Brevet FR2010820A1 — publié le 19700220

La présente invention est relative à l'électrophotographie et, plus particulièrement, au développement d'images latentes électrostatiques. Les produits electrophotographiques comprennent habituellement un support électriquement conducteur portant une couche d'un produit photoconducteur isolant. Après avoir uniformement chargé, à l'aide d'une source de décharge corona par exemple, et exposé à la lumière, ce qui décharge le photoconducteur dans les plages exposées, il reste sur le produit une image latente électrostatique. Un traitement à l'aide d'un révélateur électrostatique rend visible cette image latente électrostatique ainsi que les images latentes électrostatiques obtenues par d'autres procédés. Les révélateurs habituellement utilisés pour des développements à sec comprennent un véhicule qui peut être soit un produit magne' tique tel que de la limaille de fer, de la poudre de fer ou de l'oxyde de fer, - soit une substance non magnétique électrostatiquement chargeable telle que des perles de verre ou des cristaux de sels minéraux tels que le chlorure de sodium ou de potassium. En plus du véhicule, les révélateurs électrostatiques comprennent un développateur composé habituellement d'une substance résineuse suffi sarment colorée pour révéler l'image, à l'aide d'un colorant, tel que des matières colorantes ou des pigments comme le noir de carbone. Pour développer une image latente électrostatiqueD on applique le révélateur sec sur une surface, chargée électrostatiquement suivant une image, par des procédés tels que celui utilisant une "brosse magnétique" comme décrit au brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 003 462. Le révélateur, composé d'un développateur et de granuleaagne'tiques de véhicule, est maintenu, au cours du cycle de développement, suivant une orientation lâche, donnant un aspect de brosse, par un champ magnétique, entourant un cylindre non magnétique rotatif, par exemple, à l'intérieur duquel est fixé un noyau magnétiqueO Le cylindre, grâce au champ magnétique décrit, attire les granules magnétiques de véhicule, et les particules de développateur restent fixées aux granules de véhicule grâce à leur polarité électrostatique opppsée. Avant et pendant le développement, le développateur acquiert une charge électrostatique de signe opposé à celui de la substance du véhicule due à l'effet triboélectrique resultant de leur frottement réciproque. Quand le révélateur, disposé en forme de brosse ou "brosse magne'tique", forme' du véhicule et des particules de développateur passe sur la surface photocon ductrice portant l'image latente électrostatique, les particules de développa- teur sont electrostatiquement attires par l'image latente chargée à une pola rité opposée et forment une image visible correspondant à l'image latente. Si les deux charges présentent le même signe, alors les particules de développateur adhèrent aux plages déchargées du photoconducteur. De cette façon, on peut obtenir soit des reproductions positives, soit des reproductions négatives. En développant limage latente électrostatique, cependant, des développa- teurs habituels tendent à contenir un nombre de particules ayant soit une polarite opposee à celle que l'on désire, soit une charge initiale Aimi-nuée bien que de polarité désirée. Ce phénomène se produit du fait des différentes pro prietéJ triboélectriques du liant résineux du développateur et du colorant. Cela favorise le dépôt de particules de développateur sur les plages de fond et contribue également à une attraction trop faible entre le développateur et le véhicule, favorisant ainsi la fox=atnon dune image de densité irrégulière ou présentant d'autres defauts tels que des rayures, etc. De plus, quand on effectue le développement par les procédés bien connus utilisant- une "brosse magnétique" les particules de développateur chargées d'une manière irrégulière tendent à être éjectées de la brosse magnétique rotative et ne sont pas alors disponibles pour le développement de l'image. De plus, il est souvent pratique de créer une tension de polarisation d'une polarité opposée à celle des particules de développateur dans la brosse magné tique. Cette tension renforce l'attraction entre les particules de développateur et le dispositif servant à former la brosse et tend ainsi à réduire la coloration de fond dans les plages exposées du photoconducteur ou dans les plages de fond de toùt autre surface isolante portant une image latente électrostatique qui possède encore une charge résiduelle. La tension de polarisation n1 est pas trop iTortente, cependant, pour géner la pigmentation des plages d'image désirées présentant une charge suffisante pour attirer les particules de développateur et les séparer du véhicule. Quand certaines particules de développateur ont une polarité opposée, comme dans des developpateurs à polarité non uniforme, ces particules sont écartées de la brosse magnétique par cette tension de polarisation. De même, les plages d'image de la surface isolante chargée ayant une polarité identique aux particules de développateur de "polarité opposée'1, exercent également une force de épulsion favorisant le dépot ce particules de développateur de "polarité opposée" sur les plages autres que les plages d'image ou plages de fond. D'autres révélateurs électrostatiques bien connus sont les compositions liquides qui contiennent habituellement un véhicule hydrocarboné liquide, électriquement isolant dans lequel sont dispersées des particules de développateur formées par un liant à base de résine thermoplastique pigmentée ou colorée. Le manque d'uniformité dans la polarité des particules de développateur, comme on l'a décrit ci-dessus pour des développateurs en poudre sec, est également une caractéristique indésirable des dévelopDateurs liquides typiques.De plus, les possibilités de charge triboélectrique du colorant ou du développåteur dans le véhicule liquide sont souvent abaissées par la présence du liant thermoplastique, et il est souvent necessaire de compenser cet effaiblissement en incorporant des régulateurs de charge tels que des savons métalliques comme le naphténate de cobalt. Dans les procédés de développement utilisant un révélateur liquide, on met généralement le révélateur liquide en contact avec un produit électriquement isolant portant une image latente électrostatique, sur laquelle se déposent des particules de développateur suivant une répartition correspondant à l'image électrostatique. Ce contact est établi par tout procédé adéquat, la pulvérisation et l'immersion étant des techniques habituellement utilisées. Comme dans le cas des révélateurs secs, le dépôt indésirable dans les plages de fond et le faible dépôt dans les plages d'image sont dus à des particules de développateur ne présentant pas une polarité uniforme. La présente invention a notamment pour objets, de nouveaux développateurs à polarité uniforme, sans liant utilisable pour le développement d'images latentes électrostatiques, ainsi que des révélateurs en poudre ou liquide. Le développateur électrostatique en poudre, sans liant,à polarité uniforme, formé d'un sel de colorant suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il se compose du produit de réaction d'une base d'un colorant organique et d'un acide organique choisi dans le groupe formé par des acides monocarboxyliques ayant environ de 16 à 30 atomes de carbone et des acides dicarboxyliques ayant de 6 à 30 atomes de carbone. Le développateur formé par un sel de colorant, à polarité uniforme, suivant l'invention, comprend le produit de réaction d'une base d'un colorant organique et d'un acide organique. Par particules de "polarité uniforme' on entend dans la présente description et dans les revendications : des particules de développateur n'ayant qu'une polarité soit positive soit négative, sans particules de signe opposé. Dans les développateurs secs habituels, le noir de carbone et les autres pigments, qui acquièrent normalement une charge triboélectrique négative, sont habituellement utilisés sous forme de colorants dispersés, tandis que les liants, dans lesquels ces pigments sont dispersés, acquièrent généralement une polarité positive. La particule de développateur composite , constituée et de colorants dispersés et d'un milieu de dispersion résineux, peut présenter une surface composée en quantité prédominante par un liant résineux ou par un pigment. La charge totale d'une particule de développateur de ce type dépend de sa caractéristique superficielle et est proportionnelle à l'exposition superficielle respective du colorant dispersé ou du liant résineux. Ainsi, des développateurs conventionnels présentent généralement des particules des deux signes, puisqu'il est difficile de disperser uniformément un colorant, comme le noir de carbone, aux concentrations relativement faibles utilisées dans les compositions de développateur. Ces développateurs présentent les inconvénients notés ci-: dessus, tels qu'une coloration du fond, quand par exemple, on crée une tension de polarisation dans une brosse magnétique.Les développateurs contenant une matière colorante dispersée dans un liant résineux possèdent également des caractétistiques analogues. Les développateurs à polarité uniforme, suivant llin- vention, ne sont pas, cependant, un mélange physique, mais sont plutôt des composés chimiques obtenus à l'aide de la réaction décrite au présent mémoire et il est possible d'obtenir des particules de développateur sans liant qui possèdent des caractéristiques superficielles uniformes et des charges de meme signe. De cette façon, on évite les inconvénients tels que ceux qui caractérisent les développateurs habituels. Les bases de colorants organiques, utiles suivant l'invention, comprennent les bases de nombreuses classes de colorants, telles que les colorants de type induline et azoique, qui réagissent avec les acides organiques cités pour donner des développateurs formés de sels de colorants suivant l'invention. Certaines bases de colorants avantageuses comprennent les bases telles que les bases du type amine, de colorants désignés habituellement comme colorants solvants dans le "Colour Index", et qui sont vendus sous des dénominations commerciales variant suivant les fabricants. Des exemples de colorants solvants du "Colour Index" utilisables suivant l'invention sont ceux réunis dans le tableau cidessous. Colorant design dans NO le "Colour Index" (Colour Index) "Solvent Yellow 33" C. I. 47000, "Solvent Yellow 34" C. I. 41000B, "Solvent Orange 3" C. I. 11270B, "Solvent Orange 4" C. I. 11320B, "Solvent Orange 15" C. I. 46005B, "Solvent Red 41" C. I. 42510B, "Solvent Red 49" C. I. 45170B, "Solvent Violet 8" C. I. 42535B, "Solvent Violet 9" C. I. 42555B, "Solvent Violet 14" C. I. 61705, "Solvent Blue 2" C. I. 42563B, "Solvent Blue 4" C. I. 44045B, "Solvent Blue 5" C. I. 42595B, "Solvent Blue 6" C. I. 44040B, "Solvent Blue 7" C. I. 50400B, "Solvent Blue 8" C. I. 52015B, "Solvent Blue il" C. I. 61525, "Solvent Blue 12" C. I. 62100, "Solvent Green 1" C. I. 42000B, "Solvent Green 3" C. I. 61565, "Solvent Brown 12" C. I. 210kOB, "Solvent Black 7" C.I. 5041513. Un colorant particulièrement utile est le "Solvent Black" 7,(C.I. 50415B du Colour Index) connu autrement sous le nom de 'Nigrosine Base" dont la teinte est noire et qui est bien adapté pour colorer des développateurs destinés à la reproduction d'images en noir et blanc. On utilise avantageusement les autres bases de colorant de diverses couleurs pour préparer les développateurs électrostatiques que l'on utilise pour développer d'autres images latentes électrostatiques monochromes ou polychromes.Le "Colour Index", publié par The British Society of Dyers and Colourists et The American Association of Textile Chemists and Colorists (1957) est un manuel de références de matières colorantes très utilisées, et ces appellations sont acceptées par les spécialistes en tant qu'équivalents structuraux, le "Colour Index" donnant en détail la structure spécifique. Des acides organiques avantageusement utilisés suivant l'invention comprennent des acides mono- et dicarboxyliques qui réagissent avec les bases de colorants organiques mentionnées pour former les développateurs à polarité uniforme sous forme de sels de colorants suivant l'invention. On utilise habituellement les acides organiques qui ont des points de fusion allant de 600C à 2750C, températures qui sont habituellement utilisées dans les développements électrostatiques pour stabiliser à la chaleur l'image développée en la faisant fondre sur un support. Le développateur obtenu présente avantageusement un intervalle de points de fusion analogue. On utilise habituellement des températures de fusion plus élevées pour des opérations à haute sensibiiité où l'exposition à une source d'énergie est de courte durée.Cependant, on utilise avantageusement un intervalle de points de fusion plus large, suivant la pratique habituelle, pour des procédés de développement électrostatique plus spécialisés. Généralement, la base de colorant et l'acide organique ont chacun un point de fusion situé dans l'intervalle voulu pour un développateur particulier, bien que les points de fusion puissent être situés en dehors de cet intervalle, tout en maintenant le point de fusion du sel de colorant à un niveau de température avantageuse. Parmi les acides organiques utilisés dans l'invention, sont particulièrement avantageux des acides monocarboxyliques aliphatiques saturés et aromatiques saturés et non saturés ayant environ de 16 à 30 atomes de carbone et de même des acides dicarboxyliques ayant environ de 6 à 30 atomes de carbone, tels que l'acide azélaiques, l'acide sébacique, l'acide adipique, l'acide stéarique, l'acide abiétique, l'acide cérotique, l'acide arachidique, etc. Ces acides présentent une étendue appropriée des points de fusion et après la stabiliaaton de 1 timage par fusion, ils se transforment en durcissant en une matière solide d'aspect cireux qui adhère convenablement au support.L' acide le plus avanta geu est l'acide stéarique. On prépare facilement les développateurs sous forme de sel-de colorant suivant l'invention en mélangeant la base de colorant organique et l'acide organique. Habituellement, on forme une solution des composés avant de les mélanger ou on les met sous forme de liquide d'une autre façon, par exemple en chauffant, pour faciliter la réaction désirée. Si on les chauffe, cependant, on maintient, de préférence, la température a un niveau supérieur au point de fusion des composés, mais au-dessous de leur température de décomposition. Quand on les mélange, les produits réagissent entre eux pour donner un sel d'amine et les développateurs sous forme du sel de colorant qu'on obtient après précipitation de la solution de réaction ou du produit fondu.Après la précipitation, on lave habituellement le développateur précipité avec un solvant des réactifs pour éliminer tout acide ou base de colorant n'ayant pas réagi et purifier ainsi le développateur On sèche à l'air et on écrase le gâteau de développateur jusqulà ce qu'on obtienne la taille de particule voulue, et on obtient un développateur granulaire. On utilise habituellement des particules de développateur ayant un diamètre moyen d'environ v à 25 , les particules de 5 à 15environ étant particulièrement avantageuses. Cependant on peut utiliser des particules plus grandes si des conditions de développement ou des révélateurs particuliers le demandent. On mélange alors les particules de développateur en agitant par exemple, avec un véhicule pour former un révélateur électrostatique. Quand le révélateur est sous forme de poudre sèche, le véhicule est habituellement un véhicule granulaire triboélectriquement opposé-aux particules de développateur. Parmi les véhicule granulaires convenables figurent des produits conne la poudre de fer l'oxyde de fer magnétique, des perles de verre et divers sels métalliques, ainsi que beaucoup d'autres véhicules conventionnels qui sont bien connus de l'homme de l'ai-t Quand le révélateur est une composition liquide, le véhicule est avantageusement un liquide électriquement isolant tel que les hydrocarbures comme des alcanes à chaîne droite et ramifiée ainsi que des fluorocarbures liquides et autres liquides isolants. Des véhicules liquides avantageux comprennent des composés tels que le cyclohexane, le n-décane, un isoalcane très ramifié ayant un point d'ébullition situé entre 160 C et 1770C et vendu sous la dénomination co..mlerciale 'Isopar G" par Humble Oil Co. et un fluorocarbure de formule CCl2F-CClF2 et vendu sous la denomination commerciale "Freon 113" par E.I. du Pont de Nemours. D'autres véhicules avantageux sont bien connus de l'homme de l'art. Habituellement, le développateur et le véhicule sont présents dans ces révélateurs, comme décrit ci-dessus, en quantités en masse allant environ de 1/100 à 7/100 de développateur et environ de 93/100 à 99/100 de véhicule. On peut utiliser de plus grands intervalles, spécialement en augmentant la quantité de développateur par unité de véhicule, quand des conditions particulières de développement le demandent. On peut ensuite utiliser les révélateurs électrostatiques, tels que ceux décrits, pour obtenir des images visibles en intensifiant les images latentes électrostatiques correspondantes. Ce développement d'images s'accomplit typiquement en mettant en contact avec le révélateur, une surface photoconductrice ou toute autre surface électriquement isolante portant une image latente électrostatique de polarité opposée à celle des particules de développateur à polarité uniforme, contenu dans le révélateur. Les particules de développateur sont électrostatiquement attirées sur 11 image latente. Avec un révélateur sec en poudre, un procédé habituel pour obtenir le dépôt, sous forme d'image, des particules de développateur est la technique de la "brosse magnétique" déjà décrite. Un autre procédé de développement, utilisant du révélateur en poudre, est celui du développement en cascade dans lequel le révélateur comprenant le développateur et le véhicule mélangés, est versé sur ou mis en contact avec le produit portant l'image latente électrostatique. Avec les révélateurs liquides, on obtient ufl contact avantageux entre le révélateur et l'image latente par immersion, par exemple, du produit dans le révélateur, en faisant couler le révélateur sur l'image latente du produit ou en formant un nuage de révélateur atomisé et en dirigeant les gouttelettes atomisées sur l'image latente électrostatique ; les particules sont alors attirées électrostatiquement.On peut préparer positives des images7en couleurs par des étapes de développement consécutives d'images électrostatiques séparées, telles que par les étapes de développement décrites ci-dessus, avec le dépôt sous forme d'images, par exemple, de développateur coloré en bleu vert, magenta et jaune. Après le développement, on peut fixer l'image en chauffant pour faire fondre les particules thermoplastiques de développateur, faisant ainsi fusionner le développateur sur la feuille photoconductrice ou sur d'autres éléments portait une image révélée par un developpateur. On peut également reporter l'image formée sur une feuille réceptrice par report par contact et la fixer ensuite par un moyen identique in situ sur la feuille réceptrice. On peut aussi fixer l'image par traitement avec un solvant. On fait adhérer le pigment sur un support en le mettant brièvement en contact avec un solvant ou des vapeurs de solvant qui dissolvent partiellement le composé résineux du développateur et le forcent ainsi à adhérer. Les exemples suivants, illustrent l'invention. EXEMPLE 1 - On dissout 10 g de "Solvent Black" 7,(C.I. 50415B Colour Index) ('Nigrosine Free Base" vendue par National Aniline Co.) dans 390 ml d'alcool éthylique dénaturé maintenu à 400C. On ajoute à cette solution chaude, tout en agitant, une solution contenant 12,5 g d'acide stéarique dissous dans 250 mi d'alcool éthylique dénaturé à 400C. On refroidit alors la solution à 180C et on laisse environ 3/4 de l'alcool s'évaporer. On filtre la substance restante à la trompe et on lave le développateur, précipité sous forme de stéarate de nigro sine, 3 fois avec 100 ml d'un fluorocarbure de formule CC12F-CClF2 et vendu sous la dénomination "Freon 113" par E.I. du Pont de Nemours.On sèche à l'air le gâteau de développateur obtenu et on l'écrase jusqu'à ce quton obtienne des particules d'environ 25r. On ajoute 0,5 g de développateur préparé à 25 ml dun isoalcane très ramifié ayant un point d'ébullition situé entre 1600C et 1770C et vendu sous la dénomination commerciale "Isopar G" par Humble Oil Co. On broie ce mélange pendant 2 h dans un flacon en verre de 40 ml avec approximativement 25 g de billes en acier inoxydable de 3,17 mm.Après le broyage, on dilue 25 gouttes du mélange broyé obtenu avec 40 ml de "Freon 113", déjà décrit, pour préparer un révélateur électrostatique liquide. On charge uniformément une feuille de papier électrophotographique contenant de l'oxyde de zinc pour avoir une polarité négative de 600 V à l'aide d'une source corona.On expose le produit à une source lumineuse à travers un cliché positif au trait transparent, déchargeant ainsi le photoconducteur dans les zones exposées. L'image latente électrostatique obtenue est développée en une image visible à contraste élevé en plongeant pendant 5 s le papier électrophotographique dans le révélateur décrit. Après le développement, l'image de pigment est fondue définitivement sur le support en maintenant pendant 5 s le produit développé sous une lampe infra-rouge de 250 W à une distance d'environ 50 mm EXEMPLE 2 : On broie une quantité de développateur décrit à l'exemple 1 et on le mélange avec un véhicule granulaire de fer pour avoir en masse 93/180 environ de véhicule et 7/100 environ de développateur pour préparer un révélateur électrostatique sous forme de poudre.On prépare une image électrostatique comme à l'exemple 1, et on la développe ensuite à l'aide d'une "brosse magnétique" manuelle utilisant le révélateur électrostatique décrit. L'image à contraste élevé résultante est alors fixée par fusion comme à l'exemple 1. EXEMPLE 3 : On prépare des développateurs liquides et en poudre, puis on développe des images électrostatiques suivant le procédé décrit aux exemples 1 et 2, sauf que les bases de colorant et les acides organiques utilisés pour préparer les développateurs sont les suivants a) acide azélaique et "Solvent Black" 7, C. I. 50415B (Colour Index) b) acide sébacique et "Solvent Blue" 4, G. I. 44045B (Colour Index) c) acide adipique et "Solvent Green" 3, C. I. 61565B (Colour Index) d) acide abiétique et "Solvent Red" 49 C.I. 45170B (Colour Index) e) acide cérotique et "Solvent Brown" 12, C. I. 21010B (Colour Index) f) acide arachidique et "Solvent Black" 7, C. I. 50415B. On obtient des images développées d'une qualité identique à celle obtenue à l'exemple 1. REVENDICATIONS 1. Développateur électrostatique granulaire sans liant, à polarité uniforme, caractérisé en ce qu'il se compose du produit de réaction d'une base d'un colorant organique et d'un acide organique choisi dans le groupe forme par les acides monocarboxyliques ayant environ de 16 à 30 atomes de carbone et les acides dicarboxyliques ayant environ de 6 à 30 atomes de carbone. 2. Développateur conforme à la revendièation 1 caractérisé en ce que l'acide organique est pris parmi les acides monocarboxyliques et dicarboxyliques, aliphatiques saturés ainsi qu'aromatiques saturés et non satures 3. Développateur conforme à la revendication 2 caractérisé en ce que l'acide organique est l'acide adipique l'acide azélaïque l'acide sébacique, l'acide stéarique, l'acide abiétique, l'acide cérotique, et l'acide arachidique. 4. Développateur conforme à la revendication I caractérisé en ce que la base de colorant organique est une base figurant a Colour Index sous la dénomination Colorant désigné dans N le "Colour Index" (Colour Index) "Solvent Yellow 33" C I 47000, "Solvent Yellow 34" C I 41000B, "Solvent Orange 3" C. I. 11270B, "Solvent Orange 4" C I. 11320B, "Solvent Orange 15" C. I. 46005B, "Solvent Red 41" C. I. 42510B, "Solvent Red 49" C. I. 45170B, "Solvent Violet 8" C. I. 42535B, "Solvent Violet 9" C. I. 42555B, "Slovent Violet 14" C. I. 61705, "Solvent Blue 2" C.I. 42563B, "Solvent Blue 4" C. I. 44045B, "Solvent Blue 5" C. I. 42595B, "Solvent Blue 6" Go T, 44040B, "Solvent-Blue 7" C. I. 50400B, "Solvent Blue 8" C.I 52015B, "Solvent Blue 11" C. I. 61525, "Solvent Blue 12" C I. 62100 "Solvent Green 1" C. I. 42000B, "Solvent Green 3" C. I. 61565, "Solvent Brown 12" C. I. 21010B, "Solvent Black 7" C. I. 50415B. 5. Développateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 caracté rise en ce que le. produit de réaction est celui obtenu à partir de la base de Nigrosine et de l'acide stéarique. 6. Révélateur électrostatiqu liquide comprenant un véhicule liquide électri quement isolant, présentant une résistivité d'au moins 1010 #.cm, et un développateur électrostatique à polarité uniforme, caractérisé en ce que le développateur est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Révélateur conforme à la revendication 6 caractérisé en ce que le véhicule liquide isolant est constitué par un isoalcane très ramifié à point d'ébul lition situé entre 1600C et 1770C environ. 8. Révélateur électrostatique sous forme de poudre sèche composé d'un mélange de particules de véhicule et de développateur de polarité triboélectrique opposée à celle des particules de véhicule, caractérisé en ce que le dévelop pateur est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5. 9. Révélateur conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que les parti cules de véhicule sont de la poudre de fer ou de l'oxyde de fer magnétique.