DE1522708A1 - Verfahren zur Herstellung eines Entwicklerstoffes zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder - Google Patents

Description

DIPL.-ING.F.WEICKMANN, Dr. Ing. A.Weickmann, Dipl.-Ing. RWeickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte

8 MÜNCHEN 27, MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22

SBBM

RANK XEROX LIMITED, Rank Xerox House, 338, Euston Road, London N..W. 1, England

Verfahren zur Hersteilung eines Entwicklerstoffes zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder

Die Erfindung bezieht sich auf die elektrostatische Bildherstellung, insbesondere auf verbesserte Entwicklerstoffe, deren Herstellung und Anwendung.

Die Erzeugung und Entwicklung von Bildern auf der Oberfläche photoleitfähiger Stoffe durch elektrostatische Einrichtungen ist bekannt. Ufas Grundlegende xerogr aphis ehe Verfahren von CF. Carlson in der US-Patentschrift 3 297 69I beschrieben, besteht darin, daß auf eine photoleitfähige Isolierstofffläche eine gleichmäßige elektrostatische Ladung aufgebracht wird, daß diese Fläche mit einem Hell-Dunkel-BiId belichtet und die Ladung auf den belichteten Flächenteilen ausgeglichen wird, und daß das so entstandene latente elektro· statische Bild durch Ablagerung eines fein verteilten

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elektroskopischen Stoffes, der als "Toner" oder "Bildpulver¹¹ bezeichnet wird, entwickelt/wird. Der Toner wird normalerweise von denjenigen Flächenteilen der Schicht angezogen, die eine Ladung enthalten, wodurch ein sog. Staubbild erzeugt wird, daß mit dem latenten elektrostatischen Bild übereinstimmt. Dieses Staubbild kann dann auf eine Bildträgerfläche, z.B. ein Papierblatt, übertragen werden. Das übertragene Bild kann nachher z.B. durch Hitzeeinwirkung auf dem Papier dauerhaft fixiert werden. Anstatt durch gleichmäßiges Aufladen der photoleitfähigen Schicht und durch Belichten kann das latente Bild auch durch direktes aufladen der Schicht in bidlmäßiger Verteilung erzeugt werden. Das Staubbild kann direkt auf der photoleitfähigen Schicht fixiert werden, wenn der Bildübertragungsschritt nicht stattfinden soll. Andere geeignete Fixiermittel wie Lösungemittel- oder Lackierungsbehandlung können anetelk der Hitiefixierung verwendet werden.

Zum Ablagern der elektroskopischen Teilchen auf das latente elektrostatische Bild sind verschiednee Verfahren entwickelt worden. Ein Entwicklungsverfahren, von E.N. Wise, in der US-Patentschrift 2 6l8 552 beschrieben, ist als Kaskadierungsentwicklung bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein W Entwieklerstoff, der aus relativ-großen Trägerteilchen und an diesen als Überzug elektrostatisch anhaftenden kleinen Toner- oder Bildpulverteilchen besteht, zu der das. eleVtrc-

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statische Bild enthaltenden Bildfläche transportiert und über diese geschüttet oder kaskadiert. Die Zusammensetzung der Trägerteilchen ist so gewählt, daß die Bildpulverteilchen reibungselektrisch auf die geeignete Polarität aufgeladen werden. Bei der Bewegung der Mischung (bzw- Kaskadierung) über die Bildfläche werden die Bildpulverteilchen elektrostatisch abgelagert und am geladenen Teil des latenten Bildes gebunden, während sie auf den ungeladenen oder Hinter— grundteilen .nicht abgelagert werden. Die meisten zufällig auf-den'Hinteremndteilen abgelagerten Bildpulverteilchen werden durch rollende Trägerteilchen entfernt, scheinbar · infolge deren größerer elektrostatischer Anziehungskraft. Die Trägerteilchen und das überschüssige Bildpulver werden dann wiederverwendet. Dieses Verfahren eignet sich-zur Entwicklung von Strichzeichnungen.

ϊϊ?η weiteres Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer Bilder ist das "Magnetbürstenverfahren¹¹, das in der ITS-Patentsehrift 2 87h C63 be»schrieben ist. Bei diesem Verfahren wird ein aus Bildpulver und magnetischen Tragerteilchen bestehender Entwicklerstoff von einem Magneten festgehalten. Das Magnetfeld verursacht eine Ausrichtung der magnetischen Tracerteilchen in einer brüstenartigen Konfiguration. Diese "Magnetbürste¹' wird mit der das elektrostatische Bild enthalt end enBilöf lache in Berührung gebracht, und die Bildpulverteilchen werden durch elektrostatische Anzeihung von der Bürste entfernt* ·

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Ein weiteres Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder ist das von CF. Carlson in der US-Patentschrift 2 221 776 beschriebene "PulTerwolkenverfahren". Bei diesem Verfahren wird ein in einem gasförmigen Medium "in Form von elektrisch geladenen Bildpulverteilchen enthaltener Entwickler stoff an der das latente elektrostatische Bild enthaltenden Fläche vorbeigeführt. Die Bildpulverteilchen werden durch elektrostatische Anziehung aus dem Gas auf das latente Bild gebracht. Dieses Verfahren ist insbesondere für die Entwicklung von getönten Bildern geeignet.

Erforderlichenfalls kann auch ein anderes Entwicklungsver*-' fahren, z.B. das von CR. Mayo in der US-Patentschrift 2 895 8^7 beschriebenen "Aufdrückverfahren" angewendet werden.

Die üblichen Entwicklerstoffe erzeugen zwar Bilder gutör Wualität, weisen jedoch auf einigen Gebieten schwerwiegende Nachteile auf. Die Entwicklerstoffe müssen frei strömen können, um ein genaues Bemessen und Verteilen während der Entwicklung und des Umlaufes im xerographlschen Verfahren zu ermöglichen. Einige Entwicklerctoffe besitzen zwar günstige Eigenschaften z.B. in Hinblick auf die Reibungselektrizität, sind jedoch deshalb nachteilig, weil die während ihrer Verwendung und Lagerung zum Zusammenbacken und zur K-tmpenbiläung neigen. Die reibungselektrischen und strömungstechnischen Eigenschaften vieler Bildpulversorten und Trägerstoffe werden durch hohe relative Luftfeuchte ungünstig beeinflußt.

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Durch den Einfluß verschiedener Kräfte wie elektrostatische und Van der Waal'sche Kräfte bilden viele Bildpulverarten auf der Bildplatte aihaftende unerwünschte Ablagerungen, die eine ordentliche Reinigung wiederverwendbarer xerographischer Platten oder Trommeln beeinträchtigen. Zahlreiche bekannte .Trag er stoffe sund Bildpulververfahren wirken schleifend. Schleifende Berührung zwischen Bildpulverteilchen, Trägerteilchen und elektrophotOgraphischen Flächen beschleunigt die gegenseitige Abnützung dieser Bestandteile. Das Auswechseln der Trägerstoffe und der Bildflächen für die elektrostatischen Bilder ist teuer und zeitraubend. Feinste durch Bildpulverzerfall gebildete Teilchen wandern und bildenunerwünschte Ablagerungen auf kritischen Maschinenteilen. Xerographische Kopien sollen einen guten Linienbildkontrast und eine anenehmbare Flächentönung haben. Wird jedoch ein Verfahren auf die Verbesserung des Linienbildkontrastes oder der Flächentönungseigenschaften ausgerichtet, so kann man mit einer Verschlechterung der jeweils anderen.Eigenschaften rechnen. Versuche zur Verbesserung der Bildschwärzung durch Ablagerung größerer Mengen von Bildpulverteilchen auf dem latenten elektrostatischen Bild sind normalerweise mit einem unerwünschten Anwachsen der Hintergrundablagerungen verbunden. Daher besteht das Bedürfnis einer besseren Entwicklung latenter elektrostatischerBilder.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, Entwicklerstoffe zu schaffen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweisen, die frei strömen und stabile reibürigs-

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• elektrische Eigenschaften besitzen. Die mit diesen Stoffen gebildeten Mischungen sollen während der BiIdentwicklung durch Trägerteilchen schnell von äen Hintergrundflachen bzw. durch Reinigung leicht von elektrostatischen Bildflächen entfernt werden können. Ferner soll bei den neuen Entwicklerstoffen die mechanische Abnutzung der elektrostatischen BiIdflächen geringer und die Wirksamkeit bereits bei'niedrigem auf der elektrostatischen Fläche vorhandenen Potential gewährleistet sein. Die hergestellten Staubbilder sollen eine gute Bilddichte bzw. Schwärzung besitzen. Die Entwicklerstoffe sollen gegen physikalische Verschlechterung ihrer Eigenschaften widerstandsfähig sein. Ferner sollen die Entwicklermischungen von einer elektrophotographischen Fläche auf eine andere Bildträgerfläche schnell übertragbar sein. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der zu schaffenden Trägerstoffe, Bildpulver und deren Mischungen sollen günstiger sein als diejenigen bekannter Stoffe.

Die vorstehenden Forderungen werden, allgemein gesagt, gemäß der Erfindung durch einen Entwicklerstoff erfüllt, der 0,02 bis 20 Gewichtsprozent eines stabilen, festen, hydrophoben Metallsalzes einer Fettsäure auf der Oberfläche der einzelnen Teilchen enthält. Das Salz kann in jeder geeigneten Form im Entwicklerstoff vorliegen und bildet entweder eine physikalische M-.schung von Salzteilchen mit Entwicklerteilchen oder Träger und Bildpulverteilchen sind mit dem Metallsalz überzogen, oder Trägerteilchen und/oder Toner-

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teilchen enthalten das Salz als Bestandteil/Auch Kombinationen dieser Erscheinungsformen sind möglich. Soll das feste hydrophobe Metallsalz einer höheren Fettsäure mit Bildpulver- oder Trägerteilchen physikalisch gemischt oder auf diese als "Überzug aufgebracht werden, so ist es bezogen auf das Bildpulver-.-■gewicht:, vorzugsweise mit einem Anteil von 0,02 % bis 10 % in der endgültigen Entwicklermischung vorhanden. Optimale Ergebnisse erhält man mit 0,05 % bis k % Metallsalze Obwohl das auf der elektrostatischen Bildfläche vorhandene Anfangspotential verringert werden kann und der Widerstandgegen Abnutzung höher ist, wenn der Anteil des Metallsalzes über 10 % ansteigt, nehmen die unerwünschten Hintergrundab-· lagerungen dann merklich zu. Wird zum Ausgleich des über 10 % liegenden Anteiles an Metallsalz die Aufladespannung verringert, so nehmen die Bilder ein verwaschenes Aussehen an. Es ist nicht erforderlich, daß die gesamte Oberfläche eines jeden Bildpulverteilchens alt dem Metallsalz überzogen ist» d.h. es ist ausreichend Metallsalz vorhanden, wenn 10 % bis 16 % der Oberflächen der Bildpulverteilchen mit einem Metallsalz Überzöge» sind. Ist das Metallsalz in den Tellceh dispergiert, statt als Überzug vorhanden, so ist eine entsprechend größere Menge Metallsalz erforderlich, um eine ausreichende Menge an der Oberfläche des jeweiligen Bildpulveroder Trägerteilchens zu haben. Die erforderliche zusätzliche Salzmenge hängt in einem großen Maße von der Oberfläche des jeweiligen Teilchens ab, und damit von dessen gewähltem Durchmesser .Die Verwendung geringer Mengen Kalziumstearat als ,

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ein Pigmentstoff-Benetzungsmittel in Zinkoxyd-Bildpulver ist bekannt und von Greig in der US-Patentschrift 3 053 688, in Spalte 5« Zeile IfI sowie von Greig u.a. in der Kanadischen Patentschrift 633 *+58 in Spalte 9, Zeile 8 beschrieben. Die von Greig bzw. Greig u.a. zur Erleichterung des Benetzens der in Zinkoxyd-Entwicklerstoffen dispergieren Pigmentstoffe verwendete Menge Kalziumstearat genügt jedoch nicht, um zum Zwecke der vorliegenden Erfindung eine ausreichend wirksame Menge Kalziumstearat an der Oberfläche des Bildpulverteilchens zur Verfügung zu stellen. Sind weniger als 0,02 % Metallsalz,.bezogen auf das Bildpulvergewicht, an der Oberfläche der Bildpulverteilchen vorhanden, eso sind die reibungselektrischen, strömungstechnischen, Abnutzungs-Bildherstellungs- und Bildübertragungseigenschaften praktisch dieselben wie beim Fehlen eines Metallsalzes einer Fettsäure. Offenbar ist bei Vorhandensein einer bestimmten Menge Salz ein größerer Anteil an der Oberfläche der Bildpulveroder Trägerteilchen vorhanden, wenn das Metallsalz einer Mischung vorgeformter farbiger Bildpulver- oder Trägerteilchen beigegeben wird statt wenn es in jedem Bildpulver- oder Trägerteilchen durch und durch dispergiert vorhanden ist. Wird die Konzentration des Metallsalzes im Bildpulver bis auf 100 % erhöht, so bildet es auf der elektrostatischen Bildfläche· und den Trägerteilchen glatte Schichten, die sich auf die Bildübertragung, Hintergrundentfernung und Reinigung nachteilig auswirken. Dir ch die US-Patentschrift

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3 Ö83 11/ ist ein Verfahren bekannt, bei dem reaktionsfähiges Bildpulver, das 100 % Eisenstearat enthält, auf ein elektro- _: statisches Bild aufgebracht wird, wonach das entwickelte Bild auf ein Blatt übertragen wird, das mit einer alkoholischen Lösung von Gallussäure benetzt ist. Das Eisenstearat reagiert mit der Gallussäure und bildet ein schwarzes Reaktionsprodukt, Zusätzlich zu den bei Verwendung von Bildpulver mit 100 % Metallsalz auftretenden Problemen erfordern elektrostatische Entwicklungsverfahren der vorstehend beschriebenen Art eine Vorbehandlung des Bildblattes mit einer Flüssigkeit, wobei ein Anstieg an Kosten und Unbequemlichkeit auftritt. Ferner treten oft Kräuseln, Abfärben und Absetzen auf, wenn gereinigte Bildblätter verwendet werden. Zusätzliche Einrichtungen zur Abführung giftiger und entfalmm.barer Dämpfe sind gleichfalls erforderlich.

Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit Zinkstearat erzielt. Stattdessen kann jedoch auch jedes geeignete stabile feste hydrophobe Metallsalz einer Fettsäure mit einem Schmelzpunktvönüber57⁰Cverwe^ndet werden. Dieses soll in Wässer nicht löslich sein. Wasserlösliche Metallsalze haben nicht die richtigen elektrischen Eigenschaften und werden durch Änderungen der Luftfeuchte, die normalerweise in der umgebenden Atmosphäre auftreten, ungünstig beeinflußt. Eine große Anzahl von Salzen, die allgemein als unlöslich angesehen werden, sind jedoch zu einem geringen Grade löslich. Zur wirksamen Durchführung' der vorliegenden Erfindung soll die Löslichkeit des Salzes vernachlässigbar gering sein. Zu den Salzen

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mit den erwünschten speziellen Eigenschaften gehören viele Salze gesättigter, .ungesättigter,- teilweise hydrierter und substitruierter Fettsäuren sowie deren Mischungen.,

Typische Fettsäuren, mit denen stabile feste hydrophobe Metallsalze gebildet werden können, sind: Capronsäure, Önanthsäure, Kaprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Undexylsäure, Laurinsäure, Tridexylsäure, Myristinsäure, Pentadekanonsäure, Palmitinsäure, Margarinsäure, Stearinsäure, Nondecylsäure, Erdnußsäure, Bensäure, Stillingasäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Rizinolsäure. Petroselinsäure, Vaccensäure, Linolsäure, Linolensäure, Eläostearinsäure, Likansäure, Pa-" rinarsäure, Gadoleinsäure, Arachidonsäure, Cetoleinsäure und Mischungen dieser Säuren. Typische feste Metallsalze von Fettsäuren sind: Kadmiumstearat. Bariumstearat, Blei-' stearat, Eisenstearat, Nickelstearat, Kobaltstearat, Kupferstearat, Strontiumstearat, Kalziumstearat, Magnesiumstearat, Zinfcoleat, Manganoleat, Eisenoleat, Kobaltoleat, Kupferoleat, Bleioleat, Magnesiumoleat, Zinkplmitat, Kobalpalmitat, Kupferpalmitat, Magnesiumpalmitat, Aluminiumpalmitat, Kalziumpalmitat, Bleicapyrlat, Bleicaproat, Zinklinoleat, Kobaltlinoleat, Kalziumlinoleat, Zinrizinoleat, Kadmiumrizinoleat, und Mischungen dieser Salze.

Jedes geeignete pigmentierte oder gefärbte elektroskopische Bildpulver kann mit den Metallsalzen der vorliegenden Erfindung behandelt werden. Typische Bildpulverstoffe sind:

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Kopal, Sandarak, Kolophonium, Kumaron-Indenharz, Asphalt, Gilsonit, Phenolformaldehydharze, mit Kolophonium abgewandelte Phenolformaldehydharze, Methacrylharze. Polystyrolharze,β. Polypropylenharze, poxydharze, Polyäthylenharze, und mischungen dieser Stoffe. Zur Beigabe des Metallsalzes zu den Entwicklerstoffen ,kann jedes geeignete überzugsverfahren angewendet werden. Wird das Metallsalz als lockeres Pulver beigegeben, so ist es am besten in Farn fein verteilter Teilchen wirksam. Beispielsweise erhält man ausgezeichnete Ergebnisse mit einer Teilchengrößenverteilung von 0,5 bis 50 Mikron. Obwohl mit Bildpulvermischungen, die durch Walzen · des Metallsalzpulvers auf die "'berfläche des Tonerteilchens oder durch Dispergieren des Metallsalzes im gesamten Tonerteilchen hergestellt werden, bessere Ergebnisse erzielt werden, stellte sich heraus, daß überraschendbessere Ergebnisse erzielt werden, wenn das Metallsalzpulver mit den vorgeformten farbigen Tonerteilchen sanft gewälzt wird. Obwohl dies noch nicht völlig geklärt ist, tritt im gewalzten Mischungen scheinbar eine starre Bindung zwischen einem Teil des Metalsalzes und den Tonerteilchen auf, und zwar durch Reibungund möglicherweise durch Sintervorgänge zwischen Metallsalz und Tonerteilchen, während bei gewälzten Mischungen eine lockere und bewegliche Verbindung zwischen Metallsalz und Tonerteilchen bestet. Xerographische Kopien/die mit den gewälzten Mischungen entwickelt werden, enthalten in den Kintergrundflachen weni«_£:»er Tonerteilchen als .Kopien, die mit gewalzten Mischungen entwickelt werden. Die gewälzten Mischungen ermö >l""^! "-""nen .-die Anwendung geringerer Anfangs spannung an der

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elektrophotographischen Fläche. Ferner ermöglichen sie eine bessere Reinigung der elektrophotographischen Trommel, ins- . besondere wenn die Reinigung mit einer Bandeinrichtung durchgeführt wird, wie sie von W.P.Graff jun. u.a. in der TJS-Pätentschrift 3 186 838 beschrieben ist. Ferner kann dann beim Reinigungsband der Banddruck reduziert werden, wodurch die Lebensdauer der Trommel verlängert wird. Die überraschend besseren Ergebnisse bei Verwendung von Bildpulvermischungen, die lockere Metallsalzteilcen enthalten, werden durchfiele Faktoren verursacht. Beispielsweise besteht eine Forderung darin, daß die durch das Metallsalzpulver gegebene größere hydrophobe Fläche für die Bildpulverteilchen eine Atmo« Uhäre geringer Feuchtigkeit schafft* Die glatten Metallsalzteilchen reduzieren scheinbar die Reibung während der Entwicklung und der Reinigung. Ferner reduziert das teilchenförmige Metallsalz die Van der Waal'schen Kräfte zwischen denBildpulverteilchen und Oberflächen der Trägerteilchen. In einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel enthält die Bildpulvermischung farbige vorgeformte Kunstharzteilchen, die aus 60 % bis 95 % Styrol oder Styrolhomologen bestehen, wie sie z.B. von CF. Carlson im US-Abändarungspatent 25 136 und von M.A. Insalaco in der US-Patentschrift 3 079 3^2 beschriebei sind, locker gemischt mit 0,0$ bis *+ % fein verteiltem Zinkstearatpulver, wie z.B. Aero ^tF, hergestellt von American Cyanamid. Diese stabilen, frei strömenden Entwicklermischungen erzeugen bei geringen Anfangsladespannungen Strichzeichnungen und flächengetönte Bilder von besonders kräftiger Dichte. Die Trommelabnutzung und Hintergrundablageriingen sind merk-

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lieh verringert. Außer durch Walzen und Walzen und kombinierte Verfahren kann das Metallsalz in jedem Bildpulverteilchen durch und durch dispergiert vorhanden sdn. Diese Möglichkeit ist jedoch weniger wünschenswert als die gewalzten oder gewälzten Mischungen, da eine größere Menge Me tails al.z benötigt wird, um an der Oberfläche der Bildpulverteilchen ausreichend viel zur Verfügung zu haben.

Sollen die Bildpulvermischungen bei der Kaskadierungs- oder .Magnetbürstenentwicklung verwendet werden, so sollten die Bildpulverteilchen einen mittleren Durchmesser haben, der geringer als 30 Mikron ist, vorzugsweise 2 bis 10 Mikron, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Bei der Pulverwolkenentwicklung soll der Teilchendurchmesser vorzugsweise etwas weniger als 1 Mikron betragen.

Geeignete mit Überzügen und nicht mit Überzügen versehene Trägerstoffe sind bekannt". Solche Stoffe sind Natriumchlorid, Ammoniumchlorid, Aluminium-Kaliumchlorid, Rochellesalz, salpetersaures.Natron, Aluminiumnitrat, Kaliumchlorat, körniges Zirkon, körniges Silizium, Methylmethakyrlat, Glas undSiliziumdioxyd. Die Trägerstoffe können mit oder ohne Lakierungsüberzug verwendet werden. Viele der vorstehenden sowie weitere typische Trägerstoffe sind von L.E. Walkup in der US-Patetnschrift 2 6l8 551» von L.E. Walkup u.a. in der. US-Patentschrift 2 638 4l6 und von E.N. Wise in der ; US-Patentschrift 2 618 ^5¹S- beschrieben. Die stabilen festen, hy "drophoben Metallsalze.der vorliegenden Erfindung können in jedem Trägerteilchen dispergiert oder auf vorgeformte Trä-

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gerteilchen als Überzug aufgebracht sein. Das Metallsalz kann auf die vorgeformten Trägerteilchen in jeder geeigneten Form aufgebracht werfden, z.B. als lockeres Pulver« Schmelze, Lösung, Emulsion oder als Komponente in einem schichtbildenden Bindemittel. Das lockere Pulver kann durch Besprühen oder durch Walzen auf die Oberfläche der Trägerteilchen aufgebracht werden. Flüssigkeiten, die das Metallsalz enthalten, können durch Sprühen oder Tauchen aufgebracht werden. Mit den Metallsalzen der vc&iegenden Erfindung können schichtbildende Bindemittel verwendet werden, die die geeigneten reibungselektrischen Eigenschaften besitzen. Wird ein schichtbildender Stoff der richtigen Dichte und Oberflächenspannung ausgewählt, so sammeln sich die Metallsalzteilchen an der Außenfläche des Überzuges und bilden eine konzentrierte Metallsalzschicht, die die Anwendung geringerer Anfangsladespannungen gestattet und die Trommelabnutzung sowie Trägerstoff Verschlechterung merklich reduziert. Typische schichtbildende Stoffe sind Zusammensetzungen, die Vinylchlorid-Vinylazetatcopolymere, ÖPhenolformaldehydharze, Vinylidenchloridharze, Butadienpolymere, Melaminharze, Nitrozellulose, Äthylzellulose, para-Sulfonamidharze. Alkydharze, Silikonharze, Akrylesterharze und Mischungen dieser Stoffe enthalten. Ein vorzugsweise verwendeter schichtbildender Stoff mit der geeigneten Dichte und Viskosität ist Äthylzellulose. Dieser Stoff ist den anderen Stoffen überlegen. Die nötige Menge Metallsalz zur Verwirklichung der durch die Erfindung möglichen besseren Ergebnisse wird durch die Art, in der das

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Metallsalz im Trägerstoff vorhanden ist sowie durch die in der endgültigen Ert wicklermisuhung vorhandene Menge Bildpulver bestimmt* ellgemein gesprochen, werden befriedigende Ergebnisse erreicht, wenn 1 Teil Bildpulver und 10 bis 2QO Teile Trägerstoff verwendet werden Da, bezogen auf das Bildpulvergewicht, 0,02 % bis20 % Metallsalz an der Oberfläche der Entwicklerstoffe,wirkungsvoll: sind, sind 0,0001 % bis 2 % Metallsalz, bezogen auf das Gewicht des Trägerstoffes« an der Oberfläche der Trägerteilchen wünschenswert, wenn diese anstelle der Bildpulverteilchen mit dem Salz behandelt werden.

Die folgenden Beispiele dienen der weiterenBestimmung, Beschreibung und dem Vergleich von Verfahren zur Herstellung der Entwicklerstoffe gemäß der Erfindung sowie zu deren Verwendung bei der Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder Anteile und Prozente beziehen sich, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

Im folgenden werdön die Beispiele I bis IX mit einem BiIdpulver durchgeführt, das aus einem Styrol-n-butylmethyakylatx Copolymeren, Polyvinylbutyial, und Ruß besteht und nach dem von M.A. Insalaco in Beispiel I der US-Patentschrift 3 079 beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Die verwendeten Trägerteilchen sind nach dem von L.E. Walkup in der US-Patentschrift 2 6l8 551 beschriebenen Verfahren hergestellt.

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Beispiel I

Eine Kontrollprobe mit 1 Teil vorgeformten Styrolcopolymer-Bildpulverteilchen mit durchschnittlicher Größenverteilung von 10 bis 12 Mikron und 99 Teilen Trägerteilchen mit durchschnittlicher Größe von 250 Mikron wird über eine ein latentes elektrostatisches Bild enthaltende Fläche ksakadiert. Das entwickelte Bild wird dann elektrostatisch auf ein Blatt Papier übertragen und hitzefixiert. Das restliche Bildpulver wird durch ein Reinigungsband von der Bildplatte entfernt, wie es vom V/.P.Graff jr. u.a. in der US-Patentschrift 3 186 838 beschrieben ist. Nach 500 Kopien werden die Kopien und die elektrostatische Bildplatte auf Qualität bzw. Abnutzung geprüft. Die Kopien haben einen harten Kontrast der Strichzeichnungen und eine minimale Hintergrundablagerung. Jedoch erscheinen große, durchgehend getönte Flächen verwaschen. KLeingefügebilder der elektrostatischen Bildfläche zeigen eine große Anzahl tiefer Kratzer.

Beispiel II

Ungefähr 0,02 Teile Zinkstearat mit einer Größenverteilung der Teilchen von 0,72 Mikron bis ko Mikron werden sanft mit 1 Teil eines farbigen vorgeformten Styrolcopofymeren (Beispiel I) zusammengebracht. Diese Entwicklerstoffmischung wird dann durch und durch 10 Minuten lang in einem Szegvari-Reib-

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apparat gemahlen. Darm -wird das in Beispiel I beschriebene 3ntn4ßkeln durchgeführt. Die mit diesem Entwicklerstoff hergestellten Kopien besitzen, eine stärkere Dichte in durchgehend getönten Flächen und einen saubereren Hintergrund als die mit der Eontrollprobe hergestellten Kopien. Ferner zeigen Kleingefügebilderder elektrostatischen Bildfläche flachere und zahlenmäßig um einen Faktor größer als 2, Kratzer» verglichen mit der verkratzten Bildfläche aus Beispiel I,

Beispiel ΠI - ' "

Ungefähr 0,02 Teile Zinstearat mit einem Teilchendurchmesser von 0,75 bis *+0 Mikron werden sanft in 1 Teil eines farbigen vorgeformten Styroleopolymeren (Beispiel I) eingemengt. Diese Entwickler mischung wird dann 15 Minuten lang, in einem abgeschlossenen Behälter gewälzt. Dann wird das in Beispiel I beschriebene Entwickeln durchgeführt. Es werden jedoch

85OO Kopien statt 5000 Kopien hergestellt. Diese mit der gewälzten Probe hergestellten Kopien besitzen in durchgehend getönten Flächenteilen eine größere Dichte sowie einen saubereren Hintergrund als die Kopien aus Beispiel I. Kleingefügebilder der elektrOstatischen Bildplatte zeigen ferner flachere und um einen Faktor größerals k weniger Kratzer, verglichen mit der zerkratzten Platte aus Beispiel I. Die Lebensdauer des Trägerstoffes ist mehr als doppelt so lang.

Beispiel IV

Ungefähr 0,02 Teile Manganoleat mit einer Teilchengröße von 909848/091$

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•0,5 bis ko Mikron werden sanft in 1 Teil eines farbigen vorgeformten Styrolcopolymeren (Beispiel I) eingemengt. Die Mischung wird dann 15 Minuten lang' in einem abgeschlossenen Behälter gewälzti Dann wird das in Beispiel I beschriebene Entwickeln durchgeführt. Die hergestellten Kopien besitzen im Vergleich zu denen aus Beispiel I eine größere Dichte in durchgehend getönten Flächen und einen saubereren Hintergrund. Ferner sind.auf der Bildplatte weniger Kratzer vorhanden als in Beispiel I«

Beispiel V

Ungefähr 0,02 TReile Bleicaprylat mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 35 Mikron werden sanft in 1 Teil eines gefärbten vorgeformten Styrolcopolymeren (Beispiel I) eingemengt. Diese Entwicklermischung wird dann in einem abgeschlossenen Behälter 15 Minuten lang gewälzt. Das in Beispiel I beschriebene Entwickeln wird durchgeführt. Die hergestellten Kopien besitzen gegenüber denen aus ^eispiel I eine dunklere Tönung Hain durchgehenden Flächen und einen saubereren Hintergrund. Ferner sind auf der Bildplatte weniger Kratzer vorhanden als in Beispiel I.

Beispiel VI

Ungefähr 0,3 Teile Kobaltpalmitat mit einer Teilchengrößenverteilung von 0,72 bis 50 Mikron werden sanft in 1 Teileines farbigen vorgeformten Styrolcopolymeren (Beispiel I)

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eingement. Diese Entwicklermischung wird dann in einem abgeschlossenen Behälter 15 Minuten lang gewälzt. Dann wird das in Beispiel I beschriebene EnWiegeln durchgeführt. Die hergestellten Kopien besitzen eine gute Dichte bei Strich- und Flächentönung sowie saubere Hintergrundflächen.

BeisOiel VII

Ein Bildpulver wird wie in Beispiel I hergestellt und für 20 Stunden in eine Feuchtekammer bei 27°C und ca. 80 ^ relativer Luftfeuchte eingesetzt. Das Bildpulver wird dann beim Kaskadierun£sentwickeln_t wie in Beispiel I beschrieben, verwendet. Obwohl die Kopien guten Linienkontrast und minimale Hintergrundzeichnung besitzen, ist die Flächentönung schlecht.

Beispiel VIII

Beispiel VII wird ämit einem Bildpulver gemäß Beispiel III durchgeführt·- Die hergestellten Kopien besitzen bessere Dichte in getönten Flächen und weniger Hintergrundzeichnung als die Kopien aus Beispiel VII. -

Beispiel IX

Ungefähr 0,01 Teile Kobaltlinoleat mit einer TeilchengrößeverteilunE von 0,6 bis 35 Mikron werden mit 1 Teil eines

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gefärbten vorgeformten Styrolcopolymeren In Bildpulverteilchen eR*£ea?H%-Form in einer Reibmühle ungefähr 10 Minuten lang gemahlen. Diese Entwicklermischung wird 20 Stunden lang in eine Feuchtekammer bei 27°C und ca. 80 % relativer Feuchte eingesetzt. Dann wird Kaskadierungsentwicklung wie in Beispiel I durchgeführt. Die Kopien besitzen gute Dichte in götönten Flächen und sehr wenig Hintergrundablagerungen.

Beispiel X ■ .

Ungefähr 0,03 Teile Bleistearat mit einer Teilchengrößeverteilung von 0,8 bis 30 Mikron werden mit 1 Teil eines far-' bigen vorgeformten Styrol-Butadien-Copolymeren in Teilchenform in einer Reibmühle 10 Minuten lang gemahlen. Die Entwicklermischung wird in eine Feuchtekammer 20 Stunden lang bei. 27⁰C und ca. 80 % relativer Feuchte eingesetzt. Die Kopien besitzen bessere Flächentönung und weniger Hintergrundablagerung als die Kopien aus Beispiel VII.

Beispiel XL

Ungefähr. 1 T-11 Zinkstearat mit einer Teilchengrößeverteilung von 0,75 bis-h 0 Mikron wird sanft in 1 Teil eines farbigen vorgeformten Styrolcopolymeren (Beispiel I) eingemengt. Die erhaltene Mischung wird dann in einem "abgescnlossenen Behälter 15 Minuten lang gewälzt. Ungfähr 1 Teil der gewälzten Mischung, wird mit 99 Teilen eines Trägerstoffes mit einer,mittieren Teilchengröße von ca. 250 Mikron gemischt.

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Die so erhaltene Sntwicklermischung wird für eine Kaskadieruhgsentwicklung verwendet, wie sie in Beispiel I beschrieben ist.-An dar Oberfläche der elektrostatischen Bildplatte bildet sich ein Film aus Zinkstearat und macht das Reinigungsband praktisch unwirksam. Die hergestellten Kopien enthalten sehr starke Hintergrundablagerungen.

Beispiel XII

TJr-jgefähr 2 Teile Zinlst ear at werden mit Bildpulverteilchen gemischt, die aus 98 Teilen Phenolformaldehydharz und 5 Teilen Ruß bestehen. Die Mischung wird 15 Minuten lang in einer Reibungsmühle gemahlen und dann bis zu einer m ittleren Teilchengröße von 1 Mikron pulverisiert. Diese Entwicklermischung wird in einem abgeschlossenen Behälter mit einer rotierenden Bürste bewegt, um eine Pulverwoke zu erzeugen, die abwechselnd von zwei sich gegenüberliegenden Seiten einer elektrostatischen Bildplatte zugeführt wird, wie es von E.P. Mathews in der US-Patentschrift 2 877 132 beschrieben ist. Das entwickelte Bild wird elektrostatisch auf ein Blatt Papier übertragen und fixiert. Restliche Tonerteilchen werden von der Bildplatte leicht entfernt. Die Kopien besitzen einen starken Liniakontrast und minimale Hintergrundablagerungen.

Beispiel XIII ,

1 Teil Zinrizinoleat wird mit Bildpulverteilchen gemischt« die1 aus 65 Teilen Polystyrol, 10 Teilen Ruß und 25 Teilen

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Acryloid B-72 (Akrylharz, hergestellt und vertrieben dirch Rohm und Haas, Compny, Philadelphia, Penns.) bestehen. Nach vorherigem Mischen wird diese Zusammensetzung auf eine mittlere Teilchengröße von .1 Mikron pulverisiert. Die Mischung wird dann in einem Pulverwolken-Entwicklungsverfahren angewendet, wie es in Beispiel XII beschrieben ist. Restliche Bildpulverteilchen werden von der Bildplatte leicht entfernt. Die hergestellten Kopien haben sehr wenig Hintergrundablagerungen.

Beispiel XIV

Überzogene Trägerteilchen werden hergestellt, durch Aufbringen einer Überzugsverbindung aus 100 Teilen Äthylzellulsoe, 8 Teilen Hansa Jellow-Pigmentstoff und 2,55 Teilen Zinkstearat auf Glaskörnchen, die einen Durchmesser con ca. 250 Mikron besitzen. Die Mischung wird durch heiße Luftströmung und Eingabe in eine Vakuumkammer getrocknet. Auf jeweils ^t kg Glasteilchen werden 200 g Überzugsstoff verwendet. Der Überzug hat eine Stärke von 0,127 bis 0,25*+ mm. Der so behandelte Trägerstoff wird mit einem Bildpulver gemischt, das ein mit Kolophonium abgewandeltes Phenolformaldehydharz und Polyvinylbutyral enthält, hergestellt nach dem in der US-Patentschrift 2 753 3O8 von R.B. Landrigan beschriebenen Verfahren. Die Entwicklermischung wird dann bei der Kaskadierungsentvicklung verwendet, wie sie in Beispiel I Beschrieben 1st· Zur ReinigunE d*r elektrostatischen Bildplatte ist

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ein geringerer Banddruck erforderlich und es entstehen Bilder guter Qualität mit sehr geringer Hintergrundablagerung. Die Lebensdauer der Trägerteilchen ist beachtlich verlängert.

Beispiel XV

Überzogene Trägerteilchen werden hergestellt durch Aufbringen eines Überzugsstoffes aus 20 Teilen Silikonter-· polymer (Reaktionsprodukt von 35 Teilen n-Butylmethakrylat» 55 Teilen Styrol und 5 Teilen Vinyltriäthoxysilan), Ι8θ Teilen Toluol, 2k Teilen Zittetearat und 1,6 Teilen Du Pont Oil Red, auf Sandkörnchen. Die Mischung wird durch Heißluft und Einsetzen in eine Vakuumkammer getraknet. Auf jeweils h kg Sand werden 202 g Überzugsstoff verwendet. Die Trägerteilchen werden dann mit einem Bildpulver gemischt, das ein Styrolcopolymer enthält. Die erhaltene Entwicklermischung wird in einem Kaskadierungsverfahren verwendet, wie es in Beispiel I beschrieben kist. Die Trägerteilchen sind extrem widerstandsfähi-E gegenüber Abnützung im Kaskadierurigsprozess.

Beispiel

Überzo^ene Träferteilchen werde herEestellt durch Aufbringen eines tberzuESstcffes aus lÖÖ Teilen iitlr/lzellulose, 8 Teilen Hansa" iellow-Pisn.entstoff und 1,5 Teilen Kupferr.'■ päLmitat, auf Gl'asteilclieif, mit einem'Durchmesser con- ca. 200

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Mikron. Die Mischung wird durch Heißluft und Einsetzen in. eine Vakuumkammer getrocknet. Auf jeweils h kg Glasteilchen werden 225 g Überzugsstoff verwendet. Der ^überzug hat eine Stärke von ca. 0,025*+ mm« Die überzogenen Trägerteilchen werden dann mit einem Styrolcopolymer-Bildpulver gemischt und auf ein latentes elektrostatisches Bild aufgebracht wie in Beispiel I beschrieben. Zur Reinigung der Bildplatte ist ein geringerer Banddruck erforderlich. Ferner erscheinen bei Verwendung des vorstehend beschriebenen sehr dauerhaften Trägermaterials weniger Kratzer auf der Bildplatte'.

Beispiel XVIl '

Ungefähr 0,3 Teile Eisenoleat mit einer Teilchengrößeverteilung von 0,7 bis 35 Mikron werden weich in 1000 Teile Glasöörner eingemengt, die mit einem Methakrylesterpolymer überzogen sind, wie in der U^-Patentschrift 2 618 551 beschrieben. Die Mischung wird dann 10 Minuten lang in einem abgeschlossenen Behälter gewälzt. Danach werden diese Trägerteilchen mit 10 Teilen Bildpulver gemischt, das aus 25 % Polyvinylbutyral, 5 % Ruß und 70 % mit Kolophonium abgewandeltem Phenolformaldehydharz besteht. Dann wird Kaskadierungsentwicklung durchgeführt. Das entwickelte Bild wird elektrostatisch auf ein Blatt Papier übertragen und fixiert. Der Trägerfstoff ist sehr widerstandsfähig gegen physikalische Verschlechterung und erlaubt die Anwendung geringerer Anfangslade spannungen für die Bildplatte.

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Beispiel XVIII

ungefähr 1,5 Teile Kupferoleat werden weich in einem abgeschlossenen Behälter in 200 Teile Glaskörner eingemengt, die mit einem Ä'thylzelluloselack überzogen sind. Nach 98 Minuten langem Walzen der Mischung werden die Trägerteilchen entfernt und zum Aufbringen eines Bildpulvers aus Styrolcopolymer auf latente elektrostatische Bilder einer rotierenden Selentrommel verwendet. Eine Prüfung der Trägerteilchen nach ausgedehnter Verwendung zeigt eine vernachlässigbar geringe Verschlechterung. Die Selentrommel enthält wenig Kratzer und kann leicht gereinigt werden.

Die Bezeichnung "Entwicklerstoff" in der vorliegenden Beschreibung schließt elektroskopisches Bildpulver, Trägerstoffe oder deren Kombinationen ein.

Obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Entwicklerstoffe spzielle Stoffe und Voraussetzungen beschrieben wurden, sollen diese lediglich als beispielsweise Erläuterungen der Erfindung dienen. Zahlreiche andersartige Bildpulversorten, Trägerstoffe, Substituenten und Verfahren wie sie auch weiter oben zusammengestellt sind, können in den vorstehenden Beispielen mitählichen Ergebnissen eingesetzt werden. ·

Dem Fächmann sind nach Kenntnis der vorliegenden Be-909848/0915 - 26 -

Schreibung andere Ausfuhrungsformen möglich, die vom Grundgedanken der Erfindung mit umfaßt werden.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1522101

Pa t e η t a η s ρ γ ü c he- :

1.) Verfahren zur Herstellung eines teilchenförmigen frei strömenden elektrostatisciien Entwickler stoff es zur Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder» dadurch gekennzeichneti daß ein pulverisiertes, stabiles, hydrophobes Metallsalz einer Fettsäure mit farbigen vorgeformten Bildpulverteilchen sanft vermischt wird.

2. Frei strömender elektrostatischer, aus Teilchen bestehender Entwicklerstoff, hergestellt nach dem Verfahren

gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus fein verteiltem farbigem Bildpulver (Toner) sowie

bezogen auf das Gewicht des Bildpulvers, aus 0,02 bis 20 %

zumindest eines festen stabilen hydrophoben Metallsalzes

einer Fettsäure bestehen, das an den Außenflächen der Teilchen angeordnet ist.

3. Entwicklerstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Metallsalz und das fein verteilte Bildpulver frei zueinander beweglich sind.

k. Entwicklerstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Metallsalz im wesentlichen aus fein verteilten Teilchen besteht.

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.₂₈. ,522708

5. likitwieklerstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz zumindest an der Oberfläche der Teilchen unbeweglich haftet.

6. Dntwicklerstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeiinet, daß ferner fein verteiltes Bildpulver vorhanden ist, an dem das Metallsalz unbeweglich haftet.

7. Untwicklerstoff nach Anspruch 2« dadurch gekennzeichnet, daß zu den Teilchen auch Trägerstoffteilchen gehören» die insgesamt größer sind als das fein verteilteBildpulver.

8. Entwicklerstoff nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen mit einem Überzugsstoff überzogen sind» der das Metallsalz enthält.

9· Entwicklerstoff nach Anspruch 8, dadurch gelcenzachnet, daß das Metallsalz an der Außenfläche des gebildeten Überzuges konzentriert auftritt.

10. Entwicklerstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch ■*+» dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz aus Zinkstearat besteht.

11. Entwicklerstoff nach einem der Ansprüche 7 bis 10,' dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen aus 0,0001

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bis 2 Gewichtsprozent Äumindegt eines festen, stabilen hydrophoben Metallsalze^ einer Fettsäure bestehen, das an den Außenflächen der Träger te. liehen angeordnet ist·

12. Entvickleratoff nach einem der. Ansprüche 8 bis 11, dadurch fiekennzeiefrnet, «3aß der auf den Träger te liehen gebildete Überzug ferner ein¹schichtbildendes Bindemittel enthält· . .:

ORIGINAL INSPECTED