DE1522714B2 - Verfahren zum schmelzfixieren eines tonerbildes - Google Patents

Verfahren zum schmelzfixieren eines tonerbildes

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DE1522714B2 DE19661522714 DE1522714A DE1522714B2 DE 1522714 B2 DE1522714 B2 DE 1522714B2 DE 19661522714 DE19661522714 DE 19661522714 DE 1522714 A DE1522714 A DE 1522714A DE 1522714 B2 DE1522714 B2 DE 1522714B2
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Description

3 4
vermieden werden. Die Trennung erfolgt in Form von Abscheidung, Tauchen, Wirbelschichtverfahren, Streiblattartigen Inseln aus kristallinen Weichmacher- chen oder Rollen. Ferner kann der Weichmacher auf teilchen in einem Gefüge aus Tonermaterial. Obwohl irgendeine bekannte Art während oder nach der Heres noch nicht ganz geklärt ist, ist anzunehmen, daß stellung der Aufnahmeschicht auf diese aufgebracht beim Erwärmen des festen, kristallinen Weichmachers 5 werden. Beispielsweise kann der Weichmacher allein über seinen Schmelzpunkt dieser die in den thermo- oder zusammen mit anderen Stoffen als Pulver, Disperplastischen Tonerpolymeren vorhandenen Van der sion, Lösung, Dampf, Emulsion oder Schmelze einem Waalschen Kräfte verringert und das Gleiten von Papier während oder nach der Herstellung zugesetzt langen geraden polymeren Ketten ermöglicht, wo- werden. Sehr gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn der durch der Flüssigkeitsgrad bei niedrigen Tempera- io Weichmacher mit einem Bindemittel gemischt zugeturen vergrößert wird. Versuche haben gezeigt, daß setzt wurde, da dann die Schwierigkeiten durch Staubeinige flüssige Weichmacher scheinbar eine voll- verunreinigungen vermieden werden. Es können ständige Tonerverschmelzung unter Wärmebedin- irgendwelche geeigneten Bindemittel zum unverrückgungen ermöglichen, bei denen unbehandelte Bild- baren Aufbringen des festen Weichmachers auf die flächen nur Randverschmelzungen ergeben. Das ent- 15 Aufnahmefläche benutzt werden. Typische Bindestandene Bild ist jedoch entweder dauernd oder für mittel sind: acetylierte Stärke, Styrol-Butadien-Latex, eine lange Zeit klebrig. Eine Aufnahmefläche, die ein Carboxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Acrylmit Hilfe von flüssigem Weichmacher hergestelltes Latex, Polyvinylacetat-Copolymere, Polyvinylalkohol, klebriges Bild trägt, gibt Tonermaterial an benach- Sojaprotein, Kasein, hydroxyäthylierte Stärke und barte Flächen ab, wodurch sich das Bild verästelt. 20 Mischungen dieser Stoffe. Zusammen mit dem Binde-Ferner schwächen und schmelzen die Nichtbild- mittel können Zusätze, wie Antioxydationsmittel, bereiche einer mit flüssigem Weichmacher behandelten Emulgatoren, Aufheller, Lösungsmittel, oberflächen-Aufnahmefläche bei Raumtemperatur die Tonerbild- aktive Mittel, Suspendiermittel, Antischaummittel, bereiche der benachbarten Flächen. Färbungsmittel und Füllstoffe verwendet werden.
Vorzugsweise wird ein fester, kristalliner Weich- »5 Bindemittel mit acetylierter·. Stärke, Styrol-Butadienmacher verwendet, dessen Schmelzpunkt oberhalb Copolymeren, Polyvinylpyrrolidon, Kasein, PoIyvon 45°C liegt, da dann ein frühzeitiges Schmelzen vinylalkohol und Mischungen dieser Stoffe werden und Aktivieren während der Lagerung vermieden wird bevorzugt, da sie in den üblichen schnellen Papier- und eine schnellere Kristallisation des Weichmachers Überzugseinrichtungen sehr stabil sind. Überraschenim Tonerbild gefördert wird. Um wirksam zu sein, 30 derweise sind Tonerbilder, die auf mit Bindemittelmuß der Schmelzpunkt des festen Weichmachers und Weichmachermischungen behandelten Aufnahmeunterhalb des Schmelzbereiches des thermoplastischen flächen hergestellt wurden, "viel dichter als auf unbe-Tonerharzes liegen. Der niedrigere und diskrete handelten Aufnahmeflächen hergestellte Tonerbilder. Schmelzpunkt des kristallinen Weichmachers er- Ferner liegen mit Bindemittel- und Weichmachermöglicht die Verwendung von mit niedriger Tempe- 35 mischung behandelte Papierblätter nach dem Verratur arbeitender Schmelzfixiervorrichtungen. schmelzen des Toners glatter als unbehandelte. Vor-
Sehr gute Ergebnisse wurden mit Äthylenglycoldi- zugsweise liegt der Gehalt an Bindemittel unter 40%
benzoat (EGDB) und mit Mischungen aus diesem bezüglich des Weichmachergewichts, da dann ein
und Diphenylphthalat (DPP) erzielt. Werden mit besseres Verschmelzen erhalten wird, weil mehr Weich-
EGDB behandelte Aufnahmeflächen verwendet, so 4° macher auf derjenigen Fläche vorhanden ist, auf der
kann die Geschwindigkeit in elektrofotografischen der Toner geschmolzen wird.
Vervielfältigungseinrichtungen mehr als verdoppelt Papierblätter oder -rollen werden im allgemeinen werden. Außerdem kristallisiert EGDB bei Abkühlung als Aufnahmeflächen in der Elektrofotografie benutzt, auf Raumtemperatur in Sekunden. EGDB kann Das Papier kann organische und/oder anorganische jedoch auch durch andere geeignete feste Weichmacher 45 Fasern enthalten, beispielsweise Zellulose, abgeersetzt werden. Typische feste, kristalline Weich- wandelte Zellulose, polymeres Harz, Glas und Asbestmacher enthalten Äthylenglycoldibenzoat, Dimethyl- fasern. Der Weichmacher wird dem Papier in irgendisophthalat (DMJP), Glyceroltribenzoat, Dicyclo- einem Stadium des Herstellungsverfahrens zugesetzt, hexylphthalat (DCHP), Diphenylphthalat und Mi- Oberflächenüberzüge, die mindestens 180 g Weichschungen aus diesen. 50 macher pro Ries (120,8 m2) enthalten, verringern die
Annähernd alle Aufnahmeflächen können mit zum Tonerschmelzen erforderliche Leistung erheblich,
diesen Weichmachern gemäß der Erfindung behandelt obwohl auch geringere Mengen wirkungsvoll sind,
werden. Beispielsweise können die Oberflächen von Wird der Weichmacher vor der Blattherstellung in das
Blättern, Rollen, Brettern oder sogar massive Gegen- Papier gebracht, beispielsweise beim Rühren oder in
stände mit festem Weichmacher überzogen oder im- 55 die Rolle, etwa durch Imprägnieren, so ist eine ent-
prägniert werden. Die Aufnahmefläche kann aus sprechend größere Menge Weichmacher erforderlich,
organischem oder anorganischem Stoff oder Mi- um an der Oberfläche eine ausreichende Menge von
schungen daraus bestehen. Sie kann die Oberfläche Weichmacher zu erhalten. Sehr gute Ergebnisse erzielte
einer elektrofotografischen Bildplatte sein. Enthält man, wenn als Oberflächenüberzug 225 g bis etwa
die Aufnahmefläche thermoplastisches Harz, so wird 60 680 g Weichmacher auf 120,8 m2 Aufnahmefläche
möglichst ein Weichmacher gewählt, der die Auf- gebracht wurde.
nahmefläche nicht erweicht und verzieht. Umgekehrt Zusammensetzungen von Tonern sind z. B. aus
kann das Verziehen der Aufnahmefläche absichtlich den US-PS 26 18 551, 26 18 552, 26 38 415, 26 59 670
vorgenommen werden, um eine gewünschte deko- und 27 88 288 bekannt. Der mittlere Teilchendurch-
rative Wirkung zu erzielen. 65 messer dieser Toner liegt im allgemeinen zwischen
Die Weichmachermischung kann durch übliche 1 und 30 μηι. Selbstverständlich sollen für die mit
Verfahren auf die Aufnahmefläche aufgebracht wer- Weichmacher behandelte Oberfläche solche thermo-
den, beispielsweise durch Sprühen, elektrostatische plastischen Harztoner verwendet werden, die auch von
dem verwendeten Weichmacher weichgemacht werden; Die Wahl geeigneter Zusammensetzungen von festem' Weichmacher und thermoplastischem Harztoner ist für den Fachmann klar. Um das Tonerspektrum der Aufnahmefläche zu erweitern, können Mischungen aus zwei oder mehr Weichmachern verwendet werden. Typische thermoplastische Harze sind: Acrylharze, Celluloseacetat, Zellulosenitrat, Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polycarbonat, modifizierte Phenol-Formaldehyd-Harze und Mischungen dieser Stoffe.
Die folgenden Beispiele bezeichnen, beschreiben und vergleichen Beispiele für Verfahren zur Behandlung von Aufnahmefiächen und ihre Verwendung als Träger für Tonerbilder. Teile und Prozente beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
Bei den Beispielen I bis IX wurde ein Toner verwendet, der ein Styrol-n-Butylmethacrylat-Copolymer, Polyvinylbutyrol und Ruß, hergestellt nach dem im Beispiel I der US-PS 30 79 342 angegebenen Verfahren, enthält. Die behandelte Aufnahmefläche trägt einen Oberflächenüberzug aus Weichmachermischung, die als wäßrige Dispersion mit Hilfe einer glatten Metallrolle in einer Überzugseinrichtung aufgebracht, danach mit einem Stab abgestrichen und zum Schluß
ίο mit heißer Luft getrocknet wurde. Die die Tonerbilder tragenden Blätter werden mit vorbestimmter Geschwindigkeit unter einem Quarzfadeninfrarotstrahler, der mit konstanter Eingangsleistung betrieben wird, entlangbewegt. Um die verwendeten Schmelzbedingungen vergleichen zu können, wird ein Leistungsfaktor definiert. Dieser ist folgendermaßen festgelegt.
Leistungsfaktor
Watt · see
att · see \ _ Ei
cm / Förde
Eingangsleistung (Watt)
Fördergeschwindigkeit (cm/sec)
Die Klebrigkeit und die vom geschmolzenen Bild auf Baumwolle abgeriebene Pulvermenge werden auch verglichen.
Tonerschmelzwirkung auf mit Weichmacher behandeltem Papier
Weichmacherzusammensetzung in Gewichtsanteilen
Beispiel Körnung*) Styrol- Polyvinyl- Acetylierte Leistungs- Tonerschmelzergebnisse
butadien- pyrrolidon, Stärke faktor
latex 20% fest
(W ■ sec/cm)
— — 197 Schmelzen, Abrieb, nicht klebrig
— — 98,5 sehr geringes Schmelzen, pulveriger
Abrieb
20 — 52,3 gutes Schmelzen, kein Abrieb, leicht
klebrig
— — 52,3 gutes Schmelzen, kein Abrieb, leicht
klebrig
— — 49,2 gutes Schmelzen, kein Abrieb, leicht
klebrig
— — 45,3 gutes Schmelzen, kein Abrieb, leicht
klebrig
— — 108,5 gutes Schmelzen, kein Abrieb, leicht
klebrig
15 — 51,1 gutes Schmelzen, kein Abrieb, leicht
klebrig
— 30 88,5 gutes Schmelzen, kein Abrieb, leicht
klebrig
*) Hergestellt durch wäßriges Mahlen der folgenden Zusammensetzung (Gewichtsteilen von Zusätzen mit einer Kugelmühle):
Dicyclohexyl- Diphenyl- Äthylenglycol- Dimethyliso-
phthalat phthalat dibenzoat phthalat
(DCHP)-Kömer (DPP>Kömer (EGDB)-Kömer (DMIP)-Körner
I
II		 — —
III 80 (DPP) —
IV 80 (DCHP) 4,2
V 80 (EGDB) 6,5
VI
VII		 7 (DPP) und
73 (EGDB)
299 (DMIP)		 6,5
51
VIII 80 (EGDB) —
IX 80 (EGDB)
Weichmacher 150 150 150 150
Natriumsalz aus behandeltem 1 1 1 1
Kolophonium
Polyvinylpyrrolidon 2 2 2 2
Wasser 147 147 277 146
In den Beispielen X bis XXXIX werden mit den Mischungen aus Tabelle A behandelte Blätter mit unbehandelten Blättern verglichen. Es werden verschiedene Mengen Behandlungsmaterial pro Ries und verschiedene Fördergeschwindigkeiten benutzt, um den Einfluß dieser beiden Faktoren auf die Menge der benötigten S:hmelzenergie zu zeigen. Der benötigte Leistungsfaktor für ein äquivalentes Schmelzen auf unbehandeltem Papier wird durch Vergleich des Abriebs von behandelten Blättern mit einer genormten
Abriebfolge mit unbehandelten Blättern festgelegt· Die Bilder auf den unbehandelten und behandelten Blättern werden als äquivalent bezeichnet, wenn die Menge des Abriebs bei beiden gleich ist. Das Tonermaterial wird durch Ziehen eines mit einem 50-g-Gewicht belasteten 5x5 cm großen Stoffstücks über 28 cm Länge eines Bildblattes abgerieben. Die Verringerung der erforderlichen Eingangsleistung in Prozent, um ein äquivalentes Schmelzen zu erhalten, ίο wird nach der folgenden Formel bestimmt:
Leistungsverringer % =
Leistungsfaktor für äquivalentes Schmelzen
auf unbehandeltem Papier
Verwendeter
Leistungsfaktor
Leistungsfaktor für äquivalentes Schmelzen
auf unbehandeltem Papier
Tabelle A
Weichmacherzusammensetzung in Gewichtsteilen
Behandlungsverfahren
Äthylenglycol-Dibenzoat
Polyvinylpyrrolidon
Natriumsalz
aus behandeltem
Kolophonium
Hydroxyäthylderivat aus
Maisstärke
Polyvinylalkohol
Wasser
Styrol-Butadien-Latex
(1) 840,0 11,2 Angewendetes 5,6 — — Leistung Fördergeschwin Entsprechend 2051,2 265,0 0
(2) 840,0 11,2 Behandlungs 5,6 — — digkeit verringerter 1551,2 304,0 0
(3) 840,0 11,2 verfahren*) 5,6 — — Faktor 2051,2 304,0 0
(4) 840,0 11,2 5,6 31,7 — -2051,2 304,0 29,0
(5) 840,0 11,2 5,6 — 31,7 (W) 2051,2 304,0 14,1
Erzieltes Tonerschmelzverhalten be i mit Weichmacher behandeltem Papier 864 (cm/sec) (W · sec/cm) >45,6
Beispiel Behandlungs- Zugeführte 864 4,32 200 Erforderlicher Verringerung 29,0
— menge 864 3,56 243 Leistungsfaktor der Eingangs 35,6
864 2,79 308 für äquivalentes leistung 18,2
(2) 864 4,32 200 Schmelzen auf 21,3
(2) 864 3,56 243 unbehandeltem 14,1
(2) (g/Ries) 864 2,79 308 Papier (%) 31,9
X (1) 864 4,32 200 200 29,0
XI (1) — 864 3,56 243 243 28,5
XII (1) 864 2,79 308 308 >45,6
XIII (1) 902 864 4,32 200 283 20,1
XIV (1) 864 3,56 243 283 35,6
XV (1) 864 2,79 308 >566 31,9
XVI (3) 381 864 4,32 200 283 35,2
XVII (3) 864 3,56 243 377 35,6
XVIII (3) 864 2,79 308 377 31,9
XIX (3) 462 864 4,32 200 262 41,1
XX (3) 864 3,56 243 283 28,5
XXI (3) 864 2,79 308 452 >45,6
XXII (3) 521 864 4,32 200 283 35,2
XXIII (3) 864 3,56 243 339 35,6
XXIV (3) 864 2,79 308 >566 45,6
XXV (3) 245 864 4,32 200 252 41,1
XXVI (3) 864 3,56 243 377 35,6
XXVII (3) 864 2,79 308 452 45,6
XXVIII (4) 313 864 4,32 200 308
XXIX (4) 864 3,56 243 377 509587/330
XXX (4) , 864 2,79 308 452
XXXI (5) 403 864 4,32 200 339
XXXII (5) 864 3,56 243 339
XXXIII (5) 2,79 308 >566
XXXIV Tabelle A. 381 308
XXXV 377
XXXVI >566
XXXVII 339
XXXVIII 377
XXXIX >566
*) Siehe
9 10
Beispiel XL Beim Erwärmen zwischen zwei parallelen, 2,54 cm
voneinander entfernten Heizplatten schmilzt der
Papierblätter werden mit Äthylphthalyläthylglycolat, Toner unter gleichen Wärmebedingungen auf dem
einem flüssigen Weichmacher, behandelt. Dazu wer- behandelten Papier schneller als auf unbehandeltem.
den sie in eine Methylalkohollösung getaucht, die 5 Die vorstehenden Beispiele bezogen sich auf die
10 Gewichtsprozent des Weichmachers enthält. Nach Verwendung von Bildaufnahmeflächen, auf die die
dem Verdunsten des Alkohollösungsmittels wird das Tonerbilder nach Herstellung auf einer Bildplatte
entwickelte Bild aus Styrolcopolymertoner auf das übertragen wurden. Wie vorstehend gesagt, kann das
behandelte Blatt übertragen. Das Blatt wird dann auf neue Verfahren auch bei Bildplatten als Bildaufnahme-
der Rückseite mit einem stabförmigen Heizer für io flächen, auf denen der Toner geschmolzen wird, ange-
5 Sekunden auf 125 0C erhitzt. Unter diesen Wärme- wendet werden.
bedingungen wird das. Tonerbild vollständig ge- Geeignete Bildplatten können mit Weichmacher schmolzen. Auf unbehandeltem Papier erfolgt unter behandelt werden. Die physikalische Form und der den gleichen Wärmebedingungen nur ein Schmelzen Aufbau der fotoleitfähigen Bildplatte kann je nach an den Rändern des Tonerbildes. Beim Lagern setzt 15 Bauart flach, kugelförmig oder zylindrisch sowie jedoch das mit dem flüssigen Weichmacher behandelte elastisch oder starr sein. Die nach dem neuen VerPapier Toner auf benachbarten Blättern ab, wodurch fahren behandelten Bildplatten können in bekannter sich Tintenbilder verästeln. Weise eine selbsttragende fotoleitfähige Isolierschicht . . oder einen überzogenen und mit fotoleitfähigem Iso-Beispiel XLl 20 iierstog imprägnierten Träger aufweisen. Sowohl der
Papierblätter werden mit Cresyldiphenylphosphat, Träger als auch die fotoleitfähige Schicht können einem flüssigen Weichmacher, behandelt, indem sie dabei aus den bekannten organischen und/oder anin eine Methylalkohollösung getaucht werden, die organischen Stoffen hergestellt sein.
9 Gewichtsprozent des Weichmachers enthält. Nach Die festen kristallinen Weichmacher können der dem Verdunsten des Lösungsmittels wird das Bild 25 Bildplatte auf irgendeine geeignete Weise zugesetzt aus Styrolcopolymertoner auf das behandelte Blatt werden, beispielsweise als... Teil der elektrofotograübertragen. Das Blatt wird dann auf der Rückseite fischen Isolierschicht oder als Teil des Überzuges auf mit einem stabförmigen Heizer für 5 Sekunden auf der fotoleitfähigen Isolierschicht. Enthält -,die Auf-1250C erhitzt. Unter diesen Wärmebedingungen wird Zeichnungsschicht der Bildplatte ein thermoplastisches das Tonerbild vollständig geschmolzen. Auf unbe- 30 Harz, so wird ein Weichmacher gewählt, der die Aufhandeltem Papier erfolgt unter den gleichen Wärme- Zeichnungsschicht nicht weich macht und verzieht, bedingungen nur ein Schmelzen an den Rändern des Das Verziehen der Aufzeichnungsschicht kann jedoch Tonerbildes. Beim Lagern setzt jedoch das mit dem auch absichtlich vorgenommen werden, um eine geflüssigen Weichmacher behandelte Papier Toner auf wünschte dekorative Wirkung zu erzielen. Die Weichbenachbarte Blätter ab, wodurch sich Tintenbilder 35 machermischung wird der Bildplatte mit Hilfe irgendverästeln, eines üblichen Verfahrens zugesetzt, beispielsweise Beispiel XLII durch Sprühen, Tauchen, ein Wirbelschichtverfahren,
Streichen, Rollen oder Mischen. Außerdem kann der
Das Papier wird mit einer Weichmachermischung Weichmacher dem fotoleitfähigen Schichtmaterial aus 1080 Teilen EGDB, 14,4 Teilen Polyvinylpyrro- 40 auf irgendeine Weise vor, während oder nach der lidon, 340 Teilen Butadien-Styrol-Latex, 0,14 Teilen Herstellung der Bildplatte zugesetzt werden. Beispiels-Aufheller, 5 Teilen Ammoniumhydroxyd (28 %), weise kann der Weichmacher allein oder mit anderen 7,2 Teilen polymerisiertes Natriumsalz aus Alkyl- Stoffen dem Schichtmaterial während oder nach der naphthalinsulfosäure und 1083 Teilen Wasser be- Herstellung der Bildplatte in Form von Pulver, einer handelt. Ein Bild aus Styrolpolymertoner wird in einem 45 Dispersion, einer Lösung, von Dampf, einer Emulsion Kopiergerät mit einer Geschwindigkeit von 12 Kopien oder einer Schmelze zugesetzt werden. Obwohl der pro Minute auf das Papier gebracht. Diese Geschwin- Weichmacher der Bildplatte als loses Pulver zugesetzt digkeit ist doppelt so groß wie die normale Geschwin- werden kann, erhält man beste Ergebnisse, wenn der digkeit eines solchen Kopiergerätes. Das Tonerbild Weichmacher mit Hilfe eines Bindemittels unverrückist geschmolzen und klebt nicht. In dem Kopiergerät 5° bar auf die Bildplatte gebracht wurde. Die Verwendung erhält man bei dieser Geschwindigkeit auf Standard- einer Weichmacher- und Bindemittelmischung verpapier keine Tonerfixierung. hindert die durch Staubverschmutzung bedingten . . Schwierigkeiten. Die Bildplatte kann das Bindemittel Beispiel XLlIl in der elektrofotografischen Isolierschicht, im Überzug
Eine nach Beispiel I der US-PS 27 33 308 herge- 55 auf der fotoleitfähigen Isolierschicht oder in beiden
stellte Harzabart von Phenolformaldehydharztoner enthalten. Zum unverrückbaren Aufbringen' des
wird auf Papier gebracht, das mit der EGDB-Mi- festen Weichmachers auf die Aufzeichnungsfläche
schung aus dem vorstehenden Beispiel V behandelt können geeignetes Bindemittel verwendet werden. Die
ist. Beim Erwärmen zwischen zwei parallelen, 2,54 cm zum Aufschwämmen des fotoleitfähigen Stoffs ver-
voneinander entfernten Heizplatten schmilzt der 60 wendeten Bindemittel können auch für den Weich-
Toner unter gleichen Wärmebedingungen auf be- macher in einem auf der fotoleitfähigen Isolierschicht
handelten! Papier schneller als auf unbehandeltem vorgesehenen Überzug verwendet werden. Andere
Papier. zum Aufbringen des Weichmachers auf die Aufzeich-
Beispiel XLIV nungsfläche verwendete Bindemittel enthalten Kohle-
65 hydratderivate, beispielsweise acetylierte Stärke und
Ein Styrolmethylmethacrylatcopolymertoner wird Carboxymethylzellulose, natürliche Harze und Mi-
auf ein mit der EGDB-Mischung aus dem vorstehen- schungen aus diesen Stoffen. Überraschenderweise
den Beispiel VIII behandeltes Papierblatt gebracht. sind auf mit Bindemittel- und Weichmachermischung
11 12
behandelten elektrofotografischen Aufzeichnungs- aus Weichmachermischung, der als wäßrige Dispersion flächen hergestellte Tonerbilder dichter als auf unbe- mit Hilfe einer glatten Metallrolle in einer Überzugshandelten elektrofotografischen Aufzeichnungsflächen einrichtung aufgebracht und nach dem Abstreichen hergestellte Tonerbilder. Oberflächenüberzüge, die mit einem Stab mit heißer Luft getrocknet wurde, mindestens 180 g Weichmacher pro 120,8 m2 ent- 5 Nach dem Entwickeln werden die bildtragenden Aufhalten, verringern die zum Schmelzen des Toners Zeichnungsflächen mit vorbestimmter Geschwindigkeit benötigte Energie erheblich, obwohl auch geringere unter einem Wolframdrahtheizer mit veränderbarer und größere Mengen wirksam sind. Vorzugsweise Eingangsleistung vorbeibewegt,
liegt der Bindemittelanteil unter 40 % bezogen auf das . .
Gewicht des Weichmachers, um ein wirksames Ver- io Beispiele XLV bis XLVII
schmelzen zu erzielen, da mehr Weichmacher an der Drei elektrofotografische Zinkoxyd-Aufzeichnungs-Oberfläche, an der der Toner mit der Aufnahmefläche blätter werden, wie vorstehend beschrieben, mit der verschmolzen wird, zur Verfügung steht. Ist der folgenden Mischung behandelt:
Weichmacher in der fotoleitfähigen Isolierschicht ent- Äthylenglycoldibenzoat 648,0
halten, so ist, um eine ausreichende Menge an Weich- i5 Polyvinylpyrrolidon als Schichtmacher an der Oberflache der Bildplatte zu erhalten, bildner 8 6
entsprechend mehr Weichmacher erforderlich Trägt Natriumsalz'aus behandeltem
die Bildplatte an jeder Seite eine f otoleitfahige Schicht Kolophonium als Emulgator 4,3
fur eine Zweiseiten-Entwicklung, so müssen selbst- Butadien-Styrollatex als Schicht-
verständlich beide Seiten mit Weichmacher behandelt 20 bildner 204 0
we£,den· . . D . . , , . .. ,. „ Destilliertes Wasser'!!!!!!!!!!!!!! 1652^0
Die folgenden Beispiele beschreiben die Verwendung der Oberflächen von elektrofotografischen Danach werden sie an der Luft getrocknet. Die Bildplatten gleichzeitig auch als Bildaufnahmeflächen, behandelten Aufzeichnungsflächen werden dann geauf die der Toner aufgeschmolzen wird. 25 laden, belichtet, mit Toner entwickelt und durch
Anteile und Prozente sind, wenn nicht anders Hitze fixiert. Die für unbehandelte Aufzeichnungsangegeben, auf das Gewicht bezogen. Die folgenden blätter zur äquivalenten Verschmelzung benötigte Beispiele XLV bis LVIII wurden mit einem Toner aus Schmelzernergie in W-sec/cm2 wird durch "Vergleich einem Styrol-n-Butylmethacrylat-Copolymer, Poly- des Tonerabriebs von einem behandelten Aufzeichvinylbutyral und Ruß, hergestellt nach dem im Bei- 3° nungsblatt mit dem Abrieb von unbehandelten und spiel I der US-PS 30 79 342 angegebenen Verfahren, behandelten Aufzeichnungsblättern werden als äquidurchgeführt. Es wurden gleiche elektrofotografische valent bezeichnet, wenn die abgeriebene Menge beider Bildplatten bzw. Aufzeichnungsflächen verwendet, gleich ist. Das Tonermaterial wird durch Ziehen eines die aus mit einer fotoleitfähigen Schicht aus Zinkoxyd- mit einem 50-g-Gewicht belasteten 5 X 5 cm großen Melaminformaldehyd überzogenen Papierblättern be- 35 Stoffstücks über 28 cm Länge eines aufzeichnungsstanden. Die in den Beispielen L bis LV verwendeten blattes abgerieben. Um Vergleiche zu ermöglichen, behandelten Aufzeichnungsflächen tragen auf der wird ein »Leistungsindex« festgelegt. Dieser ist wie Seite der fotoleitfähigen Isolierschicht einen Überzug folgt definiert:
. Leistungsindex
(W · see) _ Eingangsleistung (W)
(cm2) Fördergeschwindigkeit (cm/sec) · Papierbreite (cm)
Der Vergleich der für eine äquivalente Verschmelzung erforderlichen Schmelzleistungen in [W · sec/cm2] ergibt folgendes:
Beispie 1 Eingangs- Eingangs Prozent
schmelzleistung schmelzleistung Eingangsschmelz-
für mit Weich für unbehandel- leistungs-
macher behan tes elektrofoto- verringerung
deltes elektro- grafisches
fotografisches Papier
Papier
(W-sec/cm1) (W-sec/cm2)
I 6,8 8,9 23
II 8,3 10,6 21
III 10,6 15,4 32
In den Beispielen XLVI bis LII werden die Bildaufzeichnungsflächen mit vorbestimmter Geschwindigkeit unter einer mit konstanter Eingangsleistung gespeisten ebenen Heizplatte entlangbewegt. Zum Vergleich wird ein Leistungsindex festgelegt, der wie folgt definiert ist:
Leistungsindex
(W · see) _ Eingangsleistung (W)
(cm2) Fordergeschwindigkeit (cm/sec) · Papierbreite (cm)
13 14
Klebrigkeit und Grad des Abriebs des geschmol- Beispiel LII zenen Bildes auf Baumwolle werden ebenfalls verglichen. Das dem aus den Beispielen XLVIII und XLIX ρ.·. η· ι VT VTTT entsprechende Zinkoxyd-Papier wird mit einer Weich-
D C 1 S Dl C 1 AL V111 f . 1
5 machermischung aus
Auf eine Kontrolleinheit aus unbehandelten elektrofotografischen Zinkoxyd-Papierblättern wird ein Bild Äthylenglycoldibenzoat 27,90
aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden Toner- Natriumsalz aus behandeltem
teilchen aufgebracht und einer Wärmeschmelzbehand- Kolophonium als Emulgator 0,19
lung ausgesetzt. Der benutzte Leistungsindex beträgt io Polyvinylpyrrolidon als Schicht-
7,7 Wsec/cm2. Das entstandene Tonerbild ist ge- bildner 0,37
schmolzen und nicht klebrig. Styrolbutadienlatex als Schichtbildner 6,50
Beispiel XLIX Destilliertem Wasser 51,50
15
Auf eine Kontrolleinheit aus unbehandelten elektro- überzogen und mit Luft getrocknet. Auf die überfotografischen Zinkoxyd-Papierblättern wird ein Bild zonene und getrocknete Aufzeichnungsfläche wird ein aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden Toner- Bild aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden teilchen aufgebracht und einer Wärmeschmelzbehand- Tonerteilchen gebracht und einer Wärmeschmelzlung ausgesetzt. Der benutzte Leistungsindex beträgt 20 behandlung ausgesetzt, wobei der Leistungsindex 3,9 Wsec/m2. Das entstandene Tonerbild ist kaum 1,9 Wsec/cm2 beträgt. Das entstandene Tonerbild ist geschmolzen und wird leicht durch Reiben mit Baum- geschmolzen, nicht klebrig und läßt sich nicht mit wollpfropfen entfernt. Baumwolle abreiben.
^ . . , ,. , Beispiel LIII
Beispiel L 25 v
Das dem aus den Beispielen XLVIII und XLIX ent- -
Das dem aus den Beispielen XLVIII und XLIX ent- sprechende Zinkoxyd-Papier wird mit einer Weichsprechende Zinkoxyd-Papier wird mit einer Weich- machermischung aus machermischung aus
30 Diphenylphthalat 3,50
Äthylenglycoldibenzoat 27,90 Äthylenglycoldibenzoat 25,40
Natriumsalz aus behandeltem Natriumsalz aus behandeltem
Kolophonium als Emulgator 0,19 Kolophonium als Emulgator 0,17
Polyvinylpyrrolidon als Schicht- Polyvinylpyrrolidon als Schichtbildner 15,40 35 bildner 0,34
Destilliertem Wasser 51,50 Destilliertem Wasser 49,20
überzogen und mit Luft getrocknet. Auf die über- überzogen und an der Luft getrocknet. Auf die überzogene und getrocknete Aufzeichnungsfläche wird ein zogene und getrocknete Aufzeichnungsfläche wird Bild aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden 40 ein Bild aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden Tonerteilchen gebracht und einer Wärmeschmelz- Tonerteilchen gebracht und einer Wärmeschmelzbehandlung ausgesetzt, wobei der benutzte Leistungs- behandlung ausgesetzt, wobei der Leistungsindex index 2 Wsec/cm2 beträgt. Das entstandene Tonerbild 1,8 Wsec/cm2 beträgt. Das entstandene Tonerbild ist ist geschmolzen, nicht klebrig und läßt sich nicht mit geschmolzen, nicht klebrig und läßt sich nicht mit Baumwolle abreiben. 45 Baumwolle abreiben.
Beispiel LI Beispiel LIV
Das dem aus den Beispielen XLVIII und XLIX Das dem aus den Beispielen XLVIII und XLIX
entsprechende Zinkoxyd-Papier wird mit einer Weich- entsprechende Zinkoxyd-Papier wird mit einer Weichmachermischung aus 50 machermischung aus
Äthylenglycoldibenzoat 27,90 Dimethylisophthalat 40,20
Polymerisiertem Natriumsalz aus Natriumsalz aus behandeltem
Alkylnaphthalinsulfosäure als Kolophonium als Emulgator 0,27
Emulgator 0,20 55 Polyvinylpyrrolidon als Schicht-
Polyvinylpyrrolidon als Schicht- bildner 0,55
bildner 0,12 ' Styrolbutadienlatex als Schicht-
Acetylierter Stärke 30,00 bildner 51,00
Destilliertem Wasser 430,00 Destilliertem Wasser 39,00
60
überzogen und mit Luft getrocknet. Auf das über- überzogen und mit Luft getrocknet. Auf das überzogene und getrocknete Aufzeichnungsblatt wird ein zogene und getrocknete Aufzeichnungsblatt wird ein Bild aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden Bild aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden Tonerteilchen gebracht und einer Wärmeschmelz- Tonerteilchen gebracht und einer Wärmeschmelzbehandlung ausgesetzt, "wobei der Leistungsindex 65 behandlung ausgesetzt, wobei der Leistungsindex 3,5 Wsec/cm2 beträgt. Das entstandene Tonerbild 4,3 Wsec/cm2 beträgt. Das entstandene Bild ist ge-•ist dicht, geschmolzen, nicht klebrig und läßt sich schmolzen, nicht klebrig und läßt sich nicht mit nicht mit Baumwolle abreiben. Baumwolle abreiben.
15 16
R · . , r v des Weichmachers enthaltenden Methylalkohollösung
ρ auf die die fotoleitfähige Isolierschicht tragende Seite
Das dem aus den Beispielen XLVIII und XLIX des Blattes überzogen. Danach wird das Lösungsmittel
entsprechende Zinkoxyd-Papier wird mit einer Weich- entfernt, und auf das entstandene behandelte trockene
machermischung aus 5 Aufzeichnungsblatt wird ein Bild aus aus einem Styrol-
copolymer bestehenden Tonerteilchen gebracht. Die
Dicyclohexylphthalat 40,00 Rückseite des Aufzeichnungsblattes wird dann mit
Natriumsalz aus behandeltem einem Heizstab für 5 Sekunden auf 125°C erhitzt.
Kolophonium als Emulgator 0,27 Unter diesen Wärmebedingungen wird das Tonerbild
PcIy/inylpyrrolidon als Schicht- io vollständig geschmolzen. Bei unbehandeltem Papier
bildner 0,53 erfolgt unter den gleichen Wärmebedingungen nur ein
Destilliertem Wasser 39,20 Schmelzen des Tonerbildes an den Rändern. Bei dei
Lagerung gibt das mit flüssigem Weichmacher beüberzogen und mit Luft getrocknet. Auf das über- handelte Papier Toner auf benachbarte Blätter ab zogene und getrocknete Aufzeichnungsblatt wird ein 15 wodurch sich Tintenbilder verästeln.
Bild aus aus einem Styrolcopolymer bestehenden _ . .
Tonerteilchen gebracht und einer Wärmeschmelz- Beispiel hä
behandlung ausgesetzt, wobei der Leistungsindex Eine nach dem Beispiel I aus der US-PS 25 73 30F 2,0 Wsec/cm2 beträgt. Das entstandene Bild ist ge- hergestellte Harzabwandlung von Phenolformaldehyd schmolzen, leicht klebrig und läßt sich nicht mit 20 harztoner wird auf eine Zinkoxyd-Aufzeichnungs-Baumwolle abreiben. fläche, die mit einer Äthylenglycoldibenzoatmischunt . . gemäß dem vorstehenden Beispiel V behandelt wurde Beispiel LVI und auf unbehandeltes Zinkoxyd-Papier gebracht Das dem aus den Beispielen XLVIII und XLIX Beim Erwärmen zwischen zwei parallelen, 2,54 cn entsprechende Zinkoxyd-Papier wird mit einem lok- 25 voneinander entfernten Heizplatten schmilzt de; keren, Äthylenglycoldibenzoat enthaltenden Pulver Toner unter gleichen "Wärmebedingungen auf den überzogen. Auf das behandelte Aufzeichnungspapier behandelten Aufzeichnungsblatt schneller als auf der: wird ein Bild aus aus einem Styrolcopolymer bestehen- unbehandelten.
den Tonerteilchen gebracht und einer Wärmeschmelz- Beispiel LX
behandlung ausgesetzt, wobei der Leistungsindex 30
1,9 Wsec/cm2 beträgt. Das entstandene Tonerbild ist 508 Teile Zinkoxyd und 975 Teile Äthylenglycol
geschmolzen, nicht klebrig und läßt sich mit Baum- dibenzoat werden mit. einer Lösung aus 195 Teiler
wolle nicht abreiben. Dimethyltrimethylolmelamin gemischt und in 960 Tel·
. -IT ν™ ^en Wasser gelöst. Die Zinkoxyddispersion wird ir
Beispiel LVII 35 einer stärke Von 0,1 mm auf eine Messingplatte ge
Elektrofotografisches Zinkoxyd-Papier wird mit strichen. Diese wird für etwa 5 Minuten auf 118°C
Cresyldiphenylphosphat, einem flüssigen Weichmacher, erhitzt, um das Harz auszuhärten. Eine nach den-
durch Aufsprühen einer 9 Gewichtsprozent des Weich- Beispiel I aus der US-PS 25 73 308 hergestellte Harz
machers enthaltenden Methylalkohollösung auf die abwandlung von Phenolformaldehydharztoner wire
die fotoleitfähige Isolierschicht tragende Seite des 40 auf die behandelte Aufzeichnungsfläche gebracht
Blattes überzogen. Danach wird das Lösungsmittel Beim Erwärmen zwischen zwei parallelen, 2,54 cn
entfernt und auf das entstandene behandelte Auf- voneinander entfernten Heizplatten schmilzt der Tone
zeichnungsblatt ein Bild aus aus einem Styrolcopoly- unter gleichen Wärmebedingungen schneller auf de.
mer bestehenden Tonerteilchen gebracht. Die Rück- behandelten Fläche als auf einer unbehandelten.
seite des Aufzeichnungsblattes wird dann mit einem 45 Obwohl in den vorstehenden Beispielen spezieile
Heizstab für 5 Sekunden auf 1250C erhitzt. Unter Stoffe und Bedingungen beschrieben sind, dienen diese
diesen Wärmebedingungen wird das Tonerbild voll- nur zur Veranschaulichung des neuen Verfahrens
ständig geschmolzen. Bei unbehandeltem Papier er- An Stelle der in den Beispielen aufgeführten könner
folgt unter den gleichen Wärmebedingungen nur ein verschiedene andere geeignete thermoplastische Harz
Schmelzen des Tonerbildes an den Rändern. Bei der 50 toner, elektrofotografische Aufzeichnungsflächen
Lagerung gibt das mit flüssigem Weichmacher be- Weichmacher, Bindemittel und Überzugsverfahrer
handelte Papier Toner auf benachbarte Blätter ab, mit ähnlichen Ergebnissen verwendet werden. Andere
wodurch sich Tintenbilder verästeln. Stoffe können der Grundplatte, der fotoleitfähigei:
R . -IT vTTT Isolierschicht, dem Weichmacher, dem Bindemitte:
Beispiel LVlIl 55 odef dem joner zugesetzt werden, um die Wider-
m Elektrofotografisches Zinkoxyd-Papier wird mit Standsfähigkeit, die Fotoempfindlichkeit, das Schmelzer
Äthylphthalyläthylglycolat, einem flüssigen Weich- oder andere gewünschte Eigenschaften in Verbindung
macher, durch Aufsprühen einer 10 Gewichtsprozent mit dem neuen Verfahren zu verbessern.

Claims (11)

1 2 temperatur oder bis zum Flammpunkt werden die Patentansprüche: Toner häufig nicht flüssig genug, um in das Papier einzudringen und zu haften. Die entstandenen pulve-
1. Verfahren zum Schmelzfixieren eines Toner- rigen und unvollständig verschweißten Bilder können bildes, dadurch ge ke η η ze i ch η e t, daß 5 leicht durch Reiben entfernt werden. Andererseits das Schmelzen in Anwesenheit eines festen, sind Toner mit niedriger Schmelztemperatur bei kristallinen Weichmachers erfolgt. üblicher Umgebungstemperatur im allgemeinen klebrig
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- und bilden während der Lagerung und beim Gebrauch zeichnet, daß, bezogen auf eine zu fixierende Bild- unerwünschte Zusammenballungen. Ferner neigen fläche von 1 dm2, mindestens 1,5 g des Weich- io die mit klebrigem Toner hergestellten Kopien dazu, machers verwendet werden. sich an benachbarten Flächen abzusetzen. Einige
3. Verfahren nach einem der vorangehenden klebrige Toner bilden auf der wiederzuverwendenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrofotografischen Bildplatte Verschmierungen, die Weichmacher verwendet wird, dessen Schmelz- schwer zu entfernen sind. Schmiert der Toner stark, punkt bei 45° C oder höher liegt. 15 so entsteht auf der Bildplatte ein Film aus Toner, der
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- andere elektrische Eigenschaften als die Bildplatte durch gekennzeichnet, daß der Weichmacher in hat und wenn er hygroskopisch ist, bei hoher Luft-Form einer Bindemittelmischung aufgebracht wird. feuchtigkeit die Leitfähigkeit der Bildplatte beeinflußt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Thermoplastische Harze mit gleichförmigem Molezeichnet, daß als Bindemittel Polyvinylpyrrolidon, ao kulargewicht sind schwer herzustellen. Da thermo-Styrolbutadiencopolymer, acetylierte Stärke, Ka- plastische Harze üblicherweise eine amorphe Misein, Polyvinylalkohol oder Mischungen dieser schung aus polymeren Ketten sind, die verschiedene Stoffe verwendet wird. Molekulargewichte und normalerweise einen Schmelz-
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden bereich statt eines genauen Schmelzpunktes haben, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als 25 ist es schwer, genau die Temperatur zu bestimmen, Weichmacher Äthylenglycoldibenzoat verwendet bei der ein gegebenes polymeres thermoplastisches wird. Harz schmilzt und auf dem aufnehmenden Blatt haftet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- Toner mit unregelmäßigen Schmelztemperaturen und zeichnet, daß das Äthylenglycoldibenzoat mit Di- großen Schmelztemperaturbereichen erfordern Einphenylphthalat vermischt wird. 3° richtungen mit eingebauten Schmelzsicherungsfak-
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, toren. Da die Schmelztemperatur nicht über den dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher Brennpunkt des Papiers erhöht werden kann, er-Dimethylisophthalat verwendet wird. fordert dies häufig eine unerwünschte niedrige obere
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Geschwindigkeitsgrenze für die Bewegung des Papiers Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 35 durch die Schmelzeinrichtung. Ferner erhöht die Tonerbild bis unter den Rekristallisationspunkt laufend benutzte Heizeinrichtung zum Schmelzen des Weichmachers abgekühlt wird. von üblichem thermoplastischem Toner die Tempe-
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden ratur in schlecht klimatisierten Räumen derart, daß Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Lebensdauer der Einrichtung verkürzt und der Schmelzen des Tonerbildes durch Erwärmung auf 4° Bedienende belästigt wird.
eine Temperatur unterhalb des normalen Schmelz- Aus der US-PS 31 30 064 ist es bekannt, ein mit
temperaturbereichs des Toners erfolgt. niedriger Temperatur arbeitendes Schmelzfixierver-
11. Verfahren zur Herstellung eines fixierten fahren dadurch zu verbessern, daß mit in organischem Tonerbildes auf einem Aufzeichnungsträger, da- Lösungsmittel gelöstem thermoplastischem Harz bedurch gekennzeichnet, daß ein Aufzeichnungs- 45 handelte Aufzeichnungskarten verwendet werden, träger verwendet wird, der mindestens auf einer Dabei wirkt das thermoplastische Harz als die Schmelz-Oberfläche eine Weichmacherschicht aufweist. temperatur herabsetzender Schmelzzusatz, trotzdem
kann dieser die sich durch den Schmelzbereich eines
' thermoplastischen Harzes ergebenden Probleme nicht
50 lösen. Außerdem sind Bleistift- und Tintenmarkierungen nur schwer auf die mit dem Harzfilm über-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum zogene Fläche der Aufzeichnungskarten aufzubringen
Schmelzfixieren eines Tonerbildes. Das Schmelz- und zu entfernen. Ferner sind komplizierte Einrich-
fixieren eines Tonerbildes wird in der Elektrofotografie tungen und besondere Papierherstellungsverfahren
benutzt, um ein Tonerbild, z. B. auf einem Papierblatt, 55 erforderlich, da der Harzfilm mit brennbaren, teuren
dauerhaft zu fixieren. und giftigen organischen Lösungsmitteln aufgebracht
Zur Entwicklung von elektrofotografischen La- werden muß.
dungsbildern sind farbige thermoplastische Harze Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum
entwickelt worden, beispielsweise der bevorzugte Schmelzfixieren zu schaffen, mit dem ein Tonerbild
Toner, so daß bei Zuführung von Wärme das thermo- 60 bei relativ niedriger Schmelztemperatur sicher und
plastische Tonerbild mit der Trägerfläche verschweißt dauerhaft mit einer Aufnahmefläche verbunden wird,
wird. Während damit normalerweise sehr gute Bild- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
qualitäten erzielt werden, haben diese Toner doch gelöst, daß das Schmelzen in Anwesenheit eines festen,
auch erhebliche Mängel. Wird der Toner auf brenn- kristallinen Weichmachers erfolgt,
baren Flächen geschmolzen, beispielsweise Papier, 65 Es werden kristalline Weichmacher benutzt, die
so muß die Schmelztemperatur des Toners unterhalb sich nach Abkühlen des thermoplastischen Harzes
der Degradationstemperatur des Papiers liegen. Bei auf Raumtemperatur von diesem trennen, da dadurch
der Erwärmung einiger Papiere bis auf Verfärbungs- klebrige Bilder und das dadurch bedingte Ablegen
DE19661522714 1965-12-30 1966-12-27 Verfahren zum Schmelzfixieren eines Toner bildes Expired DE1522714C3 (de)

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US52087266A 1966-01-17 1966-01-17
US52087266 1966-01-17
DER0044913 1966-12-27
US84235669A 1969-07-16 1969-07-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1522714A1 DE1522714A1 (de) 1969-10-16
DE1522714B2 true DE1522714B2 (de) 1976-02-12
DE1522714C3 DE1522714C3 (de) 1976-10-07

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FR1506810A (fr) 1967-12-22
US3493412A (en) 1970-02-03
US3619279A (en) 1971-11-09
GB1183205A (en) 1970-03-04
US3488189A (en) 1970-01-06
DE1522714A1 (de) 1969-10-16

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