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Verfahren zur Bilderzeugung"
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bilderzeugung, insbesondere
ein Verfahren zur Bildwiedergabe durch Entwickeln eines auf einem aufladbaren Aufseichnungamaterial
aus oder mit einem hitzebeständigen Harz ausgebildeten latenten elektrostatischen
Bildes mit Hilfe eines Trenneigenschaften aufweisenden Entwicklers und Uebertragen
des entwickelten Bildes auf ein Übertragungsmittel bzw. -medium oder Bildempfangsmaterial
durch Druck oder Erwärmen.
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Es ist allgemein üblich, mit Hilfe eines Photoleiters, wie Selen oder
Zinkoxid, erzeugte latente elektrostatische Bilder mit Hilfe färbender Teilchen,
s.B. eines Toners,zu entwickeln und das hierbei erhaltene Tonerbild auf elektrostatischem
Wege auf als BildempfangsmateriPl dienendes Papier zu übertragen. Nachteilig an
diesen üblichen Verfahren ist, daß der Vbertragungsgrad zu wünschen übrig läßt und
die Bildqualität durch die obertragung beeinträchtigt wird. Darüber hinaus ist dieses
übliche Verfahren für Umgebungseinflüsse anfällig. In Fällen, in denen der Vbertragungsgrad
zu wünschen übrig läßt, bleibt der Toner nach beendeter Ubertragung an dem Photoleiter
haften, so daß ein geeigneter Reinigungsvorgang nachgeschaltet werden muß. Hierbei
wird eine große Menge Toner verbraucht.
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Auch in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit einkt der Ubertragungegrad.
Hierbei
kommt es vor, daß bestimmte Bezirke überhaupt nicht oder unregelmäßig übertragen
werden und daß das Auflösungsvermt5gen beeinträchtigt wird. In Extremfällen findet
überhaupt keine Bildübertragung statt.
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Neben einer elektrostatischen tbertragung gibt es auch noch eine DruckUbertragung.
Bei der Druckübertragung wird ein als Bildempfangsmaterinl dienender Papierbogen
von seiner Rtokseite her mit Hilfe einer DruckwalZe auf den Photoleiter gepreßt.
In bestimmten Fällen wird der Toner zum Zeitpunkt der DruckUbertragung erwärmt.
Durch die geschilderte DruckUbertragung läßt sich einerseits der Ubertragungsgrad
gegenüber einer üblichen elektrostatischen tbertragung verbessern, andererseits
ist die Druckübertragung gegenüber Umwelteinflüssen weniger anfällig. Die iruckübertragung
kann jedoch ziemlich kompliziert sein, und zwar insbesondere dann, wenn das Tonerbild
über einen Zwischenbildträger auf den als Bildempfangsmaterial dienenden Papierbogen
übertragen wird.
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Weiterhin bereitet es Schwierigkeiten, das Kopiergerät klein zu dimensionieren.
In Fällen, in denen ein leitender magnetischer Entwickler, mit dessen Hilfe ein
qualitativ hervorragendes haltbares Bild entwickelt wird und der eine einfache Bildsteuerung
und eine einfache DurchfUhrung des Verfahrens ermöglicht,verwendet wird, bereitet
es Schwierigkeiten, daß Bild auf normales Papier zu übertragen.
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Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein einfach und wirtschaitlich
in einem kompakten Kopiergerät durchfahrbares Verfahren zur Bilderzeugung zu entwickeln,
das gegenüber Umwelteinflüssen, z.B. Feuchtigkeit, nicht anfällig ist, einen hohen
tbertragungsgrad gewährleistet und auch bei Verwendung eines leitenden magnetischen
Entwicklers eine hildübertragung auf übliches Papier ermUglicht.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Bild erzeugung.
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein auf einem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial
mit oder aus einem hitzebeständigen Harz erzeugtes latentes elektrostatisches Bild
mit einem Trenneigenschaften aufweisenden Entwickler zu einem Tonerbild entwickelt
und das erhaltene Tonerbild auf ein Übertragungsmittel oder -medium überträgt, indem
man letzteres mit ersterem in Druckkontakt bringt.
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ble aufladbares Aufzeichnungematerial aus bzw. mit einem hitzebeständigen
Harz kann man erfindungsgemäß ein solches verwenden, das auf seiner Oberfläche eine
elektrostatische Ladung festzuhalten vermag. Vorzugsweise sollte erfindungegemäß
jedoch ein dielektrisches Aufzeichnungsmaterial zum Einsatz gelangen. Verwendbare
dielektrische Aufseichnungsmaterialien sind bekannt. Sie bestehen aus einem leitenden
Schichtträger und einer darauf aufgetragenen Schicht aus einem dielektrischen Material
mit einem hitzebeständigen Harz. Als hitzebeständige Harze eignen sich fluorhaltige
Harze, Polyimidharze, Polyamidharze, Poly(imid/amid)-harze, Polyaryl sulfonharz
e, Polyphenylensulfitharze, wärmehärtbare Acrylharze, wärmehärtbare Alkydharze,
Epozyharze, Polyesterharze und Mischungen dieser Harze.
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Beispiele für solche hitzebeständige Harze sind die genannten fluorhaltigen
Harze, wie Polytetrafluorethylen. etrafluorethylen/Hexa n uorethylen-Mischpolymerisate,
Polytrifluorchlorethylen, Polyfluorvinyliden, Trifluorchlorethylen/Fluorvinyliden-Mischpolymerisate,
Polyperfluoralkylene und Polyvinylheptafluorbutylat sowie handelsUbliche Bylon 6-Arten,
Nylon 66-Arten, Polyimidharze, Polyphenylensulfitharze und Polyarylsulfonharze.
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Aus Gründen eines optimalen tlbertragungsgrades werden erfindungsgemäß
fluorhaltige Harze bevorzugt. Das auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial befindliche
Tonerbild wird nicht immer zu 100 % auf das Übertragungamittel übertragen. Wenn
als aufladbares Aufzeichnungsmaterlal ein dielektrisches Auf3eichnungsmaterial verwendet
wird, ist der Ubertragungsgrad des Toners hoher als im Falle der Verwendung eines
sogenannten photoleitfähigen Auizeicknungsmaterials. Insbesondere bei Verwendung
eines fluorhaltigen Harzes erfolgt eine nahezu 100 ziege Übertragung. Selbst wenn
auf dem Aufzeichnungsmaterial noch Toner zurückbleibt, gestaltet sich die Reinigung
des Aufzeichnungsmaterials sehr einfach.
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Wenn das latente elektrostatische Bild nach einem üblichen elektrophotographischen
oder elektrostatographischen Verfahren erzeugt wird, kann das aufladbare Aufseichnung&material
zur leichteren Eliminierung des latenten elektrostatischen Bildes nach der Bildübertragung
einen Photoleiter enthalten.
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Erfindungsgemäß verwendbare Photoleiter sind übliche anorganische
oder organische Photoleiter, wie CdS, CdSSe, CdSe, ZnSe, ZnCdS, TiO2, ZnO und CdSCdCO37
oder mit beispielsweise einem wärmehärtbaren Harz beschichtete anorganische Photoleiter
der beschriebenen Art sowie als organische Photoleiter Pyrazoline oder Oxadiazole,
die elektrische Ladungen erzeugern.
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Aus Gründen einer optimalen Hitzebeständigkeit sollten als Photoleiter
vorzugsweise anorganische Photoleiter verwendet werden.
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Der erfindungsgemäß der aufladbaren Schicht des Aufzeichnungsmaterials
einsuverleibende
Photoleiter kann in der Phase des hitzebeständigen Harzes gelöst oder in Pulverform
dispergiert sein. Die durchschnittliche Teilchengröße des dispergierten Photoleiters
sollte zweckmäßigerweise nicht Uber 5, vorzugsweise nicht über 2 Wm betragen.
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Bezogen auf einen Gewichtsteil hitzebeständiges Harz gelangen zweckmäßigerweise
1,5 bis 6,0, vorzugsweise 1,8 bis 5 Gew.-Teile Photoleiter zum Einsatz.
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Zur Steuerung des Oberflächenpotentials der aufladbaren Schicht des
Aufzeichnungsmaterials und zur Yerbesserung der Hitze- und Abnutzungsbeständigkeit
können der aufladbaren Schicht des erfindungsgemäß verwendbaren Aufzeichnungsmaterials
anorganische Pigmente hohen Widerstands, s.B. Zinkoxid, Titanoxid, Calciumcarbonat,
Kieselsäure, Silikate, Zinksulfid, Magnesiumoxid. Aluminiumoxid, Glimmer, Toner,
Talkum, Sericit oder Bariumsulfat, oder ferroelektrische Substanzen, wie Bariustitanat,
Bleititanat oder Nagnesiumtitanat, einverleibt werden.
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Da ein erfindungsgemäß einzusetzendes aufládbares Aufzeichnungsmaterial
wiederholt verwendet werden soll, sollte zweckmäßigerweise seine Oberfläche durch
Schleifen geglättet werden, um die Bildqualität, die Haltbarkeit und die Reinigungseigenschaften
sowie die Verschmutzungsbeständigkeit gegenüber dem Toner zu verbessern. Wenn die
Oberfläche geschliffen und geglättet ist, kann man den Resttoner mit Hilfe einer
kompakten und einfachen und eine hohe Säuberungswirkung entfaltenden Klinge entfernen.
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Die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials kann beispielsweise mit
einem Schleifstein, mit Sandpapier oder mit Hilfe einer Schwabbel geschliffen werden.
Welchen Schleifverfahrene sich man im einzelnen bedient, hängt von den jeweiligen
Gegebenheiten
ab. Die Rauheit der Oberfläche des derart geschliffenen aufladbaren Aufzeichnungsmat
erials sollte vorzugsweise nicht über 5 pm betragen.
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Die aufladbare Schicht eines erfindungsgemäßen Aufseichnungsmaterials
kann erforderlichenfalls zur Verbesserung der verschiedensten Eigenschaften noch
die verschiedensten Zusätze enthalten.
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Die aufladbare Schicht des Aufzeichnungsmaterials kann verachieden
dick sein, vorzugsweise sollte ihre Stärke 5 bis 200 Wm betragen.
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Geeignete leitende Schichtträger sind beispielsweise Folien aus Metallen,
wie Aluminium oder rostfreiem Stahl, oder Schichtträger mit einer darauf aufgedampften
leitenden Schicht aus einem Metall, Metalloxid oder Metallhalogenid, wie Palladium,
Aluminium, Platin, Indiumoxid oder Eupfer-(I)-jodid. Die leitende Schicht ist auf
einen isolierenden Schichtträger, z.B. einen Polyimid-, Polyethylenterephthalat-,
Polycarbonat- oder Polyethylenfilm, aufgedampft. Selbstverständlich eignen sich
zur Herstellung erfindungsgemäß verwendbarer aufladbarer Aufseichnungsmaterialien
auch noch andere leitende Schichtträger.
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Auf einen isolierenden Schichtträger der genannten Art kann auch ein
rußhaltiges hitzebeständiges Harz aufgetragen sein.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungegemäß eingesetzten
leitenden Schichtträger um eine Aluminiumfolie oder einen Schichtträger, bei welchem
auf einen isolierenden Schichtträger der angegebenen Art eine Aluminiumschicht im
Vakuum aufgedampft ist.
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Die Haftung zwischen der aufladbaren Schicht und dem leitenden
Schichtträger
kann durch übliche anodische Oxidation (der Aluminiumoberfläche). A mitbehandlung
mit Hilfe von Oxalsäure, Schwefel- oder Chromsäurebehandlung oder Boehmitbehandlung
verbessert werden.
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Ein aufladbares Aufseichnungsmaterial der beschriebenen Art kann als
Belag auf einer geeigneten Trommel oder als endloses Band ausgestaltet sein.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Bilderzeugungsverfahrens wird auf
der beschriebenen Oberfläche des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials ein latentes,
elektrostatisches Bild erzeugt. Die Erzeugung des latenten elektrostatischen Bildes
kann direkt auf der Oberfläche des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials mit Hilfe
einer Mehrnadelelektrode oder auf dem aufladbaren Aufzeichnungematerial mit Hilfe
von Modulationsionen erfolgen. Die betreffenden Ionen passieren eine Ionenmodulationselektrode
mit mindestens einer Reihe aus mehreren Öffnungen, die den Durchtritt eines lonenstrome
durch die Öffnungen zu verstärken oder zu blockieren vermag und eine fortlaufende
Schicht aus einem leitenden Material und eine Segmentschicht aus einem leitenden
Material aufweist, wobei die fortlaufende Schicht und die segmentierte Schicht voneinander
durch eine isolierende Schicht getrennt sind. Aus Gründen einer optimalen Bildqualität
des Tonerbildes wird erfindungsgemäß der Einsatz einer Ionenmodulationselektrode
bevorzugt.
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Das auf dem aufladbaren Aufzeiohnungsmaterial gebildete latente elektrostatische
Bild wird mit Hilfe eines Entwicklers entwickelt und dadurch sichtbar gemacht. Bs
gibt zwei Arten von Entwicklern, nämlich sogenannte Zweikomponentenentwickler aus
einem Toner und einem Träger, und Sinkomponentenentwickler aus einem eine magnetische
Substand enthaltenden Toner. Beide Arten von Sntwicklern sind
erfindungsgemäß
einsetzbar. Bevorzugt wird jedoch aus den später noch erläuterten Gründen die Verwendung
eines leitenden magnetischen Entwicklers.
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Bin erfindungsgemäß verwendbarer Entwickler muß gute Trenneigenschaften
aufweisen. Unter "guten Trenneigenschaften" ist zu verstehen, daß das auf dem aufladbaren
Aufzeichnungematerial befindliche Tonerbild in geeigneter Weise während des tbertragungavorgangs
auf das Ubertragungsmittel oder -medium übertragen wird und auf dem aufladbaren
Aufzeichnungsmaterial nur wenig Tonerbild zurückbleibt. Wenn ein Entwickler Trenneigenschaften
aufweist, enthält er normalerweise ein sogenanntes Trennmittel. Wenn der Entwickler
ein Trennmittel enthält, enthält entweder der Toner das Trennmittel oder der Entwickler
enthält ein Gemisch aus Ton er und Trennmittel. Bei dem Trennmittel kann es sich
um eine Selbsttrenneigenschaften aufweisende Substanz handeln oder die betreffenden
Eigenschaften können dem den Ton er bildenden thermoplastischen Harz verliehen werden.
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Beispiele,mit welchen dem als Harzbindemittel zur Verwendung als Toner
Trenneigenschaften verliehen werden, sind Polymerisate von Styrolmonomeren, Polymerisate
anderer Vinylmonomerer oder Mischpolymerisate aus monomeren Styrolen und a,ß-ethylenisch
ungesättigten Monomeren. Bevorzugte a,ß-ethylenisch ungesättigte Monomere sind eine
a-Methylengruppe aufweisende aliphatische Monocarbonsäureester.
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Monomere Styrole sind beispielsweise Styrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol,
p-Ethylstyrol, 2, 4-Dimethylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, p-n-Hexylstyrol, p-Methoxystyrol,
p-Phenylstyrol und 5,4-Dichlorstyrol und deren Derivate, vorzugsweise Styrol selbst.
Andere Vinylmonomere sind be5gpielsweise ethylenisch ungcsEttigte Monoolefine, wie
Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen, halogenierte Vinylverbindungen,
wie
Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylbenzoat und
Vinylbutyrat, Ester von eine a-Methylengruppe aufweisenden aliphatiechen Xonocarbonsäuren,
wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, 2-Sthylhesylacrylat,
2-Chlorethylacrylat, Phenyla¢rylat. Methyl-a-ehloracrylatp Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat*
Isobutylmethacrylat.
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2-Sthylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat
und Diethylaminoethylmethacrylat, Derivate der Acryl- oder Methacrylsäure, wie Acrylnitril
und Acrylamid, Vinyläther, wie Vinyläther, Vinylketone, wie Vinylmethylketon, N-Vinylverbindungen,
wie N-Vinylpyrrol und N-Vinylcarbazol, und Vinyln aphthal in e.
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Spezifische Beispiele für verwendbare Mischpolymerisate sind Styrol/Vinylacetat-,
Styrol/Methylmethacrylat-, Styrol/2-Ethylhexylmethacrylat-, Styrol/2-Ohlorethylaorylat-,
Styrol/Phenylmethacrylat-, Styrol/Butylmethacrylat-und Styrol/Butylmethacrylat/Ethylmethacrylat-Xischpolymerisate.
Diese Polymerisate sollten zweckmäßigerweise ein durchschnittliches Molekulargewicht
von mindestens 3 000, vorzugsweise von 3 000 bis 500 000, aufweisen.
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Ferner sollte bei diesen Polymerisaten das Verhältnis durchschnittliches
nolekulargewicht/Zehlenmittelmolekulargewicht mindestens 3,5 betragen.
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Als Zusatz geeignete Trennmittel sind beispielsweise Polyolefine niedrigen
Molekulargewichts, Metall salze von Fettsäuren, Fettsäure selbst, Fettsäureamide,
Fettalkohole, Kohlenwasserstoffgleit- oder -schmiermittel und Fett säureester.
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Bei den in erfindungsgemäß einsetzbaren Entwicklern verwendbaren Polyolefinen
niedrigen Molekulargewichts handelt es sich um Olefinhomopolymerisate oder Mischpolymerisate
aus Olefinen und sonstigen Monomeren jeweils niedrigen Molekulargewichts. Olefinmonomere
sind beispielsweise Ethylen, Propylen, Buten-l und Octen-1 sowie deren Analoge mit
ungesättigter Bindung an verschiedenen Stellen und solche, bei denen als Seitenkette
eine Alkylgruppe eingeführt ist, s.B. S-Methyl-l-buten oder 3-Propyl-5-methyl-2-hexen.
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Zur Herstellung der Olefinmischpolymerisate verwendbare sonstige Monomere
sind beispielsweise Vinyläther, wie Vinylmethyläther, Vinylphenyläther, Vinylester,
wie Vinylacetat, halogenierte Olefine, wie Tetrafluorethylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid
und Tetrachlorethylen, Ester der Acryl- oder Nethacrylsäure, wie Methylacrylat,
Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Stearylmethacrylat,
X,-Dimethylaminoethylmethacrylat und tert.-ButylaminoethyImethacrylat, Acrylsäurederivate,
z.B. Acrylnitril und X,-Dimethylacrylamid, organische Säuren, wie Acryl- und Methacrylsäure,
Diethylfumarat und ß-Pinen.
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Erfindungsgemäß verwendbare Polyolefine niedrigen Molekulargewichts
sind Polyolefine, die als Nonomerenbestandteile lediglich Olefine enthalten, s.B.
Ethylen/Propylen-, Ethylen/Buten-, Ethylen/Penten-, Propylen/Buten-, Propylen/-Penten-,
Ethylen/3-ethyl-I -buten- oder Ethylen/Propylen/-Buten-Nischpolymerisate. Weiterhin
eignen sich OlefinmiRchpolymerisate mit mindestens einem Olefin der genannten Art
und mindestens einem sonstigen Monomeren der genannten Art als Monomerenbestandteile,
z.B. Ethylen/Vinylacetat-, Ethyl en/Vinylmethyläther-, Ethyl en/Vinylchlorid-, Ethylen
Methylacrylat-, Ethylen/Nethylmethacrylat (oder Methylacrylat
)-,
Ethylen/Acrylsäure-, Propylen/Vinylacetat-, Propylen/Vinylethyläther-, Propylen/Ethylacrylat-,
Propylen/MethacrylsEure-, Buten/Methylmethacrylat-, Penten/Vinylacetat-, Hexen/Vinylbutyrat-,
Ethylen/-Propylen/Vinylbutyrat- oder Ethylen/Vinylacetat/Vinylmethyläther-Mischpolymerisate.
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Diejenigen Polyolefine niedrigen Molekulargewichts, die neben dem
Olefin als Monomerenbestandteil ein sonstiges Monomeres enthalten, sollten das Olefin
in möglichst großer Menge enthalten. Der Grund dafür ist, daß mit sinkendem Gehalt
an dem Olefinbestandteil die Trenneigenschaften schlechter werden und die Fließfähigkeit
des Toners sowie die Bilderzeugungseigenschaften beeinträchtigt werden. Folglich
sollte der Olefinanteil der Mischpolymerisate mindestens etwa 50 Mol-g betragen.
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Das durchschnittliche Molekulargewicht der niedrigmolekularen Polyolefine
sollte zweckmäßigerweise 800 bis 45 000, vorzugsweise 1 000 bis 10 000, betragen.
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Die erfindungsgemäß einsetzbaren niedrigmolekularen Polyolefine sollten
zweckmäßigerweise eine Erweichungetemperatur von 90 bis 1800C, vorzugsweise von
100 bis 140°C, aufweisen.
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Pro 100 Gew.-Teile Harzkomponente des Toners sollte(n) 1 bis 20, vorzugsweise
3 bis 15 Gew.-Teile niedrigmolekulares Polyolefin zum Einsatz gelangen. Wenn die
Menge an niedrigmolekularem Polyolefin 1 Gew.-Teil unterschreitet, erreicht man
oftmals keine akzeptable Trennung. Wenn andererseits die Menge an niedrigmolekularem
Polyolefin 20 Gew.-Teile übersteigt werden die sonstigen Eigenschaften des Toners
beeinträchtigt.
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Weitere Beispiele für in einem erfindungsgemäß einsetzbaren Entwickler
verwendbare Trennmittel sind Metallßalze von Fettsäuren, z.B. Blei-, Zink-, Magnesium-,
Kobalt-, Kupfer-, Calcium-, Cadmium-, Sisen-, Magnesium-, Kobalt-, Kupfer-, Calcium-,
Cadmium-, Eisen-, Kickel-. Aluminium-und Bariumsalze der laurin-, Myristin-, Palmitin-,
Stearin-, Arachidon-, Behen-, Ö1-, Caprin-, Capron-, Linol- und Rizinolsäure.
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Verwendbare höhere Fettsäuren sind beispielsweise Decanoe-, Laurin-,
Myristin-, Palmitin-, Stearin-, Öl-, Linol- oder Rizinolsäure, d.h. Säuren mit mindestens
8 Kohlenstoffatomen. Verwendbare Fettsäureamide sind Lauryl-, Nyristyl-, Palmityl-,
Stearyl-, Ärachyl-, Behenyl-, Oleyl-, Linoleyl-, Gadoleyl-, Erucasäure- und Selacholesäureamid.
Verwendbare Bisfettsäureamide sind beispielsweise hislauryl-, Bismyristyl-, Bispalmityl-
oder Bisstearylamid oder N,N'-Didodecanoylethylendiamin. Verwendbare höhere Alkohole
sind Lauryl-, Myristyl-, Cetyl-, Stearyl-, Behenyl- oder Oleylalkohol. Verwendbare
Fettsäureester sind beispielsweise die Ester einer Fettsäure mit einem einwertigen
Alkohol oder vollständioder Teilester einer Fettsäure mit einem mehrwertigen Alkohol.
Kohlenwasserstoffgleit- oder -schmiermittel sind beispielsweise natürlich vorkommende
Paraffine, synthetische Paraffine, Mikrowachse oder chlorierte Paraffine. Die Menge
an dem Entwickler zugesetztem Trennmittel reicht, bezogen auf das Gewicht des Entwicklers,
zweckmäßigerweise von 0,1 bis 65, vorzugsweise von 0,2 bis 20 Gew.-%.
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Selbstverständlich können auch noch andere geeignete Trennmittel Verwendung
finden. Derartige Trennmittel und ihre Herstellung sind beispielsweise aus der US-PS
4 164 476 und den GB-PSen 1 447 836 und 1 495 428 bekannt.
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Im folgenden werden übliche Zusätze für erfindungsgemäBe Entwickler
und Verfahren zu ihrer Herstellung näher erläutert.
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Ein erfindungsgemäßer Toner enthält neben einem der genannten Trennmittel
ein Harzbindemittel. Hierbei kann es sich um ein solches mit Trenneigenschaften
der beschriebenen Art oder ohne Trenneigenschaften, z.B. eine Epoxy-, Polyester-
oder Polyamidharz, handeln.
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Einem erfindungsgemäß verwendbaren Toner können erforderlichenfall.
beliebige Färbemittel, wie Pigmente oder Farbstoffe, einverleibt werden. Verwendbare
Färbemittel sind bekannt. Beispiele hierfür sind Ruß (CI Nr. 77266), Nigrosinfarbstoff
(CI Nr. 50415), Anilinblau (CI Nr.
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Chalcoölblau (CI Nr. 61555), Chromgelb (CI Nr.
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Ultramarinblau (C1 Nr. ), Du Pont Ölrot (CI Nr. ), Chinolingelb (CI
Nr. ), Methylenblauchlorid (CI Nr.
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52015), Phthalocyaninblau (CI Nr. 74160), Malachitgrünoxalat (CI Nr.
42000), Lampenruß (CI Nr. 77266), Ölschwarz (CI Wr. 77011), Azoolschwarz (CI Er.
) und/oder Rose Bengal CCI Nr. 45440). Beim üblichen xerographischen Eopieren von
Druckvorlagen kann der Toner aus einem schwarzen Farbstoff, wie Ruß, oder einem
schwarzen Farbstoff, z.B.
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Amaplastschwarz, hergestellt werden.
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Einem erfindungsgemäß einsetzbaren Toner können verschiedene Mengen
Färbemittel einverleibt werden. Üblicherweise beträgt die Färbemittelmenge pro 100
Gew.-Teile Harzbindemittel des Toners 1 bis 20 Gew.-Teil(e) Färbemittel.
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Wenn der Toner als Einkomponententoner verwendet wird, kann ihm eine
beliebige magnetische Substanz zugesetzt werden.
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Verwendbare magnetische Substanzen sind Substanzen, die durch ein
Magnetfeld in Magnetfeldrichtung stark magnetisierbar sind und vorzugsweise eine
schwarze Färbung aufweisen, in dem Harz in hohem Maße dispergierbar sind und chemische
Stabilität aufweisen. Darüber hinaus sollte die Teilchengröße der magnetischen Substanz
so fein wie möglich sein, insbesondere 1 pin nicht übersteigen.
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Verwendbar sind Legierungen oder Verbindungen mit ferromagnetischen
Elementen, wie Eisen, Kobalt und Nickel, einschlieBlich Ferrit und Magnetit. oder
Legierungen ohne
ferromagnetische Elemente, die Jedoch durch geeignete
Wärmebehandlung ferromagnetische Eigenschaften erhalten haben, s.B. Legierungen
der Art, die als Heusler'sche Legierungen bezeichnet werden und Mangan und Kupfer
enthalten, z,B.
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Mangan/Kupfer/Aluminium-Legierungen oder Mangan/Kupfer/-Zinn-Legierungen,
oder ein Ohromchlorid.
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Diese ferromagnetischen Substanzen sollten vorzugsweise eine durchschnittliche
Teilchengröße von 0,1 bis 1 Wm aufweisen und dem Toner, bezogen auf 100 Gew.-Teile
Har«-bindemittel des Toners, in einer Menge von etwa 50 bis 300, vorzugsweise von
90 biß 200 Gew.-2eilen einverleibt werden.
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Dem erfindungsgemäß verwendbaren Toner können auch Ladungssteuerstoffe
oder die Fließfähigkeit steuernde Mittel zugesetzt werden.
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Erfindungsgemäß verwendbare Ton er erhält man nach üblichen Verfahren,
beispielsweise nach dem sogen. Knetverfahren oder durch Polymerisation.
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Bei Durchführung des Knetverfahrens werden beispielsweise ein Harzbindemittel
für den Toner, ein Trennmittel, ein Färbemittel, ein Ladungssteuerstoff, eine magnetische
Substanz und dergl. gemischt und aufgeschmolzen, durchgeknetests abgekühlt und pulverisiert,
wobei man einen Toner erhält.
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Bei Durchführung einer einstufigen Polymerisation, beispielsweise
Suspensionspolymerisation, zur Herstellung des Toners werden mit dem Monomeren ein
Harzbindemittel ftir den Toner, ein Trennmittel. ein Färbemittel, ein Iadungssteuerstoff,
eine magnetische Substanz u.dgl. gemischt und dann
das Ganze polymerisiert.
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Die durchschnittliche Teilchengröße des erfindungsgemäß zu verwendenden
Toners beträgt zweckmäßigerweise 1 bis 50, vorzugsweise 7 bis 30 Sm. Wenn die durchschnittliche
Teilchengröße des Toners 50 pin übersteigt, wird das Tonerbild zu rauh, so daß sich
Tonerteilchen dieser Größe für die Bilderzeugung in der Praxis nicht eignen. Wenn
andererseits die durchschnittliche Teilchengröße 1 Wm unterschreitet, d.h. wenn
der Toner feinpulverig ist, kommt es zu einer fleckigen Verschmutzung des aufladbaren
Aufeichnungsmaterials mit dem Toner, einer Abnahme der Smpfindlichkeit des aufladbaren
Aufzeichnungsmaterials und einer Beeinträchtigung der Bildqualität. Aus diesen Gründen
eignet sich ein derart feinpulveriger Toner für die Praxis nicht.
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Erfindungsgemäß eignen sich besonders Toner eines Erweichungspunkts,
bestimmt nach der Bing- und Kugelmethode von 1000 bis 1700C und insbesondere einer
Einfriertemperatur von 400 bis 11000. Wenn der Erweichungspunkt (des Toners) unter
1000C liegt, werden die Tonerteilchen so stark pulverisiert, daß es zu einer Verechleierung
des Aufseichnungsmaterials durch den Toner kommt. Wenn andererseits der Erweichungspunkt
(des Toners) über 1700C liegt, wird der Toner so hart, daß seine Pulverisierung
Schwierigkeiten bereitet und daß zu seiner Fixierung eo stark erwärmt werden muß,
daß das Fixiervermögen beeinträchtigt wird. Wenn die Einfriertemperatur unter 400C
liegt, kommt es bei üblicher Lagerung bei einer Temperatur von nicht über 400C zu
einem Verbacken des Toners. Wenn die Einfriertemperatur über 1100C liegt, muß die
Fixiertemperatur erhöht werden, was zu einer Beeinträchtigung des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials
führt und folglich unerwünscht ist.
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Ein erfindungsgemäß einsetzbarer Entwickler besteht vorzugsweise aus
einem leitenden magnetischen Entwickler. Der Widerstand dieses leitenden magnetischen
Entwicklers, doho des sogen. leitenden magnetischen Toners, reicht von 10² bis 1014,
vorzugsweise von 104 bis 1012 acm. Der Widerstand läßt sich durch den Gehalt an
magnetischer Substanz ändern oder es kann ein Färbemittel. wie Rußp oder ein Leitfähigkeit
liefernder Zusatz, mitverwendet werden.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Bilderzeugungsverfahrens
kann man einen leitenden magnetischen Ton er der beschriebenen Art auf übliches
Papier übertragen. Hierdurch lassen sich nicht nur die hervorragenden Eigenschaften
leitfähiger magnetischer Ton er (kaum anfällig gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen,
leichte Erreichbarkeit einer guten Bildqualität, gute Steuerbarkeit der Bildqualität,
einfache Durchführbarkeit der Entwicklung) zur Geltung bringen, sondern auch im
Hinblick auf die zu lösenden Aufgaben optimale Ergebnisse erreichen.
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Erfindungsgemäß gut verwendbare Toner sind beispielsweise: Toner 1
Styrol /Butylmethacrylat /Nethylmethacrylat-(5:3:2)-Mischpolymerisat 100 Teile Ruß
(CI Er. 77266) 20 Teile Magnetit 150 Teile Volumenwiderstand: 1 OB ii. cm
Toner
2 Styrol/Butylmethacrylat (7: 3)-Mischpolymerisat 100 Teile Polypropylen (durchschnittliches
Molekulargewicht: 4500) 5 Teile Ruß (CI Nr. 77266) 20 Teile Magnetit 150 Teile Volumenwiderstand:
109 nu cm Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das auf dem aufladbaren
Aufzeichnungsmaterial befindliche Tonerbild durch Bildübertragung mittels Druck
auf ein Sbertragungsmittel, -medium oder -material übertragen. Dieses obertragungsmaterial
besteht aus üblichem Papier, beispielsweise Kopierpapier, das oberflächlich eine
Isolierbehandlung erfahren hat. Das auf das Vbertragungsmaterial übertragene Tonerbild
wird durch Erwärmen zum Zeitpunkt der Ubertragung oder zu einem beliebigen Zeitpunkt
nach der Übertragung auf dem tibertragungsmaterial zu einem Dauerbild fixiert.
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Die Bildübertragung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt
eine Druckübertragung dar, d.h. das auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial befindliche
Tonerbild wird ausschließlich durch Druck von der Rückseite des Übertragungsmaterials
her mittels einer Druckwalze auf das Vbertragungsmaterial übertragen. Der eur Bildübertragung
ausgeübte Druck hängt von der Art des verwendeten aufladbaren Aufzeichnungsmaterials,
dem Toner, der ftbertragungsgeschwindigkeit u.dgl. ab und kann sehr verschieden
sein. In vielen Fällen erreicht man gute Ergebnisse bei Drucken von etwa 70 g/cm.
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In der Regel erreicht man bei größeren Drucken einen höheren Übertragungsgrad.
Ein übermäßiger Druck ist jedoch im Hinblick
auf die (dann erforderliche)
Festigkeit des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials unerwünscht.
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Durch Erwärmen des Toners zum Zeitpunkt der Ubertragung kann man den
ttbertragungsgrad steigern und gleichzeitig das übertragene Tonerbild fizieren.
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Zum Erwärmen bedient man sich üblicher Mittel, s.B. einer Heizeinrichtung
im Inneren der zum Andrücken des Ubertragungsmaterials an das Tonerbild verwendeten
Walze. Andererseite kann daß obertragungsmaterial auch vorgewärmt werden.
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Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung
näher erläutert. In der Zeichnung ist mit 1 ein dielektrisches Aufzeichnungsmaterial
in Form eines Bandes mit einer Schicht eines fluorhaltigen Harzes auf einem leitenden
Schichtträger beseichnet.In einem Abschnitt 2, in dem sich eine Ionenmodulationselektrode
befindet, erfolgt die Ausbildung eines latenten elektrostatischen Bildes. Mit 3
ist eine Entwicklungsstation, in der mit Hilfe eines leitenden magnetischen Toners
eine Entwicklung stattfindet, bezeichnet. Das dielektrische Aufzeichnungsmaterial
1 läuft in Form eines endlosen Bandes über Walzen 4, 5 und 6.
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Mindestens eine der Walzen ist an eine nicht dargestellte Antriebequelle
angeschlossen. Das bandförmige dielektrische Aufzeichnungsmaterial bewegt sich in
Pfeilrichtung vorwärts.
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In einem Bildübertragungsabschnitt 7 findet die BildUbertragung statt.
Mit Hilfe einer Fixierwalze 8 mit darin befindlicher Heizeinrichtung 8a erfolgt
eine Fixierung des übertragenen Bildes auf einem Aufzeichnungspapier 9. Mit 10 ist
eine Säuberungsvorrichtung zum Entfernen des auf dem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial
1 nach erfolgter Übertragung des Tonerbildes zurückbleibenden Toners bezeichnet.
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Mit Hilfe einer Entladungeeinrichtung 11 wird die Restladung
beseitigt.
Das bandförmige dielektrische Aufzeichnungsma terial 11 wird mit Hilfe einer Kühleinrichtung
12 gekühlt.
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Im folgenden wird der Verfahrensablauf naher erläutert.
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Das über die Walzen 4, 5 und 6 laufende bandförmige dielektrische
Aufzeichnungsmaterial 1 wird derart angetrieben, daß es sich in Pfeilrichtung bewegt.
Auf diesem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial 1 wird mit Hilfe der durch die Ionenmodulationselektrode
bildgerecht modulierten Ionen in dem Abschnitt 2 zur Erzeugung des latenten elektrostatiechen
Bildes ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt. Entwickelt wird dieses in der
Entwicklungsstation 3 mit Hilfe des leitenden magnetischen Toners.
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Hierbei geht das latente elektrostatische Bild in ein Tonerbild über.
Das das Tonerbild tragende bandförmige dielektrische Aufzeichnungsmaterial 1 wird
dann zum Bildübertragungsabschnitt 7 weiterbewegt. Dort wird das Toner bild auf
das mit Hilfe einer nicht dargestellten Papierzufuhreinrichtung zugeführte Ubertragungspapier
9 übertragen. Zur Vbertragung werden das bandfUrmige dielektrische Aufzeichnungsmaterial
1 und das Aufzeichnungspapier 9 mit Hilfe der Wal&e 5 und der Fixierwalze 8
zum Fixieren des übertragenen Bildes aneinandergepreßt. Gleichzeitig wird das Ganze
durch die in der Walze 8 befindliche Heizeinrichtung 8a erwärmt. Auf diese Weise
erfolgt gleichzeitig eine Vbertragung des Tonerbildes auf das Ubertragungspapier
und eine Fixierung des übertragenen Bildes auf dem Ubertragungspapier. Das nun das
Tonerbild als Dauerbild tragende Aufzeichnungspapier 9 wird aus dem System ausgetragen.
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Nach der Vbertragung des Tonerbildes bewegt sich das bandförmige dielektrische
Aufzeichnungsinaterial 1 zu der Reinigungsstation
10 und wird
dort von dem noch vorhandenen Resttoner befreit. Die auf dem bandförmigen dielektrischen
Aufzeichnungsinaterial noch vorhandene Restladung wird in der Entladungsstation
11 eliminiert.
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Das zur Bilderzeugung verwendete bandförmige dielektrische Aufzeichnungsmaterial
wird - wie beschrieben - im Bildübertragungsabschnitt erwärmt. Da jedoch ein erwärmtes
dielektrisches Aufzeichnungsmaterial das Entstehen eines (neuen) latenten elektrostatischen
Bildes und die Entwicklung beeinträchtigt, wird es vor einer Wiederverwendung in
der EWhlvorrichtung 12 gekühlt.
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Das folgende Bespiel und die folgenden Vergleichsbeispiele sollen
die Erfindung näher veranschaulichen.
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Beispiel Auf einen durch Vakuumbedampfen eines Polyesterschichtträgers
mit Aluminium erhaltenen leitenden Schichtträger wird eine 20 zum starke Polytetrafluorethylenschicht
aufgetragen und -getrocknet, wobei ein bandförmiges dielektrisches Aufzeichnungsmaterial
erhalten wird. Das erhaltene bandförmige dielektrische Aufzeichnungsmaterial wird
in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung zur Bilderzeugung verwendet.
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Als Toner wird der bereits beschriebene Toner 1 verwendet.
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Das auf dem Aufzeichnungspapier erhaltene Tonerbild ist scharf gestochen
und von hoher Dichte. Bei einer Xnderung der Umgebungsfeuchtigkeit zwischen 50 und
80 ffi (relative Feuchtigkeit) erhält man in Jedem Falle eine scharf gestochene
und hochdichte Bildkopie.
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Auf der Oberfläche des bandförmigen dielektrischen Aufzeichnungsmaterials
läßt sich nach erfolgter Ubertragung des Tonerbildes kein Resttoner feststellen,
d.h. das dielektrische Aufzeichnungsmaterial ist nach jedem Vbertragungevorgang
so sauber, daß es ohne Säuberung wieder verwendet werden kann.
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Wenn bei der Herstellung des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials
anstelle des Polytetrafluorethylen ein handelsübliches Polyimidharz verwendet wird,
erhält man ebenfalls eine scharf gestochene und hochdichte Bildkopie.
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Auch hier ist das Aufzeichnungsmaterial ähnlich unempfindlich gegen
Feuchtigkeitsänderungen wie im Palle der Verwendung des Polytetrafluorethylens.
Im Falle der Verwendung des Polyfmidharzes ist allerdings nach erfolgter Bildübertragung
auf dem bandfbrmigen dielektrischen Aufzeichnungsmaterial eine bestimmte Restmenge
Toner feststellbar. Diese läßt sich jedoch durch Säubern nahezu vollständig entfernen.
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Bei Verwendung von Polytetrafluorethylen beträgt das Oberflächenpotential
des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials 800 Volt, die Maximumdichte des hierbei
erhaltenen Toner bildes 1,2.
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Bei Verwendung von Polyethylen anstelle des Polytetran uorethylens
beträgt das Oberflächenpotential des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials dagegen
nur 250 Volt und die Maximumdichte des hierbei erhaltenen Tonerbildes lediglich
0.3.
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Vergleichsbeispiel 1 Als Entwickler wird ein durch Verkneten eines
Gemischs der folgenden Zusammeneetzung: handelsübliches Epoxyharz 40 Teile handelsüblicher
Ruß (CI Nr. 77266) 12 Teile handelsüblicher Magnetit 60 Teile, Pulverisieren und
Klassifizieren des Pulvers erhaltener leitender magnetischer Toner einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 15 Wm und eines Volumenwiderstands von 108 acm. der Trenneigenschaften
aufweist, verwendet.
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Als dielektrisches Aufzeichnungsmaterial wird ein elektrisch vernickeltes
Polyesterband mit darauf aufgetragener Polytetrafluorethylenschicht einer Stärke
von 100 Wm verwendet.
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Mit Hilfe des erhaltenen Entwicklers und dielektrischen Aufzeichnungsmaterials
wird versucht, in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung Bildkopien herzustellen.
Mit einer Lineargeschwindigkeit von 100 minis wird zwischen dem das Tonerbild tragenden
dielektrischen Aufzeichnungsmaterial und der auf eine Temperatur von 1800C erhitzten
Walze ein Ubertragungspapier hindurchlaufen gelassen. Der Druck der Heizwalze gegen
das dielektrische Aufzeichnungsmaterial beträgt 2 kg/cm.
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Das vbertragungspapier haftet fest an dem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial
und läßt sich nicht von letzterem trennen.
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Vergleichsbeispiel 2 Das Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, wobei
jedoch anstelle des Epoxyharzes (in dem Toner) ein Polyesterharz eines Erweichungspunkts
von 10900 verwendet wird. Obwohl sich das Vbertragungspapier vollständig von dem
dielektrischen Aufzeichnungsmaterial trennen läßt, findet sich auf der Oberfläche
des dielektrischen Aufseichnungsmaterials Resttoner.
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Zur Entfernung des Resttoners wird das Aufzeichnungsmaterial gesäubert,
indem darauf ein bei hoher Temperatur vulkanisierter Silikonkautschuk gepreßt wird.
Der Resttoner läßt sich hierbei jedoch nicht ausreichend entfernen, so daß die Folgekopien
Geisterbilder zeigen.