DE2226479B2

DE2226479B2 - Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes mittels flüssigen Entwicklers

Info

Publication number: DE2226479B2
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: 1974-07-18
Also published as: CA966016A; FR2142968B1; DE2226479A1; AR194362A1; BR7204112D0; CH535981A; GB1391461A; JPS5245494B1; IT951500B; FR2142968A1; BE784673A; AU470349B2; SE376984B; AU4276272A; ES403574A1

Description

sein muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei 45 einem Entwicklungsverfahren der eingangs genannten Art die Möglichkeit zu schäften, daß das Verfah-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwick- ren unabhängig von der Polarität der Aufladung der lung eines auf einem photoleitfähigen Aufzeichnungs- photoleitfähigen Schicht jeweils denselben Entwickler material erzeugten Ladungsbildes mittels eines flüssi- verwenden kann, daß es auf einfache Weise durchgen Entwicklers, wobei die Aufzeichnungsfläche vor 50 führbar ist und daß der venvendete Entwickler eine dem Auftragen des flüssigen Entwicklers mit einer di- echte Lösung sein kann.

elektrischen Flüssigkeit befeuchtet wird. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe bei

Bisher wurden bei elektrophotographischen Kopier- dem eingangs genannten Verfahren ist dadurch geverfahren hauptsächlich trockene Tonerpulver zur kennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit mit Entwicklung verwendet. Die aus dem trockenen 55 dem flüssigen Entwickler nicht mischbar ist. Tonerpulver bestehende Abbildung muß durch An- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin-

schmelzen fixiert werden. Dies erfordert erhebliche dungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen Wärmeenergie. zu entnehmen.

Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 10, Vorteilhaftenveise kommt es bei dem erfindungs-

No. 6 (November 1967), wurde auf den S. 735 und 60 gemäßen Verfahren nicht darauf an, wann die dielekein Kopierverfahren beschrieben, bei dem eine trische Flüssigkeit auf das photoleitfähige Auf zeichdielektrische Flüssigkeit auf eine phototleitfähige nungsmaterial aufgebracht wird, d.h., es kann vor, Schicht aufgebracht und durch die Belichtung in während oder nach der Aufladung der photoleitfähi-Form der Abbildung verändert wird. EinAbbildungs- gen Schicht bzw. vor, während oder nach der Erzeumuster aus dielektrischer Flüssigkeit wird dann von 65 gung des Ladungsbildes aufgebracht werden. Es der photoleitfähigen Schicht abgenommen, auf Pa- können als farbige Entwickler echte Lösungen verpier übertragen und entwickelt. Die Entwicklung er- wendet werden, und es entsteht bei Verwendung ein folgt jedoch auch mit trockenem Tonerpulver. und desselben Entwicklers als Kopie ein Positivbild,

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das unabhängig von der Polarität ist, weiche das La- öndungsgemäße Verfahren ist auch geeignet zur Ent-

dungsbild aufweist. wicklung von elektrostatischen Ladungsbildern auf

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im fol- beliebigen dielektrischen Oberflächen, z. B. auf di-

genden beschrieben. Die Zeichnung zeigt schematisch elektrisch beschichtetem Papier oder Metall,

eine Einrichtung, mit der das erfindungsgemäße Ver- 5 Die dielektrische Flüssigkeit sollte als dünner Film

fahren durchgeführt werden kann. auf die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht verteilt werden. Der Film sollte nicht dicker als 15 μηι und vorzugsweise nicht dünner als 5 μηι sein.

Kurze Beschreibung einer Einrichtung zur Es sei darauf hingewiesen, daß die Befeuchtung

Durchführung des Entwicklungsverfahrens xo der photoleitfähigen, bildtragenden Schicht entweder

vor, während oder nach der Aufladung, sowie vor,

Die elektrophotographische Schicht wird durch während oder nach der Bildung des elektrostatischen eine Trommel 19 mit einer photoleitfähigen Ober- Ladungsbildes (d. h. der Erzeugung des Ladungsfläche gebildet. Von einer Anfeuchtestation 10 wird bildes durch Belichtung) erfolgen kann. DieBefeucheine dielektrische Flüssigkeit abgegeben und in einer 15 tung erfolgt vor dem Aufbringen des flüssigen Entdünnen Schicht 11 auf die Trommeloberfläche aufge- Wicklers.

tragen. Weiter ist eine Korona-Entladungsvorrich- Gewöhnlich wird ein elektrostatisches Ladungsbild tung 12 zur Aufladung der elektrophotographischen dadurch erzeugt, daß man eine photoleitfähige Ober-Schicht vorgesehen. Es folgt eine Belichtungsstation flächenschicht auflädt und mit der zu kopierenden

13 zur Belichtung der Trommeloberfläche mit dem 20 Abbildung belichtet. Die Aufladung kann nach zu kopierenden Bild, sowie eine Entwicklungsstation irgendeinem der bekannten Verfahren erfolgen, z. B.

14 zum Auftragen von flüssigem Entwickler als durch Koronaentladung. Die Aufladung kanu entDruck- oder Kopierfarbe. In einer Übertragungssta- weder positiv oder negativ sein; die vorliegende Ertion 15 werden die entstandenen Farbbilder 16 auf findung erlaubt diese Alternative. Ebenso kann die einen anderen Träger übertragen. Schließlich sind 25 Belichtung mit der zu kopierenden Abbildung nach noch eine Reinigungsstation 17 und eine Löschstation jedem beliebigen anderen bekannten Verfahren er-18 vorgesehen. Die Reinigungsstation 17 könnte mit folgen. Das elektrostatische Ladungsbild kann auch, der Anfeuchtestation 10 kombiniert werden. Es wie bereits bekannt, durch Aufladung mit einem könnnte auch noch eine Trocknungsstation vorgese- Schreibstift erzeugt werden.

hen werden, die aber in der Abbildung nicht gezeigt 30 Das Aufbringen des farbigen Entwicklers kann

ist. ebenfalls nach jeder beliebigen bekannten Methode

erfolgen, die es ermöglicht, den flüssigen Entwickler

Detaillierte Beschreibung in Kontakt mit dem angefeuchteten elektrostatischen

des Entwicklungsverfahrens Ladungsbild zu bringen. Abstreifmesser, Farbwalzen

35 oder Andruckvorrichtungen können zum Aufbringen

Die photoleitfähige Schicht, welche das Ladungs- benutzt werden.

bild trägt, wird mit einer dünnen Schicht einer di- Auf der photoleitfähigen Schicht wird ein erhabeelektrischen Flüssigkeit angefeuchtet. Diese Flüssig- nes Farbbild sichtbar. Das Farbbild zeigt keine Unterkeit sollte eine Leitfähigkeit von weniger als grundentwicklung (unerwünschte Einfärbung von 10-⁹OlIm-¹Cm-¹ haben. Es gibt viele Flüssigkeiten, 40 Stellen, die frei bleiben sollten), und kann leicht auf die sich für diesen Zweck eignen. Besonders gute Re- einfaches Bildempfangsmaterial übertragen werden sultate wurden mit flüssigen Kohlenwasserstoffen er- entweder durch direkten Kontakt, durch Andrücken zielt, wie z. B. leichten Mineralölen (Schwerbenzin). mit einer Walze, oder durch Korona-Übertragung.
Solche Flüssigkeiten sind unter verschiedenen Namen Mit der vorliegenden Erfindung kann man flüssige im Handel erhältlich, z. B. Kerosin, Ligroin, usw. 45 Entwickler benutzen, die echte Lösungen sind. Dies Leichte Mineralöle haben gewöhnlich eine niedrige ist ein Vorteil gegenüber vielen Flüssigkeits-Entwick-Oberfiächenspannung (25 bis 28 dyn/cm), geringe lungsverfahron, die bisher beim elektrostatischen Ko-Viskosität und geringe Dichte. Aliphatische Kohlen- pieren angewandt werden und mit Emulsionen oder Wasserstoffe wie Hexan und Heptan sind auch geeig- Dispersionen arbeiten. Durch die Verwendung von net, ebenso Zyklohexan. Sehr gute Ergebnisse wur- 50 echten Lösungen werden die Probleme vermieden, die den weiterhin mit Siliconölen erreicht. Fluorierte beim Stabilhalten von Emulsionen auftreten. Es wird flüssige Kohlenwasserstoffe können auch verwendet angenommen, daß beim Verfahren der vorliegenden werden. Es können auch benutzt werden: fluorierte Erfindung der flüssige Entwickler den dielektrischen Äther, wie z. B. Olivenöl oder Castoröl. Die dielek- Flüssigkeitsfilm von der Oberfläche, welche die Latrische Flüssigkeit kann auch eine Mischung mehre- 55 düngen festhält, verdrängt.

rer Stoffe sein. Die dielektrische Flüssigkeit sollte Der für das erfindungsgemäße Verfahren verwen-

selbstverständlich chemisch inaktiv sein gegenüber dete Entwickler besteht vorzugsweise aus einer pola-

der im Verfahren verwendeten bildtragenden photo- ren Flüssigkeit mit einem darin gelösten Farbstoff,

leitfähigen Schicht, d.h., es sollte keine chemische Geeignete Flüssigkeiten sind Wasser, Formamid, GIy-

Reaktion eintreten, welche die Weiterverwendung der 60 kole wie Äthylenglykol oder Propylenglykol, usw.

Photoleiterschicht unmöglich macht. Das erfindungs- Eine vorteilhafte Variation des Verfahrens besteht

gemäße Verfahren ist für alle derzeit verwendeten darin, die Viskosität des Entwicklers dadurch zu er-

photoleitfähigen Schichten geeignet. Sehr gute Ergeb- höhen, daß man eine kleine Menge eines wasserlös-

nisse wurden mit Schichten erzielt, wie sie in der liehen Verdickungsmittels, wie z. B. Hydroxy-propyl-

USA.-Patentschrift 3 484 237 beschrieben sind. Auch 65 methyl-Zellulose zusetzt. Die besten Ergebnisse wer-

photoleitfähige Schichten mit Bindemitteln sind ge- den erzielt, wenn der flüssige Entwickler eine mäßige

eignet, ebenso Schichten, in denen das photoleitfähige bis niedrige Oberflächenspannung, aber eine relativ

Material Selen oder eine Selenverbindung ist. Das er- hohe Viskosität hat. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn

der Entwickler eine noch größere Dielektrizitätskonstante hat als die dielektrische Flüssigkeit. Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Dielektrizitätskonstante der Oberfläche, welche die Ladungen trägt, im nicht belichteten Zustand auch größer ist als die der dielektrischen Flüssigkeit,

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

Eine organische Photoleiterschicht (wie z. B. in der USA.-Patentschrift 3 484 237 beschrieben) wird gleichmäßig mit einem dünnen Film aus leichtem Mineralöl befeuchtet und im Dunkeln mit einer Koronaentladungsvorrichtung auf eine Oberflächenspannung von etwa -700VoIt aufgeladen. Die Schicht wird dann belichtet, so daß ein Ladungsbild mit einer Kontrastspannung von 400VoIt entsteht (-50OVoIt in den geladenen Bildbereichen, —100 Volt im Untergrundbereich). Es wird dann mit einer Walze eine Schicht eines geeigneten flüssigen Entwicklers auf die Oberfläche aufgebracht, welche das Ladungsbild trägt und mit dem öl angefeuchtet ist. Bei Tageslicht kann man nun ein einwandfreies Schwarz-Weiß-Bild aus Entwicklerfarbe erkennen, das auf einfache Weise auf das Bildempfangsmaterial übertragen werden kann. Die Übertragung kann entweder durch direkten Kontakt mit dem das Bild empfangenden Material erfolgen, oder mit Hilfe einer flexiblen Walze, wobei das übliche Korona-Entladungsverfahren verwendet wird, oder auf irgendeine andere Weise. Danach kann die photoleitfähige Schicht gereinigt und anschließend für den nächsten Kopierzyklus verwendet werden. Der flüssige Entwickler kann dann entweder durch Wärme oder durch einen Luftstrom getrocknet und auf dem Kopierträger fixiert werden.

Beispiel 2

Die photoleitfähige 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 einzigen Unterschied, daß die Aufladung der photoleitfähigen Schicht positiv ist. Man erhält auch hier, wie in den vorhergehenden Beispielen, als Kopie ein Positivbild.

Beispiel 5

Im Verfahren gemäß Beispiel 1 wird die Spannung in den geladenen Bildbereichen auf 150VoIt oder mehr geändert, wobei die Spannung in den ungeladenen Untergrandbereichen weniger als 150 Volt beträgt. Man erhält ein Positivbild mit gleichmäßiger Farbdichte und ohne Untergrundentwicklung (d. h ohne Spuren von Entwicklerfarbe auf den Stellen, die frei bleiben sollen).

Beispiel 6

Es wird eine Positiv-Einfärbung des Bildes erreicht wenn im Verfahren gemäß Beispiel 1 die dielektrische Flüssigkeit durch eine der folgenden Flüssigkeiten ersetzt wird: aliphatischer verzweigter Kohlenwasser-ίο stoff mit einem Siedebereich von 160 bis 175° C (insbesondere mit einem spezifischen Gewicht von 0,750_; einem Flammpunkt von 103⁰C und mit einem Gehalt an Aromaten von 0,20%); Kerosin; Ligroin; Zyklohexan, Hexan, Heptan, Paraffinöl, Siliconöl.

Beispiel 7

a) Beim Verfahren gemäß Beispiel 1 wird der Entwickler durch eine O,2°/oige Lösung von MaIachitgrün-Oxalat in Wasser ersetzt. Es entstehl

ao ein feststellbares, aber schwach eingefärbtes Bild, das aus einzelnen farbigen Tropfen dei Entwicklungsflüssigkeit an Stelle von durchgehenden, zusammenhängenden Flächen (bzw. Linien) besteht. Eine Übertragung dieses feuch-

a5 ten Bildes auf Papier bewirkt eine weitere Bildverschlechterung, da die Farbe wegen niedriger Viskosität verschmiert. '■

b) Die unter a) angegebene Konzentration wird aui 5 bis 10% erhöht. Man erhält ein gut eingefärbtes Bild auf einer Schicht, die wie im Beispiel 1 mit einer dielektrischen Flüssigkeit befeuchtet wurde. Wegen der geringen Viskosität kann jedoch während des Ubertragungsvorgangi eine Verschmierung des eingefärbten Bildes vorkommen.

c) Der unter b) beschriebenen Lösung wird ein Verdickungsmittel zugesetzt, z. B. Hydroxy-propylmethyl-Zellulose, um die Viskosität des Entwicklers auf Werte zwischen 5000 und 10 000 cp zu erhöhen. Die Neigung des eingefärbten Bildes zum Verschmieren wird hierdurch erheblich verringert.

Beispiel 8

♦5 Im Verfahren gemäß Beispiel 1 wird der flüssige Entwickler durch eine Kugelschreiberfarbe ersetzt. wodurch auch eine gute Einfärbung erreicht wird.

Beispiel 9

Der Farbstoff in der Entwicklerlösung gemäß Beispiel 7 c) wird durch andere wasserlösliche Farbstoffe ersetzt, z.B. Methylen-Blau (CJ 52015), Kristall-Violett (CJ 42555) oder verschiedene schwarze Farbstoffe. 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 der Entwickler durch einen von zwei bekannten Entwicklern geringer Viskosität ersetzt. Auch in diesem Beispiel wurde ein Abstreifmesser wie im Beispiel 9 benutzt.

Beispiel 11

Die im Verfahren gemäß Beispiel 1 benutzte Auftragswalze für den Entwickler wird mit einer Gleich-

spannung von 400VoIt beaufschlagt. Hierdurch erhält man eine Umkehr bei der Bildentwicklung (d. h. die Kopie ist ein Negativbild).

Zusammenfassung

Die Vorteile des beschriebenen Entwicklungsverfahrens seien hier noch einmal zusammengefaßt: Die

Behandlung der photoleitfähigen Schicht mit der dielektrischen Flüssigkeit kann zu irgendeinem Zeitpunkt vor, während oder nach der Erzeugung des Ladungsbildes erfolgen; als farbige Entwickler können echte Lösungen verwendet werden, und es entsteht als Kopie ein Positivbild unabhängig davon, welche Polarität das Ladungsbild hatte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 Es wurde auch schon ein Kopierverfahren bekannt, Patentansprüche: bei dem zur Entwicklung ein flüssiger gefärbter Ent wickler verwendet wird und bei dem vor der Ent-

1. Verfahren zur Entwicklung eines auf einem wicklung eine Schicht aus einer Sperrsubstanz aufgephotoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial erzeug- 5 tragen wird, durch welche der Entwickler von aen ten Ladungsbildes mittels eines flüssigen Ent- nicht belichteten Stellen ferngehalten wird. Bei diewicklers, wobei die Aufzeichnungsfläche vor dem sem Verfahren erfolgt aber eme Wanderung von Auftragen des flüssigen Entwicklers mit einer di- Farbpartikeln während der Entwicklung ttlelctroelektrischen Flüssigkeit befeuchtet wird, da- phorese), und die Art der erzeugten Kopien (Fositivdurch gekennzeichnet, daß die dielek- xo bild oder Negativbild) ist von der Polantat des Latrische Flüssigkuit mit dem flüssigen Entwickler dungsbildes abhängig (USA.-Patentschnrt «u vto;. nicht mischbar ist. Aus der deutschen Auslegeschnft 1 522 610 ist es

„„_, ,. _Ui a a ^ bei einem Verfahren mit flüssiger Entwicklung be-

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch ge- _{k ein Vorbad aus einer iso}i_ierenden, gegenüber kennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit _{der das Lac}junesbild tragenden photoleitfähigen eine Leitfähigkeit von weniger als etwa _Schicht i_naktiven Flüssigkeit anzuwenden. Dieses 10 9 Ohm icm ι hat. Vorbad wird vor dem Aufladen der photoleitfähigen

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Schicht aufgebracht. Die isolierende Flüssigkeit muß gekennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit bei diesem bekannten Verfahren mit dem flüssigen Siliconöl ist. so Entwickler mischbar sein, und der als Farbstoff im

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch flüssigen Entwickler verwendete Ton«: mufl| die ge

i liki ™^chte ?<*«™ ^sitzen dh er muß in semer

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gekennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit ™^chte ?<*«™ ^sitzen dh er muß in semer ein leichtes Mineralöl ist. elektrostatischen Ladung auf die negative oder posi

tive Aufladung der phototleitfanigen bcnicnt aoge-

5. Verfahren nach einem der vorigen An- ₂₅ stimmt sein. Dadurch sind je nach der Wahl der posprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige sitiven oder negativen Aufladung der photoleitfähigen Entwickler als Basis eine polare Flüssigkeit auf- Schicht unterschiedliche Entwickler notwendig. Des weist. weiteren ist bei diesen bekannten Verfahren die An-

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- wendbarkeit dadurch eingeschränkt, daß die isoliekennzeichnet, daß die polare Flüssigkeit Wasser 3° rende Flüssigkeit vor dem Aufladen der photoie.tist fähigen Schicht aufgebracht werden muli.

' _Λ, . , , . , , , . , Aus der deutschen Auslegeschrift 1 522 647 sowie

7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch ge- _deutschen Auslegeschrift 1239 198 sind ebenkennzeichnet, daß die Viskosität des flussigen Ent- ^n Flüssiekeits-Entwicklungsverfahren bekannt, bei Wicklers dadurch erhöht wird, daß dem Wasser _{35 denen eifl} ^_orbad verwendet wird. Dieses Vorbad ein Verdickungsmittel zugesetzt wird. _{wird vor der Entwick}i_{ung) d}. h. vor Auftragung des

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- flüssigen Entwicklers auf die photoleitfähige Schicht kennzeichnet, daß der flüssige Entwickler als Ba- aufgebracht. Bei diesen beiden bekannten Verfahren sis Glykol aufweist. handelt es sich wiederum um elektrophoretische Ver-

40 fahren, bei denen der als Farbstoff venvendete Toner in seiner Polarität auf die negative oder positive Aufladung der photoleitfähigen Schicht abgestimmt