DE1597871C3

DE1597871C3 - Electrophotographic suspension developer

Info

Publication number: DE1597871C3
Application number: DE19671597871
Authority: DE
Inventors: Henry Philadelphia Pa. Wielicki (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1966-07-28
Filing date: 1967-07-14
Publication date: 1975-03-06
Also published as: NL6710385A; SE316683B; DE1597871A1; GB1172720A; DE1597871B2; BE702047A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Suspensionsentwickler mit einem Toner, einer Trägerflüssigkeit und einem Steuerstoff.The invention relates to an electrophotographic suspension developer with a toner, a Carrier liquid and a control substance.

Es ist bereits bekannt, flüssige Entwickler zum Sichtbarmachen latenter elektrostatischer Bilder zu verwenden, die aus einer Suspension von Tonerteilchen in einer elektrisch isolierenden Trägerflüssigkeit bestehen.It is already known to add liquid developers for making latent electrostatic images visible use made of a suspension of toner particles in an electrically insulating carrier liquid exist.

Es ist oft erwünscht, eine Negativkopie eines Originals, welche die inversen Helligkeitswerte aufweist, herzustellen. Bei elektrophotographischen Verfahren kann man eine Umkehr der Helligkeitswerte, also die Bildung einer Negativkopie, dadurch erreichen, daß man das Ladungsbild mit Tonerteilchen entwickelt, die von den geladenen, also unbelichteten oder ursprünglich dunklen Flächen des Bildes abgestoßen und von den entladenen, d. h. den belichteten, hellen Bereichen des Bildes angezogen werden. Da man Photoleiterschichten, die Zinkoxid enthalten, gewöhnlich negativ auflädt, eignen sich zur Herstellung von Umkehrkopien Tonerteilchen, die eine starke negative Ladung annehmen.It is often desirable to make a negative copy of an original showing the inverse lightness values to manufacture. In the case of electrophotographic processes, one can reverse the brightness values, i.e. the Formation of a negative copy, achieved by developing the charge image with toner particles, those repelled by the charged, i.e. unexposed or originally dark areas of the picture and from the discharged, d. H. the exposed, bright areas of the image are attracted. Since you Photoconductor layers that contain zinc oxide, usually negatively charged, are suitable for manufacture reverse copy toner particles that take on a strong negative charge.

Nachteilig an den bekannten elektrophotographischen Suspensionsentwicklern ist, daß sich viele schwarze Pigmente in der Trägerflüssigkeit sowohl positiv als auch negativ aufladen können, so daß auch in denjenigen Bildbereichen, die durch die Entwicklung nicht geschwärzt werden sollen, unerwünschte und störende Tonerablagerungen auftreten. Viele bekannte Suspensionsentwickler werden auch mit der Zeit instabil, d. h., die Tonerteilchen verlieren nach einer gewissen Lagerzeit entweder ihre Ladung, oder es tritt sogar eine Ladungsumkehr ein. Es war bisher auch noch nicht möglich, Suspensionsentwickler mit negativ geladenen Tonerteilchen aus Ruß herzustellen. Dies ist im Hinblick darauf, daß Ruß an sich ein sehr gutes und preiswertes Pigment zur Herstellung von Schvvarz-Weiß-Kopien darstellt, ein unbefriedigender Zustand.A disadvantage of the known electrophotographic suspension developers is that there are many black pigments in the carrier liquid can charge both positively and negatively, so that also undesirable in those image areas that should not be blackened by development and unwanted toner deposits occur. Many well-known suspension developers also become unstable over time, d. In other words, the toner particles either lose their charge after a certain storage time, or there is even a charge reversal. It wasn't possible until now either, suspension developer with negatively charged toner particles from carbon black. This is in view of the fact that soot is present is a very good and inexpensive pigment for the production of black and white copies, an unsatisfactory one State.

Ein weiterer Nachteil der bekannten elektrophotographischen Suspensionsentwickler besteht darin, daß die Tonerteilchen dazu neigen, sich aus der Suspension abzusetzen, wobei es dann meist sehr schwierig ist, sie wieder in Form einer gleichmäßigen Suspension ohne Klumpen in der Trägerflüssigkeit zuAnother disadvantage of the known electrophotographic suspension developers is that that the toner particles tend to settle out of the suspension, and it is then usually very it is difficult to get them back in the form of a uniform suspension without lumps in the carrier liquid

ίο verteilen.ίο distribute.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen flüssigen Entwickler anzugeben, der negativ geladene Tonerteilchen enthält und der über längere Zeiten stabil ist.
Der Gegenstand der Erfindung geht von einem elektrophotographischen Suspensionsentwickler mit einem Toner, einer Trägerflüssigkeit und einem Steuerstoff aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß er als Steuerstoff dinonylnaphthalinsulfonsaures Calcium, Barium, Ammonium, Äthylendiammonium, Blei und/oder Natrium enthält.The object of the invention is to provide a liquid developer which contains negatively charged toner particles and which is stable over long periods of time.
The object of the invention is based on an electrophotographic suspension developer with a toner, a carrier liquid and a control substance and is characterized in that it contains dinonylnaphthalenesulfonic acid calcium, barium, ammonium, ethylene diammonium, lead and / or sodium as the control substance.

Diese speziellen Steuerstoffe sorgen für eine Stabilisierung des Suspensionsentwicklers. Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Tonerteilchen in den vorliegenden flüssigen Entwicklern eine starke negative Ladung annehmen und beibehalten. Wenn der flüssige Entwickler beim Entwickeln auf ein elektrostatisches Ladungsbild aufgebracht wird, werden die negativ geladenen Tonerteilchen von den relativ schwach negativ geladenen und/oder positiv geladenen Teilen des Ladungsbildes entsprechend den herrschenden elektrostatischen Kräften abgestoßen oder angezogen. Da die Tonerteilchen wegen des Steuerstoffes stark negativ geladen sind, stoßen sie sich gegenseitig in der Trägerflüssigkeit ab, wodurch die Neigung zum Absetzen aus der Suspension verringert wird.These special control substances stabilize the suspension developer. Through the invention it is achieved that the toner particles in the present liquid developers have a strong negative Accept and retain charge. If the liquid developer is developing on an electrostatic Charge image is applied, the negatively charged toner particles from the relatively weakly negatively charged and / or positively charged parts of the charge pattern corresponding to the prevailing electrostatic forces repelled or attracted. Because the toner particles because of the control substance are strongly negatively charged, they repel each other in the carrier liquid, whereby the The tendency to settle out of the suspension is reduced.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält ein bevorzugter Suspensionsentwickler zwischen 0,005 und 8 Gewichtsteile Steuerstoff und zwischen 900 und 37 000 Gewichtsteile Trägerflüssigkeit je Gewichtsteil Toner. Wie die Praxis zeigte, entfalten die erfindungsgemäß enthaltenen Steuerstoffe innerhalb der angegebenen Grenzen und bei den angegebenen Werten für die Mengen an Trägerflüssigkeit ihre Wirkung besonders ausdauernd.According to one embodiment of the invention, a preferred suspension developer contains between 0.005 and 8 parts by weight of control substance and between 900 and 37,000 parts by weight of carrier liquid each Part by weight of toner. As practice has shown, the control substances contained according to the invention unfold within the specified limits and the specified values for the amounts of carrier liquid their effect is particularly long-lasting.

Weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Suspensionsentwickler sind solche, die zwischen 0,005 und 1,2 Gewichtsteile Steuerstoff und zwischen 2500 und 25 000 Gewichtsteile Trägerflüssigkeit je Gewichtsteil Toner, und als Toner Benzidingelb oder Ruß enthalten.Further advantageous suspension developers according to the invention are those that contain between 0.005 and 1.2 parts by weight of control substance and between 2500 and 25,000 parts by weight of carrier liquid per part by weight of toner, and benzidine yellow or carbon black as toner contain.

Besondere Vorteile bietet hier die Verwendung von Benzidingelb und vor allem von Ruß als Toner, der sich bisher für flüssige Entwickler der vorliegenden Art nicht einsetzen ließ. Die angegebenen Bereiche für den Tonergehalt sowie für die Gehalte an Steuerstoff und Trägelflüssigkeit haben sich in der Praxis besonders gut bewährt.The use of benzidine yellow and especially soot as a toner offers particular advantages here, which previously could not be used for liquid developers of the present type. The specified ranges for the toner content as well as for the content of control substance and carrier liquid have been found in the Tried and tested particularly well in practice.

Die Tonerteilchen können anfänglich als konzentriertes Pigmentpulver hergestellt werden, d. h. als Konzentrat von negativ geladenen Tonerteilchen in solcher Form, daß später der gebrauchfähige Suspensionsentwickler durch Mischen des Konzentrates mit der isolierenden Trägerflüssigkeit zubereitet werden kann. Das Pigmentpulver enthält eine Mischung aus Tonerteilchen und einem der erfindungsgemäß eingesetzten Steuerstoffe. Das Konzentrat kann ferner eine relativ geringe Menge elektrisch isolierender Träger-The toner particles can initially be prepared as a concentrated pigment powder; H. as Concentrate of negatively charged toner particles in such a form that later the usable suspension developer be prepared by mixing the concentrate with the insulating carrier liquid can. The pigment powder contains a mixture of toner particles and one of those used according to the invention Tax substances. The concentrate can also contain a relatively small amount of electrically insulating carrier

flüssigkeit enthalten, so daß es leicht mit zusätzlicher Trägerflüssigkeit zu einem gebrauchsfertigen Entwickler geeigneter Konzentration verdünnt werden kann.liquid included, making it easy with additional Carrier liquid can be diluted to a ready-to-use developer of suitable concentration can.

Für die Tonerteilchen wird vorzugsweise Ruß verwendet, der sich ausgezeichnet zur Herstellung elektrophotographischer Kopien von Druckschriften u. dgl. eignet. Die Tonerteilchen sollten vorzugsweise kleiner als 5 μπι sein, um eine feine Detailauflösung zu gewährleisten.For the toner particles, carbon black, which is excellent for the production of electrophotographic, is preferably used Copies of pamphlets and the like are suitable. The toner particles should preferably be smaller than 5 μπι to ensure a fine detail resolution.

Zur Herstellung einer elektroskopischen Mischung werden die Tonerteilchen mit einer relativ kleinen Menge eines der angegebenen Dinonylnaphathalinsulfonate gemischt. Bevorzugt wird Calciumdinonylnaphathalinsulfonat. Die Sulfonate liegen gewöhnlich als 5O"/oige Lösungen in einem leichten Mineralöl oder Kerosin vor.To produce an electroscopic mixture, the toner particles are mixed with a relatively small one Amount of one of the specified Dinonylnaphathalinsulfonate mixed. Calcium dinonyl naphathalinsulfonate is preferred. The sulfonates are usually found as 50% solutions in a light mineral oil or kerosene.

Für die Suspensionsentwickler geeignete elektrisch isolierende Trägerflüssigkeiten sind Petroleumfraktionen. Andere geeignete Trägerflüssigkeiten sind Isoparaffin-Lösungsmittel, Fluorkohlenstoffe, Mineralöle und Siliconöle mit spezifischen Widerständen in der Größenordnung von 10¹⁵ Ohm-cm.Suitable electrically insulating carrier liquids for the suspension developer are petroleum fractions. Other suitable carrier liquids are isoparaffin solvents, fluorocarbons, mineral oils, and silicone oils with resistivities on the order of 10 ¹⁵ ohm-cm.

Bei der Herstellung der Suspensionsentwickler wird vorzugsweise zuerst eine gegebenenfalls gemahlene Pigmentmischung in Form eines Konzentrates hergestellt, von der dann nach Bedarf eine kleine Menge mit zusätzlicher Trägerflüssigkeit zum gebrauchfertigen Entwickler der gewünschten Konzentration verdünnt wird. Dieses Herstellungsverfahren liefert Suspensionsentwickler, bei denen die Tonerteilchen sehr gleichmäßig in der Trägerflüssigkeit dispergiert sind.When preparing the suspension developer, an optionally milled one is preferably first used Pigment mixture produced in the form of a concentrate, of which then a small one as required Amount with additional carrier liquid for the ready-to-use developer of the desired concentration is diluted. This manufacturing process provides suspension developers in which the toner particles are dispersed very evenly in the carrier liquid.

example 1

Ein schwarzes Pigmentkonzentrat, das später mit elektrisch isolierender Trägerflüssigkeit zu gebrauchsfertigem Entwickler verdünnt werden kann, besteht aus:A black pigment concentrate that later becomes ready-to-use with an electrically insulating carrier liquid Developer can be diluted consists of:

Rußsoot

45%ige Lösung von Calcium-...
dinonylnaphthalinsulfonat
in Mineralöl ...·..■ 0,5 bis 1845% solution of calcium -...
dinonyl naphthalene sulfonate
in mineral oil ... · .. ■ 0.5 to 18

Erdölfraktion 15 bis 35Petroleum fraction 15 to 35

auch durch direktes Mischen der Tonerteilchen, des Zusatzmittels und der Trägerflüssigkeit herstellen, vorzugsweise wird jedoch zuerst ein Pigmentkonzentrat hergestellt und dieses Konzentrat wird dann je nach Bedarf mit zusätzlicher Trägerflüssigkeit verdünnt. Wenn man so vorgeht, neigen die Tonerteilchen praktisch nicht dazu, sich abzusetzen.also produce by directly mixing the toner particles, the additive and the carrier liquid, however, a pigment concentrate is preferably prepared first and this concentrate is then ever diluted with additional carrier liquid as required. If you do this, the toner particles will tend practically nothing to break away.

Das Verhältnis von Pigmentkonzentrat zu Trägerflüssigkeit im gebrauchsfertigen flüssigen EntwicklerThe ratio of pigment concentrate to carrier liquid in the ready-to-use liquid developer

xo ist nicht wesentlich, es hängt bis zu einem gewissen Grade von dem Entwicklungsverfahren und/oder Entwicklungsgerät ab, für die der flüssige Entwickler bestimmt ist. Bei schnell arbeitenden Entwicklungsverfahren sind beispielsweise höhere Pigmentkonzentrationen in der Trägerflüssigkeit erforderlich als bei langsameren Entwicklungsverfahren. Ein ausgezeichneter schwarzer Suspensionsentwickler zur Umkehrentwicklung elektrostatischer Ladungsbilder auf einer Zinkoxid enthaltenden Photoleiterschicht mittels des relativ langsamen Trog-Entwicklungsverfahrens ist eine Mischung von:xo is not essential, it depends to a certain extent on the development process and / or Developing device for which the liquid developer is intended. With fast-working development processes For example, higher pigment concentrations are required in the carrier liquid than with slower development processes. An excellent black suspension developer for reversal development electrostatic charge images on a photoconductor layer containing zinc oxide by means of The relatively slow trough development process is a mixture of:

Gewichtsteile 1Parts by weight 1

4545

Die angegebenen Bestandteile werden etwa 20 Stunden zusammen in einer Kugelmühle gemahlen, um eine gute Dispersion zu erreichen. Die Dispersion kann auch auf andere Weise hergestellt werden, z. B. mittels eines hochtourigen Mischers, einer Kolloidmühle, eines Homogenisiergeräts oder einer Farbenverreibmaschine. Gewünschtenfalls braucht das Pigmentkonzentrat kein Erdöldestillat enthalten. Der Anteil an Calciumdinonylnaphthalinsulfonat (ohne Mineralöl) soll zwischen etwa 0,2 und 8 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil Ruß betragen. Das genaue Gewichtsverhältnis der Bestandteile der Konzentrate ist nicht sehr wesentlich, so daß hier nur ungefähre Zahlen angegeben zu werden brauchen.The specified ingredients are ground together in a ball mill for about 20 hours, to achieve good dispersion. The dispersion can also be prepared in other ways, e.g. B. by means of a high-speed mixer, a colloid mill, a homogenizer or a color dispersing machine. If desired, the pigment concentrate need not contain any petroleum distillate. Of the The proportion of calcium dinonylnaphthalene sulfonate (without mineral oil) should be between about 0.2 and 8 parts by weight per part by weight of carbon black. The exact weight ratio of the ingredients in the concentrates is not very important, so only approximate figures need be given here.

Man erhält einen flüssigen schwarzen Entwickler durch Verdünnen des Pigmentkonzentrates mit zusätzlicher isolierender Trägerflüssigkeit, bis die Mischung zwischen etwa 900 bis 37 000 Gewichtsteile Trägerflüssigkeit pro Gewichtsteil Ruß enthält. Man kann die vorliegenden Suspensionsentwickler zwarA liquid black developer is obtained by diluting the pigment concentrate with additional insulating carrier fluid until the mixture is between about 900 to 37,000 parts by weight Contains carrier liquid per part by weight of carbon black. One can use the present suspension developer though

Ruß soot

45 % Calciumdinonylnaphthalinsulfonat in Mineralöl 45% calcium dinonyl naphthalene sulfonate in mineral oil

Gewichtsteile 1Parts by weight 1

Erdölfraktion 4000Petroleum fraction 4000

B e i s ρ i e 1 2B e i s ρ i e 1 2

Das Pigmentkonzentrat dieses Beispiels besteht aus einer Mischung vonThe pigment concentrate of this example consists of a mixture of

Rußsoot

Gewichtsteile 1Parts by weight 1

40 50°/oige Lösung von Bariumdinonylnaphthalinsulfonat in leichtem
Mineralöl 0,5 bis 18 40 50% solution of barium dinonylnaphthalene sulfonate in light
Mineral oil 0.5 to 18

Erdölfraktion 15 bis 35Petroleum fraction 15 to 35

Das Konzentrat wird wie beim Beispiel 1 hergestellt. Eine bevorzugte Konzentration dieses Pigmentkonzentrates, von der zur Herstellung eines guten schwarzen Suspensionsentwicklers für Tankentwicklung mit etwa 200 Gewichtsteilen Trägerflüssigkeit verdünnt werden kann, besteht aus:The concentrate is produced as in Example 1. A preferred concentration of this pigment concentrate, from that to making a good black suspension developer for tank development can be diluted with about 200 parts by weight of carrier liquid, consists of:

Gewichtsteile 1Parts by weight 1

Ruß soot

50% Bariumdinonylnaphthalin-50% barium dinonylnaphthalene

sulfonat in leichtem Mineralöl .. 9sulfonate in light mineral oil .. 9

Erdölfraktion 15Petroleum fraction 15

Andere öllösliche Sulfonate, wie Ammoniumdinonylnaphthalinsulfonat, Äthylendiamindinonylnaphthalinsulfonat, Bleidinonylnaphthalinsulfonat und Natriumdinonylnaphthalinsulfonat können an Stelle des Bariumdinonylnaphthalinsulfonates verwendet werden, und man erhält ebenfalls Suspensionsentwickler, die stark negativ geladene Tonerteilchen in der Trägerflüssigkeit enthalten. Calciumdinonylnaphthalinsulfonat und Bariumdinonylnaphthalinsulfonat werden jedoch bevorzugt, da sie eine stärker negative Aufladung der Tonerteilchen bewirken als die anderen Sulfonate.Other oil-soluble sulfonates, such as ammonium dinonylnaphthalene sulfonate, Ethylenediamine dinonyl naphthalene sulphonate, lead dinonyl naphthalene sulphonate and sodium dinonyl naphthalene sulphonate can be used in place of the barium dinonylnaphthalene sulfonate are used, and suspension developers are also obtained, which contain highly negatively charged toner particles in the carrier liquid. Calcium dinonyl naphthalene sulfonate however, barium dinonyl naphthalene sulfonate are preferred because they have a more negative effect Cause charging of the toner particles than the other sulfonates.

Beispiel 3 Beispiels 1 hergestellt. Ein gelber Suspensionsent-Example 3 Example 1 produced. A yellow suspension

Ein Pigmentkonzentrat zur Herstellung eines Su- ™^ckle,f.™^Γ Trog-Entwicklung elektrostatischer Laspensionsentwicklers, der schnell trocknet, kann ent- dungsbilder kann durch Mischen des gelben Pigsprechend Beispiel 1 hergestellt werden, mit der Aus- ™^nt™ⁿ™}L^atf, mit einer solchen Menge Trägernahme, daß man anstatt der Erdölfraktion im Kon- ⁵ flüssigkeit (Erdolfraktion) hergestellt werden, daß zentrat eine Fluorkohlenstoffverbindung verwendet. ^au* J^den Gewichtsteil Benzidingelb etwa 0,005 bis Es kann jedoch auch eine der früher erwähnten Erd- ¹^ Gewichtsteile Calciumdinonylnaphthalinsulfonat ölfraktionen verwendet werden, falls dies erwünscht ^un? ^{etwa 2500 bls 25 00}° Gewichtsteile Trägerflüsj_st sigkeit kommen.A pigment concentrate for producing a Su- ™ ^ckle , f. ™ ^Γ trough development of electrostatic suspension developer, which dries quickly, can be produced by mixing the yellow pigment according to Example 1 with the Aus ™ ^nt ™ ⁿ ™} L ^at f, with such an amount of carrier acquisition in that instead of the petroleum fraction in the liquid con- ⁵ (Erdolfraktion) are prepared centrate that a fluorocarbon compound. ^au * J ^ part by weight of benzidine yellow about 0.005 to. However, one of the previously mentioned ¹ ^ parts by weight of calcium dinonylnaphthalene sulfonate oil fractions can also be used, if this is desired ^and ? ^{about 2500} ° ^{bls 25 00} parts by weight Trägerflüsj _st come fluid.

p. . - , . ίο Indem man die Entwickler zuerst als Konzentratep. . -. ίο By getting the developer as concentrates first

^eisP^ie herstellt, die nur mit einer genügenden Menge von ^eis P ^ie manufactures that only with a sufficient amount of

Ein Pigmentkonzentrat mit gelben negativ gelade- Trägerflüssigkeit gemischt zu werden brauchen, umA pigment concentrate with yellow negatively charged carrier liquid need to be mixed

nen Tonerteilchen besteht aus einer Mischung von den gewünschten Suspensionsentwickler zu ergeben,nen toner particles consists of a mixture of the desired suspension developer to give

Gewichtsteile erhält man die Tonerteilchen ohne SchwierigkeitenThe toner particles are obtained in parts by weight without difficulty

Benzidingelb 1 ¹⁵ ^mit ^stark^er negativer Ladung, und diese geladenenBenzidine 1 ¹⁵ ^with ^star ^he k negative charge, and these charged

Teilchen lassen sich ohne Schwierigkeiten und raschParticles can be easily and quickly

45%ige Lösung von Calcium- _in j_eder beliebigen Konzentration in einen flüssigen45% solution of calcium _in E _ach any concentration in a liquid

dinonylnaphthahnsulfonat 0,01 bis Entwickler für beliebige Geräte und Verfahren ein-Dinonylnaphthahnsulfonat 0.01 to developer for any devices and processes

in leichtem Mineralöl 2,5 bringen. Kleine Mengen der vorliegenden Konzen-Bring in light mineral oil 2.5. Small amounts of the present concentrate

Erdölfraktion 10 bis 25 ao träte können auch zur Auffrischung erschöpfter Suspensionsentwickler mit geladenen Tonerteilchen Dieses Konzentrat wird wie das Konzentrat des verwendet werden.Petroleum fraction 10 to 25 ao can also be used to refresh exhausted suspension developers with charged toner particles This concentrate is used like the concentrate of the.

Claims

Patent claims:

1. Electrophotographic suspension developer with a toner, a carrier liquid and a control substance, characterized that he dinonylnaphthalenesulfonic acid calcium, barium, ammonium, ethylenediammonium, lead and / or sodium as a control substance contains.

2. Suspension developer according to claim 1, characterized in that it is between 0.005 and 8 parts by weight of control agent and between 900 and 37,000 parts by weight of carrier liquid each Part by weight contains toner.

3. Suspension developer according to claim 1 and 2, characterized in that it is used as a toner Benzidine yellow, between 0.005 and 1.2 parts by weight of control substance and between 2500 and 25,000 Contains parts by weight of carrier liquid per part by weight of toner.

4. Suspension developer according to claim 1 and 2, characterized in that it is used as a toner Carbon black, between 0.005 and 1.2 parts by weight of control substance and between 2500 and 25,000 parts by weight of carrier liquid per part by weight of toner.