DE2323874A1 - Entwickler fuer die elektrofotografie - Google Patents

Description

"Entwickler für die Elektrofotografie"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Mittel zur Herstellung von Entwicklern für elektrostatische und elektrofotografische Abbilder. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Mittel zur Entwicklung und nachfolgenden Verwendung des entwickelten Abbildniederschlags.

Früher wurden bei der Entwicklung elektrografischer Abbilder trockene Pulver verwendet, welche auf die Oberfläche des zu entwickelnden Blattes im Kaskadenverfahren, das heißt durch Schüttung, oder als Pulverwolke aufgeb/racht wurden. Später wurde eine magnetische Bürste verwendet, um das trockene Pulver über die Oberfläche zu führen, so daß selektive Ab-

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lagerung stattfinden konnte. Jedes dieser Verfahren war mit der Verwendung von Pulvern* verbunden, welche durch Zerir.ahlen oder dergleichen in Luft hergestellt wurden; eine Verunreinigung der Oberflächen der Pulver konnte während der Herstellung, der Lagerung und der Anwendung leicht eintreten. Eine weitere Eigenschaft des Trockenpulververfahrens bestand darin, daß das Abbild einer Fixierung durch WärmeSchmelzung oder dergleichen nach der Ablagerung bedurfte. Die Pulver erforderten daher eine Zumischung oder die Verbindung mit einer schmelzbaren Substanz» beispielsv/eise einem Harz.

Später wurde dann die Flüsslglreitsentwlcklung oder elektrophoretische und dielektrophoretisehe Entwicklung isolierender Flüssigkeiten eingeführt. Hierdurch konnte eine höhere Auflösung und eine bessere Steuerung der Ablagerung erreicht werden.

Eines der Merkmale der Entwicklung elektrografischer Abbilder besteht darin, daß sowohl positive als auch negative Entwicklung möglich ist und daß eine Neutralisierung herbeigeführt werden kann, wo sie notwendig Ist; gleichermaßen ist die gesteuerte Verwendung von bipolaren Teilchen und Aggregate möglich. Erhebliche Bemühungen wurden auf die einfache Steuerung der Umkehr der Abbildablagerung aufgewendet.

Einer der Vorteilhaftesten Verfahren bestand in der sogenannten "gesteuerten Entwicklung", bei welcher eine Substanz dem flüssigen Entwickler hinzugefügt wurde, walche die Wanderung von Teilchen oder Aggregaten zu dem Abbild steuerte, beschleunigte oder verzögerte, um ein negatives, ein positives oder ein neutrales Ergebnis zu erzielen.

In diesen Flüssigkeitssystemen werden üblicherweise Pigmentpartikel, oder Färbstoffpartikel oder Polymerpartikel oder -Kügelchen in einer Flüssigkeit mit relativ hohem elektrischen Widerstandswert, wie beispielsweise 10 Ohm cm, und mit einer Dielektrizitätskonstanten von weniger als 3 dispergiert. Die

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so dispergieren Teilchen lagern sich entsprechend den an den Teilchen anhaftenden Ladungen und entsprechend der Dielektrizitätskonstanten der Teilchen ab, da eine induzierte Ladung zur Gesamtladung hinzugefügt oder abgezogen werden kann. Es gibt viele Substanzen, die sich unter diesen Bedingungen ablagern. Die Einführung eines Stcucrstoffes ergibt jedoch eine allgemeine und eine bessere Ablagerung aufgrund der Regulierrnögliehkeit. Dieses Entwieklersy stein wird derzeit allgemein benutzt.

Der Mechanismus zur Steuerung der Bewegung von Ten .Ίο ·οη in einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit in ^egenvart eines Feldes ist komplex. Zahlreiche Faktoren müssen beachtet werden., wenn die besten Ergebnisse erhalten werden sollen, z.B. die ionische Doppelschicht um die Partikel oder Aggregate, das Maß der dielektrophoretischen Effekte und die Wirkung der Syneresis oder der elektrischen Wechselwirkung von Teilchen aufeinander. Ein weiteres Erfordernis ist die Beachtung der Leitfähigkeit der Tonerpartikel. Ferner sind die Partikelgröße und -konzentration sowie Chemisorptionseffekte zu beachten.

Es wurde nun gefunden, daß eina*der wichtigsten Faktoren bei der Herstellung von Entwicklern für elektrofotografische Zwecke die Art der Pigmente oder Tonerpartikel ist. Insbesondere kommt es darauf an, ob ihre Oberflächen vor der Dispersion in der Trägerflüssigkeit beschädigt, geändert oder kontaminiert sind, da sowohl bei der Elektrophorese als auch bei der Dielektrophorese von dem Oberflächenzustand der Teilchen ein besonderer Einfluß ausgeübt wird.In einem"gesteuerten" Entwicklersystem des Anmelders wurden die Teilchen derart gemahlen, daß neue Bruchoberflächen innerhalb eines Primärdispersionsmediums₎wie beispielsweise Harz, öl oder Oberflächenbildner, entstanden, um ' viele neue mit Luft oder einer anderen oxydierenden Umgebung nicht in Berührung kommende

Oberflächen zu erzeugen.

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Aus intensiven Untersuchungen hat sich ergeben, daß die Verwendung von Pigmenten und dergleichen außerhalb der Trägerflüssigkeit selbst viele Probleme darstellt, und zwar insbesondere wogen des schwierigen Schutzes der Teilchen gegen unerwünschte Kontamination, welche natürlich die Teilchenwanderung und die anschließende Verwendung des Teilchenniederschlages, z*B« für die Formierung elektrischer Schutzmassen für das überdrucken oder chemischer Substanzen für das nachfolgende, mittels einer Druckpresse vorgenommene oder lithografische Drucken, ernstlich behindern kann.

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile erfindungsgemfiß dadurch beseitigt werden können, daß die Teilchen innerhalb des flüssigen Trägers gebildet werden. Offensichtlich können dabei alle beliebigen Pigmente, Farbstoffe oder Toner verwendet werden, wenn die Komponenten, aus denen diese hergestellt sind, in die TrSgerflüssigkeit in Lösung oder in einer in der Trägerflüssigkeit niedergeschlagenen Form eingeführt werden können. , '

Es wird die Verwendung von Substanzen vorgeschlagen, die in die Trägerflüssigkeit eingeführt werden können, die miteinander wechselwirken oder sich kombinieren und zu Stoffen oder zu Zerfallsprodukten führen, welche die gewünschten Eigenschaften der Farbe, des chemischen Ansprechvermögens und dergleichen im Zusammenhang mit dem elektrografiscnen Verfahren haben.

Entsprechend der Erfindung sollen daher die Substanzen,selbst, welche reagieren, den Widerstandswert der Trägerflüssigkeit nicht beeinträchtigen.

Diese Forderung nach guten Isolationseigenschaften in einem Entwickler ergibt sich daraus^ daß ein latentes, auf der fotoleitenden Oberfläche befindliches Abbild sonst wenigstens teilweise während des Entwicklungsvorganges zerstört würde.

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Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung von Entwicklerteilchen und -aggregaten innerhalb einer isolierenden Trägerflüssigkeit. Dadurch soll die mögliche Oxydation oder anderweitige unerwünschte Kontamination aufgrund der Wechselwirkung mit Luft oder anderen kontaminierenden Gasen vermieden werden.

Die Herstellung von Teilchen oder Aggregaten innerhalb der Trägerflüssigkeit dient ferner dazu, die üblicherweise bei der richtigen Benetzung trockener Pigmente und Pulver mit Harzen, ölen und dergleichen auftretenden Schwierigkeiten auszuschließen, wodurch eine Steuerung ihrer Wanderung in der Flüssigkeit unter Einfluß eines elektrischen Feldes oder selektiver Chemisorption durch die Oberflächen, an die sie gebracht werden, erreicht werden soll.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Verbindung der Teilchen mit Haftstoffen, Klebern oder Fixiermitteln oder chemischen Kombination3agerizien, welche dazu beitragen, daft die gesamten Aggregate, die aufgrund dieses Verfahrens erzeugt werden, an derAufnahmeoberfläche fixiert werden.

Die Erfindung betrifft daher einen Entwickler für die Elektrofotografie mit einer isolierenden Trägerflüssigkeit, in der Entwicklerteilchen suspendiert sind, die in einem elektrischen Feld bewegt werden können. Der Entwickler wird durch Reaktion dadurch erzeugt, daß in ein Lösungsmittel, beispielsweise die spätere Trägerflüssigkeit, wenigstens zwei Substanzen eingegeben werden, die relativ gute Isolatoren darstellen und in in dem Lösungsmittel gelöstem Zustand eine weitere Lösung bilden, welche sich unter Formierung von Entwicklerteilchen abscheidet, welche zwar leitend aber nicht ionisch sind. Auf diese Weise werden die Entwicklerteilchen selbst in einer Flüssigkeit gebildet und sind damit gegen Oxydation geschützt und werden in dieser Flüssigkeit bis r zur Benutzung als Entwickler gehalten.

Die Trägerflüssigkeit soll einen genügend hohen elektrischen Widerstandswert, z.B. 10 Ohm era, haben, um sicherzustellen,

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daß das latente elektrostatische Abbild während der Entwicklung nicht zerstört wird.

Da die Grundsubstanzen zur Bildung des Entwicklers Isolatoren sind, ist ein Überschuß eines der Komponenten des Entwicklers in dem Lösungsmittel, beispielsweise dem Träger, nicht von Bedeutung, da der Gesamtwiderstandswert sich nicht wesentlich verringert.

Die Erfindung bezieht sich somit auf die Bildung eines Komplexes, welcher, in einer Trägerflüssigkeit gehalten, einen Entwickler darstellt, der aus isoliertem Pigmentsmaterial·.mit einer Ladungseigenschaft besteht, so daß die zusammengesetzten Teilchen einen wirksamen Entwickler bilden.

Eine Anzahl von Beispielen wird nachfolgend angegeben. Dabei können die verschiedensten Substanzen ausgewählt werden. In Beispiel 1 und den ersten darauf folgenden Beispielen stellen die beiden Substanzen, welche den Komplex bilden, normalerweise feste Stoffe dar, welche sich in dem Lösungsmittel lösen und dann größere Aggregate bilden, wenn sie in eine Trägerflüssigkeit mit geringeremjLösungsvermögen suspendiert werden.

In Beispiel 8 ersetzt eine isolierende Flüssigkeit, das heißt Tetralin, einer der Komponenten. Dies ist jedoch ein Reaktionsraittel und kein einfaches Lösungsmittel, so daß eine ultrafeine Komponente in diesem Fall das Ergebnis der Wechselwirkung eines festen Stoffes und eines flüssigen Lösungsmittels ist.

In Beispiel 10 werden zwei normalerweise feste Substanzen mit einer Flüssigkeit kombiniert, die einerseits ein Lösungsmittel, andererseits aber ein Reaktionsmittel darstellt, so daß das Lösungsmittel Teil des abschließenden Komplexes bildet.

In jedem Fall wird ein Komplex gebildet, der einen Isolator darstellt; seine Teilchen sind jedoch im allgemeinen sehr

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klein und können unter Umständen zu fein sein, um als Entwickler verwendet werden zu können. Wenn diese jedoch in einem zweiten Lösungsmittel mit einem geringeren Lösungsvermögen suspendiert werden, welches den Hauptanteil der Trägerflüssigkeit bildet, findet eine Kristallisation statt, die zu Partikelgrößen führt, die sich für die Entwicklung eignen.

Da diese abschließenden Teilchen durch Reaktion in einer Flüssigkeit entstehen, findet auch dort keine Oberflächenkontamination statt. Da offensichtlich alle Substanzen relativ gute Isolatoren sind, können derartige Teilchen an de¹' Oberfläche eines latenten Abbildes ohne raschen Ladungsaustausch gehalten werden.

Es ist auch möglich, daß der Komplex einen Kern mit einem überzug bzw. einer Umhüllung darstellt. Wesentlich ist jedoch, daß kein Zermahlen oder Zerspalten von Teilchen erforderlich ist, obgleich, falls erforderlich, hiervon bei größeren Kristallen Gebrauch gemacht werden könnte. Auch ist ein isolierender überzug nicht erforderlich, wenn das Zermahlen in Gegenwart eines gelösten Isolatormediums ausgeführt wird. Es entsteht vielmehr ein Entwickler durch Reaktion in einem Lösungsmittel. Der Entwickler kann dann in einer isolierenden Trägerflüssigkeit (einem zweiten Entwickler) verdünnt werden, wodurch größere Teilchen entstehen.

Die Teilchen- und Aggregatgröße kann auf einfache V/eise durch Auswahl der Temperaturbedingungen, der Differenz im Lösungsvermögen zwischen dem anfänglichen Lösungsmittel und der Trägerflüssigkeit und durch Steuerung der Konzentration der Lösungen und Dispersionen einreguliert werden, um eine Sättigung zu vermeiden.

Es ist bemerkenswert, daß die Entwickler, die sich dabei ergeben, im allgemeinen durch Reaktion mit der Oberfläche, an

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der sie abgelagert werden, selbst haften oder sich an der Oberfläche festsetzen.

Beispiel.1;

Entwickler wurden innerhalb einer isolierenden Trägerflüssigkeit· und aus den folgenden Materialien hergestellt:

(a) Chinalizarin

(1, 2, 5, 8 - Tetrahydroxyanthrachinon) 0,5 g ,

(b) ft-Nitroso β - Naphtol

(Naphthalin, 2 Hydroxy - 1 Nitroso) 0,5 g

Das Chinalizarin und das κ Nitroso/?-Naphthol werden in 50 ml Kohlenwasserstofflösungsmittel (ESSO 100) gelöst, um einen feinen Niederschlag zu-erhalten, der den tatsächlichen Entwickler darstellen kannj es sind jedoch größere Aggregate geeigneter.

Der so- gebildete Grundentwickler wird mit 250 ml einer aliphatischen Kohlenwasserstofflüssigkeit (Isopar G) mit niedrigerem Lösungsvermögen verdünnt, um einen Entwickler mit größeren Aggregaten zu bilden, mit dem die elektrostatischen Ladungsmuster auf isolierenden Schichten, die ein elektrostatisches Abbild tragen, einfach entwickelt werden können.

"ESSO 100" ist ein Kohlenwasserstofflösungsmittel der ESSO Chemicals mit einer Siedetemperatur zwischen I56 und I7I⁰ C, einem aromatischen Gehalt von 98.9, einem Flammpunkt von" 100⁰P und einem spezifischen Gewicht von 0,87^.

"Isopar G" ist ein Kohlenwasserstofflösungsmittel der ESSO Chemicals mit einem Siedetemperaturbereich von 158 bis ITJ⁰Q₃ einem aromatischen Gehalt von 0,20, einem Flammpunkt von 103⁰F und einem spezifischen Gewicht von 0,750.

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Beispiel 2;

In Beispiel 1 ist Chinalizarin durch Chloranil (3,4 Benzochinon Tetrachlorc? ν mit 0,5 g ersetzt. Diese Substanz wird in 50 ml von heißem Lösungsmittel ESSO 100 zusammen mit dem

^ Nitroso/j* -Naphtol gelöst und auf 250 ml mit Isopar G verdünnt, um einen elektrostatischen Entwickler zu bilden.

Beispiel 3;_

In Beispiel 1 ist Chinalizarin durch Vanillin (JJ-Hydroxy-3-Methoxy-Benzaldchyd) mit 0,5 g ersetzt, um einen Entwickler zu bilden.

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AO

Beispiel

In Beispiel 1 wird ein weiterer Zusatz von Chloranil (0,5 g) zur Bildung eines Entwicklers gemacht.

Beispiel 5-

In Beispiel 1 wird Chinalizarin durch Vanillin ersetzt, welchen zunächst geschmolzen wird, um einen Farbstoff, z.B. Rhodamin B in den Verhältnissen 1 Gewichtsteil Farbstoff zu 20 Teilen an trockenem Vanillin zu lösen. Rhodamin B (Bot) kann durch Disulphin Blau oder Eriochrom Schwarz (Färbstoffindex Nr. 201) ersetzt werden.

Beispiel ß:

In Beispiel 5 wird Vanillin durch Citral, C₁₀H₁^O, oder Cinnamaldehyd, CgHjCH: CHCHO, oder 2-Naphthaldehyd, C₁₀H₇CHO ersetzt.

Beispiel 7?

In Beispiel 1 wird Chinalizarin durch Naphthalin, C-J₀Hn, ersetzt.

Beisipel 8:

Entwickler werden in einer isolierenden Trägerflüssigkeit aus den folgenden Materialien hergestellt, die ebenfalls den elektrischen Widerstandswert der Trägerflüssigkeit nicht beeinträchtigen:

(a) Chinhydron (Benzochinhydron) 0,5 g

(b) Tetralin (1, 2, 3, 4 - Tetrahydronaphthaiin) 100 ml.

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Das Chinhydron wird in Tetralin gelöst. Diese Lösung wird in Isopar· G dispergiert, um einen Entwickler zu bilden, der Tonerteilchen mit einem Chinhydron-Tetralin-Komplex enthält,

Beispiel 9:

In Beispiel 8 wird das Chinhydron durch Hydrochinon (I₁ 4·- Dihydroxy-Benzol) C^-HgCU ersetzt.

Beispiel 10:

Entwickler werden in isolierenden Trägerflüssigkeiten wie folgt und aus den folgenden Materialien hergestellt:

(a) Diphenylamin (η -Phenylanilin) 0,5 g

(b) Chloranil (1,2-Benzoehinon, Tetrachlorc) 0,5 g

(c) Tetralin 20 ml.

Das Diphenylamin und das Chloranil werden unabhängig voneinander in Tetralin gelöst. Sie reagieren und bilden einen grünen Miederschlag, der dann in einem immer noch mit Tetralin benetzten Zustand in einer anderen isolierenden Flüssigkeit, die von Tetralin abweicht, beispielsweise Isopar G, wie zuvor erwähnt, oder Isopar H oder E dispergiert. Isopar H und E unterscheiden sich von Isopar G indem sie einen etwas niedrigeren Siedebereich haben. Isopar E hat den Siedebereich 117 bis 1'Ml⁰C, einen aromatischen Gehalt von 0,05 und einen Flammpunkt von 103⁰P. Isopar H hat den höheren Siedebereich von If¹* bis 191°C, einen aromatischen Gehalt von 0,20 und einen Flammpunkt von 120⁰F.

Beispiel 11;

Die folgenden Materialien werden zur Bildung eines Entwicklers verwendet:

(a) Naphthalin-2-Sulphonsäure, C₁₀H₇SO₅H₁- 0,5 g

(b) Diphenylamin (-η -Phenylanilin) 0,5 g

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DieseiSubstanzen werden zusammengeschmolzen und das Produkt wird mit 5 ml Tetralin gefolgt von 10 ml ESSO 100 erhitzt. Das Endprodukt wird in Isopar G dispergiert, um einen Entwickler zu bilden.

Ee_ispieJL_12.^:

Die folgenden Materialien werden zur Herstellung eines Entwicklers verwendet:

(a) Benzophenon (Phenyl-Ketön) (CgH' ) CO ■'' 0,5 R

(b) Kupferron (Amiponiumsalz von N-Nitroso-Phenyl-

hydroxylamin) 0,1 g

Das Benzophenon wird geschmolzen und das Kupferron der Schmelze unter Erwärmen zugegeben.

(c) Eisenchlorid Pe Cl, - 0,1 g

wird hinzugefügt. Das Endprodukt wird dann mit 2 ml ESSO verdünnt. Das sich daraus ergebende Produkt wird in 50 ml
Isopar G, H oder E dispergiert, um einen Entwickler zu bilden.

Beispiel 13:

Die folgenden Materialien werden zur Herstellung eines Entwicklers verwendet:

(a) Chloranil 0,5 g

(b) DiphenylrThio-Carbazon (Dithizon) 0,5 g

Diese beiden Materialien werden jeweils in 20 ml ESSO 100-Kohlenwasserstofflösungsmittel gelöst. Sie reagieren um einen farbigen Komplex 13 (c) zu bilden, der dann in Isopar G dis-' pergiert wird, indem das ESSO 100-Konzentrat in 100 ml Isopar G gegossen wird.

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Beispiel lh:

In Beispiel 13 wird das Diphenyl-Thio-Carbazon (Dithizon) durch Sym-Diphenyl-Carbazid (CgH₁-NH.NK)₂ CO-ersetzt.

Beispiel 15:

In Beispiel Ii? ist Kupferron durch Alizarin ersetzt.

Beispiel 16:

In Beispiel 13 ist Dithizon durch das Natriumsalz; von Äthylen-Diamin-Tetr&essigsäure und gegebenenfalls ESSO 100 durch Tetralin ersetzt.

Patentansprüche;

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   Entwickler für die Elektrofotografie mit einer isolierenden Trägerflüssigkeit, in der Entvficklerteilchen suspendiert sind, die in einem elektrischen Feld bewegt werden können, dadurchgekennzeiehnetj daß der Entwickle!·' durch Reaktion erzeugt wird, indem mindestens zwei Substanzen in ein Lösungsmittel mit einem elektrischen Widerstandswert

   10
   von größer als 10' Ohm cm, gegebenenfalls der endgültigen Trägerflüssigkeit, gegeben werden, welche relativ gute Isolatoren sind und in dem Lösungsmittel in gelöstem Zustand eine weitere Lösung bilden, die sich unter Entstehung von Entwicklerteilchen niederschlägt, die leitend aber nicht ionisch sind, wodurch die Entwicklerteilchen selbst in einer Flüssigkeit entstehen und gegen Oxydation geschützt sind, und bis zur Verwendung als Entwickler in der Flüssigkeit gehalten werden.

   2. Entwickler nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der so gebildete Entwickler in einem weiteren Lösungsmittel ebeifälls mit einem elektrischen Widerstandswert von größer als 10 Ohm cm, verdünnt wir'd, wobei dieses zweite Lösungsmittel ein niedrigeres Lösungsvermögen als das erste Lösungsmittel hat, wodurch größere Entwicklerteilchen-Aggregate entstehen.

   3. Entwickler nachriAnspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer.der Substanzen eine mit dem Lösungsmittel verträgliche Flüssigkeit ist und mit der anderen Substanz reagiert, wenn diese Substanz sich in gelöstem Zustand befindet.

   *t. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 3_}dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Substanzen vor der Lösung gefärbt wird, um eine ausgewählte Farbe darzustellen.

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   5. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis ^,dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein flüssiger Kohlenwasserstoff ist und die Substanzen aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind (a) Chinalizarin, Chinhydron, Hydrochinon, Chloranil, Vanillin, Naphthalin;; Citral, Cinr.ar:i&.ldehyd und Diphenylanin, sowie (b) ·* Nitroso.Π -Naphthol, Tetralin, Kupferron, Dipnenyl-Thio-Carbazon, Sym-Diphenyl-C&rbazid, Alizarin und dem Natriumsalz von TetraessigsSure.

   6. Entwickler nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e η η-zeichnet, daß Vanillin als eine der· löslichen Sub st er:.-; en verwendet wird, welches zur Aufnahme eines Farbstoffes vor der Eingabe in das Lösungsmittel geschmolzen wird.

   7. Entwickler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, doß der so gebildete Er.tviickler einem zweiten Lösungsmittel zugegeben wird, welches ebenfallts ein guter Isolator darstellt aber· ein geringeres Lösungsvermögen als das erste Lösungsmittel hat, wodurch größere Entwicklr-r-Aggregate entstehen.

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