NL8401660A - Inrichting voor het elektrostatisch registreren van gegevens. - Google Patents

Description

* y . r N.0. 32537 1

Aanvraagsters noemen als uitvinders:

Alexei Alexeevich CHUIKO, Anatoly Vasilievich MOREV, Alexandr Sergeevich GOLOVKOV, Valentin Alexandrovich SMIRNOV, Evgeny Filippovich VORONIN, Raisa Alexandrovna EVLAKHOVA, Galina Yakovlevna GUBA, lolita Romualdovna SLUSHNENE, Arunas Vitautovich PASVYANSKAS en Roman Vasilievich SUSHKO.

Inrichting voor het elektrostatisch registreren van gegevens.

De uitvinding heeft betrekking op het elektrisch fotografisch reproduceren van gegevens en voor het omzetten van gegevens die uit een stel elektrische impulsen bestaan, in een zichtbaar beeld op een gegevensdrager.

5 Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een in richting voor het elektrostatisch registreren van gegevens.

Het elektrostatisch registreren wordt uitgevoerd op een inrichting die bestaat uit een elektrisch geleidende ondersteuning en een diëlek-trische laag waarbij een stel elektroden wordt toegepast, dat tegen het 10 oppervlak van de diëlektrische laag wordt aangedrukt. Tijdens het registreren worden spanningsimpulsen aan de registratie-elektroden toegevoerd, waardoor een oppervlaktelading op de diëlektrische laag achterblijft, zodat een latent elektrostatisch beeld wordt gevormd.

Nadat de inrichting door het stelsel elektroden is gevoerd, wordt 15 deze naar een ontwikkellnrichting toegevoerd, waar tonerdeeltjes op de geladen gebieden van het oppervlak daarvan worden neergeslagen, waarbij de tonerdeeltjes worden opgeladen met een polariteit die tegengesteld is aan de polariteit van het elektrostatische latente beeld. Het criterium voor de capaciteit van het materiaal om het beeld te vormen, is de 20 maximale oplaadcapaciteit die wordt bepaald door de verhouding van maximale oplaadpotentiaal van de diëlektrische laag en de dikte daarvan met de dimensie van V per lym van de laagdikte.

Een bevredigend optisch contrast tussen twee gebieden van de inrichting kan worden verkregen, wanneer een potentiaalverschil van 1,5 25 tot 2 V per lym daartussen aanwezig is, aangezien een spontane sorptie van toner, waardoor het vervagen van toon ontstaat, een achtergrond vormt die overeen komt met een lading in de orde van grootte van 0,5 tot 1 V/ym.

Voor het vormen van een halftoonbeeld met een maximale optische 30 dichtheid van 1,0 en gradaties van optische dichtheid in de orde van grootte van 0,02 (hetgeen globaal overeenkomt met de gevoeligheid van 8401660 2 het oog van een gemiddelde persoon), is een inrichting nodig die ongeveer 50° van contrast van een latent elektrostatisch beeld bij 1,5 tot 2 V/pm kan detecteren, zodat het materiaal een maximale oplaadcapaci-teit van tenminste 75 tot 100 V/pm moet hebben. Deze oplaadcapacaiteit 5 is equivalent aan de elektrische doorslagspanning van de meeste elektrisch isolerende materialen, zodat stringente eisen aan de samenstelling van de diëlektrische laag worden gesteld.

De diëlektrische laag bevat een polymeer bindmiddel en een pigment dat tijdens het ontwikkelen nodig is voor het fixeren van tonerdeelt-10 jes.

Er is een inrichting bekend, waarbij de diëlektrische laag kaolien en een drievoudig copolymeer van methacrylzuur met acrylzuuresters bevat (vergelijk Katahiri K., Ishikawa S., et al, Electrostatic Recording Materrial and Method for the Production thereof, Amerikaanse octrooi-15 schrift 4.268.585, 1981).

Een ander bekend materiaal van de diëlektrische laag bevat colloi-daal siliciumdioxide en een copolymeer van methacrylzuur met een matha-crylaat of acrylaat (vergelijk Kitahara M., et al., Electrostatic Recording Material Having a Dielectric Copolymer Coated Layer, Amerikaans 20 octrooischrift 4.097.646, 1978). De aanwezigheid van een pigment met een hydrofiel oppervlak dat aanzienlijke hoeveelheden geabsorbeerd water in de samenstelling van de diëlektrische laag vasthoudt, levert geen hoge oplaadcapaciteit en een ladingvastheid over een bepaalde tijdsperiode.

25 Dit nadeel kan worden vermeden, doordat als pigment voor de dië lektrische laag een laag van fijn verdeeld pyrogeen siliciumdioxide wordt toegepasat, waarbij het oppervlak gealkyleerd is of gemodificeerd is met organische siliciumverbindingen, zoals dimethyldichloorsilaan, afgeleiden daarvan of polymethylcyclosiloxaan (vergelijk Russische ult-30 vinderscertificaten 1.035.558 Off. Bull. nr. 30, 1983; 1.004.951, Off. Bull. nr. 10, 1983; 1.011.576, Off. Bull. nr. 14, 1983; en 1.056.125, Off. Bull. nr. 43, 1983.)

Dankzij het feit dat het oppervlak van het pyrogeen siliciumdioxide zwakke acceptoreigenschappen vertoont, heeft dit echter een destabi-35 liserend effect op de permoleculaire structuur van het polymere bindmiddel dat wordt gebruikt tijdens het vormen van de laag, zodat de waarden van elektrisch fysische basiseigenschappen van het materiaal beperkt zijn.

Er zijn een aantal materialen bekend, die titaandioxide als pig-40 ment en een bindmiddel in de vorm van een mengsel van fenolformaldehy- 8401660 3 dehars en vinylacetaat bevatten (vergelijk Brown A.D., Heights C., Blu-mental J., Electrographic Record System Having a Self-Spacing Medium, Amerikaans octrooischrift 3.711.859, 1973), een copolymeer van vinylacetaat en crotonzuur (vergelijk Funderbark K., Receiver Sheets for 5 Electrostatic Recording, Amerikaans octrooischrift 3.861.954, 1975), een mengsel van een copolymeer van vinylacetaat met vinylchloride en nitrocellulose (vergelijk Fujie S., Miyashima T., Electrically Sensitive Paper, Japans octrooischrift 55-33995, 1980).

Deze materialen hebben een oplaadcapacaiteit van wel 30 tot 40 10 V/ym, waardoor een sterk contrast van een beeld kan worden bereikt, hetgeen echter niet voldoende is voor het reproduceren van halftonen. Dit is het gevolg van de eigenschappen van titaandioxide dat veeleer een halfgeleider is dan een isolator, zodat de weerstand daarvan ongeschikt is.

15 Er is een inrichting bekend voor het elektrostatisch registreren van gegevens, die bestaat uit een elektrisch geleidende ondersteuning en een diëlektrische laag die een mengsel van fijn verdeeld pyrogeen titaan en siliciumdioxide bevat met een titaangehalte tussen 10 en 50 gew.% en een polymere bindmiddel (vergelijk Russische uitvinderscerti-20 ficaat 1.046.736, Off. Bull. nr. 47, 1983). De hoeveelheden van de componenten in de laag in gew.% zijn als volgt: gemengd titaan en siliciumoxide 17-75 polymere bindmiddel 25-83.

Het oppervlak van het gemengde oxide kan worden gemodificeerd met 25 een polyalkylchloorsilaan of de afgeleiden daarvan.

De diëlektrische laag uit dit materiaal heeft een oplaadcapaciteit in de orde van grootte van 50 tot 60 V/ym, zodat deze kan worden gebruikt voor het voortbrengen van halftoonbeelden met een middelmatige kwaliteit, echter is de oplaadcapacaiteit daarvan ongeschikt voor het 30 reproduceren van halftoonoriginelen van hoge kwaliteit.

De oplaadcapacaiteit van dit materiaal is beperkt, doordat op het oppervlak het gemengde oxide aanwezig is, dat bestaat uit chemisch actieve groepen die eventueel de ladingdragers vormen. Het modificeren van het oppervlak van het gemengde oxide met alkylchloorsilanen of de 35 afgeleiden daarvan verbetert niet de oplaadcapaciteit van het materiaal zelfs indien deze modificatie effectief bleek voor zuiver siliciumdioxide (vergelijk Russische uitvindercertificaten 1.004.951 en 1.011.576).

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een inrichting voor 40 het elektrostatisch registreren van gegevens, waarbij de kwaliteit van 8401660 ï ( 4 halftoonbeelden wordt verbeterd.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bij een inrichting voor het elektrostatisch registreren van gegevens, die bestaat uit een elektrisch geleidende ondersteuning en een diëlektrische laag die een poly-5 mere bindmiddel en een pigment in de vorm van een mengsel van fijn verdeeld pyrogeen silicium en titaanoxide bevat met een gehalte tussen 10 en 50 gew.% titaan, bereikt, doordat het pigment het genoemde mengsel van fijn verdeeld pyrogeen silicium en titaanoxide bevat met een gehalte tussen 10 en 50 gew.% titaan gemodificeerd met polymethylcyclosilox-10 aan, met de volgende hoeveelheden van de componenten in gew.%: gemodificeerd gemengd silicium en titaanoxide 17-80 polymere bindmiddel 20-83.

De hoeveelheid van polymethylcyclosiloxaan op het oppervlak van het pigment ligt tussen 7 en 10 gew.%. Een polymethylcyclosiloxaan kan 15 hexamethyltricyclosiloxaan, octamethyltetracyclosiloxaan of mengsels daarvan zijn.

Het polymere bindmiddel kan vinyl, acryl, alkyd en styreen polymeren of mengsels daarvan zijn.

Het materiaal volgens de uitvinding heeft een oplaadcapacaiteit 20 van 100 tot 120 V/pm, waardoor het mogelijk is een beeld met 50 tot 60° contrast te bereiken, hetgeen overeenkomt met de gevoeligheid van het oog van een gemiddelde persoon.

Het materiaal is dus geschikt voor het elektrostatisch reproduceren van halftoonbeelden met een hoge kwaliteit.

25 Dit zeer gunstige resultaat is onverwacht, aangezien men op basis van de informatie over de diëlektrische lagen die siliCiumdioxide bevatten, zou aannemen dat de toepassing van diverse organische silicium-modificatiemiddelen van het pigmentoppervlak de elektrisch fysische eigenschappen van het materiaal, in het bijzonder de oplaadcapacaiteit 30 daarvan, zou verbeteren door het elimineren van chemisch actieve opper-vlaktegroepen.

Voor een mengsel van fijn verdeeld pyrogeen silicium en titaanoxide is er echter geen bruikbaar resultaat, wanneer dit wordt gemodificeerd met alkylchloorsilanen of afgeleiden daarvan, terwijl het modifi-35 catieresultaat met polymethylcyclosiloxanen veel groter bleek te zijn dan men op basis van informatie over experimenten met gemodificeerd si-liciumdioxide zou kunnen verwachten. Deze verbetering van de oplaadca-paciteit van het materiaal is het gevolg van het feit, dat het modificeren van het oppervlak uit een mengsel van titaan en siliciumdioxide 40 met een polymethylcyclosiloxaan niet alleen chemisch actieve groepen 8401660 » t 5 elimineert, maar ook optische voorwaarden oplevert voor een fysisch chemische reactie van het gemengde oxide met het polymere bindmiddel dankzij een bepaald evenwicht tussen donor- en acceptoreigenschappen van het oppervlak, dat ontstaat door het afwisselen van silicium en ti-5 taanatomen In de oxidestructuur, waardoor een kwalitatief homogene per-moleculaire structuur van het bindmiddel tijdens het vormen van de laag wordt verkregen.

Anderzijds beperkt dit evenwicht tussen donor- en acceptoreigenschappen van het oppervlak van het gemengde oxide het effect van poly-10 alkylchloorsilanen en afgeleiden daarvan op chemisch actieve groepen.

Daarom zijn de mechanismen van de processen die tijdens het modificeren van siliciumdioxide en het mengsel van titaan en siliciumoxide met organische siliciumverbindingen optreden, wezenlijk verschillend.

Dit gunstige resultaat kan slechts worden bereikt, doordat de ver-15 houdingen van de componenten van de isolerende laag als volgt worden gekozen: 17 tot 80 gew.Z van een polymere bindmiddel, 20 tot 83 gew.% van het mengsel uit silicium en titaanoxide gemodificeerd met 7 tot 10 gew.Z van een polymethylcyclosiloxaan.

Wanneer de verhouding van een polymere bindmiddel beneden 17 gew.Z 20 ligt of wanneer de verhouding van het genoemde pigment minder is dan 83 gew.Z, zal de laag worden vernietigd dankzij een te kort aan bindmiddel met als gevolg slechte mechanische en elektrisch fysische eigenschappen van de laag.

Wanneer de verhouding van het polymere bindmiddel boven 80 gew.Z 25 ligt of wanneer de verhouding van het genoemde pigment minder is dan 20 gew.Z, zal de laag zich gedragen als een vernis en zal de eigenschappen van het sterk absorberen van toner tijdens het ontwikkelen verliezen.

Een optimale verhouding van polymethylcyclosiloxanen op het oppervlak van het mensgel van silicium en titaanoxide ligt tussen 7 en 10 30 gew.Z.

De verhouding van het modificatiemiddel kan buiten dit gebied liggen, maar een verhoging van de verhouding van het modificatiemiddel boven 10 gew.Z is ongeschikt, aangezien deze het condenseren van het modificatiemiddel tijdens het vormen van de laag zou belemmeren, hetgeen 35 een negatief effect zal hebben op de elektrisch fysische eigenschappen van het materiaal.

Wanneer de verhouding van het modificatiemiddel lager ligt dan 7 gew.Z, kunnen chemisch actieve groepen niet volledig uit het pigmentop-pervlak worden geëlimineerd, hetgeen een negatief effect zal hebben op 40 de oplaadcapaciteit van het materiaal.

8401660 6

Een materiaal voor het elektrostatisch registreren van gegevens wordt volgens de uitvinding op de volgende wijze bereid.

Een suspensie van componenten van de isolerende laag in organische oplosmiddelen, zoals cyclische koolwaterstoffen, alcoholen, ketonen en 5 ethers wordt gedurende 1 uur fijn verdeeld in een kogelmolen.

De suspensie wordt aangebracht op een elektrisch geleidende ondersteuning met een snelheid van 2 tot 6 g/m^ in een bekledingsmachine met diprol, waarna het oplosmiddel volledig wordt verwijderd door het drogen bij 105°C gedurende 5 minuten en monsters van het materiaal worden 10 gedurende 24 uur geconditioneerd bij een relatieve luchtvochtigheid van 20%. Daarna wordt de maximale oplaadcapaciteit van de materiaalmonsters onderzocht in een onderzoekinrichting. De elektrisch geleidende ondersteuning kan de vorm hebben van een papierfilm of polymere film waarop een elektrisch geleidende polymere laag wordt aangebracht, waardoor een 15 elektrische geleidbaarheid in de orde van grootte tussen 10“^ en 10~9 s van het oppervlak wordt bereikt.

Hiervoor wordt het materiaal door middel van een corona-ontlading opgeladen bij een coronaspanning van 10 tot 12 kV en een maximale op-laadpotentiaal wordt volgens een contactloze methode gemeten door toe-20 passing van een dynamische elektrometer. Het resultaat wordt gedeeld door de dikte van de isolerende laag gemeten met een micrometer. Het mengsel van silicium en titaanoxide dat tussen 10 en 50 gew.% titaan bevat, wordt als volgt gemodificeerd met een polymethylcyclosiloxaan. Een hoeveelheid van het gemengde Ti02~Si02 oxide wordt eerst onder-25 worpen aan een warmtebehandeling in vacuüm bij 200-250°C gedurende 1 uur en wordt daarna in contact gebracht met een polymethylcyclosiloxaan bij 250-500°C gedurende 0,5-1 uur. De reactie beëindigingstijd wordt bepaald door IR-spectroscopie. De substanties die niet aan de reactie hebben deelgenomen en colaterale reactieproducten worden door middel 30 van een warmtebehandeling in vacuüm verwijderd.

De uitvinding zal hierna aan de hand van voorbeelden worden toegelicht .

Voorbeeld I.

Een materiaal werd bij deze en andere voorbeelden bereid door toe-35 passing van de hierna beschreven werkwijzen.

Een materiaal voor het elektrostatisch registreren van gegevens werd bereid, waarbij de diëlektrische laag 20 gew.% van een mengsel uit silicium en titaanoxide bevatte, waarbij het titaangehalte 10 gew.% was, waarna werd gemodificeerd met hexamethyltricyclosiloxaan, 60 gew.% 40 van gechloreerd polyvinylchloride en 20 gew.% van een copolymeer van 8401660 7 glycerine met ftaalanhydride. Het gemodificeerde oxide had 7 gew.% hexamethyltricyclosiloxaan op het oppervlak. De oplaadcapacaiteit van het materiaal was 127 V/pm.

Voorbeeld II.

5 Het materiaal werd bereid, waarbij de diëlektrische laag 83 gew.% van een mengsel uit silicium en titaanoxide bevatte, waarbij het gehalte van titaan 40 gew.% was, welke laag werd gemodificeerd met octame-thyltetracyclosiloxaan en 70 gew.% polystyreen. Het gemodificeerde oxide bevatte 10 gew.% octamethyltetracyclosiloxaan op het oppervlak. De 10 oplaadcapacaiteit van het materiaal was 113 V/pm.

Voorbeeld III.

Een materiaal werd bereid, waarbij de diëlektrische laag 51 gew.% van een mengsel uit silicium en titaanoxide bevatte met een gehalte van 20 gew.% titaan, welke laag werd gemodificeerd met een mengsel uit 30 15 gew.% hexamethyltricyclosiloxaan en 70 gew.% octamethyltetracyclosiloxaan en 49 gew.% van een copolymeer van butylmethacrylaat met methacryl-zuur.

Het gemodificeerde oxide bevatte 8,5 gew.% van het mengsel van de polymethylcyclosiloxanen op het oppervlak. De oplaadcapaciteit van het 20 materiaal was 122 V/pm.

Voorbeeld IV (vergelijking).

Een materiaal werd bereid, waarbij de diëlektrische laag componenten bevatte met hoeveelheidsverhoudingen die buiten het gebied lagen waarvoor rechten worden gevraagd.

25 De laag bevatte 10 gew.% van het gemengde oxide dat gemodificeerd werd met hexamethyltricyclosiloxaan en 90 gew.% van gechloreerd polyvinylchloride.

Het gemodificeerde oxide bevatte 8 gew.% hexamethyltricyclosiloxaan op het oppervlak. De oplaadcapaciteit van het materiaal was 86 30 V/pm.

Voorbeeld V (vergelijking).

Een materiaal werd bereid, waarbij de diëlektrische laag componenten bevatte met hoeveelheidsverhoudingen die buiten het gebied lagen waarvoor rechten worden gevraagd.

35 De diëltrische laag bevatte 85 gew.% van eèn mengsel uit titaan en siliciumdioxide gemodificeerd met octamethyltetracyclosiloxaan en 15 gew.% van gechloreerd polyvinylchloride.

Het gemodificeerde oxidemengsel bevatte 9 gew.% octamethyltetracyclosiloxaan op het oppervlak. De oplaadcapacaiteit van het materiaal 40 was 72 V/pm.

8401660 8

Voorbeeld VI.

Een materiaal werd bereid volgens het Russische uitvinderscertifi-caat 1.046.736, waarbij de diëlektrische laag 50 gew.% van een mengsel uit fijn verdeeld pyrogeensilicium en titaanoxide bevatte, gemodifi-5 ceerd met dimethylchloorsilanen en 50 gew.% van een copolymeer van bu-tylmethacrylaat met methacrylzuur.

Het gemodificeerde oxide bevatte 3,07 gew.% dimethylchloorsilaan op het oppervlak. De oplaadcapaciteit van het materiaal was 59 V/pm.

Voorbeeld VII.

10 Een materiaal werd bereid volgens het Russische octrooischift 3.711.859. De oplaadcapaciteit van het materiaal was 38 V/pm.

Een bestudering van de resultaten van de voorbeelden 1 tot en met 3 tonen aan dat het elektrostatische materiaal volgens de uitvinding geschikt is voor het reproduceren van halftoonbeelden met een hoge kwa-15 liteit, waarbij de diëlektrische laag componenten bevatte met verhoudingen waarvoor rechten worden gevraagd.

8401660

Claims (5)

1. Inrichting voor het elektrostatisch registreren van gegevens, bestaande uit een elektrisch geleidende ondersteuning en een diëlektri-sche laag die een polymere bindmiddel en een pigment in de vorm van 5 fijn verdeeld pyrogeensilicium en titaanoxide met een tussen 10 en 50 gew.% titaan bevat, met het kenmerk, dat de diëlektrische laag als pigment het genoemde mengsel van silicium en titaanoxide bevat, gemodificeerd met een polymethylcyclosiloxaan, welke laag de volgende samenstelling in gewichtsprocenten heeft: 17-80 van polymere bindmiddel en 10 20-83 van gemodificeerd silicium en titaanoxide.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoeveelheid polymethylcyclosiloxaan in de diëlektrische laag ligt tussen 7 en 10 gew.%.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 15 diëlektrische laag het mengsel uit silicium en titaanoxide bevat, gemodificeerd met hexamethyltricyclosiloxaan.

4. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de diëlektrische laag het mengsel uit silicium en titaanoxide bevat, gemodificeerd met octamethyltetracyclosiloxaan.

5. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat de diëlektrische laag het mengsel uit silicium en titaanoxide bevat, gemodificeerd met een mengsel uit hexamethyltricyclosiloxaan en octamethyltetracyclosiloxaan. ********* 8401660