DE2156147A1 - - Google Patents

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

PATf^TAKWKlTb
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 71RR1/.7
DR.M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT C OO ' ^ '
Mönchen Hamburg
TELEFON: 555476 8000 MÖ N CH EN 1 5,
TELEGRAMME.· KARPATENT NUSSBAUMSTFiASSfTO
11, November 1971
W 40 827/71 - Ko/DE
Puji Photo PiIm Co. Ltd. Ashigara-Kamigun, Kanagawa / Japan
Flüssiger Entwickler für die Elektrophotographie
Die Erfindung befaßt sieb mit einem Entwickler zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern und betrifft insbesondere einen verbesserten flüssigen Entwickler zur ÜberXuhrun^vim elektrostatischen latenten Bildern in sichtbare Bilder bei elektrophotographisehen Verfahren oder elektrostatischen Druckverfahren. Dieser verbesserte Entwickler" ist besonders zu bevorzugen im Pail der Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern auf isolierenden Oberflächen durch Tonerteilchen, die positiv geladen sind.
Bei dem elektrophotographisehen Verfahren wird die Oberfläche des Aufzeichnungnelementes, das bei-
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spielsweise aus einem photoleitenden Zinkoxidüberzug auf einem Träger mit einer verhältnismäßig hohen Leitr- r fähigkeit besteht, einheitlich negativ im Dunkeln zunächst aufgeladen.
Das optische Bild des Originals wird auf die geladene Oberfläche der empfindlichen Schicht projiziert, wodurch die einheitlich aufgeladene Oberfläche bildweise entsprechend der lichtintensität entladen wird und das elektrostatische latente Bild gebildet wird. Durch Auftragung von elektroskopischen üfraierteilchen auf dieses elektrostatische latente Bild wird ein sichtbares Bild gebildet. Beim Elektrofaxverfahren wird dieses sichtbare Bild direkt auf der photoleitenden Oberfläche fixiert. Bei der gewöhnlichen Dokumentenkopierung ist es erforderlich, daß eine positive Wiedergabe von einem optisch positiven Original erhalten wird. Palis deshalb die Oberfläche der empfindlichen Schicht negativ geladen ist, müssen die elektroskopischen Tonerteilchen eine starke und stabilisierte positive Ladung haben. Es sind bereits zahlreiche Arten von flüssigen Entwicklern, welche Tonerteilchen von positiver Polarität enthalten, auf dem Markt. Diese im Handel verfügbaren Entwickler sind jedoch zum Kopieren eines Originals^ mit Linienbild oder eines Originals mit punktierten Bildern bestimmt; infolgedessen sind sie zur Wiedergabe von Bildern mi-t kontinuierlicher Graduierung nicht geeignet. Wenn ein Bild mit kontinuierlicher Graduierung unter Anwendung derartiger Entwickler wiedergegeben wird, wird bekanntlich eine ausreichende Bilddichte nicht erhalten, so daß sogenannte Streifen leicht gebildet werden und daß die Abstreifung des Toners auf dem Hintergrundbereich (Nebel) eintritt.
Der flüssige Entwickler gemäß der Erfindung at·lehnet sich dadurch aus, daß eine hohe Bilddichte erhalten werden
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kann. Weiterhin ist das entwickelte Bild praktisch frei von Streifen und Abscheidung des Toners auf dem Hintergrund. Weiterhin sind die in den flüssigen Entwickler gemäß der Erfindung enthaltenen Tonerteilchen während langer Zeiträume hinsichtlich Dispersionsbedingung und auch elektrophoretischen Eigenschaften stabil.
Der flüssige Entwickler gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein i-Hydroxyalkyl-2-höheralkyl-2-imidazolin und ein Copolymeres des Halbalkylamids der Maleinsäure und Diisobutylen, gelöst in einer Trägerflüssigkeit, enthält.
Jeder dieser beiden Bestandteile hat einen Einfluß auf die elektrostatische Atmosphäre des Toners und ergibt eine positive Ladung für den Toner in einer hochisoli ει-enden Trägerflüssigkeit, welche nachfolgend einfach als Trägerfltissigkeit bezeichnet wird. Diese Funktion ißt bei dem Copolymeren aus atm Halbalkylaeid aus Maleinsäure und Diieobutylen, das nachfolgend als Copolyaseres B bezeichnet wird, intensiver als bei dem 1-Hydrojqärelifcyl-2-h6her-«lkyl-2-imidazolin, das nachfolgend äIs Ieldaeolin A bezeichnet vird. Ea wurde festgestellt, daß diese beiden Verbindungen bei gemeinsamer Verwendung eine intensivere Eignung zur Steuerung der Ladung auf dem Toner zeigen, als wenn sie getreimt xerwendet werden und daß sie weiterhin einen synergistischen Effekt bei der Stabilisierung der Dispersion des Toners zeigen.
Gemäß der Erfindung können bekannte anorganische und organische Pigmente als Toner verwendet werden. Geeignete Toner umfarsen Ruß, Anilinschwarz, Kristallviolett, Phthalocyaninschuarz, Phtlialocyaningrün, Moloriblau, Hansageib, Chinacridonrot, Chinacridoiiviolett, Phthalocyaninblau, Ohinacriäoi.ir.agenta und Benzidingelb.
Diei α Pigmente werden als konzentrierte Piginentpacte,
d. h. a3ö }'onsen trat der Tonerteilchenj verarbeitet. Ein ver-
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besserter flüssiger Entwickler kann hergestellt werden, wenn die konzentrierte Pigmentpaste mit der Trägerflüsßigkeit verdünnt wird. Die Pigmentpaste besteht aus einem Gemisch der Tonerteilchen, Imidazolin A, Copolymeren B und gewünschtenfalls Harzen, die in der Trägerflüssigkeit löslich sind. Palis eine geringe Menge der Trägerflüssigkeit mit diesem Gemisch vermischt wird, wird leicht der Entwickler mit der gewünschten Konzentration erhalten, welcher für die spezifische Verwendung bei Zugäbe der geeigneten Menge der Trägerflüssigkeit beim Ge-P brauch geeignet ist. Günstigerweise beträgt die Teilchengröße eines als Entwickler gemäß der Erfindung geeigneten Toners weniger als 5 Mikron, insbesondere weniger als 1 Mikron, so daß ein kontinuierlich, getöntes Bild von hoher Qualität erhalten wird.
Bevorzugt besteht die Hydroxyalkylgruppe des im Rahmen der Erfindung eingesetzten i-Hydroxyalkyl-2-höher-alkyl-2-imidazolins aus einer Hydroxyäthyl-, Hydroxypropyl- oder Hydroxybutylgruppe. Weiterhin wurde festgestellt, daß Verbindungen mit einer Alkylgruppe von 6 bie 22 Kohlenstoffatomen als höhere Alkylgruppe für die Zwecke der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Fähigkeit zur Ladungssteuerung und der Löslichkeit in der Trägerflüssigkeit bevorzugt werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Copolymeres aus dem HaIbalkylamid der Maleinsäure und Diisobutylen zusammen mit dem vorstehend angegebenen Imidazolin A verwendet. Es wurde auch festgestellt, daß ein Copolymeres mit einem Halbalkylamid mit einer Alkylgruppe mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen und mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 50 000 für die Zwecke der Erfindung zu bevorzugen ist, da es eine gute Löslichkeit in den gewöhnlich verwendeten Trägerflüssigkeiten
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besitzt und eine ausgezeichnete Eignung zur Ladungssteuerung aufweist.
Das Molarverhältnis der Monomeren in dem Copolymeren kann innerhalb eine's weiten Bereiches variieren, wobei jedoch Copolymere mit einem Verhältnis des HaIbalkylamids der Maleinsäure und des Diisobutylens von 1:1 bis 1:5 bevorzugt verwendet werden.
Die in den verbesserten Entwicklern verwendete Trägerflüssigkeit kann aus einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, beispielsweise Cyclohexan, Decalin, Kerosin, Isoparaffin, Leichtöl oder Gasolin und dergleichen bestehen. Andere zum Gebrauch geeignete Trägerflüssigkeiten umfassen chlorfluorierte Kohlenwasserstofflösungsmittel und Siliconöle. Die Trägerflüssigkeiten können einzeln oder als Gemisch von 2 oder mehreren verwendet werden. Die Flüssigkeit muß einen spezifischen Widerstand von mehr als 10 -Ω-cm und vorzugsweise mehr als 10 -Q.cm haben.
Gemäß der Erfindung können Harze, die in der Trägerflüssigkeit löslich sind, als Dispersionshilfsmittel verwendet werden. Die Harze, die zu diesem Zweck dienen, umfassen Alkydharze, die auf diesem Fachgebiet sehr gut sind, Styrolpolymere, Naturharze oder Kollophonium, Asphalt und Polybutene; zahlreiche pflanzliche Öle können ebenfalls verwendet werden. Weiterhin kann eine geringe Menge an Zusätzen, wie gesättigten Fettsäuren, ungesättigten Fettsäuren, Salzen hiervon und Antioxidationsmittel und dergleichen zugegeben werden.
Als ein Verfahren zur Entwicklerherstellung kann der Toner mit einem Harz, dem Imidazolin A und dem Copolymeren B vermischt werden. Das Gemisch wird dann mit einer Trägerflüssigkeit in geeigneter Menge zur Herstellung des Entwicklers mit der bestimmten Tonerkonzentration verdünnt. Nach einem anderen Verfahren wird der Toner vorhergehend mit dem Har-ss verknetet und dann das Gemisch mit der Träger-
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flüssigkeit, die das Imidazolin A und das Copolymere B enthält, verdünnt. Allgemein kann der Zeitpunkt der Zugabe von Imidazolin A und Copolymeren B zu dem flüssigen Entwickler in der gewünschten Weise frei gewählt werden.
Kachfolgend werden die relativen Mengen jede3 Bestandteils gemäß der Erfindung als Bereiche angegeben: Die bevorzugte Tonerkonzentration beträgt 0,1 bis 50 Gew.-Teile, bezogen auf 1000 Teile des flüssigen Trägers.
Jk Palis die Tonerkonzentration zu niedrig ist, ergibt sich eine Neigung zu einer unzureichenden Bilddichte bei einem kurzen Entwicklungszeitraum. Wenn die Tonerkonzentration zu hoch 1st, wird die Abscheidung des Toners auf dem Hintergrund bemerkenswert.
Da das Copolymere B eine hohe Eignung zur Ladungssteuerung besitzt, wird ein guter Effekt bei Zusatz von 0,0005 Teilen dieser Verbindung, bezogen auf 1000 Teile der Trägerflüssigkeit hervorgerufen. Ausgezeichnete Ergebnisse werden bei Zugabe von 0,001 bis 0,05 Teilen erhalten. Der Zusatz des Copolymeren B in Mengen außerhalb dieser Bereiche verursacht eine Erniedrigung der Bilddichte. Das Imidazolin A wird vorzugsweise in einer Menge
' vom 1/8- bis 20-fachen, auf das Gewicht bezogen, der Menge des Copolymeren B verwendet. Die vertretbare maximale Menge an Imidazolin A beträgt 0,5 Teile, bezogen auf 1000 "Teile der Trägerflüssigkeit. Bei Zusatz von Imidazolin A in einer Menge oberhalb dieses Bereiches ergibt sich eine Erniedrigung der Bilddichte.
Die Harze, die in der Trägerflüssigkeit löslich sind, können in einer Menge vom 1- bis 50-fachen der Menge des Toners zugesetzt werden. Bevorzugt überschreitet Jedoch die Menge 100 Teile, bezogen auf 1000 Teile der !ürfeerfItIssigkeit, nicht. Der Zusatz von Harzen ist nicht notwendig
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im Fall der Anwendung eines gepfropften Toners, der aus einem Pigment und chemisch an die Pigmentoberfläche gebundenen Polymerketten besteht, wie sie in der belgischen Patentschrift 706 742 und der US-Patentschrift 3 503 881 beschrieben sind. Diese Art von Entwicklungsmittel besteht aus einem durch Pfropfpolymerisation an ein Pigment, wie Ruß, gebildeten Reaktionsprodukt aus einem Alkylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure und gelegentlich weiterhin einer geringen Menge eines polaren Monomeren, wie Acrylsäure, Acrylamid und dergleichen. Ein im Handel erhältliches Beispiel für ein derartiges Produkt ist das Material "Graft carbon" der Japan Gas-Chemical Co. Inc.
Die Entwicklungsmittel von dieser Art werden zu einer Trägerfltissigkeit zusammen mit dem Imidazolin A und dem Copolymeren B gemäß der Erfindung zugesetzt und bilden einen flüssigen Entwickler mit den vorstehend angegebenen überlegenen Eigenschaften. In diesem EaIl ist es nicht notwendig, ein in der Trägerflüssigkeit lösliches Harz zu der Trägerflüssigkeit zuzugeben.
Die obere Grenze der Summe der verschiedenen zu dem flüssigen Träger gemäß der Erfindung zugefügten Zusätze hängt hauptsächlich davon ab, in welchem Ausmaß der elektrische Widerstand des erhaltenen Entwicklers erniedrigt wird. Um ein kontinuierlich getöntes Bild von hoher Qualität zu erhalten, muß der flüssige Entwickler einen elektrischen Widerstand nicht weniger als 5x 10 SL cm besitzen, bestimmt nach der Entfernung der dispergierten Teilchen. Deshalb ist es notwendig, die Menge jedes Zusatzes zu steuern. Um den Toner aus dem Entwickler zu entfernen, wird bevorzugt ein elektrophoretisches Verfahren angewandt. Durch die Entfernung des "Toners mittels des elektrophoretischen Verfahrens werden das dispergierte Pigment und die stark auf der Pigmentoberfläche adsorbierten oder hiermit verbundenen Zusätze entfernt. Die verbliebene flüssige Phase, die aus der Träger-
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flüssigkeit und dem Hauptteil der Zusätze besteht, muß einen höheren Widerstand haben als den vorstehend angegebenen Wert.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung; wobei jedoch die Verhältnisse bei . 3eder Zusammensetzung und die Reihenfolge der Zugabe im Rahmen der Erfindung variieren können. Die Erfindung ist deshalb nicht auf diese Beispiele beschränkt, wobei die Teile auf das Gewicht bezogen sind.
Beispiel 1
Eine konzentrierte Pigmentpaste der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt, die mit einer Trägerfltissigkeit verdünnt werden kann und den flüssigen Entwickler bildet.
Ruß 10 Seile
Copolymeres aus dem Halb-Docosanylamid der Maleinsäure und Diisobutylen (Polymerisationsgrad 6) 0,02 Teile
i-Hydroxyäthyl-H-dodecyl^-imidazo-
lin 0,2 Teile
mit Safloröl modifiziertes Alkyd-
w harz (Öllänge 65 #) 70 Teile
Isoper-H (isoparaffinisches L'ö-
sungsmittel der Esso Standard Öil
Co.) 190 Teile
Diese Bestandteile wurden in einer Kugelmühle während 40 Stunden vermischt und ein Gemisch mit guter Dispersionsfähigkeit erhalten. Um eine gute Dispersion zu erhalten, können auch Einrichtungen wie Hochgeschwindigkeitsmischer, Kolloidmühlen und Vibrationsmühlen verwendet werden. Die erhaltene konzentrierte Paste wurde mit einer Trägerflüssigkeit verdünnt und der flüssige Träger erhalten. Beispiels-
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weise wurden 30 Teile dieser konzentrierten Paste mit 1000 Teilen Isoper-H verdünnt.
Die Oberfläche einer elektrophotographischen empfindlichen Zinkoxidschicht Wurde einheitlich mit einer Coronaelektrode, die mit -TEV angewandt wurde, im Dunkeln auf-, geladen. Dann wurde die Schicht durch ein positives Original mit einer kontinuierlichen Graduierung belichtet und ein elektrostatisches latentes Bild hierauf ausgebildet.
Nach der Benetzung der das elektrostatische latente Bild tragenden Oberfläche mit Isoper-H, das keinen Toner enthielt, wurde der Bogen in den vorstehend angegebenen flüssigen Entwickler während 30 Sekunden unter Anwendung einer Entwicklungselektrode eingetaucht. Die Oberfläche der empfindlichen Schicht wurde nach der Entwicklung mit frischem Isoper-E (Lösungsmittel vom Isoparaffintyp der Esso Standard Oil Co,) gewaschen. Dabei wurde eine positive Wiedergabe des kontinuierlich getönten Bildes erhalten. Die maximale optische Reflektionsdichte des Bildes betrug 2,24 und die minimale Dichte (Nebeldichte) betrug 0,0?. Tonerstreifen wurden kaum im Bild festgestellt. Wenn das gleiche Verfahren erneut nach der Aufbewahrung des Entwicklers während 50 Tagen bei Raumtemperatur wiederholt wurde, wurde ein positives Bild mit einer maximalen optischen Dichte von 2,20 und einer minimalen von 0,07 erhalten. Es wurde keine wesentliche Änderung hinsichtlich des Dispersions zustandes des Toners beobachtet. Das Bild zeigte ein etwas warmes, schwarzes Aussehen.
Yergleichsbeispiel 1
Ein flüssiger Entwickler wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch kein 1-Hydroxyäthyl-2-dodeoyl-2-imidazolin verwendet. Die Entwicklung erfolgte nach dem gleichen Verfahren wie in Beiepiel 1. Dabei wurde ein positives Bild mit einer maximalen
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- ίο -
Dichte von 2,20 und einer minimalen optischen Dichte von 0,09 erhalten. Es wurde eine geringe Neigung zur Streifenbildung im Bild festgestellt. Wenn unter den gleichen Bedingungen nach Aufbewahrung dieses Entwicklers während 50 Tagen bei Raumtemperatur entwickelt wurde, wurde ein positives Bild mit einer maximalen optischen Dichte von 1,78 und einer minimalen Dichte von 0,10 erhalten. Die Ausfällung einer geringen Menge des Toners wurde auf dem Boden des Behälters beobachtet.
Vergleichsbeispiel 2
Ein flüssiger Entwickler wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch das Copolymere aus dem Halb-Doeosanylamid der Maleinsäure und Diisobutylen weggelassen. Die Entwicklung wurde ebenso ausgeführt und ein positives Bild mit einer maximalen optischen Dichte von 2,02 und einer minimalen Dichte von 0,09 erhalten. Geringfügige Streifen wurden auf dem Bild beobachtet. Wenn die Entwicklung erneut nach der Aufbewahrung des Entwicklers während 50 Tagen bei Raumtemperatur durchgeführt wurde, wurde ein positives Bild P mit einer maximalen optischen Dichte von 1,65 und einer minimalen Dichte von 0,11 erhalten.
Beispiel 2
Ein Copolymeres aus dem Halb-Octadecylamid der Maleinsäure und Diisobutylen wurde anstelle des Halb-Docosanylamids der Maleinsäure bei der Herstellung des in Beispiel 1 angegebenen Entwicklers eingesetzt. Es wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 entwickelt und ein Bild mit einer maximalen Dichte von 2,12 und einer Hintergrunddichte von 0,08 erhalten.
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4 11 -
Beispiel 5
Ein flüssiger Entwickler wurde unter Verwendung eines Gemisches aus 0,15 Teilen 1-Hydroxyäthyl-2-dodecyl-2-imidazolin und 0,05 Teilen 1-Hydroxyäthyl-2-stearyl-2-imidazolin anstelle von 0,2 Teilen 1-Hydroxyäthyl-2-dodecyl-2-imidazolin gemäß Beispiel 1 hergestellt. Bei der Entwicklung nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein praktisch äquivalentes Ergebnis erhalten.
Beispiel 4
9 Teile Ruß und 1 Teil Phthalocyaninblau wurden als Pigmentgemisch anstelle von 10 Teilen Ruß gemäß Beispiel 1 verwendet. Unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 wurde ein Bild mit einem etwap blau schattierten schwarzen Aussehen erhalten.
Beispiel 5
12 Teile Phthalocyaninblau wurden anstelle von Teilen Ruß gemäß Beispiel 1 verwendet. Unter Anwendung des gleichen Verfahrens wurde ein blaues Bild mit nur geringer Streifenbildung erhalten. Die maximale Bilddichte betrug 2,04 und die Hintergrunddichte betrug 0,10.
Beispiel 6
Ein flüssiger Entwickler der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
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durch Pfropfpolymerisation
von 5 Teilen Ruß und 7 Teilen laurylmethacrylat erhaltenes Reaktionsprodukt . 2 Teile
Copolymeres aus dem Halb-Doco-
sanylamid der Maleinsäure und
Diisobutylen 0,05 Teile ·
1-Hydroxyäthyl^-dodacyl^-imi-
dazolin 0,1 Teile
Isoper-H . 1000 Teile
Ein ausgezeichnetes schwarzes Bild ohne Nebel wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 bei Anwendung dieses Entwicklers erhalten. Nach einer Lagerung von Tagen zeigte es sich, daß die überlegenen'elektrischen Eigenschaften und die Dispersionss.tabilität des Entwicklers beibehalten waren.
ORIGINAL ι NSPcCTSP
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Claims (10)

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    - 13 -
    Patentansprüche
    Flüssiger Entwickler zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von mehr · als 10 Jlci, in der Trägerflüssigkeit unlöslichen .Tonerteilchen, einem in der Trägerflüssigkeit löslichen 1-Hydroxyalkyl~2~höher-alkyl-2-imidazolin und einem Copolymeren aus einem Halb-Alkylamid der Maleinsäure und Diisobutylen, das in der Trägerflüssigkeit löslich ist«
  2. 2. Flüssiger Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Hydroxyalky!gruppe des Imidazoline aus einer Hydroxyäthyl-, Hydroxypropyl- oder Hydroxybutylgruppe besteht und die höhere Alkylgruppe des Imidazolins 6 bis 22 Kohlenstoffatome enthält.
  3. 3. Flüssiger Entwickler nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylgruppe in der Alkylamidgruppe des Copolymeren 6 bis 24 Kohlenstoffatome enthält und das Molekulargewicht des Copolymeren einen Wert zwischen 1000 und 50 000 besitzt.
  4. 4. Flüssiger Entwickler zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von mehr als
    10 -CLcrn, einem Pigment,' einem in der Trägerflüssigkeit löslichen Harz, einem in der Trägerflüssigkeit löslichen 1-Hydroxyalky 1-2-hÖher-alkyl—2-imidazolin und einem in der Trä-*· ger-flüssigkeit löslichen Copolymeren aus einem Halb-Alkylamid der Maleinsäure und Diisobutylen.
  5. 5. Flüssiger Entwickler zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, bestehend aus einer Trägerflüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 10 SLcm, einem Entwioklungsmittrl vom Pfropfkohlenstofftyp, einem in der Trägerflüssigkeit löslichen 1-Hydroxyalkyl~2-höher-alkyl-
  6. 209821/0932
  7. 2156U7
  8. -H-
  9. 2-imidazolin und einem in der Trägerfliissigkeit löslichen Copolyineren aus einem Halb-Alkylamid der Maleinsäure und Diisobutylen.
  10. 209821/0932
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