DE1102777B

DE1102777B - Kopierverfahren

Info

Publication number: DE1102777B
Application number: DEK37479A
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Lind; Dr Johannes Munder
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1959-04-15
Filing date: 1959-04-15
Publication date: 1961-03-23
Also published as: CH388353A; BE589707A; GB946431A

Description

DEUTSCHES

Es wurde ein Kopierverfahren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Vorlage unter Zwischenschaltung einer für Wärmestrahlen durchlässigen, die Wärmeleitung behindernden Zwischenschicht mit einer elektrostatisch aufgeladenen, in der Wärme elektroleitenden Kopierschicht in Kontakt bringt, dann Wärmestrahlen einwirken läßt, dabei durch wärmeabsorbierende Mittel dafür sorgt, daß die den bildfreien Stellen der Vorlage entsprechenden Stellen der in der Wärme elektroleitenden Kopierschicht bevorzugt erwärmt werden, und zur Entwicklung das dabei entstehende elektrostatische Bild in bekannter Weise mit einem fein zerteilten, gegebenenfalls gefärbten Harz in Berührung bringt und fixiert.

Als Vorlage können sehr verschiedene übliche, einseitig mit einer Schrift oder Zeichnung versehene dünne Materialien besonders aus Celluloseprodukten oder Kunststoffen Verwendung finden.

Als für Wärmestrahlen durchlässige, die Wärmeleitung behindernde Zwischenschicht können dünne Folien aus durchsichtigem oder opakem Material, sofern sie für Wärmestrahlen noch genügend durchlässig sind und sie die Wärmeleitung zu vermindern vermögen, Verwendung finden. Beispielsweise können Folien aus Celluloseprodukten, wie Papier, Cellulosehydrat, Celluloseester, wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Celluloseacetobutyrat, verschiedene Kunststoffe, beispielsweise Polyolefine, wie Polyäthylen, Polyprolypen, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamide, Polyester, wie PoIyterephthalsäureglykolester, Polykarbonate, Polyurethane, Verwendung finden. Besonders sind Folien aus Celluloseacetat, Polyolefinen, chlorhaltigen Polyvinylverbindungen und Polyester geeignet. Es ist auch möglich, dünne Glasplatten zu verwenden, jedoch werden im allgemeinen flexible Folien vorgezogen.

Als in der Wärme elektroleitende Kopierschichten kommen sehr verschiedene Produkte, besonders mit harz- oder kunststoffartigem Charakter, in Frage. Die Eignung dieser Stoffe für das vorliegende Verfahren kann man dadurch feststellen, daß man den elektrischen Durchgangswiderstand der Schicht in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelt, wobei sich zeigt, ob bei Temperaturerhöhung eine ausreichende Widerstandsabnahme eintritt. Dabei ist es sehr oft möglich, bei Stoffen, die in der Wärme keine genügende Widerstandsabnahme aufweisen, durch Beimischung eines zweiten Stoffes den gewünschten Effekt zu erreichen; beispielsweise weist Polystyrol mit steigender Temperatur keine genügende Abnahme des Widerstandes auf — setzt man jedoch einen Weichmacher, beispielsweise Trikresylphosphat, hinzu, so stellt sich das erforderliche Widerstandsverhalten ein.

Kopierverfahren

Anmelder:

Kalle Aktiengesellschaft,
Wiesbaden-Biebrich, Rheingaustr. 190-196

Dr. Erwin Lind und Dr. Johannes Munder,

Wiesbaden-Biebrich,
sind als Erfinder genannt worden .

Bei den in der Wärme elektroleitenden Materialien soll bei Erwärmen von Zimmertemperatur bis zu dem Zersetzungspunkt des betreffenden Materials der Widerstand um mindestens zwei Zehnerpotenzen abnehmen. Bevorzugt werden solche Materialien, die beim Erwärmen von Zimmertemperatur auf den Erweichungspunkt ihren Widerstand um mehr als eine Zehnerpotenz senken. Besonders zweckmäßig ist es, Substanzen anzuwenden, die beim Erwärmen von Zimmertemperatur auf 100 bis 150° C ihren Widerstand um mehr als vier Zehnerpotenzen senken. Ferner werden Materialien angewandt, deren spezifischer Widerstand unter normalen Bedingungen so hoch ist, daß sie geeignet sind, eine elektrostatische Ladung einige Zeit festzuhalten. Der spezifische Widerstand solcher Stoffe liegt im allgemeinen bei ΙΟ⁸ bis 10¹⁹ Ohm mal Zentimeter.

Als erfindungsgemäß zu verwendende Stoffe kommen sowohl natürliche als auch synthetische Harze und Kunststoffe in Frage, wie Schellack, Kolophonium, chlorhaltige Polyvinylverbindungen und Mischpolymerisate solcher Substanzen, wie Polyvinylchlorid, nachchloriertes Polyvinylchlorid, chlorierter Kautschuk, Copolymere aus Vinylchlorid und Butadien, Polyvinylverbindungen, wie Polystyrol, Polyacrylsäureester, Mischpolymerisate des Polyacrylnitrils, Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyester, wie Polyterephthalsäureglykolester, Mischester der Terephthalsäure und Isophthalsäure, Polycarbonate, Cumaronharze, Indenharze und Maleinsäureharze, Ketonharze, Polyvinylacetat und Mischpolymerisate des Polyvinylacetats, Phenolharze, Mischpolymerisate aus Styrol und Maleinsäureanhydrid.

Die voranstehenden Harze können auch in Mischung miteinander oder in Mischung mit organischen

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und anorganischen Pigmenten, besonders solchen, deren elektrischer Widerstand bei Erwärmung abnimmt, wie Zirkondioxyd oder Zinkoxyd, oder Sensibilisatoren, Füllstoffen angewandt werden. Die voranstellenden, in der Wärme elektroleitenden Schichten können, soweit sie flexible, selbsttragende Schichten ausbilden können, als solche Verwendung finden. Sie können aber auch als dünne Schicht auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Als Trägermaterial können die verschiedensten Unterlagen verwendet werden, wie Glasplatten, Metallfolien, z. B. aus Aluminium, Zink, Kupfer, Chrom, Papier, Celluloseprodukte, wie Cellulosehydrat, Celluloseester, Kunststoffe aller Art, wie Polyolefine, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamide, Polyester, wie PoIyterephthalsäureglykolester, Polyurethane.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens beruht darauf, die in der Wärme elektroleitende Schicht auf die für Wärmestrahlen durchlässige, die Wärmeleitung behindernde Zwischenschicht aufzubringen.

Es ist ferner möglich, im Falle der selbsttragenden, in der Wärme elektroleitenden Kopierschichten dieses Material selbst auch als Zwischenschicht zu benutzen. Es ist in dem Falle möglich, wo man dem Material eine ausreichende Dicke gibt. Als ausreichende Dicken werden Stärken größer als 20 bis etwa 300 μ angesehen. Es lassen sich auch größere Dicken anwenden, jedoch wird dadurch im allgemeinen keine weitere Verbesserung des Effektes erreicht.

Als wärmeabsorbierendes Material werden Stoffe genommen, die Wärmestrahlen stark absorbieren und in fühlbare Wärme umwandeln. Es kommen dafür dunkelgefärbte oder aus dunklem Material bestehende Schichten in Frage, beispielsweise in der Masse schwarz gefärbte Kunststoffe oder Papierfolien. Besonders gut geeignet sind solche Folien, auf die eine schwarze Schicht aufgebracht ist. Auch Photopapiere oder -filme, die dem Licht ausgesetzt, entwickelt und fixiert wurden, sind gut brauchbar. Es ist auch möglich, den in der Wärme elektroleitenden Schichten direkt einen dunklen Farbstoff oder eine dunkle Substanz, wie Ruß, zuzusetzen und damit einen Effekt zu bewirken. Es kommt im wesentlichen darauf an, dunkelgefärbte, vorzugsweise schwarze Materialien in Kontakt mit der durch Wärme elektroleitenden Schicht zu bringen, sei es durch Kontakt von Schichten aus diesen Materialien oder, durch Anwesenheit beider Materialien in einer Schicht. Dabei kann man zweckmäßigerweise die wärmeabsorbierende Substanz so auswählen, daß sie ein Absorptionsmaximum in dem Wellenlängenbereich besitzt, in dem die Wärmestrahlungsquelle ausstrahlt.

Als Strahlungsquellen für die Wärmestrahlen kommen Körper in Frage, die sich auf genügend hoher Temperatur, wie 400 bis 2000° C, vorzugsweise 800 bis 1500° C, befinden. Üblicherweise werden im Handel befindliche Infrarotstrahler benutzt.

Das Verfahren führt man in der Weise aus, daß man eine einseitig bedruckte Vorlage auf eine für Wärmestrahlen durchlässige, die Wärmeleitung behindernde Zwischenschicht auflegt und beide gemeinsam auf ein Kopiermaterial auflegt, das aus einem Träger, z. B. aus einem schwarzen Papier, und einer darauf befindlichen, in der Wärme elektroleitenden Kopierschicht besteht. Diese Kopierschicht wurde vorher mit einer elektrostatischen Ladung, beispielsweise mit Hilfe einer Coronaentladung, versehen. Man bestrahlt die aufeinander liegenden Schichten durch die Vorlage hindurch und erhält so ein der Vorlage entsprechendes elektrostatisches Bild auf dem Kopiermaterial. Dieses kann in bekannter Weise durch Einstäuben mit einem Harzpulver, wie sie bei den bekannten elektrophotographischen Verfahren Verwendung finden, sichtbar gemacht und durch anschließendes Erwärmen oder Behandeln mit einem Lösungsmittel fixiert werden. Dabei erhält man der Vorlage entsprechende Bilder, die einen dunklen Untergrund

ίο besitzen. Benutzt man ein hellgefärbtes Harzpulver, so kann man gut lesbare Kopien erhalten; wünscht man dunkle Kopien auf hellem Untergrund, so benutzt man ein dunkles Harzpulver und überträgt vor dem Fixieren durch Unterlegen eines Papiers und Anlegen einer Spannung und erhält so ein seitenverkehrtes Bild auf dem Übertragpapier. Will man ein seitenrichtiges Bild auf ein Übertragpapier erhalten, so legt man die Vorlage mit der Bildseite auf.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß man an Stelle eines Kopiermaterials, das aus einem schwarzen Träger und einer in der Wärme elektroleitenden Kopierschicht besteht, ein Kopiermaterial verwendet, bei dem die in der Wärme elektroleitende Kopierschicht das wärmeabsorbierende Mittel, beispielsweise Ruß, enthält. Eine andere Modifikation besteht darin, daß man auf das Kopiermaterial als wärmestrahlendurchlässige, die Wärmeleitung behindernde Zwischenschicht eine Folie legt, die auf der dem Kopiermaterial zugewandten Seite eine wärmeabsorbierende Schicht trägt; beispielsweise kommt ein belichtetes, entwickeltes und fixiertes Photomaterial in Frage.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß man auf eine schwarze, wärmeabsorbierende Schicht ein Kopiermaterial auflegt, das aus der für Wärmestrahlen durchlässigen, die Wärmeleitung behindernden Zwischenschicht mit darauf befindlicher, in der Wärme elektroleitender Kopierschicht besteht. Dabei legt man die in der Wärme elektroleitende Kopierschicht auf die schwarze, wärmeabsarbierende Schicht auf. Auf dieses Kopiermaterial legt man dann die Vorlage auf und verfährt im übrigen wie oben angegeben.

Eine weitere vereinfachte Modifikation besteht darin, daß man als Kopiermaterial eine Substanz verwendet, die die Funktion der Zwischenschicht und der in der Wärme elektroleitenden Kopierschicht in sich vereinigt. In dieser einfachsten Ausführungsform legt man auf eine schwarze Unterlage ein Material, beispielsweise eine Folie aus einem Polyester, einem chlorhaltigen Kunststoff oder einem Polyolefin, das einseitig mit einer elektrostatischen Ladung versehen ist, mit der Ladungsseite auf. Auf die Gegenseite legt man die Vorlage und erhält anschließend nach der Bestrahlung mit der Wärmequelle ein elektrostatisches Bild auf dem Kopiermaterial, das man nach Entfernen der schwarzen Schicht in der üblichen Weise entwickelt und fixiert. Diese letztere Arbeitsweise läßt sich einfach auch kontinuierlich gestalten, indem man das Kopiermaterial mit einer elektrostatischen Ladung versieht, es über eine schwarze Walze laufen läßt, eine Vorlage auflegt und während des Kontaktes mit Vorlage und schwarzer Walze mit den Wärmequellen bestrahlt und anschließend das Kopiermaterial entwickelt und fixiert. Bei der letzten sehr einfachen und zweckmäßigen Arbeitsweise erhält man im Falle der Verwendung eines in der Wärme elektroleitenden Kopiermaterials, das hochtransparent ist, direkt Zwischenkopien, die sich zum Weiterpausen, gegebenenfalls nach anderen Verfahrensweisen eignen.

Verwendet man dabei Kopiermaterial, das beispielsweise durch Einlagerung von Pigmenten opak ist, erhält man Kopien mit gutem Kontrast.

Die im vorliegenden beschriebene elektrothermographische Verfahrensweise stellt eine sehr einfache und rationelle Methode zur Herstellung von Kopien dar und hat gegenüber den elektrophotographischen Verfahren den großen Vorteil, daß die elektrostatisch aufgeladenen Kopierschichten nicht durch Einwirkung von Licht entladen werden, und da somit mit diesen Materialien vor und nach der Erzeugung des Ladungsbildes ohne Lichtausschluß gearbeitet werden kann.

Beispiel 1

Von einem hochmolekularen Mischester von Terephthalsäure und Isophthalsäure mit Glykol werden 10 Gewichtsteile in 200 Volumteilen Chloroform gelöst und mit dieser Lösung ein schwarzgefärbtes Papier beschichtet und getrocknet. Das so hergestellte Kopiermaterial wird durch eine Coronaentladung auf ein Oberflächenpotential von etwa 300 Volt gegen Erde negativ aufgeladen. Auf die aufgeladene Kopierschicht wird als Zwischenschicht eine 100 μ starke Celluloseacetatfolie und hierauf eine einseitig bedruckte Vorlage aufgelegt. Anschließend wird mit einem Wärmestrahler durch die Vorlage hindurch bestrahlt, das entstehende unsichtbare, elektrostatische, der Vorlage entsprechende Bild mit einem Entwickler behandelt, der aus 100 Gewichtsteilen Glaskugeln der Korngröße 350 bis 400 μ und 2 Gewichtsteilen eines Harzes besteht, das aus 30 Gewichtsteilen Polystyrol, 30 Gewichtsteilen eines Maleinatharzes, 3 Gewichtsteilen Ruß durch Zusammenschmelzen, Mahlen und Sichten hergestellt wird. Man verwendet zweckmäßig eine mittlere Korngröße des Toners von etwa 20 bis 50 μ. Bei diesem EntwicklungsVorgang bleibt das schwarzgefärbte Harzpulver an den elektrostatisch aufgeladenen Stellen der Kopierschicht haften. Es entsteht ein der Vorlage entsprechendes nicht wischfestes Bild, das durch Erwärmen zu einem wischfesten, dunklen Bild auf dunklem Untergrund umgewandelt wird.

In einer Modifikation wird die Vorlage mit der Bildseite auf die Zwischenfolie aus Celluloseacetat aufgelegt und im übrigen wie voranstehend weiterverfahren — bis zum Entwicklungsschritt. Das dabei erhaltene, seitenverkehrte Bild der Vorlage wird auf ein Papier übertragen dadurch, daß man dieses auf das Bild auflegt, dann von der Rückseite her dieses elektrostatisch auflädt und das dabei übertragene, seitenrichtige, der Vorlage entsprechende Bild durch Erwärmen fixiert. Verwendet man an Stelle des Papiers eine transparente Folie, so erhält man Zwischenoriginale, die sich direkt zum Weiterpausen, beispielsweise auf Lichtpauspapier, eignen. An Stelle von Papier oder einer transparenten Folie kann ebenso Textilgewebe verwendet werden.

Beispiel 2

15 Gewichtsteile eines nachchlorierten Polyvinylchlorids werden in einem Gemisch von 120 Volumteilen Toluol und 80 Volumteilen Methyläthylketon gelöst. Mit dieser Lösung beschichtet man eine 80 bis 100 μ starke Cellulosehydratfolie und trocknet anschließend. Das so hergestellte Kopiermaterial wird auf der Kopierschichtseite durch eine Coronaentladung auf ein Oberflächenpotential gegen Erde von 400 Volt negativ aufgeladen und mit der aufgeladenen Schichtseite auf eine in der Masse schwarzgefärbte Kunststoff- oder Papierfolie aufgelegt. Man legt auf die nicht beschichtete Seite der Cellulosehydratfolie die Vorlage mit der beschrifteten Seite auf und führt die Lagen gemeinsam mit einer Geschwindigkeit von einigen Metern pro Minute durch die Bildebene eines fokussieren 1375-Watt-Ultrarotbrenners. Dabei erwärmt sich die Schicht unter den absorbierenden Stellen der Vorlage auf 80 bis 100° C, und ihr spezifischer Widerstand sinkt dort von etwa 10¹⁴ Ohm mal Zentimeter auf etwa 10¹⁰ Ohm mal Zentimeter ab.

ίο Dabei entsteht auf der Kopierschicht ein seitenrichtiges, elektrostatisches, der Vorlage entsprechendes Bild, das durch Einstäuben mit einem Harzpuder, wie im Beispiel 1 beschrieben ist, sichtbar gemacht wird. Durch Erwärmen der Schicht wird das Puderbild fixiert. Durch Zwischenlegen einer weiteren Cellulosehydratacetat- oder Polyvinylfolie zwischen Vorlage und beschichtete Cellulosehydratfolie kann noch eine gewisse Steigerung der Bildqualität im Hinblick auf den Kontrast erhalten werden.

Beispiel 3

15 Gewichtsteile nachchlorierten Polyvinylchlorids werden in einem Gemisch von 120 Volumteilen Toluol und 80 Volumteilen Met'hyläthylketon gelöst. In dieser Lösung suspendiert man 1,5 Gewichtsteile Ruß und beschichtet mit dieser Suspension ein gegen das Eindringen organischer Lösungsmittel vorbeschichtetes Papier. Man lädt die rußhaltige Kopierschicht durch eine Coronaentladung auf ein Oberflächenpotential gegen Erde von 300 Volt negativ auf, legt auf diese Schicht eine Celluloseacetatfolie von etwa 200 μ Dicke und hierauf die Vorlage mit der Bildseite auf. Dann läßt man durch die Vorlage mit Hilfe eines Infrarotstrahlers Wärmestrahlen einwirken, wobei man ein der Vorlage entsprechendes, aber seitenverkehrtes, elektrostatisches Bild erhält, das mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Entwickler behandelt wird. Anschließend überträgt man das Puderbild, wie im Beispiel 1 näher beschrieben ist, auf ein anderes Material und erhält so ein seitenrichtiges, der Vorlage entsprechendes Bild, das durch Einwirken von Wärme oder Lösungsmittel fixiert wird.

Legt man bei dem voranstehend beschriebenen Verfahren die Vorlage mit abgewandter Bildseite auf und wendet einen Entwickler an, dessen Toner weiß pigmentiert ist, so erhält man seitenrichtige, der Vorlage entsprechende Bilder weiß auf schwarzem Untergrund. Man kann das voranstehend beschriebene Verfahren auch so modifizieren, daß man eine wesentlich geringere Menge Ruß (2%) in die Kopierschicht einbringt, wobei man dann bei der beschriebenen Verfahrensweise ein schwarzes Bild auf grauem Grund erhält.

Beispiel 4

12 Gewichtsteile Polystyrol werden in 120 Volumteilen Chlorbenzol und 80 Volumteilen Toluol gelöst und noch 1,2 Gewichtsteile Trikresylphosphat als Weichmacher zugesetzt. Mit dieser Lösung beschichtet man ein gegen das Eindringen organischer Lösungsmittel mit Polyvinylidenchloriddispersion beschichtetes Papier und trocknet. Man lädt die Kopierschicht mit Hilfe einer Coronaentladung auf ein Oberflächenpotential gegen Erde von etwa 400 Volt negativ auf, legt auf die Kopierschicht einen Photofilm, der durch Belichten, Entwickeln und Fixieren auf einer Seite eine schwarze Silberschicht trägt, mit dieser Schicht auf, legt dann auf die Photofilmzwischenschicht die Vorlage auf und bestrahlt diese mit einer Infrarotquelle. Dadurch entsteht auf dem Polystyrol ein der

Vorlage entsprechendes, elektrostatisches Bild, das durch Einstäuben mit einem Harzpuder sichtbar gemacht und anschließend durch Wärmebehandlung fixiert wird. Man erhält so eine direkt lesbare Kopie auf weißem Untergrund mit sehr gutem Kontrast.

Claims

Patentanspruch:

Kopierverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Vorlage unter Zwischenschaltung einer für Wärmestrahlen durchlässigen, die Wärmeleitung behindernden Zwischenschicht mit einer

elektrostatisch aufgeladenen, in der Wärme elektroleitenden Kopierschicht in Kontakt bringt, dann Wärmestrahlen einwirken läßt, dabei durch wärmeabsorbierende Mittel dafür sorgt, daß die den bildfreien Stellen der Vorlage entsprechenden Stellen der in der Wärme elektroleitenden Kopierschicht bevorzugt erwärmt werden und zur Entwicklung das dabei entstehende, elektrostatische Bild in bekannter Weise mit einem feinzerteilten, gegebenenfalls gefärbten Harz in Berührung bringt und fixiert.