DE3126174C2 - Elektrostatographisches Verfahren zur Bilderzeugung - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Bilderzeugung, bei welchem ein auf einem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial mit einem hitzebeständigen Harz erzeugtes latentes elektro statisches Bild mit Hilfe eines Trenneigenschaften aufweisenden Entwicklers zu einem Tonerbild entwickelt und das erhaltene Tonerbild auf ein Übertragungsmittel oder -medium übertragen wird, indem letzteres mit ersterem in Druckkontakt gebracht wird.

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trennmittel (B) ein niedrigmolekulares Polyethylen oder ein niedrigmolekulares Polypropylen verwendet.

Die Erfindung betrifft ein elektrostatographisches Verfahren zur Bilderzeugung.

Es ist allgemein üblich, mit Hilfe eines Photoleiters, wie Selen oder Zinkoxid, erzeugte latente elektrostatische Bilder mit Hilfe färbender Teilchen, z. B. eines Toners, zu entwickeln und das hierbei erhaltene Tonerbild auf elektrostatischem Wege auf als Bildempfangsmaterial dienendes Papier zu übertragen. Nachteilig an diesen üblichen Verfahren ist, daß der Übertragungsgrad zu wünschen übrig läßt und die Bildqualität durch die Übertragung beeinträchtigt wird. iJarüber hinaus ist dieses übliche Verfahren für Umgebungseinflüsse abfällig. In Fällen, in denen der Übertragungsgrad zu wünschen übrig läßt, bleibt der Toner nach beendeter Übertragung an dem Photoleiter haften, so daß ein geeigneter Reinigungsvorgang nachgeschaltet werden muß. Hierbei wird eine große Menge Toner verbraucht. Auch in einer Umgebung hoher Feuchtigkeit sinkt der Übertragungsgrad.

Hierbei kommt es vor, daß bestimmte Bezirke überhaupt nicht oder unregelmäßig übertragen λ erden und daß das Auflösungsvermögen beeinträchtigt wird. In Extremfällen findet überhaupt keine Bildübertragung statt.

Neben einer elektrostatischen Übertragung gibt es auch noch eine Druckübertragung. Bei der Druckübertragung wird ein als Bildempfangsmaterial dienender Papierbogen von seiner Rückseite her mit Hilfe einer Druckwalze auf den Photoleiter gepreßt. In bestimmten Fällen wird der Toner zum Zeitpunkt der Druckübertragung erwärmt. Durch die geschilderte Druckübertragung läßt sich einerseits der Übertragungsgrad gegenüber einer üblichen elektrostatischen Übertragung verbessern, andererseits ist die Druckübertragung gegenüber Umwelteinflüssen weniger anfällig. Die Druckübertragung kann jedoch ziemlich kompliziert sein, und zwar insbesondere dann, wenn das Tonerbild über einen Zwischenbildträger auf den als Bildempfangsmaterial dienenden Papierbogen übertragen wird. 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 Durchführung des Verfahrens ermöglicht, verwendet wird, bereitet es Schwierigkeiten, das Bild auf normales Papier zu übertragen.

so Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein einfach u.id wirtschaftlich in einem kompakten Kopiergerät durchführbares Verfahren zur Bilderzeugung zu entwickeln, das gegenüber Umwelteinflüssen, z. B. Feuchtigkeit, nicht anfällig ist, einen hohen Übertragungsgrad gewährleistet und auch bei Verwendung eines leitenden magnetischen Entwicklers eine Bildübertragung auf übliches Papier ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein elektrostatographisches Verfahren zur Bilderzeugung, das durch die Kombination folgender Maßnahmen gekennzeichnet ist:

A. auf einem elektrostatisch aufladbaren Aufzeichnungsmaterial mit einer hitzebeständigen Aufzeichnungsschicht aus Polytetrafluorethylen, einem Tetrafluorethylen/Hexafluorethylen-Mischpolymerisat, Polytrifluorchlorethylen, einem Polyperfluoralkylen, Poiyfluorvinyiiden, einem Trifluorchlorethylen/Fluorvinyliden-Mischpolymerisat, einem Polyperfluoralkoxyharz und/oder Polyvinylheptafluorbutylat wird ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, das

B. mit einem Toner mit mindestens einem Styrolhomopolymerisat, einem Mischpolymerisat eines Styrols mit mindestens einem sonstigen rt^-cthylenisch ungesättigten Monomeren und/oder einem Mischpolymerisat eines eine «-Methylengruppe aufweisenden aliphatischen Monocarbonsäureesters, wobei bei dem Homo- oder Mischpolymerisat das Verhältnis durchschnittliches Molekulargewicht/Zahlenmitlelmolekulargcwicht mindestens 3,5 beträgt als Bindemittel oder mit einem Toner der eine Fettsäure, ein Metallsalz einer Fettsäure, ein Fettsäureamid, einen Fettalkohol, ein Gleitmittel, einen Fettsäureester und/oder ein niedrigmolekulares Polyolefin als Trennmittel enthält zu einem Tonerbild entwickelt und

C. auf ein Bildempfangsmaterial dadurch übertragen wird, daß die das Tonerbild tragende Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials mit dem Bildempfangsmaterial unter Erwärmung in Druckkontakt gebracht wird.

Aus dem Stand der Technik (DE-OS 16 22 358. DE-OS 21 52 466, DE-AS 15 22 709. DE-AS 14 72 945. DE-OS 25 15 665, DE-OS 23 52 604) sind zwar bereits einzelne Maßnahmen von Verfahren zur Bilderzeugung bekannt, bei denen ein auf einem aufiadbaren Aufzeichnungsmaterial mit einer Aufzeichnungsschicht gebildetes latentes elektrostatisches Bild mit einem Toner zu einem Bild entwickelt und dieses auf ein Bildempfangsmaterial übertragen wird. Aus den genannten Druckschriften ist jedoch die erfindungsgemäße Kombination der Einzelmaßnahmen A, B und C des Verfahrens dieser Anmeldung nicht herleitbar, die allein zur Lösung der Aufgabe führt ίο

Aus Gründen eines optimalen Übertragungsgrades werden als hitzebeständige Harze erfindungsgemäß fluorhaltige Harze verwende!. Das auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial befindliche Tonerbild wird nicht immer zu 100% auf das Bildempfangsmaterial übertragen. Bei Verwendung eines fluorhaltigen Harzes erfolgt jedoch eine nahezu 100%ige Übertragung. Selbst wenn auf dem Aufzeichnungsmaterial noch Toner zurückbleiben, gestaltet sich die Reinigung des Aufzeichnungsmaterials sehr einfach.

Wenn das latente elektrostatische Bild nach einem üblichen elektrophotographischen oder elektrostatographischen Verfahren erzeugt wird, kann das aufladbare Aufzeichnungsmaterial zur leichteren Eliminierung des latenten elektrostatischen Bildes nach der Bildübertragung einen Photoleiter enthalten.

Erfindungsgemäß verwendbare Photoleiter sind übliche anorganische oder organische Photofilter, wie CdS, CdSSe, CdsVZnSe, ZnCdS, TiO₂, ZnO und CdS · CdCO₃ oder mit beispielsweise einem wärmehänoaren Harz beschichtete anorganische Photoleiter der beschriebenen Art sowie als organische Photoleiter Pyrazoline oder Oxadiazole, die elektrische Ladungen erzeugen.

Aus Gründen einer optimalen Hitzebeständigkeit sollten als Photoleiter vorzugsweise anorganische Photoleiter verwendet werden.

Der erfindungsgemäß der aufladbaren Schicht des Aufzeichnungsmaterials einzuverleibende Photoleiter kann in der Phase des hitzebeständigen Harzes gelöst oder in Pulverform dispergiert sein. Die durchschnittliche Teilchengröße des dispergierten Photoleiters sollte zweckmäßigerweise nicht über 5, vorzugsweise nicht über 2 μπι betragen.

Bezogen auf einen Gewichtsteil hitzebeständiges Harz gelangen zweckmäßigerweise 1,5 bis 6,0, vorzugsweise 1,8 bis 5 Gew.-Teile Photoleiter zum Einsatz.

Zur Steuerung des Oberflächenpotentials der aufiadbaren Schicht des Aufzeichnungsmaterials und zur Verbesserung der Hitze- und Abnutzungsbeständigkeit können der aufladbaren Schicht des erfindungsgemäß verwendbaren Aufzeichnungsmaterials anorganische Pigmente hohen Widerstands, z. B. Zinkoxid, Titanoxid, Calciumcarbonat, Kieselsäure, Silikate, Zinksulfid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Glimmer, Tone, Talkum, Sericit oder Bariumsulfat, oder ferroelektrische Substanzen, wie Bariumtitanat, Bleititanat oder Magnesiumtitanat, einverleibt werden.

Da ein erfindungsgemäß einzusetzendes aufladbares Aufzeichnungsmaterial wiederholt verwendet werden soll, sollte ; weckmäßigerweise seine Oberfläche durch Schleifen geglättet werden, um die Bildqualität, die Haltbarkeit und die Reinigungseigenschaften sowie die Versehe .lutzungsbeständigkeit 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. Die Oberfläche -des Aufzeichnungsmaterials kann beispielsweise mit einem Schleifstein, mit Sandpapier oder mit Hilfe einer Schwabbe! geschliffen werden. Welchen Schleifverfahrens sich man im einzelnen bedient, hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab. Die Rauheit der Oberfläche des derart geschliffenen aufladbaren Aufzeichnungsmaterial sollte vorzugsweise nicht über 5 μπι betragen.

Die aufladbare Schicht eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials kann erforderlichenfalls zur Verbesserung der verschiedensten Eigenschaften noch die verschiedensten Zusätze enthalten.

Die aufladbare Schier.! des Aufzeichnungsmaterials kann verschieden dick sein, vorzugsweise sollte ihre Stärke 5 bis 200 μπι betragen.

Geeigneie leitende Schichtträger sind beispielsweise Folien aus Metallen, wie Aluminium oder rostfreiem Stahl, oder Schichtträger mit einer darauf aufgedampften leitenH^a Schicht aus einem Metall, Metalloxid oder Metallhalogenid, wie Palladium, Aluminium, Platin, Indiumoxid oder Kupfer(I)-jodid. Die leitende Schicht ist auf einen isolierenden Schichtträger, z. B. einer Polyimid-, Polyethylenterephthalat-, Polycarbonat- oder i'olyethylenfolie, aufgedampft. Selbstverständlich eignen sich zur Herstellung erfindungsgemäß verwendbarer aufladbarer Aufzeichnungsmaterialien auch noch andere leitende Schichtträger.

Auf einen isolierenden Schichtträger der genannten Art kann auch ein rußhaltiges hitzcbständiges Harz aufgetragen sein.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäß eingesetzten leitenden Schichtträger um eine Aluminiumfolie oder einen Schichtträger, bei welchem auf einen isolierenden Schichtträger der angegebenen Art ?ine Aluminiumschicht im Vakuum aufgedampft ist.

Die Haftung zwischen der aufladbaren Schicht und dem leitenden Schichtträger kann durch übliche anodische Oxidation (der Aluminiumoberfläche), Eloxierung mit Hilfe von Oxalsäure, Schwefel- oder Chromsäurebehandlung oder Ausbildung einer wasserhaltigen Aluminiumoxidschicht durch Auskochen oder Dampfbehandlung des Aluminium-Schichtträgers verbessert werden.

Ein aufladbares Aufzeichnungsmaterial der beschriebenen Art kann als Belag auf einer geeigneten Trommel oder als endloses Band ausgestaltet sein.

Im Rahmen des crfinriungsgemäßen Bilderzeugungsverfahrens wird auf der beschriebenen Oberfläche des aufladbaren Aufzeichnuugimaterials ein latentes, elektrostatisches Bild erzeugt. Die ErzeuEune des latenten

elektrostatischen Bildes kann direkt auf der Oberfläche des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials mit Hilfe einer Mehrnadelelektrode oder auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe von Modulationsionen erfolgen. Die betreffenden Ionen passieren eine lonenmodulationselektrode mit mindestens einer Reihe aus mehreren öffnungen, die den Durchtritt eines lonenstroms 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 lonenmodulationselektrode bevorzugt.

Das auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial gebildete laterne elektrostatische Bild wird mit Hilfe eines

ίο Entwicklers entwickelt und dadurch sichtbar gemacht. Es gibt zwei Arten von Entwicklern, nämlich sogenannte Zweikomponentenwickler aus einem Toner und einem Träger, und Einkomponentenwickler aus einem eine magnetische Substanz enthaltenden Toner. Beide Arien von Entwicklern sind erfindungsgemäß einsetzbar. Bevorzugt wird jedoch aus den später noch erläuterten Gründen die Verwendung eines leitenden magnetischen Entwicklers.

Ein erfindungsgemäß verwendbarer Entwickler muß gute Trenneigenschaften aufweisen. Unter »guten Trenneigenschaften« ist zu verstehen, daß das auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial befindliche Tonerbild in geeigneter Weise während des Ubertragungsvorgangs auf das Bildempfangsmaterial 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 Toner und Trennmittel. Bei dem Trennmittel kann es sich um eine Selbsttrenneigenschaften aufweisende Substanz handeln, oder die betreffenden Eigenschaften können dem den Toner bildenden thermoplastischen Harz verliehen werden.

Mittel, mit welchen dem als Harzbindemittel zur Verwendung als Toner erfindungsgemäß Trenneigenschaften verliehen werden, sind Styrolhomopolymerisate, Mischpolymerisate eines Styrols mit mindestens einem sonstigen Λ^ί-ethylenisch ungesättigten Monomeren und/oder einem Mischpolymerisat eines eine «-Methylengruppe aufweisenden aliphatischen Monocarbonsäureester, wobei bei dem Homo- oder Mischpolymerisat das Verhältnis durchsv. hnittliches Molekulargewicht/Zahlenmittelmolekulargewicht mindestens 3,5 beträgt.

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 3,4-Dichlorstyro! und deren Derivate, vorzugsweise Styrol selbst; a^?-ethylenisch ungesättigte Monomere sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Monoolefine, wie Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen, halogenierte Vinylverbindungen, wie Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylbenzoat und Vinylbutyrat, Ester von eine «-Methylengruppe aufweisenden aliphatischen Monocarbonsäuren sind z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobu-

J5 tyiacryiai. Dodccyiacryiai, 2-Etnyihexy!acryiai. 2-C'niorethviacryiat. Phenyiacryiai. fviethyi-zi-chioracryiat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat, Derivate der Acryl- oder Methacrylsäure, wie Acrylnitril und Acrylamid, Vinylether, wie Vinyläther, Vinylketone, wie Vinylmethylketon, N-Vinylverbindungen, wie N-Vinylpyrrol und N-Vinylcarbazol. und Vinylnaphthaline.

Spezifische Beispiele für verwendbare Mischpolymerisate sind

Styrol/Vinylacetat-, Styrol/Methylmethacrylat-, Styrol/2-Ethylhexy Imethacrylat-,
Styrol/2-Chlorethylacrylat-, Styrol/Phenylmethacrylat-, Styrol/Butylmethacrylat- und
Styrol/Butylmethacrylat/Ethylmethacrylat- Mischpolymerisate.

Diese Polymerisate sollten zweckmäßigerweise ein durchschnittliches Molekulargewicht von mindestens 3000, vorzugsweise von 3000 bis 500 000, aufweisen.

Als Zusatz geeignete Trennmittel sind erfindungsgemäß niedrigmolekulare Polyolefine, Fettsäuren, Metallsalze von Fettsäuren, Fettsäureamide, Fettalkohole, Gleitmittel und Fettsäureester.

Bei den in erfindungsgemäß einsetzbaren Entwicklern verwendbaren niedrigmoiekularen Polyolefinen handelt es sich um Olefinhomopolymerisate oder Mischpolymerisate aus Olefinen und sonstigen Monomeren jeweils niedrigen Molekulargewichts. Olefinmonomere sind beispielsweise Ethylen, Propylen, Buten-1 und Octen-1 sowie deren Analoge mit ungesättigter Bindung an verschiedenen Stellen und solche, bei denen als Seitenkette eine Alkylgruppe eingeführt ist, z. B.3-Methyl-l-buten oderS-Propyl-S-methyl^-hexen.

Zur Herstellung der Mischpolymerisate eines Styrols verwendbare Monomere sind beispielsweise Vinyläther, wie Vinyimethyläther, Vinylphenyläther, Vinylester, wie Vinylacetat, halogenierte Olefine, wie Tetrafluorethylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Tetrachlorethylen, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Ν,Ν-Dimethylaminoethylmethacrylat und tert-Butylaminoethylmethacrylat, Acrylsäurederivate, z. B. Acrylnitril und N,N-Dimethylacryiamid, organische Säuren, wie Acryl- und Methacrylsäure, Diethylfumarat und/?-Pinen.

Erfindungsgemäß als Trennmittel verwendbare niedrigmolekulare Polyolefine sind Polyolefine, die als Monomerenbestandteüe lediglich Olefine enthalten, z. B.

Ethylen/Propylen-, Ethylen/Buten-, Ethylen/Penten-, Propylen/Buten-, Propylen/-Penten-,

Ethylen/3-Methyl-l-buten- oder
Ethylen/Propylen/Buten-Mischpolymerisate.

Weiterhin eignen sich Olefinmischpolymerisate mit mindestens einem Olefin der genannten Art und mindestens einem sonstigen Monomeren der genannten Art als Monomerenbcstandteile, z. B.

Ethylen/Vinylacetat-, Ethylen/Vinylmethyläther-, Ethylen/Vinylchlorid-, Ethylen/Methylacrvlat-, Ethylen/Methylmethacryiat (oder Methyiacrylat)-, Ethylen/Acrylsäure-, Propylen/Vinylacetat-, P'opylen/Vinylethylather-, Propylen/Ethylacrylat-, Propylen/Melhacry!säure-, Buten/Methylmethucrylat-, rVntcn/Vinylacetat-, Hexen/Vinylbutyrat-, Ethylen/Propylen-Vinylbutyrat- oder Ethylen/Vinylacetat/Vinylmethyläther- Mischpolymerisate.

Diejenigen Polyolefine niedrigen Molekulargewichts, die neben dem Olefin als Monomcrcnbesiandlcil ein sonstiges Monomeres enthalten, sollten das Olefin in möglichst großer Menge enthalten. Der Grund dafür ist, daß mit sinkendem Gehalt an dem Olefinbestandtcil die Trenneigenschaften schlechter werden und die Fließfähigkeit des Toners sowie die Bilderzeugungseigenschaften beeinträchtigt werden. Folglich sollte der Olefinanteil der Mischpolymerisate mindestens etwa 50 Mol-% beiragen. 1-5

Das durchschnittliche Molekulargewicht der niedrigmolekularen Polyolefine sollte zweckmäßigerweise 800 bis 45 000. vorzugsweise 1000 bis 10 000. betragen.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren niedrigmolekularen Polyolefine sollten zweckmäßigerweisc eine Erweichungstemperatur von 90 bis 180⁰C, vorzugsweise von 100 bis 140° C, aufweisen.

Pro 100 Gew.-Teile Harzkomponente des Toners sollte(n) 1 bis 20. vorzugsweise 3 bis 15Gew.-% 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.

Weitere Beispiele für in einem erfindungsgemäß einsetzbaren Entwickler verwendbare Trennmittel sind Metallsalze von Fettsäuren, z. B. Blei-, Zink-, Magnesium-, Kobalt-, Kupfer-, Calcium-, Cadmium-, Eisen-, Magnesium-, Kobalt-, Kupfer-, Calcium-, Cadmium-, Eisen-, Nickel-, Aluminium- und Bariumsalze der Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-, Arachidon-, Behen-,01-, Caprin-.Capron-, Linol- und Rizinolsäure.

Verwendbare höhere Fettsäuren sind beispielsweise Decanoe-, Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-, öl-, Line'- oder Rizinolsäure, d. h. Säuren mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen. Verwendbare Fettsäureamide sind Lauryl-, Myristyl-, Palmityl-, Stearyl-, Arachyl-, Behenyl-, Oleyl-, l.inolcyl-, Gadoleyl-, Erucasäure- und Selacho- jo lcsäureamid. Verwendbare Bisfettsäureamide sind beispielsweise Bislauryl-, Bismyristyl-, Bispalmilyl- oder Bisstearylamid oder N.N'-Didodecanoylcthylendiamin. Verwendbare höhere Alkohole sind Lauryl-, Myristyl-, Cetyl-, Stearyl-, Behenyl- oder Oleylalkohol. Verwendbare Fettsäureester sind beispielsweise die Ester einer !¹J

Fettsäure mit einem einwertigen Alkohol oder vollständige oder Teilester einer Fettsäure mit einem mehrwerti- '»

gen Alkohol. Gleitmittel sind beispielsweise natürlich vorkommende Paraffine, synthetische Paraffine, Mikro- 35 y wachse oder chlorierte Paraffine. Die menge an dem Entwickler ^ugeseUieiii Trennmittel reicht, bezogen auf π

das Gewicht des Entwicklers, zweckmäßigerweise von 0,1 bis 65, vorzugsweise von 0,2 bis 20 Gew.-%. ;.|

Weitere Trennmittel und ihre Herstellung sind beispielsweise aus der US-PS 41 64 476 und den GB-PS ;j

14 47 836 und 14 95 428 bekannt. ί|

Im folgenden werden übliche Zusätze für erfindungsgemäße Entwickler und Verfahren zu ihrer Herstellung 40 | näher erläutert. |

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. ein Epoxy-, Polyester- oder Polyamidharz, handeln. ij

Einem erfindungsgemäß verwendbaren Toner können erforderlichenfalls beliebige Färbemittel, wie Pigmente 45 | oder Farbstoffe, einverleibt werden. Verwendbare Färbemittel sind bekannt. Beispiele hierfür sind Ruß (CI |

Nr. 77 266), Nigrosinfarbstoff (Ci Nr. 50 415), Anilinblau, Chalcoölblau (CI Nr. 61 555), Chromgelb, Ultramarinblau, ölrot, Chinolingelb, Methylenblauchlorid (CI Nr. 52 015), Phthalocyaninblau (CI Nr. 74 160), Malachitgrünoxalat (Cl Nr. 42 000), Lampenruß (CI Nr. 77 266), ölschwarz (CI Nr. 77 011), Azoölschwarz und/oder Rose Bengal (Cl Nr. 45 440). Beim üblichen elektrophotographischen Kopieren von Druckvorlagen kann der Toner aus einem schwarzen Farbstoff, wie Ruß hergestellt werden.

Einem erfindungsgemäß einsetzbaren Toner können verschiedene Mengen Färbemittel einverleibt werden. Üblicherweise beträgt die Färbcmittelmenge pro 100 Gew.-Teile Harzbindemittel des Toners 1 bis 20 Gew.-Tcil(e) Färbemittel.

Wenn der Toner als Einkomponententoner verwendet wird, kann ihm eine beliebige magnetische Substanz zugesetzt werden. 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 μπι nicht übersteigen.

Verwendbar sind Legierungen oder Verbindungen mit ferromagnetischen Elementen, wie Eisen, Kobalt und oo Nickel, einschließlich Ferrit und Magnetit, oder Legierungen ohne ferromagnetische Elemente, die jedoch durch geeignete Wärmebehandlung ferromagnetische Eigenschaften erhalten haben, z. B. Legierungen der Art, die als Heuslersche Legierungen bezeichnet werden und Mangan und Kupfer enthalten, z. B. Mangan/Kupfer/Aluminium-Legierungen oder Mangan/Kupfer/Zinn-Legierungen, oder ein Chromchlorid.

Diese ferromagnetischen Substanzen sollten vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 bis 1 μπι aufweisen und dem Toner, bezogen auf 100 Gew.-Teile Harzbindemittel des Toners, in einer Menge von etwa 50 bis 300, vorzugsweise von 90 bis 200 Gew.-%Teilen einverleibt werden.

Dem erfindungsgemäß verwendbaren Toner können auch Ladungssteuerstoffe oder die Fließfähigkeit steu-

ernde Mittel zugesetzt werden.

Erfindungsgemäß verwendbare Toner erhält man nach üblichen Verfahren, beispielsweise nach dem sogen. Knetverfahren oder durch Polymerisation.

Bei Durchführung des Knetverfahrens werden beispielsweise ein Harzbindomittel für den Toner, ein Trennmittel, ein Färbemittel, ein Ladungssteuerstoff, eine magnetische Substanz gemischt und aufgeschmolzen, durchgeknetet, abgekühlt und pulverisiert, wobei man einen Toner erhält.

Bei Durchführung einer einstufigen Polymerisation, beispielsweise Suspensionspolymerisation, zur Herstellung des Toners werden mit dem Monomeren ein Harzbindemittel für den Toner, ein Trennmittel, ein Färbemittel, ein Ladungssteuerstoff, eine magnetische Substanz gemischt und dann das Ganze polymerisiert.

Die durchschnittliche Teilchengröße des erfindungsgemäß zu verwendenden Toners beträgt zweckmäßigerweise 1 bis 50, vorzugsweise 7 bis 30 μιτι. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Toners 50 μπι 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 μιη unterschreitet, d. h. wenn der Toner feinpulverig ist, kommt es zu einer fleckigen Verschmutzung des aufiadbaren Aufzeichnungsmaterials mit dem Toner, einer Abnahme der Empfindlichkeit des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials und einer Beeinträchtigung der Bildqualität. Aus diesen Gründen eignet sich ein derart feinpulveriger Toner für die Praxis nicht.

Enindungsgemäß eignen sich besonders Toner eines Erweichungspunkts, bestimmt nach der Ring- und Kugelmethode, von 100" bis 170⁰C und insbesondere einer Glasübergangstempcralur von 40" bis 110"C. Wenn der Erweichungspunkt (des Toners) unter l00^QC liegt, werden die Tonerteilchen so stark pulverisiert, daß es zu einer Verschleierung des Aufzeichnungsmaterial* 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 so stark erwärmt werden muß, daß das Fixiervermögen beeinträchtigt wird. Wenn die Glasübergangstemperatur unter 40⁰C liegt, kommt es bei üblicher Lagerung bei einer Temperatur von nicht über 40⁰C zu einem Verbacken des Toners. Wenn die Glasübergangstemperatur über UO⁰C liegt, muß die Fixiertemperatur erhöht werden, was zu einer Beeinträchtigung des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials führt und folglich unerwünscht ist.

Ein erfindungsgemäß einsetzbarer Entwickler besteht vorzugsweise aus einem leitenden magnetischen Entwickler. Der Widerstand dieses leitenden magnetischen Entwicklers, d. h. des sogen, leitenden magnetischen Toners, reicht von 10² bis 10^H, vorzugsweise von 10⁴ bis 10¹² Ω · cm. Der Widerstand läßt sich durch den Gehalt an magnetischer Substanz ändern, oder es kann ein Färbemittel, wie Ruß, oder ein Leitfähigkeit liefernder Zusatz, mitverwendet werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Bilderzeugungsverfahrens kann man einen leitenden magnetischen Toner der beschriebenen Art auf übliches Papier übertragen. Hierdurch lassen sich nicht nur die hervorragenden Eigenschaften leitender magnetischer Toner (kaum anfällig gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen, leichte Erreichbarkeit jsner guten Büdquaüiä·. gute Sieuerbarkelt der SüdquaHiäi, einfache Durchführbarkeit der Entwicklung) zur Geltung bringen, sondern auch im Hinblick auf die zu lösenden Aufgaben optimale Ergebnisse erreichen.

Erfindungsgemäß gut verwendbare Toner sind beispielsweise:

40 Toner 1

Styrol/Butylmethacrylat/MethylmethacrylatfS : 3 :2)-Mischpolymerisat
Ruß (CI Nr. 77 266)
Magnetit
Volumenwiderstand: 10* Ω

cm

toner 2

Styrol/Butylmethacrylat(7 :3)-Mischpoiymerisat Polypropylen (durchschnittliches Molekulargewicht: 4500) Ruß (CI Nr. 77 266) Magnetit

Volumenwiderstand: ΙΟ⁹ Ω · cm

lOOTeilc

20 Teile

150 Teile

100 Teile

5 Teile

20 Teile

150 Teile

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial befindliche Tonerbild durch Bildübertragung mittels Druck auf ein Bildanfangsmaterial übertragen. Dieses Bildempfangsmaterial besteht aus üblichem Papier, beispielsweise Kopierpapier, das oberflächlich eine Isolierbehandlung erfahren hat. Das auf das Bildempfangsmaterial übertragene Tonerbild wird durch Erwärmen zum Zeitpunkt der Übertragung oder zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der Übertragung auf dem Bildempfangsmaterial zu einem Dauerbild fixiert.

Die Bildübertragung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt eine Druckübertragung dar, d. h. das auf dem aufiadbaren Aufzeichriurigsmalerial befindiicheTonerbiid wird ausschiießiich durch Druck von der Rückseite des Übertragungsmaterials her ,Viitlels einer Druckwalze auf das Bildempfangsmaterial übertragen. Der zur Bildübertragung ausgeübte Druck hängt von der Art des verwendeten aufiadbaren Aufzeichnur.gsmaterials, «lern Toner, der Übertragungsgeschwindigkeit ab und kann sehr verschieden sein. In vielen Fällen erreicht man gute Ergebnisse bei Drücken von etwa 7XlO⁵ Pa/m.

In der Regel erreicht man bei größeren Drücken einen höheren Übertragungsgrad. Ein übermäßiger Druck ist

jedoch im Hinblick auf die (dann erforderliche) Festigkeit des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials unerwünscht.

Durch Erwärmen des Toners zum Zeitpunkt der Übertragung kann man den Übertragungsgrad steigern und gleichzeitig das übertragene Tonerbild fixierer-.

Zum Erwärmen bedient man sich üblicher Mittel, /. B. einer Heizeinrichtung im Inneren der zum Andrücken des Bildempfangsmalerials an das Tonerbild verwendeten Walze. Andererseits kann das Bildempfangsmaterial ^r> auch vorgewärmt werden.

Im folgenden wird das erfindungsgemäßc Verfahren unhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist mit 1 ein aufladbares Aufzeichnungsmaterial in Form eines Bandes mit einer Schicht eines fluorhaltigen Harzes auf einem leitenden Schichtträger bezeichnet. In einem Abschnitt 2, in dem sich eine lonenmoduiationselektrode 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 aufladbare Aufzeichnungsmaterial 1 läuft in Form eines endlosen Bandes über Walzen 4,5 und 6. Mindestens eine der Walzen ist an eine nicht dargestellte Antriebsquelle angeschlossen. Das bandförmige aufladbare Aufzeichnungsmaterial bewegt sich in Pfeilrichtung vorwärts. In einem Bildübertragungsabschnitt 7 findet die Bildübertragung statt. Mit Hilfe einer Fixierwalze 8 mit darin befindlicher Heizeinrichtung 8a erfolgt eine Fixierung des übertragenen Bildes auf einem Bildempfangsmaterial 9. Mit 10 ist eine Säuberungsvorrichtung zum Entfernen des auf dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial 1 nach erfolgter Übertragung des TonerbüdeE zurückbleibender! Toners bezeichnet. Mit Hilfe einer Entladungseinrichtung 11 wird die Restladung beseitigt. Das bandförmige aufladbare Aufzeichnungsmaterial 1 wird mit Hilfe einer Kühleinrichtung 12 gekühlt.

Im folgenden wird der Verfahrensablauf näher erläutert.

Das über die Walzen 4, 5 und 6 laufende bandförmige aufladbarc Aufzeichnungsmaterial 1 wird derart angetrieben, daß es sich in Pfeilrichtung bewegt. Auf diesem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial 1 wird mit Hilfe der durch die lonenmodulationselektrode bildgerecht modulierten Ionen in dem Abschnitt 2 zur Erzeugung des latenten elektrostatischen Bildes ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt. Entwickelt wird dieses in der Entwicklungsstation 3 mit Hilfe des leitenden magnetischen Toners. Hierbei geht das latente elektrostatische Bild in ein Tonerbild über. Das das Tonerbild tragende bandförmige aufladbare Aufzeichnungsmaterial 1 wird dann zum Bildübertragungsabschnitt 7 weiterbewegt. Dort wird das Tonerbild auf das mit Hilfe einer nicht dargestellten Papierzufuhreinrichtung zugeführte Bildempfangsmaterial 9 übertragen. Zur Übertragung werden das bandförmige aufladbare Aufzeichnungsmaterial 1 und das Bildempfangsmaterial 9 mit Hilfe der Walze 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 Übertragung des Tonerbildes auf das Bildempfangsmaterial und eine Fixierung des übertragenen Bildes auf dem Bildempfangsmaterial. Das nun das Tonerbild als Dauerbild tragende Bildempfangsmaterial 9 wird aus dem System ausgetragen.

Nach der Überragung des Tonerbildes bewegt sich das bandförmige aufladbare Aufzeichnungsmaterial 1 zu der Reinigungsstation 10 und wird dort von dem noch vorhandenen Resttoner befreit. Die auf dem bandförmigen aufladbaren Aufzeichnungsmaterial noch vorhandene Restladung wird in der Eitladungsstatior. 11 eliminiert.

Das zur Bilderzeugung verwendete bandförmige aufladbare Aufzeichnungsmaterial wird — wie beschrieben — im Bildübertragungsabschnitt erwärmt. Da jedoch ein erwärmtes aufladbares Aufzeichnungsmaterial das Entstehen eines (neuen) latenten elektrostatischen Bildes und die Entwicklung beeinträchtigt, wird es vor °iner Wiederverwendung in der Kühlvorrichtung 12 gekühlt.

Das folgende Beispiel und die folgenden Vergleichsbeispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel

Auf einen durch Vakuumbedampfen eines Polyesterschichtträgers mit Aluminium erhaltenen leitenden Schichtträger wird eine 20 μπι starke Polytetrafluorethylenschicht aufgetragen und getrocknet, wobei ein bandförmiges aufladbares Aufzeichnungsmaterial erhalten wird. Das erhaltene bandförmige aufladbare Aufzeichnungsmaterial wird in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung zur Bilderzeugung verwendet.

Als Toner wird der bereits beschriebene Toner 1 verwendet. Das auf dem Bildempfangsmaterial erhaltene Tonerbild ist scharf gestochen und /on hoher Dichte. Bei einer Änderung der Umgebungsfeuchtigkeit zwischen 50 und 80% (relative Feuchtigkeit) erhält man in jedem Falle eine scharf gestochene und hochdichte Bildkopie.

Auf der Oberfläche des bandförmigen aufladbaren Aufzeichnungsmaterials läßt sich nach erfolgter Übertragung des Tonerbildes kein Resttoner feststellen, d. h, das aufladbare Aufzeichnungsmaterial ist nach dem Übertragungsvorgang so sauber, daß es ohne Säuberung wieder verwendet werden kann.

Wenn bei der Herstellung des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials anstelle des Polytetrafluorethylen ein handelsübliches Polyimidharz verwendet wird, erhält man ebenfalls eine scharf gestochene und hochdichte Bildkopie. Auch hier ist das Aufzeichnungsmaterial ähnlich unempfindlich gegen Feuchtigkeitsänderungen wie im Falle der Verwendung des Polytetrafluorethylens. Im Falle der Verwendung des Polyimidharzes ist allerdings nach erfolgter Bildübertragung auf dem bandförmigen aufladbaren Aufzeichnungsmaterial eine bestimmte Restmenge Toner feststellbar. Diese läßt sich jedoch durch Säubern nahezu vollständig entfernen.

Bei Verwendung von Polytetrafluorethylen beträgt das Oberflächenpotential des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials 800 Volt, die Maximumdichte des hierbei erhaltenen Tonerbildes 1,2.

Bei Verwendung von Polyethylen anstelle des Polytetrafiuorethylens beträgt das Oberflächenpotential des aufladbaren Aufzeichnungsmaterials dagegen nur 250 Volt und die Maxtmumdichte des hierbei erhaltenen Tonerbildes lediglich OJ.

Vergleichsbeispiel 1 Als Entwickler wird ein durch Verkneten eines Gemischs der folgenden Zusammensetzung:

5 handelsübliches Epoxyharz 40 Teiie

handelsüblicher Ruß (CI Nr. 77 266) 12 Teile

handelsüblicher Magnetit 60 Teile

Pulverisieren und Klassifizieren des Pulvers erhaltener leitender magnetischer Toner einer durchschnittlicher ίο Teilchengröße von 15μπι und eines Volumenwiderstands von 10^s Ω · cm, der Trenneigenschaften aufweist verwendet.

Als aufladbares Aufzeichnungsmaterial wird ein elektrisch vernickeltes Polyesterband mit darauf aufgetragener Polytetrafluorethylenschicht einer Stärke von 100 μΐη verwendet.

Mit Hilfe des erhaltenen Entwicklers und aufladbaren Aufzeichnungsmaterials wird versucht, in der in der

15 Zeichnung dargestellten Vorrichtung Bildkopien herzustellen. Mit einer Lineargeschwindigkeit von 100 mm/s wird zwischen dem das Tonerbild tragenden aufladbaren Aufzeichnungsmaterial und der auf eine Temperatui von 180⁰C erhitzten Walze ein Bildempfangsmaterial aus Papier hindurchlaufen gelassen. Der Druck dei Heizwalze gegen das dielektrische Aufzeichnungsmaterial beträgt 2x10* Pa/m.

Das Bildempfangsmaterial haftet fest an dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial und läßt sich nicht vor 20 letzterem trennen.

Vergleichsbeispiel 2

Das Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Epoxyharzes (in dem Toner) ein Poly 25 esterharz eines Erweichungspunkts von 109⁰C verwendet wird. Obwohl sich das Bildempfangsmaterial vollstän dig von dem aufladbaren Aufzeichnungsmaterial trennen läßt, findet sich auf der Oberfläche des aufladbarei Aufzeichnungsmaterials Resttoner.

Zur Entfernung des Resttoners wird das Aufzeichnungsmaterial gesäubert indem darauf ein bei hohei Temperatur vulkanisierter Silikonkautschuk gepreßt wird. Der Resttoner läßt sich hierbei jedoch nicht ausrei 30 chend entfernen, so daß die Folgekopien Geisterbilder zeigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektrostatographisches Verfahren zur Bilderzeugung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

A. auf einem elektrostatisch aufladbaren Aufzeichnungsmaterial mit einer hitzebeständigen Aufzeichnungsschicht aus Polytetrafluorethylen, einem Tetrafluorethylen/Hexafluorethylen-Mischpolymtrisat, Polytrifluorethylen, einem Polyperfluoralkylen, Poiyfluorvinyiiden, einem Trifluorchlorethylen/Fiuorvinyliden-Mischpolymerisat, einem Polyperfluoralkoxyharz und/oder Polyvinylheptafluorbutylat wird ein

ίο latentes elektrostatisches Bild erzeugt, das

B. mit einem Toner mit mindestens einem Styrolhomopolymerisat, einem Mischpolymerisat eines Styrols mit mindestens einem sonstigen Λ^-ethylenisch ungesättigten Monomeren und/oder einem Mischpolymerisat eines eine Λ-Methylengruppe aufweisendem aliphatischen Monocarbonsäureester, wobei bei dem Homo- oder Mischpolymerisat das Verhältnis durchschnittliches Molekulargewicht/Zahlenmittelmolekulargewicht mindestens 3,5 beträgt als Bindemittel oder mit einem Toner der eine Fettsäure, ein Metallsalz einer Fettsäure, ein Fettsäureamid, einen Fettalkohol, ein Gleitmittel, einen Fettsäuraester und/oder ein niedrigmolekulares Polyolefin als Trennmittel enthält zu einem Tonerbild entwickelt und

C. auf ein. Bildempfangsmaterial dadurch übertragen wird, daß die das Tonerbild tragende Oberfläche des Aufetkhnungsmateriais mit dem Bildempfangsmaterial unter Erwärmung in Druckkontakt gebracht wird.