NL8104843A - Tonerpoeder en werkwijze voor het vormen van gefixeerde beelden met behulp van dat tonerpoeder. - Google Patents

Description

Oce-Nederland B.V., te Venlo * * *

Tonerpoeder en werkwijze voor het vormen van gefixeerde beelden met behulp van dat tonerpoeder

De uitvinding heeft betrekking op met water fixeerbaar tonerpoeder waarvan de afzonderlijke deeltjes bestaan uit bindmiddel en toevoegingen. Dergelijke tonerpoeders zijn reeds bekend uit Frans octrooischrift nr. 1 369 344. De daar beschreven tonerpoeders bestaan uit deeltjes 5 die een of meer in water oplosbare bindmiddelen en een of meer kleur-middelen bevatten.

Met deze tonerpoeders kunnen gefixeerde beelden worden verkregen door de poeders beeldmatig over te dragen op een met water bevochtigde ontvangstdrager, of door eerst de poeders beeldmatig op een droge 10 ontvangstdrager aan te brengen en daarna het beelddragende oppervlak van de ontvangstdrager met water te bevochtigen.

Nadelig aan de bekende tonerpoeders is, dat zij een binnen nauwe grenzen varierende hoeveelheid water vereisen om een gefixeerd beeld van goede kwaliteit te verkrijgen. Wordt teveel water toegevoerd, dan 15 wordt het beeld weliswaar gefixeerd, maar het vloeit ook uit, waardoor het vervormt en beelddetails verloren gaan. Voor het fixeren van de met deze tonerpoeders gevormde beelden zijn daarom opbrenginrichtingen noodzakelijk, waarin de op te brengen hoeveelheid water nauwkeurig kan worden geregeld. Dergelijke inrichtingen zijn gecompliceerd.

20 De uitvinding beoogt een met water fixeerbaar tonerpoeder te verschaffen dat het hiervoor genoemde nadeel niet bezit. Volgens de uitvinding wordt voorzien in een tonerpoeder zoals in de aanhef bedoeld, welk tonerpoeder is gekenmerkt doordat het bindmiddel bestaat uit gehydroly-seerde vinylester die in water met een temperatuur tot 30°C zwelbaar maar 25 onoplosbaar is en dat als toevoeging een in water onoplosbaar en niet-zwelbaar vulmateriaal aanwezig is in een hoeveelheid tussen 10 en 60 volume-procenten. De met tonerpoeder volgens de uitvinding gevormde beelden zijn met water goed fixeerbaar, waarbij de kwaliteit van het gefixeerde beeld in hoge mate onafhankelijk is van de hoeveelheid water 30 die ter fixering aan het beeld wordt toegevoerd. Aldus wordt bereikt dat voor de fixering van de met dit tonerpoeder gevormde beelden een eenvoudige inrichting kan worden gebruikt, die niet voorzien hoeft te zijn van middelen om voortdurend een binnen nauwe grenzen gecontroleerde hoeveelheid water aan het te fixeren beeld toe te voeren.

8104343 ν' ^ # - 2 -

De hiervoor genoemde aantrekkelijke eigenschappen van het tonerpoeder volgens de uitvinding worden bereikt door de combinatie van een gehydro-lyseerde polyvinylester die in water met een temperatuur tot 30°C zwel-baar maar onoplosbaar is, met 10-60 volume-procenten van in water onop-5 losbaar en niet-zwelbaar vulmateriaal.

De hydrolysegraad van de als bindmiddel gebruikte polyvinylester bedraagt tenminste 50%.

Geschikte bindmiddelen zijn polyvinylacetaten met een hydrolysegraad tussen 55 en 65% en die met een hydrolysegraad boven 98%. Laatstgenoemde 10 produkten hebben de voorkeur, omdat zij tonerpoeders opleveren die sterker aan de gebruikelijke papieren beelddragers hechten dan de tonerpoeders die polyvinylester van de eerstgenoemde groep bevatten.

Het gewichtsgemiddeld molecuulgewicht van de gehydrolyseerde vinylester bedraagt bij voorkeur tenminste 4000, omdat deze bindmiddelen een 15 hoger bindend vermogen hebben.

Voorbeelden van geschikte in de handel verkrijgbare bindmiddelen zijn: MowioT nrs. 10-98, 28-99, 56-98, 66-100 van Hoechst A.G.-Duitsland en soortgelijke produkten van Rhone-Poulenc S.A.-Frankrijk (Rhodoviolen),

Du Pont de Nemours and Co.-U.S.A. (Elvanolen), Dai Nippon Co.-Japan 20 (Ghosenolen) en Wacker Chemie G.m.b.H.-Duitsland (Polyviolen).

Als in water onoplosbaar en niet-zwelbaar vulmateriaal kunnen de toner-deeltjes van het tonerpoeder volgens de uitvinding de op zich zelf bekende organische en anorganische vulmaterialen bevatten. Voorbeelden van geschikte vulmaterialen zijn: zinkoxide, titaandioxide, silica, 25 aluminiumoxide, roet, metaalpoeder zoals ijzer-, nikkel- en koperpoeder, chroomdioxide en ferrieten.

Welk vulmateriaal wordt gekozen is mede afhankelijk van de eigenschappen, die het tonerpoeder bij de beoogde toepassing moet bezitten. Zo zal in tonerpoeder dat voor de ontwikkeling van latente magnetische 30 informatiepatronen is bedoeld, of in tonerpoeder dat met behulp van magnetische transportmiddelen aan een latent electrostatisch informatie-patroon moet worden toegevoerd, magnetisch aantrekbaar vulmateriaal worden gebruikt, al dan niet in combinatie met ander vulmateriaal.

Moet het tonerpoeder relatief electrisch geleidend zijn, dan zal het 35 vulmateriaal doorgaans geheel of ten dele uit electrisch geleidend materiaal, bijvoorbeeld roet, bestaan.

8104843 - 3 -

Het vulmateriaal is in de vorm van fijne deeltjes, die bij voorkeur een deeltjesgrootte beneden 3 pm hebben in de tonerdeeltjes verdeeld. Tonerpoeders waarvan de afzonderlijke tonerdeeltjes enigszins poreus zijn en daardoor in staat zijn om snel de voor fixering benodigde 5 hoeveelheid water op te nemen worden geprefereerd. Het vulmateriaal is daarom bij voorkeur niet alleen in het inwendige van de tonerdeeltjes aanwezig, maar ook aan het oppervlak daarvan. Zeer goede resultaten worden verkregen met tonerpoeder dat 20-45 volume-procenten vulmateriaal bevat en waarvan het specifiek oppervlak, gemeten volgens de B.E.T.- p 10 methode in een Strohlein Areameter, 0,6-2 m /g bedraagt.

Naast bindmiddel en vulmateriaal kunnen de tonerdeeltjes andere, op zichzelf bekende toevoegingen bevatten. Bijvoorbeeld kunnen kleurmiddelen worden toegevoegd, ingeval de gewenste kleur niet reeds door het aanwezige vulmateriaal wordt verkregen. Ook kunnen electrisch 15 geleidende stoffen, zoals bijvoorbeeld antistatische stoffen, in de tonerdeeltjes worden opgenomen, of op het oppervlak daarvan worden afgezet, om de electrische eigenschappen van het tonerpoeder op het gewenste niveau in te stellen. Wordt het tonerpoeder in een zogenaamde tweekomponenten-ontwikkelpoeder gebruikt, dan kan in op zichzelf 20 bekende wijze in de tonerdeeltjes een ladingsregelmiddel worden opgenomen, dat de polariteit van de triboelectrisch op de tonerdeeltjes aangebrachte lading bepaalt.

Het tonerpoeder volgens de uitvinding kan worden bereid door het vulmateriaal in de gewenste hoeveelheid te dispergeren in een oplossing 25 van de gehydrolyseerde polyvinyl ester, daarna de dispersie in te dampen en de vaste massa tot deeltjes van de gewenste deeltjesgrootte, die voor de meeste toepassingen tussen 5 en 50 pm en bij voorkeur tussen 8 en 25 pm ligt,te malen.Voorts kan het tonerpoeder worden verkregen door een oplossing van de polyvinylester, waarin het vul-30 materiaal fijn verdeeld is, te sproeidrogen.

Het tonerpoeder volgens de uitvinding kan als zogenaamd eenkomponent-ontwikkelpoeder of in de vorm van tweekomponenten-ontwikkelpoeder voor het ontwikkelen van electrostatische ladingspatronen worden toegepast.

In het laatste geval wordt het tonerpoeder in op zichzelf bekende 35 wijze gemengd met dragerdeeltjes, waartegen de tonerdeeltjes zich triboelectrisch kunnen opladen en daarbij een lading aannemen waarvan de polariteit tegengesteld is aan die van het te ontwikkelen 8104843 .-4.-

V

ladingspatroon. Ingeval het tonerpoeder magnetisch aantrekbaar vul-materiaal bevat, kan het tonerpoeder ook voor de ontwikkeling van magnetische patronen worden gebruikt.

De met het tonerpoeder volgens de uitvinding gevormde beelden kunnen met 5 water worden gefixeerd, bijvoorbeeTd op de wijzen zoals beschreven in het hiervoren reeds genoemde Franse octrooischrift 1 369 344.

Bijzonder aantrekkelijk is het tonerpoeder volgens de uitvinding voor toepassing in een werkwijze waarbij op een tussendrager met een hydro-foob oppervlak een poederbeeld wordt gevormd, de tussendrager en het 10 daarop aanwezige poederbeeld worden bevochtigd met water, daarna het gebogen oppervlak van een afpersorgaan over de tussendrager wordt afgerold ter droging van het hydrofobe oppervlak daarvan en vervolgens het poederbeeld onder invloed van druk wordt overgedragen op het water-absorberende oppervlak van een ontvangstdrager.

15 Een inrichting voor de uitvoering van deze werkwijze is in bijgaande Figuur schematisch weergegeven.

In de Figuur is 1 een tussendrager in de vorm van een band zonder einde, die over rollen 2, 3 en 4 is gespannen en door deze wordt aangedreven in de met pijlen aangegeven richting met een snelheid van 20 b.v. 15 m/min.

Band 1 bestaat uit een flexibele drager, b.v. vervaardigd uit een met rubber geimpregneerd weefsel, die voorzien is van een elastisch deformeerbare en hydrofobe toplaag. Een geschikte toplaag kan b.v. bestaan uit een 0,1-1 mm dikke laag van een in de handel verkrijgbare 25 siliconrubber met een eigen hardheid van 30-70° Shore A, zoals RTV 200 (Possehl Chemie + Kunststoff GmbH; W.Duiisland) of Silastic E (Dow Corning Corp.; USA).

Met 5 wordt een op zichzelf bekende fotogeleidende ciUnder aangeduid die in de richting die met een pijl is aangegeven wordt 30 aangedreven met een omtrekssnelheid die gelijk is aan de oppervlakte-snelheid van band 1. Rondom cilinder 5 zijn de in een electrofoto-grafisch kopieerapparaat gebruikelijke hulpinrichtingen opgesteld zoals een poetsinrichting 7, een oplaadinrichting 8, een niet nader aangegeven optisch systeem 9 waarmee het beeld van een te kopieren 35 origineel op de wand van cilinder 5 kan worden geprojekteerd, en een magneetborstel-ontwikkelinrichting 10.

8104843 - 5 -

Voorts is de inrichting voorzien van een tafel 11, die een stapel gesneden papiervellen 12 draagt. Met behulp van een roteerbare wrijfrol 13 kunnen de vellen van stapel 12 stuk voor stuk worden afgevoerd, waarna ze door de geleiderollen 14 en 15 over geleideplaat 16 naar een 5 tweede drukzone 17 worden gebracht. In zone 17 wordt elk aldus aan-gevoerd vel met drukmiddelen, o.a. een transportband 18 die gespannen is over rollen 19 en 20 tegen het over rol 4 liggende deel van band 1 gedrukt. Na het verlaten van zone 17 wordt het vel door band 18 langs geleiding 21 gevoerd en vervolgens afgelegd op tafel 22.

10 In een derde zone, 23, die gezien in de bewegingsrichting van band 1 tussen de zones 6 en 17 is gelegen, is band 1 in drukkontakt met afpersrol 24. Rol 24, die b.v. bestaat uit een metalen kern die bedekt is met een gladde rubberlaag wordt met dezelfde oppervlakte-snelheid als band 1 aangedreven in de richting die met een pijl is 15 aangegeven. Een deel van de omtrek van rol 24 is ondergedompeld in een hoeveelheid water die aanwezig is in een bad 25. De roterende rol 24 neemt op haar oppervlak water mee uit bad 25 welk water, onder vorming van een meniscus 26 vo6r de drukzone 23 wordt tegengehouden om dan terug te vloeien naar het waterbad.

20 De werking van de inrichting is als volgt:

Op cilinder 5 wordt op de in de electrofotografie gebruikelijke wijze door achtereenvolgens poetsen, electrostatisch opladen en beeldmatig belichten een latent ladingsbeeld gevormd dat vervolgens met tonerpoeder volgens de uitvinding wordt ontwikkeld tot een zichtbaar 25 poederbeeld. Het verkregen poederbeeld wordt in zone 6 onder invloed van de uitgeoefende druk in het oppervlak van band 1 gedrukt tengevolge waarvan het zich aan band 1 hecht en daardoor vanaf cilinder 5 op band 1 wordt overgedragen. Door een geschikte instelling van de druk in zone 6, in aanpassing aan de hardheid van de toplaag van 30 band 1, kan een zo sterke adhesie tussen band 1 en het poederbeeld verkregen worden dat een zeer hoog overdrachtsrendement gerealiseerd wordt (b.v. 85-95¾).

Band 1 met het daaraan hechtende poederbeeld wordt v60r zone 23, bij het binnengaan van de daar aanwezige watermeniscus 26 met water 35 bedekt, hetwelk er onmiddellijk daarna, bij het door!open van zone 23 weer wordt afgeperst door rol 24. In de meniscus heeft het beeldpoeder water opgenomen welk water bij het door!open van zone 23 wordt 8104843

V

- 6 - <* vastgehouden terwijl het poeder tengevolge van de uitgeoefende druk tenminste gedeeltelijk in het oppervlak van band 1 wordt gedrukt.

Onder invloed van de druk en mede door het hydrofobe karakter van band 1 wordt in zone 23 echter a-lle water dat door het oppervlak van band 1 5 wordt meegesleurd tegengehouden. Aldus is na het doorlopen van zone 23 het oppervlak van band 1 droog terwijl alleen het daaraan hechtende poederbeeld bevochtigd is.

Terwijl het beeld verder door band 1 wordt meegenomen verweekt het waardoor het vervormbaar en kleverig wordt. In zone 17 wordt het 10 verweekte beeld onder druk samengebracht met een inmiddels door de rollen 13, 14 en 15 aangevoerd papierblad. Daardoor wordt het beeldmateriaal tussen de vezels van het papierblad gedrukt. Daar het beeldmateriaal bij het binnendringen in het papier het aanwezige water afgeeft aan de belendende papiervezels wordt het, bij het doorlopen 15 van zone 17, zelf gedroogd en daardoor duurzaam verbonden met het papier. Bij het verlaten van zone 17 wordt aldus een droge en gefixeerde kopie verkregen die, als ze door transportband 18 op tafel 22 is afgelegd onmiddellijk kan worden gehanteerd.

Een voor toepassing in de zojuist beschreven werkwijze zeer geschikt 20 tonerpoeder werd op de volgende wijze bereid: 250 g gehydrolyseerde polyvinyl ester (Mowiol 10-98 van Hoechst A.G.-Duitsland) werden opgelost in 1000 ml water van 95°C. Vervolgens werden 500 g Bayferrox 318M (van Bayer A.G.-Duitsland) in de oplossing fijn verdeeld. Na afkoelen tot kamertemperatuur werd de visceuze massa aan de lucht 25 gedroogd. Het droge produkt werd tenslotte gebroken en gemalen tot deeltjes met een deeltjesgrootte van 8-25 pm.

8104843

Claims (6)

1. Met behulp van water fixeerbaar tonerpoeder, waarvan de af-zonderlijke deeltjes bestaan uit bindmiddel en toevoegingen, met het kenmerk, dat het bindmiddel gehydrolyseerde polyvinylester is, die in water met een temperatuur beneden 30°C zwelbaar maar onoplosbaar 5 is en dat als toevoeging een in water onoplosbaar en niet-zwelbaar vulmateriaal aanwezig is in een hoeveelheid tussen 10 en 60 volume-procenten.

2. Tonerpoeder volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bindmiddel polyvinylester is met een hydrolysegraad boven 98% en een 10 gewichtsgemiddeld molecuulgewicht van tenminste 4000.

3. Tonerpoeder volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat het vulmateriaal bestaat uit een anorganisch pigment.

4. Tonerpoeder volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het vulmateriaal magnetisch aantrekbaar is.

5. Tonerpoeder volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de deeltjes poreus zijn en een specifiek oppervlak hebben tussen 0,6 en 2 m/g,

6. Werkwijze voor het vormen van gefixeerde beelden waarbij op een tussendrager met een hydrofoob oppervlak een poederbeeld wordt gevormd, 20 de tussendrager met het daarop aanwezige poederbeeld worden bevochtigd met water, daarna het gebogen oppervlak van een afpersorgaan over de tussendrager wordt afgerold ter droging van het hydrofobe oppervlak daarvan en vervolgens het poederbeeld onder invloed van druk wordt overgedragen op het water-absorberende oppervlak van een ontvangstdrager, 25 met het kenmerk, dat het poederbeeld wordt gevormd met behulp van een tonerpoeder volgens §en of meer der conclusies 1-5. 8104343