DE3218426A1

DE3218426A1 - Fluessiger entwickler

Info

Publication number: DE3218426A1
Application number: DE19823218426
Authority: DE
Inventors: Benzion Edmonton Alberta Landa
Original assignee: Savin Corp
Current assignee: Spectrum Sciences BV
Priority date: 1981-05-27
Filing date: 1982-05-15
Publication date: 1982-12-16
Also published as: FR2506962B1; GB2100871B; CH653781A5; JPS57200049A; IT8221073A0; FR2506962A1; GB2100871A; US4454215A; CA1150088A; IT1152117B

Description

ifcrA.:.J-

NACHGEREICHT

HOEGER, STELLR EC-HT..& PA-R-TNE-R- r yrv

PATENTANWÄLTE I '/< " "" *" /

UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 45 142 b Anmelder: Savin Corporation k - 176 Columbus and Stevens Avenues

5. Mai 1982 Valhalla, New York 10595

USA

Flüssiger Entwickler

Die Erfindung betrifft einen flüssigen Entwickler zum Entwickeln eines insbesondere auf einem isolierenden Ladungsbildträger befindlichen latenten elektrostatischen Ladungsbildes, mit einer dielektrischen Trägerflüssigkeit mit darin dispergierten geladenen Tonerpartikeln und Distanzpartikeln, deren effektive Höhe größer ist als die Höhe eines entwickelten Bildes und deren maximale effektive Höhe 70 μΐη beträgt.

In der auf eine frühere Anmeldung der Anmelderin zurückgehenden DE-OS 31 19 027 A 1 ist ein Verfahren beschrieben, gemäß welchem ein latentes elektrostatisches Ladungsbild durch Elektroforese mittels Tonerpartikeln entwickelt wird, die durch eine Trägerflüssigkeit in Form eines ungiftigen, leichten Paraffin-Kohlenwasserstoffes hindurch angezogen werden. Das frisch entwickelte feuchte Bild wird dann über einen Luftspalt hinweg auf einen blattförmigen Träger übertragen.

Bei der üblichen Bildübertragung wird bisher ein Teil der Trägerflüssigkeit aus den Hintergrundbereichen von dem blattförmigen Träger absorbiert und muß

-4-

A 45 142 b

k - 176 - 4 -

5. Mai 1982

getrocknet werden, was üblicherweise durch eine Erwärmung geschieht. Dabei verdampfen Kohlenwasserstoffe in die Umgebung, so daß die strengen Umweltschutzbestimmungen zu beachten sind. Hierdurch wird die Geschwindigkeit verringert, mit der ein derartiges elektrofotografisches Kopiergerät arbeiten kann.

Bei einem flüssigen Entwickler gemäß der Erfindung kann als alyphatischer Kohlenwasserstoff bzw. als dielektrische Trägerflüssigkeit ein ungiftiger, leichter Paraffin-Kohlenwasserstoff wie z.B. Isopar-G (Warenzeichen der Exon Corporation) verwendet werden.

Wenn ein frisch entwickeltes Bild in Kontakt mit einem blattförmigen Träger gebracht wird, dann führt dies zu einem Verschmutzen, Verschmieren oder Quetschen des entwickelten Bildes. Hierdurch wird die Auflösung verringert. Außerdem ist die Ladung der Tonerpartikel zur Ladung des latenten elektrostatischen Ladungsbildes entgegengesetzt. Dies führt gemäß dem Stande der Technik dazu, daß das Papier die Tendenz hat, an der fotoleitenden bzw. isolierenden Oberfläche zu haften, auf der das Bild entwickeltwird.. Dies führt zu Schwierigkeiten beim Entfernen des blattförmigen Trägers mit dem entwickelten Bild von der fotoleitenden Oberfläche. Normalerweise handelt es sich bei dem blattförmigen Träger um Papier, so daß bei dem wiederholten Kontakt zwischen dem Papier und den feuchten entwickelten Bildern Papier-

-5-

A 45 142 b

k - 1-76 - 5 -

5. Mai 1982

fasern an der fotoleitenden Oberfläche zurückbleiben. Da kaum jemals das gesamte entwickelte Bild auf den blattförmigen Träger übertragen wird, führt dies dazu, daß der flüssige Entwickler mit Papierfasern verschmutzt wird. Gemäß der eingangs erwähnten früheren Anmeldung können diese Nachteile vermieden werden, wenn man den blattförmigen Träger unter Bildung eines Spalts im Abstand vom Fotoleiter hält und wenn man durch Anlegen einer Spannung an die Rückseite des blattförmigen Trägers mittels einer Koronaentladungsvorrichtung oder dergleichen dafür sorgt, daß das frisch entwickelte Bild den Spalt zwischen dem Fotoleiter und dem Träger überspringt.

Der Spalt kann dabei gemäß einem früheren Vorschlag der Anmelderin dadurch geschaffen werden, daß man an dem blattförmigen Träger Vorsprünge erzeugt, die auf dem überwiegenden Teil der Fläche einen Kontakt zwischen dem frisch entwickelten Bild und dem blattförmigen Träger verhindern. Weiterhin besteht nach einem früheren Vorschlag der Anmelderin die Möglichkeit,zur Bildung des gewünschten Spalts Distanzpartikel zu verwenden, die auf das entwickelte Bild aufgebracht werden. Dabei besteht auch die Möglichkeit, anstelle der Distanzpartikel entsprechende Distanzelemente an der fotoleitenden bzw. isolierenden Oberfläche vorzusehen, auf der das latente elektrostatische Ladungsbild erzeugt wird.

— 6—

A 45 142 b

k - 176 - 6 -

5. Mai 19 82

Es wurde auch bereits vorgeschlagen/ im wesentlichen dieselben Ergebnisse dadurch zu erzielen, daß in dem flüssigen Entwickler selbst eine gewisse Menge von Distanzpartikeln vorhanden ist, die dann beim Ent-•wickeln eines Bildes über das ganze Bild einschließlich der Hintergrundbereiche verteilt werden und dafür sorgen, daß der gewünschte Spalt entsteht, über den. das entwickelte latente elektrostatische Ladungsbild übertragen wird. Dabei wird überschüssige Trägerflüssigkeit vom Fotoleiter mittels einer gegensinnig umlaufenden Abstreifwalze entfernt, nachdem das Bild entwickelt ist, was keine Beeinträchtigung der BiIdqualität zur Folge hat und die Gefahr einer Benetzung des blattförmigen Trägermaterials mit Entwicklerflüssigkeit weiter verringert. Der Einsatz einer derartigen Abstreifwalze ist beispielsweise in der US-PS 3 907 423 beschrieben.

In der US-PS 3 915 874 ist ferner ein flüssiger Entwickler beschrieben, der dazu dient, ein latentes elektrostatisches Ladungsbild zu entwickeln, welches dann auf einen blattförmigen Träger übertragen wird, der zu diesem Zweck in Kontakt mit dem entwickelten Ladungsbild gebracht wird, wobei die Auflösung dadurch verbessert werden soll, daß man verhindert, daß die Tonerpartikel, die das entwickelte Bild formen, zerdrückt werden. Zu diesem Zweck sind in der Trägerflüssigkeit, bei der es sich um irgend einen bekannten alyphatischen Kohlenwasserstoff handeln

-7-

A 45 142 b

k - 176 - 7 -

5. Mai 1982

kann, wie er als dielektrische Trägerflüssigkeit für Tonerpartikel verwendet wird, feine.Partikel dispergiert, die härter sind als die Tonerpartikel. Diese feinen -Partikel bestehen aus anorganischem Material wie z.B. Glas, Zinkoxyd, Titandioxyd, Tonerde usw. Durchschnittlich haben die feinen Partikel einen Durchmesser zwischen 1 und 15 um. Im Zusammenhang mit diesen Maßangaben ist dabei darauf hingewiesen, daß Partikel mit einer Größe von mehr als 15 um zu einem Ansteigen der Zahl von weißen Punkten im entwickelten Bild führt, wodurch die Bildqualität und die Auflösung beeinträchtigt werden. Partikel solcher Größe sind jedoch nicht geeignet, einen Spalt zu erzeugen, der einen direkten Kontakt zwischen dem blattförmigen Träger und dem entwickelten Bild verhindert. Dies liegt daran, daß die härteren Partikel ebenso groß oder kleiner als die Tonerpartikel sind, so daß der unerwünschte direkte Kontakt nicht verhindert werden kann.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen flüssigen Entwickler mit Distanzpartikeln anzugeben, bei dessen Verwendung die Bildqualität noch weiter verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem flüssigen Entwickler der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Distanzpartikel eine Oberflächenladung besitzen, die dieselbe Polarität hat wie

-8-

A 45 142 b

k - 176 - 8 -

5, Mai 1982

die Ladung der Tonerpartikel, und daß die Distanzpartikel eine höhere Dielektrizitätskonstante besitzen als die Trägerflüssigkeit.

Der entscheidende Vorteil des flüssigen Entwicklers gemäß der Erfindung besteht dabei darin, daß die Entstehung von schwarzen Punkten in Hintergrundbereichen des Bildes vermieden wird und daß gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß auch in den Hintergrundbereichen genügend Distanzpartikel vorhanden sind, um die gewünschte Spaltbreite aufrechtzuerhalten. Es hat sich nämlich gezeigt, daß beim Arbeiten mit einer Abstreiferwalze gemäß US-PS 3 907 423 normalerweise in den Hintergrundbereichen, wo die Distanzpartikel nicht durch die Ladung des elektrostatischen Ladungsbildes festgehalten werden, eine große Zahl von Distanzpartikeln entfernt wird. Um dies zu verhindern, wird an die Abstreiferwalze eine Verspannung angelegt. Diese Vorspannung sollte die entgegengesetzte Polarität wie die.Ladung der Tonerpartikel haben,da hierdurch die Ansammlung von Tonerpartikeln in Hintergrundbereichen und damit ein entsprechend grauer Hintergrund·der fertigen Kopien verhindert wird. Wenn nun aber die bistanzpartikel nicht dieselbe Oberflächenladung haben wie die Tonerpartikel, dann haben die Tonerpartikel die Tendenz, an den Distanzpartikeln zu haften. Dies führt aber dort, wo die Distanzpartikel das blattförmige Trägermaterial in den Hintergrundbereichen berühren, zur Entstehung schwarzer Punkte. Ferner

— 9—·

A 45 142 b

k - 176 - 9 -

5. Mai 1982 .

hat es sich gezeigt, daß dann, wenn die Distanzpartikel eine· Ladung aufweisen, welche zur Ladung der Tonerpartikel entgegengesetzt ist, nicht rnr schwarze Punkte in den Hintergrundbereichen entstehen, sondern daß sich die Distanzpartikel mit Tonerpartikeln bedecken und sich als eine harte, nicht dispergierbare Masse absetzen. Diese Phänomene werden bei Verwendung eines flüssigen Entwicklers gemäß der Erfindung vermieden.

Vorzugsweise ist bei einem flüssigen Entwickler gemäß der Erfindung als Trägerflüssigkeit ein niedrigsiedender, aliphatischer Kohlenwasserstoff wie z.B. Is'opar-G .vorgesehen. Dabei handelt es sich um einen Isoparaffin-Kohlenwasserstoff mit einem engen Siedebereich zwischen etwa 160 und 175°C. Es können auch höhersiedende aliphatische Kohlenwasserstoffe wie z.B. Isopar-M oder leichte Mineralöle wie z.B. "Marcol 52" · oder "Marcol 62" (Warenzeichen der Humble Oil and Refining Company) verwendet werden. In dieser Trägerflüssigkeit werden fein gemahlene, geladene Pigmentpartikel dispergiert. Diese geladenen Partikel sind geeignet, ein latentes elektrostatisches Ladungsbild durch Elektroforese zu entwickeln. In der Träger-.flüssigkeit sind außerdem größere Distanzpartikel dispergiert, welche der Bildung eines Spalts dienen und verhindern sollen, daß ein frisch entwickeltes Bild in direktem Kontakt mit dem blattförmigen Träger gelangt. Die Distanzpartikel sollen also der Erzeugung

-10-

A 45 142 b

k - 176 - 10 -

5. Mai 1982

eines Luftspalts zwischen dem.Träger und dem Fotoleiter dienen. Die effektive Größe der Distanzpartikel beträgt dabei maximal 70 um. Diese Distanzpartikel bestehen aus einem Material, welches eine größere Dielektrizitätskonstante besitzt als die Trägerflüssigkeit/ so daß sie eine interne Polarisation annehmen können, die von der Feldstärke abhängig ist, welche auf sie einwirkt. Die Dielektrizitätskonstante von Isopar-G liegt beispielsweise bei 2,0. Die Dielektrizitätskonstante eines Acrylharzes wie z.B. Methyl-Methacrylat liegt zwischen 3,0 und 3,5. Die Dielektrizitätskonstante von Zellulose-Acetat liegt zwischen 3,0 und 7,0. Die Dielektrizitätskonstante von PoIyvinyl-Chlorid liegt zwischen 6,5 und 12. Damit die Distanzpartikel eine Oberflächenladung derselben Polarität wie die Ladung der Tonerpartikel erhalten kann, muß dem flüssigen Entwickler ein Stoff (Charge-Director) zugesetzt werden,· welcher der Oberflächenladung der Distanzpartikel dieselbe Polarität verleiht, die auch die Ladung der Tonerpartikel hat, falls die Ladungen gleicher Polarität nicht von selbst entstehen.

Die geladenen Tonerpartikel des erfindungsgemäßen Entwicklers haben dabei vorzugsweise ein niedriges Ladungs/Massen-Verhältnis, da sie ein entwickeltes Bild erzeugen, welches weniger kompakt ist bzw. einen weniger starken Zusammenhang aufweist und welches lockerer und dicker ist als entwickelte Bilder gemäß dem Stande

-11-

A 45 142 b

k - 176 - 11 -

5. Mai 1982

der Technik. Dies ist eine wesentliche Eigenschaft des erfindungsgemäßen flüssigen Entwicklers. Die weissen Punkte oder Inseln, die bei dem Verfahren gemäß der UStPS. 3 915 874 beobachtet wurden, erreichten einen Durchmesser von mehr als 15 μΐη und wurden teilweise durch das kompakte und sehr zähe entwickelte Bild verursacht. Bei einem lockeren, wenig kompakten entwickelten Bild gemäß der Erfindung ist dagegen eine fehlerfreie übertragung dieses Bildes über einen Luftspalt hinweg auf einen blattförmigen Träger möglich. Dabei wird das niedrige Ladungs/Massen-Verhältnis der Tonerpartikel dadurch erreicht, daß man Tonerpartikel verwendet, die durchschnittlich größer sind als di$ Tonerpartikel, die bisher üblicherweise verwendet wurden.

Insgesamt wird mit dem flüssigen Entwickler gemäß der Erfindung nicht nur die Entstehung schwarzer ' Punkte und weißer' Inseln verhindert, sondern auch eine hohe Auflösung und Bildqualität erreicht, die auf die übertragung des entwickelten Bildes über einen Luftspalt hinweg zurückzuführen ist, wobei auch die anderen Vorteile dieses Verfahrens, insbesondere die sehr geringe Befeuchtung des Trägermaterials mit Entwicklerflüssigkeit, voll wirksam werden.

Schließlich ist die Verwendung eines flüssigen Entwicklers gemäß der Erfindung bei Kopiergeräten besonders vorteilhaft, die mit einer gegensinnig

-12-

A 45 142 b

k - 176 - 12 -

5. Mai 1982

umlaufenden Abstreiferwalze arbeiten, an welcher eine Vorspannung anliegt, deren Polarität zur Polarität der Ladung der Tonerpartikel und damit zur Polarität der geladenen Distanzpartikel entgegengesetzt ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert, deren einzige Figur einen schematischen Querschnitt durch ein Kopiergerät zeigt, bei welchem mit Vorteil mit einem flüssigen Entwickler gemäß der Erfindung gearbeitet werden kann.

Im einzelnen besitzt das in der Zeichnung gezeigte
Kopiergerät eine mit einem Fotoleiter 4 beschichtete Metalltrommel 2, die auf Scheiben 6 montiert ist, welche ihrerseits mittels Keilen 10 drehfest mit einer Welle 8 verbunden sind, welche mittels geeigneter
Antriebseinrichtungen (nicht dargestellt) im Gegenuhrzeigersinn antreibbar ist, wie dies durch einen
Pfeil angedeutet ist. Bei dem betrachteten Kopiergerät läuft ein bestimmter Punkt der Trommeloberfläche zunächst unter der Koronaentladungsvorrichtung 12
hindurch, wo die Oberfläche des Fotoleiters aufgeladen wird, wobei es sich versteht, daß die gesamte Anordnung in einem lichtundurchlässigen Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnet ist. Anschließend wird dann ein Lichtabbild des zu reproduzierenden Bildes mittels eines Linsensystems bzw. einer Linse 14 auf
den geladenen Fotoleiter 4 fokusiert. Da die Welle 8

-13-

A 45 142 b

k - 176 - 13 -

5. Mai 1982

mit einem geerdeten Anschluß 16¹ versehen ist und da die Scheiben 6 leitfähig sind, kann die Ladung aus den Bereichen, die von dem Licht getroffen werden, zumindest teilweise nach Erde abfließen, wodurch ein latentes elektrostatisches Ladungsbild erhalten wird. Der flüssige Entwickler mit einer isolierenden Trägerflüssigkeit und Tonerpartikeln wird durch einen Behälter 18 umgewälzt, der über Leitungen 16 und.20 mit einem Vorrat an Entwicklerflüssigkeit und mit Umwälzeinrichtungen in Verbindung steht. Die Trommel 2 mit dem Fotoleiter 4 taucht in dem flüssigen Entwickler im Behälter 18 ein, wobei das Entwickeln des latenten elektrostatischen Ladungsbildes durch Entwicklerelektroden 22 gefördert wird, an denen in an sich bekannter Weise eine geeignete Vorspannung anliegen kann. Die geladenen Tonerpartikel wandern aus der Entwicklerflüssigkeit aufgrund der Elektroforese auf das latente elektrostatische Ladungsbild, wobei es ,sich versteht, daß die Polarität der Ladung der Toner- <<—■> partikel zur Polarität der Ladung des Fotoleiters 4

entgegengesetzt ist. Wenn es sich bei dem Fotoleiter um Selen handelt, dann ist die von der Koronaentladungsvorrichtung 12 erzeugte Ladung eine positive Ladung, während die Tonerpartikel negativ aufgeladen sind. Wenn es sich bei dem Fotoleiter dagegen um Cadmium-Sulfid handelt, dann wird dieses negativ aufgeladen, während die Tonerpartikel eine positive Ladung tragen.

-14-

32Ί8426

A 45 142 b

k - 176 - 14 -

5. Mai 1982

Die beim Entwickeln des latenten elektrostatischen Ladungsbildes auf die Oberfläche des Fotoleiters 4 gelangende Flüssigkeitsmenge ist normalerweise für die anschließende Bildübertragung zu groß. Aus diesem Grund .ist eine im Bereich der größten Annäherung zur Trommel .gegensinnig zu dieser umlaufende Abstreiferwalze 24 vorgesehen, die in vorgegebenem Abstand von der fotoleitenden Oberfläche angeordnet ist und überschüssige Entwicklerflüssigkeit vom entwickelten Bild abstreift, ohne dieses z.u stören. Der Einsatz. einer solchen Abstreifwalze igt in der US-PS 3 907 42 3 beschrieben. Die Walze wird beispielsweise mittels eines Treibriemens 26 angetrieben und mittels eines Abstreiferblattes 28 sauber gehalten. Der Treibriemen 26 wird seinerseits durch einen geeigneten regelbaren Antrieb an sich bekannter Bauart angetrieben.

Ein blattförmiger Träger - nachstehend der Einfachheit halber als Papierblatt 100 bezeichnet - kann mittels zweier Transportwalzen 32 und 34 zu dem Fotoleiter 4 transportiert werden, um dort das entwickelte Bild zu übernehmen. Dabei sind die Transportwalzen 32 und 34 auf Achsen bzw. Wellen 36 bzw. 38 angeordnet. Die beiden Achsen bzw. Wellen werden synchron angetrieben, so daß die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 32, 34 am Klemmspalt identisch ist. Gegebenenfalls kann auch nur eine der Walzen angetrieben werden. Die Transportwalzen 32, 34 transportieren das Papierblatt 100 zu einer Übertragungsstation, wo eine Korona-

-15-

A 45 142 b

k - 176 - 15 -

5. Mai 1982

entladungsvorrichtung 46 vorgesehen ist, mit deren Hilfe auf der Rückseite des Papierblattes 100 eine Ladung erzeugt werden kann, deren Polarität zur Polarität der Ladung der Tonerpartikel entgegengesetzt ist, so daß das entwickelte Bild von dem Papierblatt 100 angezogen wird. Ein Abheber 48 fördert das Abheben des Papierblatts 100 mit dem entwickelten Bild von dem Fotoleiter 4. Eine Walze 50, welche mit flexiblen Bändern 52 zusammenwirkt, erfasst das abgehobene Papierblatt 100 und liefert es als fertige Kopie zu einem Ausgabekörb. Die flexiblen Bänder 52 sind dabei über mehrere Rollen 54 geführt. In Laufrichtung der Trommel hinter der übertragungsstation ist ferner eine Reinigungswalze 56 angeordnet, welche ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn angetrieben wird, so daß ihre Oberfläche angrenzend an die Trommeloberfläche in entgegengesetzter Richtung läuft und diese sauber schrubbt. Zur Förderung der Reinigungswirkung kann der Oberfläche der Reinigungswalze Entwicklerflüssigkeit über ein Rohr 58 zugeführt werden. Die endgültige Reinigung der fotoleitenden Oberfläche erfolgt mit Hilfe eines Abstreiferblattes 60. Schließlich wird die Restladung der fotoleitenden Trommel durch Überflutung derselben mit Licht von einer Lampe 62 gelöscht.

Bei einem bevorzugten flüssigen Entwickler gemäß der Erfindung ist als Trägerflüssigkeit, wie oben erwähnt, ein niedrig siedender, flüssiger, aliphatischer Kohlenwasserstoff vorgesehen. Derartige Flüssigkeiten sind

-16-

A 45 142 b

k - 176 - 16 -

5. Mai 1982

gute Isolatoren mit einem Widerstand von mindestens 10 Ohm/cm. Bei vorbekannten flüssigen Entwicklern sind in der Entwicklerflüssigkeit Pigmentpartikel mit einer solchen Größe suspendiert, daß sich eine kolloidale Flüssigkeit ergibt. Diese Partikel können bei ihrer Herstellung geladen werden oder durch den Einsatz eines ihre Aufladung mit der gewünschten Polarität fördernden Stoffes, d.h. durch den Einsatz eines sogenannten Ladungs-Direktors (Charge-Director). Bei den vorbekannten flüssigen Entwicklern haben die Tonerpartikel im einzelnen unterschiedliche Größen; ihr Ladungs/ Massen-Verhältnis ist jedoch stets hoch. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen flüssigen Entwicklers werden die gleichen Pigmente wie beim Stande der Technik verwendet, es wird jedoch darauf geachtet, daß das Ladungs/Massen-Verhältnis der Tonerpartikel klein ist. Dies wird dadurch erreicht, daß mit relativ großen Tonerpartikeln gearbeitet wird, deren Abmessungen in der Größenordnung von 3 bis 7 um liegen. Derartige Tonerpartikel haben ein niedriges Ladungs/Massen-Verhältnis und bilden Flocken bzw. Klümpchen aus locker zusammenhängenden Partikeln, die sich beim Umrühren der Entwicklerflüssigkeit jedoch leicht wieder auflösen. Diese Flocken sind amorphe Einheiten mit einer Größe von etwa 8 bis 20 ixm, die aus locker zusammenhängenden Tonerpartikeln gebildet werden. Die genaue Größe der Flocken lässt sich speziell in Anwesenheit eines elektrostatischen Feldes nur schwer bestimmen, und es hat sich gezeigt, daß die Betrachtung

-17-

A 45 142 b

k - 176 - 17 -

5. Mai 1982

durch ein Mikroskop beim elektrofotografischen Entwickeln von Bildern nicht möglich ist. Bei den meisten Systemen zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder wird der Toner außerdem mittels einer Pumpe umgewälzt, die den flüssigen Entwickler aus einem Vorrat zur Entwicklungszone und von dort zurück in den Vorrat, pumpt. Durch die Umwälzung wird dabei die Dispersion der Tonerpartikel in der Trägerflüssigkeit aufrechterhalten. Die Bildung lockerer Flocken von Tonerpartikeln, die beobachtet werden konnte, zweigt, daß ein niedriges Massen/Ladungs-Verhältnis vorhanden ist, was ein wesentliches Element der Erfindung ist. Wenn ein flüssiger Toner mit einer dielektrischen Trägerflüssigkeit und relativ großen Tonerpartikeln mit einem niedrigen Ladungs/ Massen-Verhältnis verwendet wird, um ein latentes elektrostatisches Ladungsbild zu entwickeln, dann wird das entwickelte Bild weniger zusammenhängend, weniger dicht und weniger zäh als Bilder, die mit vorbekannten Tonern entwickelt werden. Die Erzeugung eines weniger stark zusammenhängenden bzw. lockerer getonten Bildes ist eine der Eigenschaften, die zur Erzeugung hochwertiger Kopien beitragen. Dies bedeutet aber nicht,, daß die Erfindung nicht auch, wenn auch mit geringerer Vollkommenheit, verwirklicht werden könnte, wenn ein stärkerer Zusammenhalt des entwickelten Bildes vorhanden wäre. Bei Kopiergeräten sind Abstreifeinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe die Menge der Entwicklerflüssigkeit im entwickelten

A 45 142 b

k - 176 - 18 -

5. Mai 1982

Bild verringert werden kann. Insbesondere sind Abstreiferwalzen vorgesehen. Die Menge der Tonerpartikel, welche erfindungsgemäß verwendet wird, kann zwischen 0., 1 und 10 Gew.-% bezogen auf die Trägerfl.üssigkeit liegen. Im Gegensatz dazu liegt die Tonerkonzentration gewöhnlich bei etwa 0,1 bis 2 Gew.-% bezogen auf die Trägerflüssigkeit. Wenn die Entwicklung langsam erfolgt, kann mit der niedrigeren Tonerkonzentration gearbeitet werden. Normalerweise kann jedoch die Obergrenze von 2 Gew.-% nicht überschritten werden, wenn keine Verfärbung der Hintergrundbereiche eintreten soll. Erfindungsgemäß können bezogen auf die Menge der Trägerflüssigkeit bis zu 10 Gew.-% an Tonerpartikeln vorhanden sein, da das entwickelte Bild über einen Luftspalt hinweg übertragen wird und folglich keine Verfärbung der Hintergrundbereiche eintritt. Dadurch wird es letztlich möglich, bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen flüssigen Entwicklers mit einer höheren Kopiergeschwindigkeit des Kopiergeräts zu arbeiten.

.Wenn für eine bestimmte Trägerflüssigkeit die richtige Größe der Tonerpartikel ermittelt ist, um eine leichte Flockenbildung zu erreichen, können dem flüssigen Entwickler bzw. der Trägerflüssigkeit Distanzpartikel zugesetzt werden, deren Zweck darin besteht, zwischen dem entwickelten Bild und dem Papierblatt einen Spalt zu erzeugen, über den das entwickelte Bild übertragen wird. Die Höhe dieses Soalts wird zwischen der

-19-

A 45 142 b

k - 176 - 19 -

5·. Mai 1982

isolierenden, das entwickelte Bild tragenden Oberfläche und der Papieroberfläche gemessen, auf die das Bild übertragen werden soll, wobei die tatsächliche Höhe bzw. Breite des Spalts durch die Abmessungen und gegebenenfalls die Form der Distanzpartikel bequem be-.stimmt werden kann. Die maximale Dicke eines entwickelten Bildes ist gewöhnlich kleiner als 20 μπι, so daß die Distanzpartikel einen Durchmesser bzw. eine wirksame Höhe zwischen 20 und 70 um haben können, vorzugsweise zwischen 30 und 40 μΐη. Hierdurch wird gewährleistet, daß zwischen der Oberfläche des entwickelten Bildes und dem blattförmigen Trägermaterial, auf welches dieses Bild zu übertragen ist, ein Luftspalt geschaffen wird.

Die Konzentration der Distanzpartikel in der Träger-.flüssigkeit wird empirisch bestimmt, indem der Trägerflüssigkeit schrittweise kleinere Mengen an Distanzpartikeln zugesetzt werden, wobei der Partikelabstand an der Oberfläche des Fotoleiters beobachtet wird. Dieser Abstand sollte im Mittel kleiner als 4 mm sein. Die Distanzpartikel können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, welches in der Trägerflüssigkeit unlöslich ist und welches eine Dielektrizitätskonstante hat, die höher ist als die Dielektrizitätskonstante der Trägerflüssigkeit. Vorteilhafte Materialien dieser Art sind beispielsweise Kunstharze, wie z.B. Polyacrylate, Methylmet-Acrylat, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Polyamide usw. sowie natürliche

A 45 142 b

k - 176 - 20 -

5. Mai 1982

Polymere, wie z.B. Sagostärke. Typische Trägerflüssig* keiten sind flüssige Isoparaffin-Kohlenwasserstoffe, die sämtlich eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2 haben.

Im einzelnen sollen die Distanzpartikel folgende Eigenschaften haben:

a) die Partikel sollen ein vergleichsweise niedriges spezifisches Gewicht haben, so daß sie nicht zu schnell ausfallen bzw. absitzen;

b) die Partikel sollen unter dem Einfluß der Elektroforese wandern, was bedeutet, daß sie eine Dielektrizitätskonstante haben müssen, die größer ist als diejenige der Trägerflüssigkeit;

c) die Partikel müssen eine gute Oberflächenleitfähigkeit haben, damit ihre Übertragung auf das blattförmige Trägermaterial verhindert' wird;

d) die Partikel müssen eine Oberflächenladung ■ haben, die dieselbe Polarität besitzt wie die Ladung der Tonerpartikel;

e) die Größe der Distanzpartikel sollte maximal 70 um betragen;

-21-

A 45 142 b

k - 176 - 21 -

5. Mai 1982

f) die Distanzpartikel sollten eine Form haben, die sie widerstandsfähig gegen die Scherkräfte der Abstreifereinrichtungen wie z.B. einer absorbierenden Quetschwalze, einer gegenläufigen Abstreiferwalze oder dergleichen macht.

Ihre hohe Dielektrizitätskonstante ermöglicht es,den Distanzpartikeln, eine induzierte Ladung anzunehmen, wenn sie sich in einem elektrischen Feld zwischen dem Fotoleiter und den Abstreifereinrichtungen befinden. In diesem Zusammenhang könnte man auch von einer Polarisation der Distanzpartikel sprechen. Gleichzeitig müssen die Distanzpartikel dabei eine Oberflächeladung annehmen, die dieselbe Polarität hat wie die Ladung der Tonerpartikel.

Die Bildbereiche haben die Tendenz, mehr Distanzpartikel anzuziehen als die Hintergrundbereiche. Es hat sich gezeigt, daß hinsichtlich des von ihnen hervorgerufenen Abriebs die günstigste Form für die Distanzpartikel die Kugelform ist, da kugelförmige Partikel leichter rollen bzw. fließen und daher eine geringere Tendenz haben, die fotoleitende Oberfläche zu zerkratzen als Partikel mit einer anderen Form. Harte .kristalline Materialien bewirken einen hohen Abrieb und verschleißen die Oberfläche des Fotoleiters schnell. Außerdem müssen die Distanzpartikel die an der Ab- ■ streifstation auftretenden Kräfte überstehen.

-22-

A 45 142 b

k - 176 - 22 -

5. Mai 1982

Die Menge der Distanzpartikel kann zwischen O,1 und 10 Vol.-% bezogen auf die Menge der Trägerflüssigkeit liegen. Der Fachmann erkennt, daß das spezifische Gewicht der meisten Materialien,aus denen die Distanzpartikel hergestellt werden können, größer ist als das spezifische Gewicht der Trägerflüssigkeit, so daß die Partikel die Tendenz haben, sich schnell abzusetzen. Der jeweils zirkulierende Prozentsatz an Distanzpartikeln ist schwer zu bestimmen außer durch das oben angedeutete empirische Verfahren. Bei den meisten Systemen wird die Entwicklerflüssigkeit vom Boden des zugehörigen Behälters angesaugt, wobei zu beachten ist, daß die Distanzpartikel die Tendenz haben, schnell zum Boden eines Behälters abzusinken. Es hat sich gezeigt, daß bei den oben angegebenen Mengen von Distanzpartikeln,die empirisch bestimmt wurden, auch in den Hintergrundbereichen stets ein mittlerer Abstand von weniger als 4 mm zwischen den einzelnen Distanzpartikeln erreicht wird.

Um .zu verhindern, daß sich die Tonerpartikel auf den Distanzpartikeln sammeln, kann dem flüssigen Entwickler ein Stoff zugesetzt werden, welcher den Distanzpartikeln eine Oberflächenladung derselben Polarität mit der die Tonerpartikel aufgeladen sind. Hierdurch wird verhindert, daß sich die Distanzpartikel mit Tonerpartikeln bedecken, was zur Entstehung schwarzer Punkte in den Kopien führen würde. Bei einem Fotoleiter aus Selen oder Selen-TelLur wurde dieser

-23-

A 45 142 b

k - 176 - 23 -

5. Mai 1982 I

mittels einer Koronaentladungsvorrichtung positiv aufgeladen, während Tonerpartikel mit einer negativen Ladung verwendet wurden. Bei einem Fotoleiter aus Cadmium-SuIfid oder dergleichen erfolgt eine negative Aufladung!desselben mittels einer Koronaentladungsvorrichtung und eine positive Aufladung der Tonerpartikel und der Distanzpartikel. Bei amorphem Silizium als Fotoleiter könnte dieses entweder positiv oder negativ dotiert werden, was auch bei PoIy-N-Vinylcarbazol und dessen Derivaten der Fall ist, die je nach Wunsch positiv oder negativ dotiert werden können.

Geeignete negative Ladungsdirektoren, d.h. Stoffe zur Erzeugung einer negativen Aufladung sind Leinöl, Kalzium-Petroleum-Sulfonat (wie es von der Firma WITCO Corporation, Kanada) und Alkyl-Succinimid (wie es vor. der Firma Chevron Chemical Company, Kalifornien, USA hergestellt wird). Als positive Ladungsdirektoren, d.h. als Stoffe für die Erzeugung einer positiven Aufladung, sind Dioctyl-Sulfo-Succinat (hergestellt von der Firma American Cyanimide and Chemical Corporation), Zircon-Octoat sowie Metallseifen wie z.B. Kupfer-Oleat geeignet.

Wie aus der Zeichnung deutlich wird, ist mit einer Brückenschaltung eine Spannungsquelle, wie z.B. eine Batterie 23 verbunden. Die Brückenschaltung weist dabei einen Festwiderstand 25 mit einer Mittelanzapfung 27 auf, die geerdet ist. Außerdem ist ein Widerstand

-24-

A 45 142 b

k - 176 - 24 -

5. Mai 1982

29 mit einem Abgriff 31 vorgesehen, der über eine Leitung 33 mit der Abstreiferwalze 24 verbunden ist. Auf diese Weise kann an die Abstreiferwalze 24 die gewünschte Vorspannung angelegt werden.

Erfindungsgemäß haben die Distanzpartikel, die in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 104 bezeichnet sind, eine höhere Dielektrizitätskonstante als die Trägerflüssigkeit. Die Distanzpartikel können somit aufgrund der Elektroforese in Richtung der höheren Feldstärke wandern und werden somit auch von den Hintergrundbereichen des elektrostatischen Ladungsbildes angezogen. Der Abgriff 31 des Widerstandes 2 9 wird jeweils in eine solche Stellung gebracht, daß an der Abstreiferwalze 24 ein Potential erzeugt wird, dessen Polarität zur Polarität der Tonerpartikel entgegengesetzt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Tonerpartikel in den Hintergrundbereichen von der Abstreiferwalz angezogen werden, so daß die Hintergrundbereiche nicht verfärbt bzw. getont werden. Gleichzeitig wird erreicht, daß die Distanzpartikel zu dem Fotoleiter wandern. Auf diese Weise erhält man eine große Zahl von Distanzpartikeln, die den Abstreifbereich angrenzend an die Abstreifwalze passieren und am Fotoleiter verbleiben, während gleichzeitig die Tonerpartikel zu der Abstreiferwalze wandern können, wodurch die Hintergrundbereiche frei von Tonerpartikeln bleiben.

-25-

A 45 142 b

k -176 - 25 -

5. Mai 1982

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich/ daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird und daß den Distanzpartikeln eine Oberflächenladung erteilt wird, die dieselbe Polarität hat wie die Ladung der Tonerpartikel. Auf diese Weise werden zwei schädliche Effekte vermieden. Zum einen wird verhin- " dert, daß die Distanzpartikel von Tonerpartikeln bedeckt werden und daß somit in den Hintergrundbereichen des übertragenen Bildes schwarze Punkte entstehen. Zum andern wird die Entwicklung eines zähen, nicht dispergierbaren Bildes verhindert. Zu diesem Zweck wird die Abstreiferwalze oder eine andere Dosiervorrichtung mit einer Polarität vorgespannt, welche gleich der Polarität des latenten Ladungsbildes ist, d.h. entgegengesetzt zur Polarität der Ladung der Tonerpartikel . Aufgrund 'der Tatsache, daß die erfindungsgemäß verwendeten Distanzpartikel eine Dielektrizitätskonstante haben, die höher ist als diejenige der Trägerflüssigkeit, wandern die Distanzpartikel· aufgrund der '.Elektroforese zum Fotoleiter. Obwohl also die Distanzpartikel aufgrund ihrer Oberflächenladung die Tendenz haben, sich in Richtung der Abstreiferwalze zu bewegen, wird aufgrund der stärkeren Elektroforese im Dielektrikum verhindert, daß dies tatsächlich geschieht. Beim Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen Entwickler wird außerdem die Menge der auf das blattförmige Trägermaterial übertragenen Trägerflüssigkeit verringert, so daß nach der Bildübertragung auch weniger Trägerflüssigkeit verdampft. Weiterhin

-26-

A 45 142 b

k - 176 - 26 -

5. Mai 1982

verhindert die Übertragung des entwickelten Bildes über einen Spalt hinweg ein Verschmutzen, Verschmieren oder Quetschen des entwickelten Bildes und ermöglicht die Erzeugung von Bildern bzw. Kopien, die dichter sind als dies bisher mit flüssigen Entwicklern möglich war. Dadurch, daß gewährleistet ist, daß die überwiegende Mehrzahl von Distanzpartikeln die Abstreifwirkung der Abstreiferwalze überlebt, ist dabei auch in den Hintergrundbereichen die Aufrechterhaltung des gewünschten Abstandes zwischen dem Fotoleiter und dem blattförmigen Trägermaterial möglich. Außerdem wird aus der Beschreibung deutlich, daß letztlich auch ein verbessertes Kopiergerät zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder unter Verwendung eines speziellen flüssigen Entwicklers entwickelt wurde.

Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, daß dem Fachmann, ausgehend von den beschriebenen Ausführungs-. beispielen, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

Claims

HOEGER₁ STELLREOHT--& PARTNER"" "

PATENTANW AL T E
UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 45 142 b Anmelder: Savin Corporation
k - 176 Columbus and Stevens Avenues

5. Mai 1982 Valhalla, New York 10595

USA

Patentansprüche

1. Flüssiger Entwickler zum Entwickeln eines insbesondere auf einem isolierenden Ladungsbildträger befindlichen latenten elektrostatischen Ladungsbildes, mit einer dielektrischen Trägerflüssigkeit mit darin dispergierten geladenen Tonerpartikeln und Distanzpartikeln, deren effektive Höhe größer ist als die Höhe eines entwickelten Bildes und
deren maximale effektive Höhe 70 um beträgt,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Distanzpartikel eine Oberflächenladung
besitzen, die dieselbe Polarität hat wie die Ladung der Tonerpartikel, und daß die Distanzpartikel eine höhere Dielektrizitätskonstante besitzen als die Trägerflüssigkeit.

2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel eine effektive Mindesthöhe von 20 μΐη besitzen.

3. Entwickler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Anteils der Distanzpartikel so gewählt ist, daß die Distanzpartikel in einem entwickelten Ladungsbild einen mittleren

-2-

"*. * .' I NACHGEREICHT • · 1 ___

" "5218426

A 45 142 b

k - 176 - 2 -

5. Mai 1982

Abstand von maximal 4 mm voneinander aufweist.

4. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere mit Tonerpartikeln, die ein niedriges Ladungs/Massen-Verhältnis besitzen und zur Flockenbildung neigen, dadurch gekennzeichnet, daß eine kleinere Menge eines die Aufladung der Tonerpartikel und der Distanzpartikel mit einer Ladung der selben Polarität fördernden Stoffes vorgesehen ist.

5. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da-

■ durch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel einen relativ geringen Oberflächenwiderstand aufweisen.

-3-