DE2226479A1

DE2226479A1 - Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes mittels flüssiger Farbe

Info

Publication number: DE2226479A1
Application number: DE19722226479
Authority: DE
Inventors: Y Moradzadeh
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-25
Filing date: 1972-05-31
Publication date: 1972-12-28
Also published as: BR7204112D0; IT951500B; AU470349B2; SE376984B; FR2142968B1; AR194362A1; CH535981A; DE2226479B2; ES403574A1; CA966016A; GB1391461A; AU4276272A; BE784673A; JPS5245494B1; FR2142968A1

Description

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket SA 971 003

Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes mittels flüssiger Farbe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder mittels flüssiger Farbe.

Bisher wurden bei elektröphctographischen Kopierverfahren hauptsächlich trockene Tonerpülver zur Entwicklung verwendet. Die aus dem trockenen Tonerpulve^ bestehende Abbildung muß¹ durch Anschmelzen fixiert werden. Dies!erfordert erhebliche Wärmeenergie.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin,Vol.10, No. 6 (November 1967) wurde auf den Seiten 735 und 736 ein Kopierverfahren beschrieben, bei dem eine dielektrische Flüssigkeit auf eine elektrophotographische Schicht aufgebracht und durch die Belichtung in Form der Ab-/""· · ' bildung

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verändert wird. Ein Abbildungsmuster aus dielektrischer Flüssigkeit wird dann von der elektrophotographischen Schicht abgenommen, auf Papier übertragen und entwickelt. Die Entwicklung erfolgt jedoch auch mit trockenem Tonerpulver.

Es wurde auch schon ein Kopierverfahren bekannt, bei dem zur Entwicklung flüssige Farbe verwendet wird und bei dem vor der Entwicklung eine Schicht aus einer Sperrsubstanz aufgetragen wird, durch welche die Farbe von den nicht belichteten Stellen ferngehalten wird. Bei diesem "Verfahren erfolgt aber eine Wanderung von Partikeln während der Entwicklung (Elektrophorese), und die Art der erzeugten Kopien (Positivbild oder Negativbild) ist von der Polarität des Ladungsbildes abhängig. (US-PS 3 512 965)

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Entwicklungsverfahren anzugeben, das mit flüssiger Farbe arbeitet, wobei die verwendete Entwicklungsfarbe eine echte Lösung sein kann, das polaritätsunabhängig ist und das auf einfache Weise durchgeführt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes, das auf einer ladungsfähigen Abbildungsfläche erzeugt wird, mittels flüssiger Farbe, welches Verfahren

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dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abbildungsfläche mit einer dielektrischen Flüssigkeit befeuchtet wird, und dass nach der Erzeugung des elektrostatischen Ladungsbildes auf die Abbildungsfläche eine flüssige Farbe aufgetragen wird, die mit der dielektrischen Flüssigkeit nicht mischbar ist,

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beschrieben. Die Zeichnung zeigt schematisch eine Einrichtung, mit der das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann.

Kurze Beschreibung einer Einrichtung zur Durchführung des Entwicklungsverfahrens.

Die elektrophotographische Schicht wird durch eine Trommel 19 mit einer photoleitenden Oberfläche gebildet. Von einer Anfeuchtestation 10 wird eine dielektrische Flüssigkeit abgegeben und in einer dünnen Schicht 11 auf die Trommeloberfläche aufgetragen.. Weiter ist eine Korona-Entladungsvorrichtung 12 zur Aufladung der elektrophotographischei Schicht vorgesehen. Es folgt eine Belichtungsstation 13 zur Belichtung der Trommeloberfläche mit dem zu kopierenden Bild, sowie eine Farbstation 14 zum Auftragen von Druck- oder Kopierfarbe. In einer Uebertragungsstation 15 werden die entstandenen Farbbilder 16 auf einen anderen Träger übertragen. Schliesslich sind noch eine Reinigungs-

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station 17 und eine Löschslation 18 vorgesehen. Die Reinigungsstation 17 könnte mit der Anfeuchtestation 10 kombiniert werden. Es könnte auch noch eine Trocknungsstation vorgesehen.werden, die aber in der Abbildung nicht gezeigt ist.

Detaillierte Beschreibung des Entwicklungsvei^fahrens. Die photoleitende Schicht, welche das Ladungsbild trägt, wird mit einer dünnen Schicht einer dielektrischen Flüssigkeit angefeuchtet. Diese Flüssigkeit sollte eine Leitfähigkeit von weniger als 10 Ohm cm haben. Es gibt viele Flüssigkeiten, die sich für diesen Zweck eignen. Besonders gute Resultate wurden'mit flüssigen Kohlenwasserstoffen erzielt, wie z. B. leichten Mineralölen (Schwei'benzin). Solche Flüssigkeiten sind unter verschiedenen Namen im Handel erhältlich, z. B. Kerosen, Ligroin, Sohio 3440, usw. Leichte Mineralöle haben gewöhnlich eine niedrige Oberflächenspannung (25-28 dyn/cm), geringe Viskosität und geringe Dichte. Aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan und Heptan sind auch geeignet, ebenso Zyklohexan. Sehr gute Ergebnisse wurden weiterhin mit Siliconölen, z.B. Dow-Corning DC 200, erreicht. Fluorierte flüssige Kohleivwassersloffe können auch verwendet werden, z.B. Freon., Es können auch benutzt werden : Fluorierte Aether, wie z. B. Fj'eon E3 von DuPont, Olivenöl oder Castoröl. Die dielektrische Flüssigkeit kann auch eine Mischung mehrerer Stoffe sein.

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Die dielektrische Flüssigkeit sollte selbstverständlich chemisch inaktiv sein gegenüber der im Verfahren verwendeten bildtragenden elektrophotographischen Schicht, d. h. es sollte keine chemische Reaktion eintreten, welche die Weiterverwendung der Oberfläche unmöglich macht. Das erfindungsgemässe Verfahx-en ist für alle derzeit verwendeten elektrophotographischen Schichten geeignet. Sehr gute Ergebnisse wurden mit Schichten erzielt, wie sie im USA-Patent No. S'484'237 beschrieben sind. Auch elektrophotographisehe Schichten mit Bindemitteln sind geeignet, ebenso Schichten, in denen das photoleitende Material Selen oder eine Selenverbindung ist. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch geeignet zur Entwicklung von elektrostatischen Ladungsbilder« auf beliebigen dielektrischen Oberflächen, z.B. auf dielektrisch beschichtetem Papier oder Metall.

Die dielektrische Flüssigkeit sollte als dünner Film auf die Oberfläche der elektrophotographischen oder der elektrostatographischen Schicht verteilt werden. Der Film sollte nicht dicker als lS^uni und vorzugsweise nicht dünner als 5/im sein. '

Es sei darauf hingewiesen, dass die Befeuchtung der elektrophotographischen, bildtragenden Schicht entweder vor, während oder nach der Aufladung, sowie vor, während oder nach der Bildung des elektro-

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statischen Ladungsbildes (d. h. der Erzeugung des Ladungsmusters durch Belichtung) erfolgen kann. Die Befeuchtung kann wahlweise vor oder während dem Aufbringen der Druckfarbe erfolgen.

Gewöhnlich wird ein elektrostatisches Ladungsbild dadurch erzeugt, dass man eine elektrophotographische Oberflächenschicht auflädt und mit der zu kopierenden Abbildung belichtet. Die Aufladung kann nach irgen-deinem der bekannten Verfahren erfolgen, z. B. durch Koronaentladung. Die Aufladung kann entweder positiv oder negativ sein ; die vorliegende Erfindung erlaubt diese Alternative. Ebenso kann die Belichtung mit der zu kopierenden Abbildung nach jedem beliebigen anderen bekannten Verfahren erfolgen. Das elektrostatische Ladungsbild kann auch, wie bereits bekannt, durch Aufladung mit einem Schreibstift erzeugt werden.

Das Aufbringen der Druckfarbe kann ebenfalls nach jeder beliebigen bekannten Methode erfolgen, die es ermöglicht, die flüssige Farbe in Kontakt mit dem angefeuchteten elektrostatischen Ladungsbild zu bringen. Abstreifmesser, Farbwalzen oder Andruckvorriehtungen können zum Aufbringen benutzt werden. Auf der elektrophotographischen Schicht wird ein erhabenes Farbbild sichtbar. Das Farbbild zeigt keinen Hintergrundeffekt (unerwünschte Einfärbung von Stellen, die frei bleiben sollten),und kann leicht auf einfaches Kopierpapier übertragen werden entweder durch direkten Kontakt, durch Andrücken mit einer Walze,

oder durch Korona-Hebert ragung.

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Mit der vorliegenden Erfindung kann man Entwicklerfarben benutzen, die echte Lösungen sind. Dies ist ein Vorteil gegenüber vielen Flüssigkeils-Entwicklungsverfahren, die bisher beim elektrostatischen Kopieren angewandt werden und mit Emulsionen oder Dispersionen arbeilen. Durch die Verwendung von echten Lösungen werden die Probleme vermieden, die beim Stabilhalten von Emulsionen auftreten. Es wird angenommen, dass beim Verfahren der vorliegenden Erfindung die Enlwicklerfarbe den dielektrischen Flüssigkeitsfilm von der Oberfläche, welche die Ladungen festhält, verdrängt.

Die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendeten Entwicklerfarben bestehen vorzugsweise aus einer polaren Flüssigkeit mit einem darin gelösten Farbstoff , Geeignete Flüssigkeiten sind Wasser, Formamid, Glykole wie Aethylenglykol oder Propylenglykol, und so weiter.

Eine vorteilhafte Variation des Verfahrens besteht darin, die Viskosität der Druckfarbe dadurch zu erhöhen, dass man eine kleine Menge eines wasserlöslichen Verdickungsmittel, wie z.B. Hydroxy-propylmethyl-Zellulose zusetzt. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die flüssige Farbe eine massige bis niedrige Oberflächenspannung, aber eine relativ hohe Viskosität hat. Es ist weiterhin \^forteilhaft, wenn die Entwicklerfarbe eine noch grössere Dielektrizitätskonstante hat als

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die dielektrische Flüssigkeit, Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Dielektrizitätskonstante der Oberfläche, welche die Ladungen trägt, im nicht belichteten Zustand auch grosser ist aJs die der dielektrischen Flüssigkeit.

Ausführungsbeispiele.
Beispiel 1 :

Eine organische Photoleiterschicht {wie z.B. im USA-Patent No. 3'484'237 beschrieben) wird gleichmässig mit einem dünnen Film aus leichtem Mineralöl (Sohio 3440) befeuchtet und im Dunkeln mit einer Koronaentladungsvorrichtung auf eine Oberflächenspannung von ca. -700 Volt aufgeladen. Die Schicht wird dann belichtet, so dass ein latentes elektrostatisches Bild mit einer Kontrastspannung von 400 Volt entsteht (-500 Volt im Bildbereich, -100 Volt im Hintergrundbereich). Es wird dann mit einer Farbwalze eine Schicht einer geeigneten Entwicklerfarbe, z.B. Formulabs Schwarz 587, . auf die Oberfläche aufgebracht, welche die Abbildung trägt und mit dem OeI angefeuchtet ist. Bei Tageslicht könnte man nun ein einwandfreies Schwarz-Weiss-Bild aus Kopierfarbe auf der Hintergrundfläche seilen, das auf einfache Weise auf das Kopierpapier übertragen werden kann. Die Uebertragung kann entweder durch direkten Kontakt mit dem das Bild empfangenden Material erfolgen, oder mit Hilfe einer flexiblen Walze, w^robei das übliche Korona-Entladungs-

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\ verfahren verwendet wird, oder auf irgendeine andere Weise,

Danach kann die photoleitende· Schicht gereinigt und anschliessend

■ ' für den nächsten Kopierzyklus verwendet werden. Die Farbe kann

dann entweder durch Wärme oder durch einen Luftstrom getrocknet

[ werden. *

Beispiel 2 :

Die elektrophotographische Schicht wird zuerst aufgeladen, und danach mit dielektrischer Flüssigkeit angefeuchtet. Die übrigen Schritte des Verfahrens sind ähnlich wie im ersten Beispiel. Mit dieser Variation wurden gute Resultate erzielt.

' Beispiel 3 :

Die Befeuchtung wird nach der Belichtung mit dem zu kopierenden Muster vorgenommen, und nicht, wie in den beiden ersten Beispielen, vorher. Auch mit dieser Variation wurden gute Resultate erzielt.

Beispiel 4 : "

Es wird das gleiche Verfahren verwendet wie im Beispiel 1 mit dem pinzigen Unterschied, dass die Aufladung der elektrophotographischen Schicht positiv ist. Man erhält auch hier, wie in den vorhergehenden Beispielen, als Kopie ein Positivbild.

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Beispiel 5 :

' Im Verfahren gemäss Beispiel 1 wird die Spannung im Bildbereich auf 150 Volt oder mehr geändert, wobei die Spannung im Ilintergrundbereich weniger als 150 Volt beträgt. Man erhält ein Positivbild mit gleichmässiger Farbdichte und ohne Hintergrundeffekte (d. h. ohne Spuren von Farbe auf den Stellen, die frei bleiben sollen).

Beispiel 6 :

Es wird eine Positiv-Einfärbung des Bildes erreicht, wenn im \'erfahren gemäss Beispiel 1 die dielektrische Flüssigkeit durch eine der folgenden Flüssigkeiten ersetzt wird»: Isopar G (Verzweigter Kohlenwasserstoff von Humble Oil, mit einem Siedepunkt im Bereich von ca. 160-175 C) ; ■Kerosen; Ligroin ; Zyklohexan, Hexan, Heptan, FC-77 (eine perfluorierte Flüssigkeit von der Firma 3M), Paraffinöl, Siliconöl (DC 200).

Beispiel 7 : '

(a) Beim Verfahren gemäss Beispiel I wird die Entwicklerfarbe durch eine 0, 2%ige Lösung von Malachitgrün-Oxalat in Wasser ersetzt. Es entsteht ein feststellbares, aber schwach eingefärbtes Bild, das aus Farbtropfen anstelle von durchgehenden, zusammenhängenden Flächen (bzw. Linien) besteht. Eine Uebertragung dieses feuchten Bildes auf Papier bewirkt eine weitere Bildverschlechterung_: da die Farbe wegen niedriger Viskosität verschmiert.

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(b) Die unter (a) angegebene Konzentration wird auf 5%,. _r 10% erhöht, Man erhält ein gut "eingeiarbtes Bild aui einer Schicht, die wie im Beispiel 1 mit einer dielektrischen Flüssigkeit befeuchtet wurde. Wegen der geringen Viskosität kann jedoch während des Uebertragungsvorgangs eine Verschinierung des· Farbbildes vorkommen.

(c) Der unter (b) beschriebeneu Lösung wird ein Verdickungsmittel zugesetzt, z.B. Methoeel (Hydroxy-propyl-methyl-Zellulose), um die Viskosität der Druckfarbe auf Werte-zwischen 5¹OOO und 10¹OOO cp zu erhöhen. Die Neigung des Farbbildes zum Verschmieren wird hierdurch erheblich verringert.

Beispiel 8 :

Im Verfahren gemäss Beispiel .1 wird die Entwicklerfarbe durch eine der folgenden, von der Firma Formulabs hergestellten und im Handel erhältlichen Kugelschreiberfarben ersetzt, wodurch auch eine gute Mnfärbung erreicht wird : (Grün) M-51, (Rot) M-52, Gold 272, Grün 295, Türkis C46, Blau 353, Braun 218, Blau 160.

Beispiel 9 :

Der P'arbstoff in der Farblösung gemäss Beispiel 7(c) wird durch andere wasserlösliche Farbstoffe ersetzt, z.B. Cyper-Schwarz LA, Methylen-Blau, Naphtylen-Schwarz 10 BR, Alizarin-Blauschwarz, Kristall-Violelt, Nyliton-Schwarz, Palanlhren-Blau BA, Mordant-Blau B.

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Von jedem der oben aufgeführten Farbstoffe wurde eine 5%-ige Lösung hergestellt ; zur Einfärbung des Bildes wurde die im Beispiel 1 verwendete Farbwalze ersetzt durch ein Abstreifmesser. Es wurde eine gute Einfärbung der Bilder erreicht.

Beispiel 10 :

Im Verfahren nach Beispiel 1 wird die Entwicklerfarbe durch eine von zwei bekannten Farben geringer Viskosität ersetzt. Diese Farben sind : (I.) Video Jet von A. B. Dick ; (2) Skript # 62 von Schaeffer ; auch in diesem Beispiel wurde ein Abstreifmesser wie im Beispiel 9 benutzt.

Beispiel 11 :

Die im Verfahren gemäss Beispiel 1 benutzte Farbwalze wird mit einer Gleichspannung von 400 Volt beaufschlagt. Hierdurch erhält, man eine Umkehr bei der Bildentwicklung (d. h. die Kopie ist ein Negativbild).

Zusammenfassung.

Die Vorteile des beschriebenen Entwicklungsverfahrens seien liier noch einmal zusammengefasst : Die Behandlung der elektrophotographischen Oberfläche mit der dielektrischen Flüssigkeit kann zu irgendeinem Zeitpunkt vor, während oder nach der Erzeugung des Ladungsbildes erfolgen ; als Druckfarben können echte Lösungen verwendet werden, und es entsteht als Kopie ein Positvbild unabhängig davon, welche Polarität das Ladungsbild hatte.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes, das auf einer:ladungsfähigen Abbildungsfläche erzeugt wird, mittels flüssiger Farbe, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsfläche mit einer dielektrischen Flüssigkeit befeuchtet wird, und daß nach der Erzeugung des elektrostatischen Ladungsbildes auf die Abbildungsfläche eine flüssige Farbe aufgetragen wird, die mit der dielektrischen Flüssigkeit nicht mischbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

dielektrische Flüssigkeit eine Leitfähigkeit von weniger ·

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als etwa 10 Ohm cm hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit Siliconöl ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit ein leichtes Mineralöl ist,
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Farbe als Basis eine polare Flüssigkeit aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

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polare Flüssigkeit Wasser ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der flüssigen Farbe dadurch erhöht wird, daß dem Wasser ein Verdickungsmittel zugesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ' flüssige Farbe als Basis Glykol aufweist

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