DE2525676A1

DE2525676A1 - Verfahren zur druckinduzierten entwicklung elektrostatischer latenter bilder

Info

Publication number: DE2525676A1
Application number: DE19752525676
Authority: DE
Inventors: Blair David Howell; Terence Michael Lawson
Original assignee: Research Laboratories of Australia Pty Ltd
Current assignee: Research Laboratories of Australia Pty Ltd
Priority date: 1974-06-07
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DE2525405A1; JPS517935A; US4152151A

Description

Der Gegenstand der Erfindung ist ein elektrostatisches Druckverfahren bzw. ein Verfahren zur druckinduzierten Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder.

Elektrostatische Druckverfahren erfordern im

allgemeinen eine Sichtbarmachung oder Entwicklung eines latenten Bildes, das durch auf einer dielektrischen oder isolierenden Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials vorhandene elektrostatische Ladungen definiert wird. Ein solches Aufzeichnungsmaterial oder -element kann ein Photoleiter sein, wie bei den allgemein bekannten Verfahren der Elektrophotographie oder Xerographie oder ein dielektrisches Material, wie es bei der Faksimileaufzeichnung

oder beim Ausdrucken bei Computern usw. verwendet wird. Die _v/10 50 9851/1143

Bezeichnung "elektrostatisches Druckverfahren" umfaßt auch andere Methoden der Erzeugung latenter elektrostatischer Bilder und deren Sichtbarmachung wie beispielsweise solche Verfahren,bei denen ein latentes elektrostatisches Bild durch den sog. Dember-Effekt oder durch thermische oder physikalische Mittel wie Druck oder Schlag oder dgl. auf einer Oberfläche gebildet wird.

Die so erzeugten elektrostatischen Bilder

werden nach dem Stande der Technik sichtbar gemacht oder entwickelt, indr in auf die Oberfläche elektroskopische Markierungsteilchen bzw. geladene Teilchen aufbringt, die durch die das latente Bild definierenden elektrostatischen Ladungen mehr oder weniger selektiv angezogen oder abgestoßen werden, je nach.dem, ob eine Direkt- oder Umkehireproduktion gewünscht wird. Im Falle einer Direktreproduktion werden die elektroskopischen Markierungsteilchen in bzw. auf dem latenten Bildbereich abgeschieden, während im Falle einer Umkehrreproduktion Teilchen außerhalb der latenten Bildbereiche abgelagert werden.

Bei diesen bekannten Entwicklungsverfahren kennt man zwei grundsätzliche unterschiedliche Kategorien und zwar die sog. trockene und die sog. flüssige Entwicklung. Beide Verfahren sind allgemein bekannt.

Bei der trockenen Entwicklung werden elektro-

5 0 9 8 6 1 / 1 U 3 _0RiG|NA|_ _INSPECT£D

skopische Markierungsteilchen oder sog. trockene Toner von der das elektrostatische latente Bild tragenden Oberfläche angezogen und diese elektroskopischen Markierungsteilchen werden in Form von "Pulwerwolken" oder mitgenommen auf einem triboelektrisch unterschiedlichen Trägerteilchen aufgebracht bzw, angewendet.

Bei der flüssigen Entwicklung wird die das elektrostatische latente Bild enthaltende Oberfläche mit einem sog. flüssigen Toner in Kontakt gebracht, der eine Dispersion von elektroskopischen Markierungsteilchen in einer isolierenden Trägerflüssigkeit mit einem Volum-

Widerstand von mehr als 10 Ohm-cm und einer, Dielektrizitätskonstanten von weniger als 3,0 umfaßt. Die elektroskopischen Markierungsteilchen oder Tonerteilchen werden aus der Trägerflüssigkeit heraus vom elektrostatischen latenten Bild angezogen und auf der das Bild enthaltenden Oberfläche abgeschieden. Die elektroskopischen Markierungsteilchen umfassen üblicherweise Pigment als färbendes Material und Harze oder Lacke oder öle, die als Dispergierungshilfen und Fixierungsmittel dienen und auch den Teilchen die gewünschte Polarität und Ladung oder Empfindlichkeit verleihen können.

Bei beiden,d.h. den trockenen und flüssigen Entwicklungsverfahren kann das auf der Oberfläche des AufZeichnungsmaterials erzeugte Bild darauf fixiert oder nach Wunsch auf

509851 /1U3

eine andere Oberfläche übertragen werden.

Es wurde nun ein neuerer Typ von elektrostatischem Toner entwickelt, der von beiden vorgenannten Tonertypen oder Verfahren abweicht. Dieser neuere Toner besteht aus einer kombinierten festen und flüssigen Phase, die so zusammengesetzt ist, daß die feste Phase in Ruhe in starkgebundener Form vorliegt, in der das Entwicklermaterial bzw. die Tonerteilchen durch Bindungen vereinigt sind unter Bildung einer Matrix oder einer gebundenen "ausgeflockten" bzw. koagulierten Struktur, wodurch nicht-Newtonsehe Fließeigenschaften der Zusammensetzung erhalten werden und das Entwicklungsmaterial bei Auftrag auf eine ein zu entwickelndes latentes elektrostatisches Bild enthaltende Oberfläche an einer Wanderung zu dieser zu entwickelnden Oberfläche und der Abscheidung darauf infolge der mit dem auf der Oberfläche enthaltenen elektrostatischen latenten Bild verbundenen Kräfte gehindert wird, bis eine ausreichende Scherkraft vorhanden ist, welche die Tonerteilchen für die Entwicklung freisetzt bzw. freigibt.

Solche Toner sind im wesentlichen Dispersionen einer festen teilchenförmigen Phase in einer flüssigen Phase. Die teilchenförmige feste Phase und die flüssige Phase sind so ausgewählt, daß das teilchenförmige Material in einem

509851/1143

stark "ausgeflockten" bzw. koagulierten Zustand dispergiert ist, der nachfolgend als erster Zustand bezeichnet wird. In diesem ersten Zustand bildet das koagulierte teilchenförmige Material eine Matrix, d.h. die Teilchen sind im wesentlichen miteinander verkettet oder verbunden und die flüssige Phase ist im wesentlichen innerhalb einer solchen Matrix enthalten und umgibt diese. In diesem ersten Zustand be.sitzt die Tonerdispersion nicht-Newtonische/ pseudoplastische oder plastische oder thixotrope Fließeigenschaften, d.h. die Dispersion erfordert die Anwendung gewisser Scherkräfte, bevor ein Newtonsches Fließen stattfindet bzw. stattfinden kann, in welchem Zustand die feste teilchenförmige Phase "entflockt" bzw. entkoaguliert, welcher Zustand nachfolgend als zweiter Zustand bezeichnet wird.

Wenn der vorstehend beschriebene Toner in dem ersten Zustand auf eine Oberfläche aufgebracht wird, die ein elektrostatisches latentes Bild enthält, in_dem man ihm beispielsweise auf diese Oberfläche mittels einer Auftragungswalze ohne irgendwelche Druckanwendung aufgießt, d.h. wenn außer einer gewissen Schwerkraftwirkung keinerlei Scherkräfte auf den Toner ausgeübt werden, kann ein solcher Toner,yie gefunden wurde, nicht als Toner im früheren Sinne benutzt oder betrachtet werden, da das auf dieser Oberfläche enthaltene elektrostatische latente Bild überhaupt nicht entwickelt wird oder wenn, nur mit relativ niedriger Dichte,

S09851/1U3

während die gesamte Oberfläche ^einschließlich der Untergrundbereiche^ durch den an der Oberfläche haftenden und darauf rasch trockenden Toner stark beschichtet wird.

Wenn dagegen beim Aufbringen des Toners im ersten Zustand auf eine ein elektrostatisches latentes Bild enthaltende Oberfläche eine Scherkraft von geeigneter Stärke gleichzeitig mit dem Tonerauftrag oder anschließend daran beispielsweise durch Walzen-oder Zylinderdruck aufgeprägt und der Toner über diese Fläche bewegt wird, während er sich unter dem Einfluß dieser Scherkraft befindet/ werden die auf der Oberfläche enthaltenen elektrostatischen Bilder,wie gefunden wurde, mit hoher Dichte entwickelt, während die Untergrundbereiche frei von Tonerabscheidungen bleiben und die flüssige Phase die Oberfläche ferner lediglich oberflächlich befeuchtet, so daß in Fällen, wo die Oberfläche beispielsweise auf einem absorbierenden Substrat,wie Papier, enthalten ist, nur ein leichtes Eindringen von Flüssigkeit in diese und ein geringer Flüssigkeitsaustrag erfolgt. Solche Toner bieten die Möglichkeit bzw. ein Verfahren zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, die auf einer Oberfläche, wie beispielsweise der Oberfläche eines elektrophotographischen oder elektrostatischen Aufzeichnungselementes enthalten sind, bei welchem Verfahren eine Tonerdispersion verwendet wird, die eine flüssige Phase und eine disperse feste Phase, bestehend aus elektroskopischen Markierungsteilchen in einem

509851/1143

ersten Zustande umfaßt, in dem der Toner nicht-Newtonsche Fließeigenschaften besitzt und die die feste Phase umfassenden bzw. bildenden elektroskopischen Markierungsteilchen unter Bildung einer Matrix koaguliert sind, die im Aufbau fest genug ist, eine Extraktion von einzelnen elektroskopischen Markierungsteilchen, die in diesem Zustand Teilchen der Matrix sind, durch die Anziehung mittels des elektroskopischen latenten Bildes zu verhindern. Wenn nun jedoch Scherkräfte auf den Toner beipielsweise durch den Druck einer Walze ausgeübt werden, gelangt der Toner vom arsten Zustand in den zweiten, in dem der Toner Newtonsche Fließeigenschaften erhält und die feste Phase "entflockt". Wenn dies stattfindet, wird die Matrix in einzelne elektroskopische Markierungsteilchen aufgebrochen, die nun die disperse Phase bilden und in diesem Zustand von dem elektroskopischen latenten Bild angezogen und auf der Oberfläche unter Erzeugung einer hochwirksamen Entwicklung des Bildes abgeschieden werden können.

Es wurde gefunden, daß dieser letztgenannte

Tonertyp viele Vorteile gegenüber den weiterpben in Zusammenhang mit den Merkmalen der Entwicklung elektrostatischer latenter Bilder beschriebenen älteren Typen besitzt. So ist bei Verwendung dieser Art von Tonerzusammensetzung,die nachfolgend als plastisch-fließender Toner bezeichnet wird, die Bildentwicklung sehr schnell,eine Feststoffausfüllung gut erreichbar und eine Entwicklung in zusammenhängendem

509851/1U3

bzw. kontinuierlichem Ton gut zu erreichen. In Anbetracht der Struktur der plastisch-fließenden Toner ist eine üntergrundanfärbung der entwickelten Flächen vernachläßigbar, und ein Lösungsmittelaustrag durch die entwickelte Fläche minimal. Der niedrige Lösungsmittelaustrag,der ein Merkmal der plastisch-fließenden Toner ist, behindert allerdings ihre Verwendung bei Verfahren,bei denen die entwickelte Bildabscheidung nach der Entwicklung auf eine weitere Fläche übertragen werden soll.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, nach dem plastisch-fließende Toner zur Entwicklung von Bildern auf einfachen Papieroberflächen und dgl. unter der Kontrolle eines elektrostatischen latenten Bildes verwendet werden können.

Ein Ziel der Erfindung ist ein Verfahren (und Mittel) zur Erzeugung eines entwickelten Bildes auf einer nicht-sensibilisierten Papieroberfläche oder dgl. unter Verwendung von plastisch-fließenden Tonern. Weiteres Ziel sind ein Verfahren und Mittel für die Anwendung eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem Steuerelement zur Steuerung der Erzeugung eines entwickelten Bildes auf einer nicht-sensibilisierten Papieroberfläche. Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren (und dafür geeignete Mittel) zur Erzeugung eines entwickelten Bildes auf einer einfachen Papieroberfläche,bei dem der Flüssigkeits-

609851/1U3

austrag durch den Papierbogen so gut wie auf die Grenznchichtdicke reduziert ist. Ein weiteres Ziel ist ein Verfahren (und dafür geeignete Mittel) zur Entwicklung von Bildern, auf einfachen Papierbögen, durch das eine Verseuchung der Umgebung durch Kohlenwasserstoffdämpfe im Vergleich zu älteren Verfahren wesentlich vermindert wird. Noch ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von Bildern auf einfachen Papierbögen, bei der eine "Verschwendung" von Flüssigkeit gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich herabgesetzt ist.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen.

Bürokopierverfahren sind bekannt,bei denen ein Bild auf einer photoleitenden Oberfläche unter Anwendung unterschiedlicher Aufladungs- und Belichtungstechniken erzeugt wird, das nachfolgend durch die Anziehung von trockenen oder flüssigen dispergierten elektroskopischen Markierungsteilchen oder Tonern entwickelt bzw. mit Toner versehen wird. Das so abgeschiedene Bild wird nachfolgend auf eine Aufnahmefläche,wie einen einfachen Papierbogen oder dgl. übertragen und darauf fixiert. Solche Bürokopierverfahren werden beispielsweise in den US-PS 3 438 706 und 3 711 796 beschrieben.

509851/1 U3

Wie weiter oben beschrieben ist, sind plastischflie/3ende Toner des genannten Typs für die Übertragungskopierung nicht recht geeignet, da die Menge der innerhalb der Bildabscheidung enthaltenen Flüssigkeit im allgemeinen ungenügend 1st, um die erforderliche Beweglichkeit des Toners für eine elektrostatische Übertragung zu ermöglichen, insbesondere da diese Toner dazu neigen, bei Fehlen von Scherkräften in stark gebundener Form vorzuliegen.

Es wurde nun gefunden, daß solche plastischfließenden Toner für die Erzeugung von entwickelten Kopien auf im wesentlichen einfachen Papierbögen bei solchen Umdruck- bzw. Übertragungskopierverfahren verwendet werden können, vorausgesetzt, daß der plastisch-fließende Toner in einer solchen Weise angewandt bzw. aufgebracht wird, daß ein Körper bzw. eine Masse von solchem Toner in einem Kontaktbereich zwischen der das latente Bild tragenden Fläche und dem Kopierbogen anwesend ist. Auf diese Weise kann der Toner im Ruhezustand auf die das latente Bild tragende Fläche aufgebracht und nachfolgend mit einem Kopierbogen unter ausreichendem Druck in Kontakt gebracht werden, um so die notwendigen Scherkräfte zu erzielen. Dadurch erhält man eine Entwicklung des Bildes auf der das latente Bild tragenden Fläche unter gleichzeitiger Erzeugung eines Umkehrbildes auf dem Kopierbogen. Alternativ kann ein Vorrat an plastischfließendem Toner am Kontaktbereich zwischen der das latente Bild tragenden Fläche und dem Kopierbogen erzeugt werden,

609851/1 U3

in. dem man eine gemessene Menge eines solchen Toners in diesen Bereich einspritzt.

Je nach Wahl der Tonerpolaritätseigenschaften kann die auf dem übertragungsmaterial erzeugte Kopie nach Wunsch eine Positiv- oder Negativkopie des Originals sein. D.h., wenn das latente Bild auf der bild..tragenden Fläche von positiver Polarität und der Toner ebenfalls von positiver Polarität ist, wird das auf der das latente Bild tragenden Fläche entwickelte Bild ein Umkehrbild des Originals sein und das auf dem übertragungsmaterial entwickelte Bild mithin eine Faksimile des Originals. Unter ähnlichen Bedingungen wird durch Verwendung eines Toners von negativer Polarität auf dem übertragungsmaterial eine Kopie erzeugt, die ein Umkehrbild des Originals ist.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 die Anwendung der Erfindung in solchen Fällen, bei denen der plastisch-fließende Toner auf das Übertragungsmaterial unter Bildung von einer Kopie aufgebracht wird, die ein Faksimile des Originals ist (nachfolgend als Ausführungsart 1 bezeichnet);

609851 /1H3

Fig. 2 die Anwendung des Aufbaus der Ausführungsart 1 zur Erzeugung einer Kopie auf dem Übertragungsmaterial, die ein Umkehrbild des Originals ist;

Fig. 3 die Anwendung der Erfindung in solchen Fällen, bei denen der plastisch-fließende Toner auf das das latente Bild tragende Element aufgebracht wird (nachfolgend als Ausführungsart 2 bezeichnet);

Fig. 4 die Anwendung der Erfindung in solchen Fällen, bei denen der plastisch-fließende Toner zuströmseitig in den "Zwickel¹!- oder Kontaktbereich zwischen der das latente Bild tragenden Fläche und dem Kopiermaterial eingespritzt wird (nachfolgend als Ausführungsart 3 bezeichnet) und

Fig. 5 eine alternative Anordnung für die zweite Ausführungsart, bei der eine Dosierwalze' zur Auftragung des plastisch-fließenden Toners auf das das latente tragende Element verwendet wird.

509851/1 U3

Wie Fig. 1 im einzelnen zeigt, wird ein das latente Bild tragendesElement 1 I_n Form eines in Richtung des Pfeils um die Achse 2 rotierenden Zylinders bzw. einer solchen Walze vorgesehen. Das elektrostatische latente Bild wird auf dem bild_tragenden Element 1 durch Bereiche positiver Ladung 3 angedeutet. Ein Übertraguigsmaterial 4 ist so angeordnet, daß es mit dem das latente Bild tragenden Element 1 unter dem von der Druckwalze 5 ausgeübten kontrollierten Druck in Kontakt kommt. Das Übertragungsmaterial 4 hat auf seiner Oberfläche eine Schicht von plastisch-fließendem Toner 6, der durch positiv geladene Toneraggregate 7 in einem stark koagulierten Zustande unter Bildung einer Matrix,wie es symbolisch durch die Bindungen zwischen den Teilchen oder Bindungskräfte 8 angedeutet ist und eine flüssige Phase 9 gebildet wird, die die festphasigsi Toneraggregat£ 7 umgibt und darin enthalten ist. In diesem Bereich können die stark koagulierten Toneraggregate 7 als xib erste.ⁿ Zustand betrachtet werden, bei dem keine Bildentwicklung stattfindet, da die Aggregatteilchen..größe und Bindungen oder Bindungskräfte zwischen den Teilchen ausreichen, um eine Tonerabscheidung zu verhindern. Mit fortschreitender Aufprägung von Scherkräften beginnen jedoch die Bindungen bzw. Bindungskräfte zwischen den Teilchen aufzubrechen bzw. nachzulassen, wie durch 10 angedeutet wird. Durch weitere Zunahme der aufgeprägten Scherkräfte wird das Aufbrechen von Bindungen fortge-

509851/1 U3

setzt bis relativ freie Toneraggregate erzeugt sind, wie durch 11 angedeutet ist, wonach schließlich die Toneraggregate 11 in im wesentlichen einzelne Tonerteilchen 12 aufbrechen, zu welcher Zeit die Bildentwicklung stattfindet. Der Toner befindet sich also an diesem Punkt; in einem "aktiven Zustande",der als zweiter Zustand bezeichnet wird, in dem das elektrostatische Feld des latenten Bildes eine Teilchenwanderung herbeiführen kann. Da die Tonerteilchen von positiver Polarität sind, findet eine Abscheidung auf dem das latente Bild tragenden Element 1 an solchen Flächenbereichen statt, die keine positive Ladung tragen unter Erzeugung einer "Entwicklungsbildabscheidung" 13 auf dem das latente Bild tragende Element 1 im entgegengesetzten Sinne vom elektrostatischen latenten Bild 3. Die Bildabscheidung 14, die auf dem Ubertragungsmaterial 4 verbleibt, zeigt mithin ein Faksimile der durch das latente Bild 3 wiedergegebenen Information und ist somit ein Faksimile des Originals.

In Fig. 2 wird ein ein latentes Bild tragendes Element 21 in Form einer in der gezeigten Richtung um die Achse 22 rotierenden Walze bzw. eines solchen Zylinders dargestellt. Das elektrostatische latente Bild auf dem Element 21 wird durch Bereiche positiver Ladung 23 angedeutet. Ein Ubertragungsmaterial 24 ist so angeordnet, daß es mit dem das latente Bild tragende·; Element 21 unter dem von einer Druckwalze 25 ausgeübten kontrollierten Druck in Kontakt kommt. Das Übertragungsmaterial 24 hat auf seiner

609851/1U3

Oberfläche eine Schicht von plastisch-fließendem Toner 26, der durch negativ geladenes Toneraggregat 27 in einem stark koagulierten Zustande unter Bildung einer Matrix, wie es symbolisch durch Bindungen oder Bindungskräfte 28 angedeutet ist und eine flüssige Phase 29 gebildet wird, die, wie man sieht innerhalb der festphasigen Toner aggregate 27 und um diese herum enthalten ist. In diesem Bereich können die stark koagulierten Toneraggregate 27 als in einem ersten Zustande betrachtet werden, in dem keine Bildentwicklung erfolgt, da die Aggregatteilchen_größe und die Bindungen oder Bindungskräfte zwischen den Teilchen ausreichen, um eine Tonerabscheidung zu verhindern. Mit zunehmend einwirkenden Scherkräften beginnen jedoch die Bindungen aufzubrechen bzw. die Bindungskräfte nachzulassen, wie bei 30 gezeigt ist. Bei weiterer Zunahme der aufgeprägten Scherkräfte setzt sich das Aufbrechen von Bindungen fort_; bis relativ freie Toneraggregate gebildet sind, wie bei 31 gezeigt wird, wonach schließlich ein Aufbrechen von Toneraggregaten 31 in im wesentlichen einzelne Tonerteilchen 32 stattfindet, zu welcher Zeit die Bildentwickliing erfolgt. Der Toner befindet sich somit an diesem Punkt in einem "aktiven Zustand", der als zweiter Zustand bezeichnet wird, in dem das elektrostatische Feld des latenten Bildes eine Teilchenwanderung herbeiführen kann. Da die Tonerteilchen von negativer Polarität sind, erfolgt eine Abscheidung auf dem das latente Bild tragenden Element 21 an solchen Bereichen, die eine positive elektro-

509851/1 U3

statische Ladung tragen und die auf dem Element 21 erzeugte Bildabscheidung ist mithin ein Faksimile des Originals und die auf dem Übertragungsmaterial 24 erfolgte Bildabscheidung 34 eine Umkehrreproduktion des Originals.

Gemäß Fig. 3, die zur Erläuterung der zweiten Ausführungsart der Erfindung im einzelne dient, wird ein,, ein latentes Bild tragendes Element 41 in Form einer in der gezeigten Richtung um die Achse 42 rotierenden Walze dargestellt. Das elektrostatische latente Bild auf dem Element 41 wird durch Bereiche positiver Ladung 43 angedeutet. Ein Kopiermaterial 44 von einem Kopierbogenstapel 45 auf einem Trägerelement 46 wird durch nicht gezeigte Mittel an eine Stelle gebracht, wo ein Kontakt mit dem das latente Bild tragenden Element 41 längs einer Berührungslinie oder eines "Zwickelbereichs" 47 unter dem von einer Druckwalze

48 ausgeübten kontrollierten Druck stattfindet. Plastischfließender Toner 49 ist in stark koagulierter Form im Bad 50 enthalten, das von einem Trägerelement 51 getragen wird, das über Arme 52 und 53 mit Bolzengelenken mit der Unterlage 54 verbunden ist. Die angelenkten Arme 52 und 53 ermöglichen eine Anhebung des Bades 50 durch nicht gezeigte Mittel, um den im Bad 50 enthaltenen plastisch-fließenden Toner 49 mit dem das latente Bild tragenden Element 41 an vorgewählten Stellen in Kontakt zu bringen. Der plastisch-fließende Toner

49 besteht aus geladenen Toneraggregaten 55.in stark koaguliertem Zustande unter Bildung einer Matrix, wie es symbolisch durch

509851 /1143

Bindungen oder Bindungskräfte 56 angedeutet wird und einer flüssigen Phase 57, die, wie man sieht, innerhalb der durch Toneraggregate gebildeten festen Phase 55 und um diese herum vorhanden ist. Die im Bad 50 enthaltenen stark koagulierten Toneraggregate 55 können als in einem ersten Zustande befindlich betrachtet werden, in dem keine Bildentwicklung erfolgen kann, da die Aggregatteilchen_größe. und die Bindungen oder Bindungskräfte zwischen den Teilchen ausreichend sind, um eine Tonerabscheidung zu verhindern.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung gemäß dieser zweiten Ausführungsart werden die angelenkten Arme 52 und 53 zur Anhebung des Bades 50 betätigt,um einen Kontakt des plastisch-fließenden Toners 49 mit der Oberfläche des das latente Bild tragenden Elementes 41 für eine vorgewählte Zeit herbeizuführen. Der Flächenbereich auf der Oberfläche des bild..tragenden Elementes 41 ,der mit dem plastischfließenden Toner 49 in seinem ersten Zustande in Kontakt gebracht wird, ist vorzugsweise, wenn auch nicht unbedingt derjenige Flächenbereich der unmittelbar dem das elektrostatische latente Bild enthaltenden Flächenbereich vorangeht. Dieser Flächenbereich wirkt als Transportelement zur Mitnahme von plastisch-fließendem Toner 49 in dessen erstem Zustande zum Kontaktbereich 47 unter Bildung eines Tonervorrats 58,. der mit dem das latente Bild tragenden Element 41 und dem Kopiermaterial 44 in dem Bereich unmittelbar vor dem Kontaktbereich 47 in Berührung kommt. Der Tonervorrat oder Toner-

609851/1 U3

pool 58 wird symbolisch 4 Zonen 59, 60 61 und 62 umfassend gezeigt. In der Zone 59 befindet sich der Toner im ersten Zustand oder im Zustand stark koagulierter Aggregate. Die Zone 60 zeigt das erste Stadium des Aufbrechens von Bindungen zwischen den Teilchen mit zunehmend einwirkender Scherkraft. Die Zone 61 zeigt das zweite Stadium des Zusammenbruchs von ßindungskräften zwischen den Teilchen, wobei eine TonerteilchenagT.lcmeration noch vorhanden ist, während die Zone 62 den Bereich andeutet , in dem die Toneraggregate im Bereich maximaler Scherkraft in praktisch einzelne Tonerteilchen aufgebrochen sind, an welchem Punkt die Entwicklung stattfindet. Der Toner befindet sich also an diesem Punkt in einem "aktiven Zustande", der als zweiter Zustand bezeichnet wird, in dem das elektrostatische Feld des latenten Bildes eine Teilchenwanderung herbeiführen kann. In solchen Fällen,in denen die Tonerteilchen von positiver Polarität sind, werden sie von dem positiv geladenen elektrostatischen latenten Bilde 43 abgestoßen und auf dem Kopiermaterial 44 unter Erzeugung einer "Entwicklungsbildabscheidung" 63 darauf abgelagert, die ein Faksimile des positiv geladenen elektrostatischen latenten Bildes 43 ist. Die zurückbleibende Entwicklungsbildabscheidung 64 auf der Oberfläche des hild_tragenden Elementes 41 ist ein Umkehrbild zum elektrostatischen latenten Bilde 43. In solchen Fällen,wo die Tonerteilchen von negativer Polarität sind, ist die Entwicklungsbildabscheidung 64 auf der Ober-

609851/1U3

flache des bild .tragenden Elementes 41 ein Faksimile des elektrostatischen latenten Bildes 43, während die Bildabscheidung 63 auf dem Kopiermaterial 44 eine Umkehrreproduktion des elektrostatischen latenten Bildes 43 ist.

Gemäß Fig. 4, die zur Veranschaulichung der dritten Ausführungsart der Erfindung dient, wird ein das latente Bild tragendes Element 71 in Form einer in der gezeigten Richtung um die Achse 72 rotierenden Walze gebildet. Das elektrostatische latente Bild auf dem bildtragenden Element 71 wird durch Bereiche positiver Ladung 73 angedeutet. Ein in erforderlicher Länge von einer Kopiermaterialrolle 75 abgeschnittener Kopierbogen 74 wird durch Führungsrollen 76 und 77 zum Kontakt mit dem das latente Bild tragenden Element 71 an einem Kontaktbereich 78 π ?-·■»-^- dem kontrollierten Druck einer Druckwalze 79 geleii.^.. Ein plastisch-fließender Toner 81 in seinem ersten Zustande enthaltender Tonertank 80 ist oberhalb des Ko.ntaktbereichs 78 angeordnet, wodurch eine kontrollierte Menge von plastischfließendem Toner 81 zur Bildung eines Tonerpools 83 oberhalb des Kontaktbereichs 78 durch die Leitung 82 fließt. Ein Dosierventil oder eine Pumpe 84 steuert die Menge an plastisch-fließendem Toner 81 zur Bildung des Pools 83. Der plastisch-fließende Toner 81 besteht aus geladenen Tonerteilchenaggregaten 85 in stark koaguliertem Zustande, die eine Matrix bilden, wie symbolisch durch Bindungen oder Bindungskräfte 86 angedeutet wird. und einer flüssigen Phase

509851 /1U3

87, die wie man sieht/ innerhalb der festen Phase 85 von geladenen Toneraggregaten und um diese herum enthalten ist. Die stark koagulierten Tonerteilchenaggregate 85 können als im ersten Zustande befindlich betrachtet werden, wie weiter oben beschrieben ist. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung gemäß dieser dritten Ausführungsart bricht die Strktur des im Pool 83 enthaltenen stark koagulierten Toners 85 unter der fortschreitenden Scherwirkung, wie weiter oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsart beschrieben ist_f auf, was eine Bildentwicklung im Kontaktbereich 78 ermöglicht, unter Bildung einer Entwicklungsbildabscheidung 88 auf der Oberfläche des bild ..tragenden Elementes 71 und einer Bildabscheidung 89 auf der Oberfläche des Kopiermaterials 74. Es ist zu bemerken, daß die Bildabscheidung 89 auf dem Kopiermaterial 74 ein Faksimile oder Umkehrbild des elektrostatischen latenten Bildes 73 je nach Polarität der festen Phase 85 des Toners sein wird, wie weiter Oben im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsart der Erfindung beschrieben ist.

Selbstverständlich muß der Tonertank 80 nicht notwendigerweise oberhalb des Kontaktbereichs 78 angeordnet sein und in einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, diesen Tonertank 80 an einer Stelle unterhalb des Kontaktbereichs 78 anzuordnen, um so eine Rückkehr von überschüssigem Toner 81 vom Tonerpool 83 zum Tonertank 80 unter der Wirkung der Schwerkraft zu ermöglichen.

50985 1/1 U3

Gemäß Fig. 5 wird ein das latente Bild tragendes Element 91 in Form einer in der gezeigten Richtung um die Achse 92 rotierenden Walze gebildet. Das elektrostatische latente Bild auf dem bildtragenden Element 91 wird durch Bereiche positiver Ladung 93 angedeutet. Ein Kopiermaterial 94 von einem Kopiermaterialstapel 95 auf einem Trägerelement 9 6 wird durch nicht gezeigte Mittel zum Kontakt mit dem das latente Bild tragenden Element 91 an einer Berührungslinie oder längs eines "Zwickelbereichs" 9 7 unter dem von einer Druckwalze 98 ausgeübten kontrollierten Druck transportiert, Plastisch-fließender Toner 99 ist in seiner stark koagulierten Form ,im Bad 100 enthalten, das auf einem Trägerelement 101 gelagert ist, welches über Arme 102 und 103 mit Bolzengelenken mit der Unterlage 104 verbunden ist. Mittels der angelenkten Arme 102 und 103 kann das Bad 100 durch nicht gezeigte Mittel angehoben werden, um einen Kontakt des plastischfließenden Toners 99 mit einer Auftragsrolle 105 zu ermöglichen. Die Auftragsrolle 105 kann ebenfalls durch nicht gezeigte Mittel angehoben werden, um das biIdtragende Element 91 an vorgewählten Stellen mit der Schicht des plastisch-fließenden Toners 99 auf der Auftragsrolle 105 in Kontakt zu bringen. Die Auftragsrolle 105 dient zum Aufbringen einer vorgestimmten Menge an plastisch-fließendem Toner 99 in seinem ersten Zustande auf die Oberfläche des bildtragenden Elementes 91 und diese Auftragsrolle 105 wird somit nicht als Druckwalze verwendet.

5 0 9 8 5 1/114 3

Der plastisch-fließende Toner besteht aus geladenen Tonerteilchenaggregaten 106 in stark koaguliertem Zustande unter Bildung einer Matrix, die symbolisch durch Bindungen oder Bindungskräfte 107 angedeutet wird und einer flüssigen Phase 108, die, wie man sieht, innerhalb dieser festen Phase 106 aus zusammengelagertem Toner enthalten ist und diese umgibt.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung gemäß dieser Variante der zweiten Ausführungsart werden die angelenkten Arrae 102 und 103 zur Anhebung des Bades 100 und der Auftragsrolle 105 betätigt, wodurch plastisch-fließender Toner 99 mit der Oberfläche des das latente Bild tragenden Elementes 91 für eine vorgewählte Zeit in Kontakt gebracht wird. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde, ist dieser Kontaktbereich vorzugsweise aber nicht unbedingt derjenige Bereich, der dem Flächenbereich unmittelbar vorangeht, der das elektrostatische latente Bild enthält. Dieser Flächenbereich wirkt als Transportmittel zur Mitnahme von plastischfließendem Toner 99 in seinem ersten Zustande zum Kontaktbereich 97 unter Bildung eines Tonerpools 109, der in dem der Kontaktzone 97 unmittelbar vorangehenden Flächenbereich mit dem das latente Bild tragenden Element 91 und dem Kopiermaterial 94 in Kontakt kommt. Der Tonerpool 109 wird symbolisch mit 4 Zonen 110, 111, 112 und 113 gezeigt. In der Zone 110 wird der Toner in seinem ersten Zustande oder dem Zustand stark koagulierter Aggregate gezeigt. Die Zone 111 zeigt das erste

Stadium des Zusammenbruchs der Bindungskräfte zwischen den Teilchen mit fortschreitend aufgeprägter Scherkraft. Die Zone 112 zeigt das zweite Stadium des Zusammenbruchs von Bindungskräften zwischen den Teilchen,, bei dem noch eine Tonerteilchenaggtoneration vorhanden ist, während die Zone 113 den Flächenbereich andeutet, in dem die Toner" aggregate im Bereich maximaler Scherkraft zu praktisch einzelnen Tonerteilchen aufgebrochen sind, zu welchem Zeitpunkt die Entwicklung stattfindet. Der Toner befindet sich also an diesem Punkt in einem "aktiven Zustand", der als zweiter Zustand bezeichnet wird, in dem das elektrostatische Feld des latenten Bildes eine Teilchenwanderung herbeiführen kann. In solchen Fällen, wo die

Tonerteilchen von positiver Polarität sind, werden sie durch das positiv geladene elektrostatische latente Bild 93 abgestoßen und lagern sich auf dem Kopiermaterial 94 unter Bildung einer Entwicklungsbildabscheidung 114 darauf ab, die ein Faksimile des positiv geladenen elektrostatischen latenten Bildes 93 ist. Die restliche "Entwicklungsbildabscheidung" 115 auf der Oberfläche des bildtragenden Elements 91 ist ein Umkehrbild zu dem elektrostatischen latenten Bild 93. In solchen Fällen, wo die Tonerteilchen von negativer Polarität sind, ist die Entwicklungsbildabscheidung 115 auf der Oberfläche des bildtragenden Elementes 91 ein Faksimile des elektrostatischen latenten Bildes 93, während die BiId-

509851/1 U3

abscheidung 114 auf dem Kopiermaterial 94 eine Umkehrreproduktion des elektrostatischen latenten Bildes 93 ist.

Es dürfte auch klar sein, daß Kopierbogen

bei der dritten Ausführungsart nach Wunsch angewandt werden können und ein kontinuierliches Bahnmaterial von Kopierpapier in Verbindung mit der zweiten Ausführungsart anwendbar ist. Ferner sind das das latente Bild tragende Element und die Druckwalze bei jeder Ausführungsart ideal angeordnet für die Aufprägung von elektrischer Vorspannung im Sinne einer Anziehung oder Abstoßung (je nach Wunsch).

Es ist zu bemerken, daß die Rate oder Geschwindigkeit der Trägerflüssigkeitsaufnahme im Papier des Kopiermaterials einen gewissen Einfluß auf das Verhalten des plastisch-fließenden Toners haben wird, da einiges flüssiges Dispergierungsmittel in der Tonerzusammensetzung zum Zeitpunkt der Bildentwicklung anwesend sein muß. Das benutzte Kopierpapier sollte somit angemessene Lösungsmittel-Abhalteeigenschaften besitzen. Papier von dem in der US-PS 3 293 115 beschriebenen Typ hat sich als besonders wirksam erwiesen, obgleich irgendein maschinelles verleimtes Papier mit angemessenen Lösungsmittel-Abhalteeigenschaften verwendet werden kann. Beschichtete Papiere, wie dielektrische

509851/1143

beschichtete Papiere können ebenfalls nach Wunsch benutzt werden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Grundprinzipien der Erfindung. Es wurde gefunden, daß jedes dieser Beispiele in gleicher Weise bei Ausrüstungen von jeder der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsarten anwendbar ist.

Beispiel 1

Ein positiv geladenes elektrostatisches latentes Bild wurde auf der photoleitenden Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterial auf der Außenseite einer Walze erzeugt. Als Photoleiter diente photoleitendes Cadmiumsulfid/ das gemäß den Angaben der US-PS 3 438 706 aufgeladen und belichtet wurde.

Die das latente Bild tragende Oberfläche der Walze wurde dann mit der Oberfläche eines Kopierpapierbogens vom in der US-PS 3 293 115 beschriebenen Typ in Kontakt gebracht und plastisch-fließender Toner, wie vorangehend in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsart der Erfindung beschrieben, eingeführt. Die Walze wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 12,7 cm/s in Rotation versetzt. Die aufgebrachte Scherkraft wurde durch Anwendung eines Kontaktdrucks von 89,3 g/cm (8 oz/inch) Walzenbreite vorgesehen.

509851/1 U3

Der angewandte plastisch-fließende Toner hatte folgende Zusammensetzung:

Rußpigment 15g

niederviskose Äthylhydroxyäthylcellulose (bindungserzeugende oder koagulierende Substanz) 80 g 6 % Zirkoniumoctoat 5 g

"Isopar G" 400 g

("Isopar G" ist ein im Bereich von 160 - 176,7°C siedender isoparaffinischer Kohlenwasserstoff mit einem Flammpunkt von 40°C und einem Kauri-Butanol-Wert von 27 von Exxon Corp., USA.) Das auf dem Kopiermaterial erzeugte Bild war eine Faksimilereporduktion des Originals.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde das Kopiermaterial durch Bögen oder Bahnmaterialien von gebundenem Papier ersetzt, das auf der Seite_/ auf der das

2 Bild entwickelt wurde, mit einer 3 g/m (3 gsm) Polyvinylbutyralharzschicht beschichtet war.

Beispiele 3 und 4

Die Beispiele 1 und 2 wurden unter Anwendung des Aufbaus gemäß der zweiten Ausführungsart der Erfindung wiederholt. S09851/1U3

Beispiele 5 und 6

Die Beispiele 1 und 2 wurden unter Anwendung des Aufbaus gemäß der dritten Ausführungsart der Erfindung wiederholt.

Beispiele 7 bis 12

Die Beispiele 1 bis 6 wurden wiederholt, jedoch unter Verwendung eines plastisch-fließenden Toners von negativer Polarität zur Bildung von zum Original umgekehrten Kopien auf dem Kopiermaterial.

Der negative Toner hatte folgende Zusammensetzung:

Rußigment 10 g

Ester von Pentaerythrit u. dimeren Harzsäuren 5 g Paraffinwachs 10 g

hydriertes Ricinusöl (bindungserzeugende bzw. koagulierende Substanz) 10 g "Alsol 1824" 400 g

Alsol 1824" ist ein im Bereich von 183 - 238°C sieden

der aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einem Flammpunkt von 60°C und einem Kauri-Butanol-Wert von 31 der Esso Aust. Ltd.

509851 /1H3

Vorangehend wurde ein Verfahren und dafür geeignete Mittel zur Erzeugung von Faksimile- oder Umkehrkopien von Originalen auf praktisch einfachen Papierbögen unter Anwendung neuer Tonerzusammensetzungen in einer bislang nicht möglichen Weise beschrieben. Es ist klar, daß die Beispiele lediglich zur Erläuterung angegeben werden und daß der Typ von dielektrischem oder photoleitendem Material für die Erzeugung elektrostatischer latenter Bilder, die Tonerzusammensetzungen/ Entwicklungsgeschwindigkeiten, Entwicklungsdrucke und der angewandte Papiervorrat nach Bedarf durch den Fachmann im Rahmen der Erfindung verändert werden können.

509851/1 U3

Claims

Patentansprüche (J\^y Verfahren zur druckinduzierten Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern, gekennzeichnet durch die folgenden wesentlichen Schritte:

1) Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes auf der Oberfläche eines Trägerelenentes;

2) Vorsehen eines Kontaktbereiches zwischen dem das latente Bild tragenden Trägerelement und einer Druckwalze;

3) Einsetzen bzw. Einführen eines kopieaufnehmenden Bahnmaterials in den besagten Kontaktbereich in Flächenkontakt mit der besagten, das latente Bild tragenden Oberfläche des Trägerelementes;

4) Aufbringen einer (Toner)-Dispersion auf eine der in Flächenkontakt befindlichen Oberflächen in einem ersten Zustande, in dem die Dispersion nicht-Newtonsche Fließeigenschaften besitzt, wobei die Dispersion durch eine flüssige Phase und eine feste Phase gebildet wird, welch letzterer koagulierte elektroskopische Markierungsteilchen umfaßt, die eine ausreichend feste Matrix bilden, zur Verhinderung einer Extraktion von einzelnen elektroskopischen Markierungsteilchen aus der Matrix heraus durch elektrostatische Anziehung (oder Abstoßung);

50985 1/1U3

5) Rotation der Druckwalze zur Herbeiführung einer Bewegung des das latente Bild tragenden Trägerelementes und des kcpieaufnehmenden Materials durch besagten Kontaktbereich unter Vorwärtsbewegung der besagten Dispersion im ersten Zustand zwischen den in Kontakt befindlichen Oberflächen des Kontaktbereichs;

6) Fortsetzung der Rotation der Druckwalze zur Vorwärtsbewegung zumindest eines Anteils der besagten Dispersion im ersten Zustande in den Kontaktbereich;

7) Aufprägen einer ausreichend hohen Scherkraft auf die Dispersion in besagtem Kontaktbereich zur Umwandlung der Dispersion vom ersten Zustande in einen zweiten,in dem die Dispersion Newtonsche Fließeigenschaften annimmt und in dem die feste Phase innerhalb der flüssigen Phase "entflockt" wird, wodurch einzelne elektroskopische Markierungsteilchen in Korrespondenz mit dem auf der Oberfläche des Trägerelementes enthaltenen elektrostatischen latenten Bildes angezogen und abgeschieden v/erden können und

8) Trennung der sich berührenden Flächen nach ihrem Durchgang durch den Kontaktbereich zur Erzeugung einer BiIdabscheidung sowohl auf dem bildtragenden Trägerelement, als auch auf dem kopieaufnehmenden Material.

509851/1 U3

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion im ersten Zustande auf das kopieaufnehmende Material aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion im ersten Zustande auf das das latente Bild tragende Trägerelement aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion im ersten Zustande auf das das latente Bild tragende Trägerelement an einem Oberflächenbereich aufgebracht wird, welcher dem tatsächlichen bildtragenden Oberflächenbereich vorangeht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion im ersten Zustande gleichzeitig auf beide in Kontakt zu bringende ι Flächen, d.h. das das latente Bild .tragende Trägerelement und das kopieaufnehmende Material aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem kopieaufnehmenden Material abgeschiedenen elektroskopischen Markierungsteilchen von solcher Polarität sind, daß die auf dem kopieaufnehmenden Material erzeugte Bildabscheidung eine Faksimilereproduktion des auf dem besagten Trägerelement enthaltenen elektrostatischen latenten Bildes ist.

509851 /1U3

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem kopieaufnehmenden Material abgeschiedenen elektroskopischen Markierungsteilchen von einer solcher Polarität sind, daß die auf dem kopieaufnehmenden Material erzeugte Bildabscheidung eine Umkehrreproduktion des auf dem besagten Trägerelement enthaltenen elektJCBtatischen latenten Bildes ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch ein da.s latente Bild tragendes Element (1) ; Mittel,mit denen ein kopieaufnehmendes Material (4) mit diesem Element (1) in Kontakt gebracht werden kann; Mittel,insbesondere in Form einer Andrückwalze (5) zur Herbeiführung eines Druckkontaktes zwischen dem bildtragenden Element (1) und dem kopieaufnehmenden Material (4); sowie Mittel für die Einführung eines plastisch-fließenden Toners (7-9) in den Kontaktbereich zwischen die sich berührenden ⁱⁿ Vorschub befindlichen Flächen (von 1 und 4J-.

509851/1 U3

dl

Leerseite