den ungeladenen Bereichen des von Bildern auf einem nach dem Vesikularverfahren Kopiermaterials in der üblichen Weise abgeführt. Das arbeitenden Material beschrieben. In einem ersten 50 Kopiermaterial, das die Tonerpartikeln in Form eines Arbeitsschritt wird danach ein elektrophotographisch Tonerbildes trägt, wird nun der IR-Strahlung auserzeugtes Tonerbild des Originals auf einer spiegel- gesetzt, die unter den Tonerpartikeln punktförmige artig reflektierenden photoleitenden Schicht gebildet, Wärmequellen erzeugen. Die Wärme veranlaßt eine worauf in einem zweiten Arbeitsschritt Licht einer Ausdehnung des Stickstoffgases in den Kernzentren UV-Lichtquelle von den spiegelnden Teilen des elek- 55 und entwickelt auf diese Weise ein Bild, das der Abtrophotographisch erzeugten Tonerbildes auf ein lagerung des Toners auf dem Kopiermaterial entnach dem Vesikularverfahren arbeitendes, photo- spricht.

graphisches Material reflektiert und in einem an- Der Toner wird nun von der Oberfläche des Filmes

schließenden dritten Arbeitsschritt durch Erhitzen des entfernt und kann, falls dies gewünscht wird, wieder

Materials das Vesikularbild entwickelt wird. 60 weiterverwendet werden. Die Reinigung der Ober-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fläche von dem die UV-Strahlung absorbierenden

Verfahren zur elektrophotographischen Erzeugung Toner wird in bekannter Weise durch Bürsten, Saug-

von Kopien anzugeben, das sowohl zur Erzeugung luft od. dgl. durchgeführt.

von Farbbildern als auch von Vesikularbildern ge- Zur Erzeugung eines Vesikularbildes ist es wichtig, eignet ist und mit geringerem Wärmeaufwand durch 65 daß die einzelnen Arbeitsstufen, Anwendung der UV-wirksame Ausnutzung der Wärmeenergie bei der Ent- Strahlung, Aufbringung des elektrostatischen Lawicklung auskommt. dungsbildes, Entwicklung durch Aufbringung des

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Toners und Einwirkung einer IR-Strahlung verhält-