DE3231687A1

DE3231687A1 - Entwickler fuer latente ladungsbilder

Info

Publication number: DE3231687A1
Application number: DE19823231687
Authority: DE
Inventors: Benzion Edmonton Alberta Landa
Original assignee: Savin Corp
Current assignee: Savin Corp
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1983-03-17
Also published as: CA1181279A; US4413048A; IT8223063A0; IT1155206B; CH649637A5; JPS5848064A; FR2512222A1; GB2104675B; FR2512222B1; GB2104675A

Description

HOEGER, §;Xe£^;I-*Rφ6ΗΗΤ: & ,PARTN ER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE Mc-D 7000 STUTTGART 1

A 45 295 b Anmelder: Savin Corporation

k - 176 Columbus and Stevens Avenues

24. August 1982 Valhalla, New York 10595

USA

Entwickler für latente Ladungsbilder

Die Erfindung betrifft einen Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder mit einem größeren Anteil einer isolierenden Entwicklerflüssigkeit, insbesondere eines niedrig siedenden Kohlenwasserstoffes, mit einem kleineren Anteil von Tonerpartikeln und mit einem kleineren Anteil von Distanzpartikeln, die größer als die Tonerpartikel sind.

In einigen früheren Anmeldungen der Anmelderin (P 31 19 027.8; P 32 11 650.0; P 32 12 138.5; P 32 18 426.3) ist dargelegt, daß bei allen elektrofotografischen Prozessen gemäß dem Stande der Technik zum übertragen eines entwickelten Bildes auf ein blattförmiges Trägermaterial diese übertragung in der Weise erfolgte, daß das Trägermaterial in Kontakt mit dem entwickelten Bild auf der dasselbe tragende Oberfläche gebracht wurde. Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit latenten Bildern beschrieben, die auf einem Fotoleiter durch ein fotografisches Verfahren erzeugt wurden. Dabei versteht es sich jedoch, daß der erfindungsgemäße Entwickler auch für elektrostatische Bilder

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brauchbar ist, die auf andere Weise auf einer Oberfläche erzeugt wurden und auf ein blattförmiges Trägermaterial, wie z.B. Papier, übertragen werden sollen.

Bei den Verfahren gemäß dem Stande der Technik sind flüssige Entwickler am einfachsten und führen normalerweise zur höchsten Auflösung, da die Tonerpartikel bei trockenen Tonern größer sind. Unglücklicherweise besteht bei den bekannten, mit einem flüssigen Entwickler arbeitenden Systemen gemäß dem Stande der Technik bei der Berührung des entwickelten Bildes mit einem blattförmigen Träger zum Zwecke der Übertragung die Tendenz, daß das Bild gequetscht bzw. flachgedrückt wird. Es musste also stets mit relativ dünnen entwickelten Bildern gearbeitet werden, um den Quetscheffekt bei der Kontaktübertragung und den daraus resultierenden Verlust hinsichtlich der Auflösung bzw. der scharfen Darstellung von Linien möglichst klein zu halten. Wenn jedoch die Dicke des Bildes verringert wird, dann ist die Pigmentmenge im Bild verringert, was zu einer Kopie geringer Dichte führt. Beim Arbeiten mit flüssigen Entwicklern bzw. Tonern ergeben sich daher drei wesentliche Nachteile, nämlich:

a) Wegen der Quetschwirkung muß mit einem relativ dünnen Bild gearbeitet werden, so daß die Kopie eine geringe Dichte hat. Aus diesem Grund muß ein· sehr glattes Papier oder dergleichen als Trägermaterial verwendet werden. Bei rauhen Oberflächen kann nämlich die Rauhtiefe größer

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sein als die Dicke des getonten Bildes, so daß nur noch die höchsten Punkte des Trägermaterials den Toner übernehmen können.

b) Da beim Arbeiten mit einem flüssigen Entwickler die gesamte fotoleitende Oberfläche benetzt wird, befindet sich die Entwicklerflüssigkeit auch auf den. Hintergrundbereichen. Beim Kopieren muß die Entwicklerflüssigkeit, die normalerweise ein niedrig siedender Kohlenwasserstoff ist, verdampft werden. Dies ist nachteilig, da einerseits eine Umweltverschmutzung eintritt und andererseits die teure Entwicklerflüssigkeit verloren geht.

c) Bei einer Bildübertragung im Kontaktverfahren gelangen Staub, Fasern und andere Verschmutzungen von Trägermaterial auf die fotoleitende Oberfläche und werden von dort in den im Gerät verbleibenden flüssigen Entwickler abgestreift oder abgespült.

All diese Nachteile werden überwunden, wenn das mit einem flüssigen Entwickler entwickelte Bild über einen Luftspalt hinweg auf einen blattförmigen Träger übertragen wird. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß ein wesentlich dickeres und pigmentreicheres bzw. polymerreicheres entwickeltes Bild verwendet werden kann, welches bei der Kontaktübertragung gequetscht und verzerrt würde. Wenn die Bildübertragung aber über einen

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Luftspalt hinweg erfolgt, besteht hinsichtlich der Dicke des entwickelten Bildes hinsichtlich des Luftspalts kaum eine Einschränkung. Es sind natürlich gewisse Parameter zu beachten, wie z.B. die Stärke des elektrostatischen Feldes, die maximale -Aufladung des Fotoleiters in Abhängigkeit vom Dunkelwiderstand desselben, das Ladungs/Massen-Verhältnis usw.

Andererseits ist das Aufrechterhalten eines Luftspalts zwischen der fotoleitenden Oberfläche und der Abstützung für das Trägermaterial mittels an dem Kopiergerät vorgesehener Distanzelemente praktisch nicht zu realisieren, da die Breite des Luftspalts mit einer Genauigkeit von _+ 10 μπι oder weniger aufrechterhalten werden muß. Andererseits hängen die Abmessungen des Luftspalts von den Toleranzen der fotoleitenden Trommel . und deren Exzentrizität ab sowie von der Gleichmäßigkeit der Dicke der fotoleitenden Oberfläche, der Dicke des Papiers und Änderungen in den Abmessungen aufgrund thermischer Dehnungen der verschiedenen Materialien. Daher ist es wesentlich günstiger, einen Luftspalt vorgegebener Breite durch Distanzelemente aufrechtzuerhalten, die sich zwischen der Oberfläche des Fotoleiters und der Oberfläche des blattförmigen Trägermaterials befinden.

In den vorstehend erwähnten früheren Anmeldungen sind drei Möglichkeiten für das Aufrechterhalten eines definierten Luftspalts, unabhängig von Änderungen in den Abmessungen des Papiers und des Fotoleiters

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angegeben. Zunächst einmal wird ein Papiermaterial beschrieben/ welches angeformteoder auf geeignete Weise aufgebrachte Vorsprünge besitzt, die für eine definierte Spaltbreite sorgen. Weiterhin wird die Möglichkeit beschrieben, das entwickelte Bild mit Distanzpartikeln zu bestäuben oder Vorsprünge an der fotoleitenden Oberfläche anzubringen. Schließlich wird auch die Möglichkeit beschrieben, einen flüssigen Entwickler mit darin dispergierten Distanzpartikeln einzusetzen. In diesem Zusammenhang wird auch die Möglichkeit beschrieben, Distanzpartikel zu verwenden, die mit derselben Polarität aufgeladen sind wie die Tonerpartikel und die eine größere Dielektrizitätskonstante haben als die Trägerflüssigkeit, wobei mit Tonerpartikeln gearbeitet wird, die ein niedriges Ladungs/Massen-Verhältnis haben, so daß sich Flocken bilden können. Da die Distanzpartikel eine Oberflächenladung derselben Polarität wie die Tonerpartikel, haben, werden sie gemeinsam mit den Tonerpartikeln abgeschieden, die in der Entwicklerflüssigkeit dispergiert sind.

Um zu verhindern, daß Hintergrundbereiche des blattförmigen Trägermaterials den mit der Entwicklerflüssigkeit benetzten Fotoleiter berühren, ist es erforderlich, auch in den Hintergrundbereichen Distanzelemente anzuordnen. Andererseits müssen die Distanzelemente gemeinsam mit dem Toner abgesetzt werden, um ein Quetschen des Bildes zu verhindern. Dies bedeutet, daß die Distanzpartikel dieselbe Ladung wie der Toner haben müssen. Bei der Verwendung eines Selen-Tellur-

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Potoleiters ist die von der Koronaentladungsvorrichtung erzeugte Ladung positiv, so daß die Tonerpartikel negativ geladen sein müssen. Es ergaben sich keine Schwierigkeiten, die Distanzpartikel gemeinsam mit den Tonerpartikeln abzuscheiden. Schwierigkeiten ergaben sich jedoch hinsichtlich der Abscheidung von Tonerpartikeln in den Hintergrundbereichen. An sich sollte man meinen, daß die Distanzpartikel für die Hintergrundbereiche positiv geladen sein müssten. Dies kann jedoch nicht erfolgreich sein, da positiv geladene Distanzpartikel praktisch sofort von den negativ geladenen Tonerpartikeln eingehüllt werden. Dies führt in den Hintergrundbereichen zu schwarzen Punkten. Eine Lösung für das Problem ergab sich dadurch, daß an den Distanzpartikeln zwei verschiedene Effekte wirksam werden können. Ein Effekt besteht dabei in der Elektrophorese..Der andere Effekt besteht darin, daß man eine Polarisation von im wesentlichen neutralen oder sogar von schwach geladenen Distanzpartikeln durchführt. Die Polarisationskräfte können nämlich um Größenordnungen stärker sein als die Kräfte aufgrund von Oberflächenladungen. In einer der erwähnten früheren Anmeldungen ist beschrieben, daß die Ablagerung von Tonerpartikeln in den Hintergrundbereichen dadurch erreicht wird, daß man im Bereich eines Dosierspalts, wo überschüssiger Entwickler vom entwickelten Bild abgestreift wird, ein Feld anlegt., auf welches die Distanzpartikel ansprechen, da sie aus polarisierbarem Material bestehen und vorzugsweise eine höhere Dielektrizitätskonstante als die Trägerflüssigkeit aufweisen. Wenn die Distanz-

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partikel polarisierbar sind, dann lassen sie sich durch eine dielektrophoretische Kraft in Hintergrundbereichen abscheiden. Zusammenfassend lässt sich also feststellen, daß geladene Distanzpartikel sich aufgrund der Elektrophorese in die Bildbereiche bewegen, während neutrale oder schwach geladene Distanzpartikel sich nach einer Polarisierung aufgrund der Dielektrophorese zu den Hintergrundbereichen bewegen.

Unglücklicherweise führen die Distanzpartikel, die gemeinsam mit den Tonerpartikeln auf den blattförmigen Träger übertragen werden, zu einem "staubigen" Bild. Die Distanzpartikel haben die Tendenz, sich zu lösen und zerkratzen dabei die Kopie. Außerdem ist die Anzahl der geladenen Distanzpartikel, die dem flüssigen Entwickler entzogen werden, eine Funktion der Bildfläche und -dichte. Wenn in einem Bild bzw. einer Kopie große, dunkle Bereiche vorhanden sind, dann wird aus dem flüssigen Entwickler eine große Menge von geladenen Distanzpartikeln entfernt.

In der US-PS 3 915 874 ist ein flüssiger Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder beschrieben, die anschließend auf ein blattförmiges Trägermaterial übertragen werden, welches in Kontakt mit dem entwickelten Bild gebracht wird, wobei die Auflösung der Kopie dadurch verbessert wird,daß ein Zerdrücken der Tonerpartikel des entwickelten Bildes verhindert wird. Dies geschieht, indem in der Trägerflüssigkeit feine Partikel suspendiert werden, die

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härter als die Tonerpartikel sind. Die feinen Partikel bestehen dabei aus anorganischen Materialien, wie z.B. Glas, Zinkoxid/ Titandioxid, Siliziumdioxid und dergleichen. Durchschnittlich haben die Partikel einen Durchmesser von 1 bis 15 μπι. Dabei wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß bei Verwendung von harten, feinen Partikeln mit einem Durchmesser von über 15 um ein Ansteigen der Zahl von weißen Punkten auftritt, die das Bild und die Auflösung stören. Ebenfalls findet sich kein Hinweis darauf, Partikel einer solchen Größe zu verwenden, daß der Kontakt zwischen dem Papier oder dergleichen und dem entwickelten Bild durch Bildung eines Luftspalts verhindert wird. Die in d er genannten Patentschrift erwähnten "weißen Punkte" sind gewissermaßen "Inseln" in dem übertragenen Bild. Die harten, feinen Partikel haben dagegen denselben Durchmesser wie die Tonerpartikel oder sind kleiner als diese, so daß sich in üblicher Weise ein Kontakt zwischen dem entwickelten Bild und dem Trägermaterial ergibt, auf welches das Bild übertragen wird. Es findet sich auch kein Hinweis darauf, daß einige der harten Partikel mit einem Tonerpolymer beschichtet sind, während andere Partikel unbeschichtet bleiben.

Ausgehend von dem vorstehend diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten flüssigen Entwickler zum Tonen latenter elektrostatischer Ladungsbilder anzugeben, die über einen Spalt hinweg auf ein blattförmiges Trägermaterial übertragen werden sollen.

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Diese Aufgabe wird bei einem Entwickler der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Distanzpartikel einen Hohlraum aufweisen.

Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß Distanzpartikel erhalten werden können, deren spezifisches Gewicht, gleich dem spezifischen Gewicht der Trägerflüssigkeit ist, in der sie dispergiert sind, oder geringer. Die hohlen Distanzpartikel lassen sich somit in der Trägerflüssigkeit in der Schwebe halten, ohne sich abzusetzen.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen/ wenn einige der Distanzpartikel mit dem selben Material beschichtet sind, aus dem auch die Tonerpartikel bestehen. Dabei ist ein weiterer Teil der Distanzpartikel vorzugsweise nicht beschichtet. Günstig ist es auch, wenn der Durchmesser bzw. die Abmessungen der Distanzpartikel groß genug sind, um ein Ladungsbild mit einer dicken Schicht von Tonerpartikeln entwickeln zu können und dennoch einen Luftspalt zum Trägermaterial zu erreichen. In diesem Fall kann die Dicke der Tonerschicht durch die Stärke der das latente Ladungsbild bildenden Ladungen gesteuert werden.

Ein Teil der Distanzpartikel besitzt vorzugsweise eine Dielektrizitätskonstante, die größer ist, als diejenige der Trägerflüssigkeit, wobei besonders solche Distanzpartikel bevorzugt werden, die polarisiert werden können.

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Weiterhin wird ein Teil der Distanzpartikel vorzugsweise mit derselben Polarität aufgeladen, mit der auch die Tonerpartikel aufgeladen sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Entwicklers gemäß der Erfindung wird die eingangs angesprochene staubige bzw. rauhe Struktur der entwickelten Bilder bzw. Kopien und das Ablösen einzelner Distanzpartikel dadurch verhindert, daß derjenige Teil der Distanzpartikel, welcher zusammen mit dem Toner in das Bild übergeht/ mit Tonermaterial beschichtet ist. Die Distanzpartikel werden damit zu einem Bestandteil des entwickelten, übertragenen Bildes und geben der Kopie einen fülligen Griff, so daß man fast den Eindruck hat, daß die Bildelemente wie bei einem Stahlstich aufgetragen sind. Die Distanzpartikel bleiben dabei aufgrund der Tatsache, daß sie einen Hohlraum aufweisen, in der Trägerflüssigkeit in der Schwebe und setzen sich nicht ab, wie dies bei massiven Distanzpartikeln der Fall ist.

Vorzugsweise werden die Distanzpartikel als hohle Glasperlen bzw. Mikrokugeln ausgebildet; es können jedoch auch andere Hohlkörper, beispielsweise aus Phenol-Kondensationsprodukten, aus Kohlenstoff und aus Aluminium verwendet werden, die sämtlich brauchbar sind. Glasperlen haben jedoch gewisse Vorteile, da sie mit den übrigen Komponenten des Entwicklers praktisch nicht reagieren, da sie in bekannter Weise hergestellt werden

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können, so daß das Vorhandensein unbekannter Komponenten in dem Entwicklermaterial ausgeschlossen werden kann,und da bei ihrer Herstellung keine Tenside verwendet werden, so daß in den Entwickler keine oberflächenaktive Stoffe gelangen, die dessen Brauchbarkeit beeinträchtigen könnten.

Da die unbeschichteten Perlen bzw. Distanzpartikel, die elektrisch neutral sind.bzw. als dielektrophoretisch bezeichnet werden können, nicht mit dem entwickelten Bild übertragen werden, ist der Verlust an dieser Sorte von Distanzpartikeln vernachlässigbar gering. Der Verlust an beschichteten Mikrokugeln bzw. Distanzpartikeln ist jedoch so groß, daß eine Korrektur erfolgen muß. Dies geschieht, indem von Zeit zu Zeit beschichtete Distanzpartikel nachgefüllt werden, um die Verluste auszugleichen. Dabei ist der Griff der fertigen Kopien ein guter Hinweis auf die Notwendigkeit, beschichtete Distanzpartikel nachzufüllen. Wenn eine ausreichende Menge an beschichteten Distanzpartikeln vorhanden ist, dann entspricht der Griff der Kopie nämlich demjenigen bei einem "geprägten" Druckerzeugnis. Die Bildelemente sind in diesem Fall deutlich über die Grundfläche des Trägermaterials, beispielsweise des Papiers, angehoben, und man kann.eine gewisse Dicke der bedruckten Bereiche feststellen. Wenn dieser Eindruck nachlässt, ist es Zeit, eine gewisse Menge beschichteter Distanzpartikel nachzufüllen. Wenn der Entwickler zu wenig Distanzpartikel enthält, dann führt dies schließlich dazu, daß

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die Kopien verwaschen wirken und eine geringere Auflösung zeigen/ da der angestrebte Luftspalt nicht mehr in dem erforderlichen Umfang aufrechterhalten wird.

Im allgemeinen wird bei einem Entwickler gemäß der Erfindung als Trägerflüssigkeit ein niedrig-siedender aliphatischer Kohlenwaaserstoff, wie z.B. ISOPAR-G (Warenzeichen der Exxon Corporation) verwendet. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich um Isoparaffin-Kohlenwasserstoffe mit einem relativ eng begrenzten Siedebereich zwischen etwa 160 und 174⁰C. Auch höhersiedende aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. ISOBAR-M (Warenzeichen der Exxon Corporation) oder leichte Mineralöle, wie z.B. "Marcol 52" oder "Marcol 62" (Warenzeichen der Humble Oil & Refining Company) können als Trägerflüssigkeit verwendet werden, in der die Tonerpartikel dispergiert sind. Die Tonerpartikel können in bekannter Weise ausgebildet sein und bestehen gewöhnlich aus einem pigmentierten Polymer. Die Tonerpartikel werden während ihrer Herstellung oder mit Hilfe eines sogenannten Ladungsdirektors (Charge Director) aufgeladen, der ihnen die gewünschte Polarität verleiht. Wenn das latente Ladungsbild aus negativen Ladungen besteht, müssen die Tonerpartikel positiv geladen sein. Wenn das latente Ladungsbild aus positiven, mittels einer Koronaentladungsvorrichtung erzeugten Ladungen besteht, wie dies beispielsweise bei Selen-Tellur-Fotoleitern der Fall ist, dann werden die Tonerpartikel negativ geladen.

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In der Praxis werden erfindungsgemäß Tonerpartikel verwendet/ die größer sind als die normalerweise verwendeten Tonerpartikel und einen Durchmesser zwischen etwa 3 und 7 μ,ΐη haben. Dies führt zu einem niedrigen Ladungs/ Massen-Verhältnis, so daß die Tonerpartikel Flocken bzw. Klümpchen bilden können, in denen sie locker zusammenhängen, die jedoch beim Umrühren des flüssigen Entwicklers leicht wieder aufgelöst werden können. Die Tonerpartikel werden vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Trägerflüssigkeit, verwendet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Ausschnitts eines flüssigen Entwicklers gemäß der Erfindung, wobei einige Partikel im Schnitt dargestellt sind.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung eine Trägerflüssigkeit 2, in der Tonerpartikel 4 und Distanzpartikel 10 und 14 dispergiert sind, wobei die Trägerflüssigkeit, wie oben ausgeführt, aus niedrig-siedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffen besteht. Diese Flüssigkeiten sind gute Isolatoren und haben einen Widerstand von

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10 Ohm-cm oder mehr. Die Tonerpartikel 4 bestehen ihrerseits aus Polymeren und Kunstharzen, wie z.B. Polyäthylen, Polystyrol, amorphen Wachsen und verschiedenen Harzen. Die Tonerpolymere können mit

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verschiedenen vorteilhaften Pigmenten pigmentiert sein, beispielsweise mit besonders feinen Rußpartikeln 6. Praktisch können alle bekannten Pigmente zum Einfärben von Polymeren verwendet werden. Die Tonerpartikel haben einen Durchmesser zwischen 3 und 7 μΐη und sind damit größer als die üblicherweise verwendeten Tonerpartikel, um ein niedriges Ladungs/Massen-Verhältnis zu erreichen. Außerdem wird erfindungsgemäß mit Tonerkonzentrationen zwischen etwa 0,1 und 10 Gew.-% gearbeitet, während bisher Konzentrationen zwischen etwa 0,1 und 2 Gew.-% üblich waren. Da das frisch entwickelte Bild nicht direkt in Kontakt mit dem Trägermaterial gelangt, auf welches es übertragen wird, können erfindungsgemäß bis zu 10 Gew.-% an Tonerpartikeln, bezogen auf das Gewicht der Trägerflüssigkeit, verwendet werden.

In der Trägerflüssigkeit sind zwei Sorten von Distanzpartikeln dispergiert. Die Distanzpartikel 10 bestehen aus einer Hohlkugel, einem Ballon bzw. einer Perle 8 und enthalten eine Gasblase, die von Glas, Kohlenstoff, einem Phenol-Kondensationsprodukt, Aluminium, Acrylharz oder dergleichen umschlossen ist. Glas wird bevorzugt, da es mit den übrigen Komponenten des flüssigen Entwicklers allenfalls schwach reagiert. Damit ist sichergestellt, daß keine unbekannten Stoffe aus den Distanzpartikeln ausgelaugt werden, wie z.B. Tenside, welche sich in dem flüssigen Entwickler schädlich auswirken könnten. Die Distanzpartikel bzw. Perlen müssen

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einen Durchmesser haben, der größer ist als die Höhe des entwickelten Bildes auf der fotoleitenden Oberfläche. Erfindungsgemäß kann dieser Durchmesser zwischen etwa 20 .(gegebenenfalls weniger) und 70 um liegen. Eine Spaltbreite von mehr als 70 um ist in der Praxis nicht erforderlich, jedoch je nach den im Kopiergerät angelegten Potentialen möglich. Glaskugeln mit einem Durchmesser zwischen 20 und 40 um werden von der Firma Minnesota Mining & Manufacturing Company, Minneapolis, Minnesota, USA hergestellt. Erfindungsgemäß wurde mit Glasperlen dieses Herstellers gearbeitet, die die Typennummer "D 32/4500" trugen. Diese Glaskugeln bzw. -ballons haben ein spezifisches Gewicht von 0,32. Andere Glaskugeln, die vom genannten Hersteller unter der Typenbezeichnung "E 22" vertrieben werden, haben ein spezifisches Gewicht von 0,22. Die genanten Produkte sind hohle Glas-Mikrokugeln mit einer Wandstärke von etwa 2 bis 3 um. Von der Firma Versar Inc., Springfield, Virginia, USA werden hohle Kohlenstoffkugeln unter dem Warenzeichen "Carbospheres" in den Handel gebracht, die einen mittleren Durchmesser von 40 um haben und deren Größe zwischen etwa 5 und 50 um schwankt. Durch Sortieren können aus dem Kugelgemisch Kugeln mit dem gewünschten Durchmesser ausgewählt werden. Weiterhin werden von der Union Carbide Corporation hohle Mikro-Kugeln aus Phenol-Kondensationsprodukten hergestellt.

Die Distanzpartikel 14 sind mit den Grundpartikeln 8 der Distanzpartikel 10 identisch. Die Distanzpartikel

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sind jedoch mit einer Beschichtung 12 versehen, die aus demselben Material besteht, aus dem die Tonerpartikel 4 hergestellt sind. Die Tonerpartikel 4 und die Beschichtung 12 der Distanzpartikel 10 sind mit einer Polarität geladen, welche der Polarität des latenten elektrostatischen Ladungsbildes, welches getont bzw. entwickelt werden soll, entgegengesetzt ist. Um sicherzustellen, daß die Tonerpartikel 4 und die Beschichtung 12 die richtige Polarität haben, werden der Trägerflüssigkeit 2 bekannte, lösliche Ladungsdirektoren zugesetzt. Beim Kopieren mit einem Selen-Fotoleiter 'wird beispielsweise ein Ladungsdirektor verwendet, der von der Firma Oronite, Division of the California Chemical Company, unter dem Warenzeichen "OLOA" in den Handel gebracht wird. Weiterhin kann als Ladungsdirektor ein neutrales Kalzium-Petronat verwendet werden, nämlich ein sehr reines, öllösliches Petroleum-Sulfonat, welches Kalzium enthält und gelegentlich auch als "Mahagony-Seife" bezeichnet wird. Praktisch können alle bekannten Ladungsdirektoren eingesetzt werden.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die beschichteten Distanzpartikel beim Entwickeln des Ladungsbildes gemeinsam mit den Tonerpartikeln abgeschieden werden. Die Ausbildung der Tonerpartikel in der Weise, daß ihr spezifisches Gewicht gleich dem spezifischen Gewicht der Trägerflüssigkeit oder kleiner ist, gewährleistet, daß die Tonerpartikel sich nicht als Schlämme bzw. Sediment absetzen und anschließend nicht mehr

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gut dispergierbar sind, wenn das Gerät eingeschaltet wird und der flüssige Entwickler umgewälzt wird. Es hat sich gezeigt, daß kein massives Material, welches die geforderte mechanische Festigkeit besitzt, ein spezifisches Gewicht hat, welches ausreichend niedrig ist, um seinen Einsatz in Form von Distanzpartikeln in einem flüssigen Entwickler zu ermöglichen. Nahezu alle Feststoffe, mit denen ein oder mehrere Gasblasen eingefangen, eingekapselt oder eingeschlossen werden können, können jedoch erfindungsgemäß als Distanzpartikel verwendet werden, wenn sich dadurch ihr spezifisches Gewicht hinreichend absenken lässt. Andererseits sollen die Distanzpartikel nicht nur so leicht sein, daß sie sich nicht absetzen, sondern auch schwer genug, so daß sie sich nicht an der Oberfläche des flüssigen Entwicklers sammeln und beim Umwälzen desselben nicht mehr hinreichend dispergiert werden können. Das spezifische Gewicht von ISOPAR-G (Warenzeichen der Exxon Corporation) liegt bei etwa 0,75. Es hat sich gezeigt, daß Distanzpartikel, deren Hohlräume bzw. Gasblasen so groß sind, daß ihr spezifisches Gewicht kleiner ist als 0,2, mehrere Sekunden benötigen, bis sie beim Einschalten des Kopiergeräts wieder hinreichend dispergiert sind. Wenn jedoch das spezifische Gewicht auf Werte zwischen 0,3 und 0,7 angehoben wird, dann lassen sich die Distanzpartikel sehr gut dispergieren. Wenn das spezifische Gewicht der Distanzpartikel gleich dem spezifischen Gewicht der Entwicklerflüssigkeit ist, dann sind optimale Bedingungen erreicht.

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Die eine Gasblase enthaltenden Distanzpartikel, welche beschichtet sind, wandern aufgrund der Elektrophorese durch die Trägerflüssigkeit zu dem latenten elektrostatischen Ladungsbild. Es ist jedoch auch wichtig, daß ein Kontakt zwischen dem blattförmigen Trägermaterial und den Hintergrundbereichen des Fotoleiters bzw. der das entwickelte elektrostatische Ladungsbild tragenden isolierenden Schicht vermieden wird. Wenn sich nämlich ein solcher Kontakt ergibt, dann wird das Trägermaterial mit Trägerflüssigkeit befeuchtet, die anschließend verdampft werden muß. Dies ist aber bei schnellen Kopiergeräten nicht zulässig, da sonst eine unzulässige Menge der niedrig-siedenden Trägerflüssigkeit in die Umgebung verdampft. Wie in den eingangs erwähnten früheren Anmeldungen ausgeführt, können die Distanzpartikel polarisiert werden, wenn sie aus einem Material bestehen, deren Dielektrizitätskonstante größer ist als die Dielektrizitätskonstante der Trägerflüssigkeit. 'Der Zweck der unbeschichteten Distanzpartikel -14 besteht nun darin, in den Hintergrundbereichen des entwickelten Bildes als Distanzelemente zu wirken. Es liegt auf der Hand, daß diese Distanzpartikel nicht mit einer zur Polarität der Tonerpartikel entgegengesetzten Polarität geladen werden können, da die Tonerpartikel sonst zu diesen entgegengesetzt geladenen Distanzpartikeln wandern würden.

Die unbeschichteten Distanzpartikel müssen aufgrund der Dielektrophorese zu den Hintergrundbereichen

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wandern. Diese Partikel müssen also mit anderen Worten polarisierbar sein. Damit die unbeschichteten Distanzpartikel 14 sich im wesentlichen neutral verhalten und weder eine hohe negative noch eine hohe positive Ladung annehmen, werden sie vorzugsweise in dem Ladungsdirektor getränkt, der auch für den flüssigen Entwickler verwendet wird, und zwar für einen Zeitraum von beispielsweise 24 Stunden. Anschließend werden diese Distanzpartikel aus dem Ladungsdirektor herausgenommen und dann mit ISOPAR gewaschen und schließlich getrocknet. Dabei zeigt sich, daß das Glas eine gewisse Affinität für den Ladungsdirektor zu besitzen scheint. Wenn die Glasperlen nicht mit dem Ladungsdirektor vorbehandelt werden, ehe sie in den Entwickler eingebracht werden, haben sie nämlich die Tendenz, dem flüssigen Entwickler den Ladungsdirektor zu entziehen. Mikrokugeln aus Glas erweisen sich als besonders vorteilhaft, da Glas die verschiedenen Ladungsdirektoren, die verwendet werden können, gut zu adsorbieren scheint. Es wurde festgestellt, daß die Behandlung mit dem Ladungsdirektor dazu führt, daß sich die unbeschichteten Gläs-Mikrokugeln ziemlich neutral verhalten und sich nicht in den Bildbereichen absetzen. Die Kugeln können jedoch eine sehr schwache, aber unschädliche positive Ladung annehmen. Zu Prüfzwecken wurde die eine Hälfte einer Glasplatte für 24 Stunden in einem.Ladungsdirektor "eingeweicht" und anschließend in ISOPAR sorgfältig gewaschen und danach getrocknet. Beim Anhauchen der Glasplatte zeigten sich deutlich Unterschiede in der Feuchtigkeitskondensation auf den beiden Plattenhälften.

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Das Beschichten bzw. Plattieren der Mikrokugeln mit Tonermaterial lässt sich leicht durchführen. Beispielsweise wurde bei einer Temperatur von 12O⁰C oder mehr - je nachdem, welches spezielle Polymer verwendet wurde eine 10-prozentige Lösung des pigmentierten Polymers in Isopar hergestellt. Die Mikrokugeln wurden dann in der Lösung dispergiert, die man abkühlen ließ. Es zeigte sich, daß die Mikrokugeln dabei als "Kerne" wirkten, an deren Oberfläche das Polymer ausgefällt wurde, wenn beim Abkühlen der Lösung eine hinreichend niedrige Temperatur erreicht wurde. Die abgekühlte Lösung kann anschließend dem erfindungsgemäßen Entwickler zugesetzt werden. Es wurde festgestellt, daß das spezifische Gewicht der mit einem Polymer beschichteten Mikrokugeln auf etwa 0,4 anstieg. Bei diesem spezifischen Gewicht schwimmen die beschichteten Partikel, ohne jedoch einen "Schaum" zu bilden, der schlecht dispergiert werden kann. Es ist klar, daß das spezifische Gewicht der Distanzpartikel,von denen jader eine Gasblase umschließt, vom spezifischen Gewicht des Ausgangsmaterials für die Partikel und von der Wandstärke derselben abhängig ist. Durch Variieren der Wandstärke der Distanzpartikel kann also das spezifische Gewicht derselben gesteuert werden.

Die unbeschichteten bzw. neutralen Distanzpartikel, die sich aufgrund der Dielektrophorese bewegen, können im Entwickler in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 10 Gew.-% vorhanden sein. Die Menge dieser Distanzpartikel ändert sich dabei nicht wesentlich, da sie

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beim Kopiervorgang nur in sehr geringer Menge verloren gehen. Die beschichteten Distanzpartikel können in der gleichen Menge vorhanden sein, müssen jedoch, da sie beim Kopiervorgang verbraucht werden, wenn sie sich in den getonten Bildbereichen absetzen, von Zeit zu Zeit nachgefüllt werden, wie dies oben dargelegt wurde.

Man.erkennt, daß in Abhängigkeit vom Durchmesser der Distanzpartikel sehr dicke entwickelte Bilder hergestellt werden können, indem man einfach das Potential der Ladung anhebt, die das latente elektrostatische Ladungsbild bildet. Bei den vorbekannten Verfahren kann die Bilddichte nicht in dieser Weise gesteuert werden, da sich bei einem dicken Bild graue bzw. verfärbte Hintergrundbereiche ergeben, wenn das blattförmige Trägermaterial in direkten Kontakt mit dem entwickelten Bild gebracht wird.· Da erfindungsgemäß die Bildübertragung über einen Luftspalt hinweg erfolgt und folglich kein direkter Kontakt zwischen dem Papier bzw. dem Trägermaterial und dem entwickelten Bild eintritt, kann das Bild sehr dick gemacht werden, so daß man eine dichte Kopie erhält. Die Herstellung eines dicken Bildes ist auch insofern vorteilhaft, als dann ein Trägermaterial mit sehr rauher Oberfläche verwendet werden kann. Dagegen war es bisher beim Arbeiten mit flüssigen Entwicklern nachteilig, daß das Trägermaterial nur eine begrenzte Rauhigkeit haben durfte, da das entwickelte Bild so dünn war, daß es auf ein rauhes Kopiermaterial nur teilweise übertragen werden konnte.

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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Entwicklers ist es möglich, Kopien auch auf rauhem Kopierpapier und sogar auf Zeitungspapier herzustellen.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird, und daß ein neuer flüssiger Entwickler angegeben wird, mit dessen Hilfe ein Luftspalt zwischen dem entwickelten elektrostatischen Ladungsbild und dem blattförmigen Kopiermaterial geschaffen werden kann. Dabei wird mit Distanzpartikeln gearbeitet, deren spezifisches Gewicht gleich oder kleiner als das spezifische Gewicht der Trägerflüssigkeit ist, in der sie dispergiert sind. Außerdem werden die hohlen, eine Gasblase umschließenden Distanzpartikel teilweise mit Tonermaterial beschichtet, so daß sie sich zu den Bildbereichen bewegen, während die unbeschichteten Artikel, dielektrophoretisch zu den Hintergrundbereichen wandern und dort einen Kontakt verhindern. Erfindungsgemäß lassen sich dicke entwickelte Bilder herstellen, deren Dicke durch die Höhe der von der Koronaentladungsvorrichtung aufgebrachten Ladung bestimmt wird. Dabei werden trockene Kopien mit erhöhter Auflösung erhalten.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß dem Fachmann, ausgehend von den beschriebenen Ausführungsbeispielen, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

Claims

HOEGER1 STEUIIRECIHT. S PARTNER i> · * C * * ff I* * « ma β * β · PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1 A 45 295 b Anmelder: Savin Corporation k - 176 Columbus and Stevens Avenues 24. August 1982 Valhalla, New York 10595 OSA Patentansprüche

1. Entwickler zum Entwickeln latenter elektrostatischer Ladungsbilder mit einem größeren Anteil einer isolierenden Entwicklerflüssigkeit, insbesondere eines niedrig siedenden Kohlenwasserstoffes, mit einem kleineren Anteil von Tonerpartikeln und mit einem kleineren Anteil von Distanzpartikeln, die größer als die Tonerpartikel sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel (10, 14) einen Hohlraum aufweisen.

2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel (10, 14) eine Gasblase enthalten.

3. Entwickler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Distanzpartikel (10) eine Kunstharz-, insbesondere eine Polymer-Beschichtung (12) aufweist.

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4. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht der Distanzpartikel (10, 14) höchstens gleich dem spezifischen Gewicht der Entwicklerflüssigkeit ist.

5. Entwickler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht der Distanzpartikel (10, 14) etwa gleich dem halben spezifischen Gewicht der Entwicklerflüssigkeit ist.

6. Entwickler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht der Distanzpartikel (10, 14) zwischen etwa 0,3 und 0,7 liegt.

7. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel (10, 14) eine Mikrokugel aus einem inerten Feststoff aufweisen.

8. Entwickler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel (10, 14) Mikrokugeln aus Glas aufweisen,

9. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Distanzpartikel (10, 14) eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die Dielektrizitätskonstante der Entwicklerflüssigkeit.

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10. Entwickler mit geladenen Tonerpartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Distanzpartikel (10) eine Oberflächenladung besitzt, deren Polarität gleich der Polarität der Ladung der Tonerpartikel (4) ist.

11. Entwickler mit geladenen Tonerpartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Distanzpartikel (14) zumindest im wesentlichen ungeladen ist.

12. Entwickler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch neutralen, ungeladenen Distanzpartikel (14) in einem elektrischen Feld polarisierbar sind.

13. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel in einer Menge zwischen 0,1 und 20 Gew.-%,bezogen auf die Entwicklerflüssigkeit, vorhanden sind.

14. Entwickler nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die geladenen und beschichteten Distanzpartikel (10) und die ungeladenen Distanzpartikel (14) jeweils in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 10 Gew.-%, bezogen auf die Entwicklerflüssigkeit, vorhanden sind.

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15. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzpartikel (10, 14) einen Durchmesser zwischen etwa 20 und 70 μΐη besitzen.

16. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Tonerpartikel aus einem harzartigen Material bestehen.

17. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerpartikel aus einem pigmentierten Polymer-Material bestehen.

18. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerpartikel in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 10 Gew.-%, bezogen auf die Entwicklerflüssigkeit, vorhanden sind.

19. Entwickler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerpartikel einen Durchmesser zwischen etwa 3 und 7 μΐη besitzen.