DE2758726C2

DE2758726C2 - Trockenentwicklungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2758726C2
Application number: DE2758726A
Authority: DE
Inventors: Tateki Sakai Osaka Oka; Susumu Tanaka
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1986-08-14
Also published as: DE2758726A1; US4331757A

Description

Die Erfindung betrifft ein Trockenentwicklungsverfahren von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Ein solches Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung sind allgemein bekannt und z. B. in DE-OS 25 34 478 beschrieben. Unter Tonerteilchen werden diejenigen Teilchen verstanden, die bei der Entwicklung des Bildes verbraucht werden, d. h. auf dem Bildträger haften. Man unterscheidet Einkomponcntenentwickler, die nur aus gleichartigen Tonerteilchen bestehen und die außer Tonerteilchen auch Trägerteilchen enthalten, welche beim Entwickeln nicht verbraucht werden, sondern lediglich eine den Transport der Tonerteilchen auf den Bildträger vermittelnde Funktion haben.

Zweikomponentenentwicklungsverfahren, wie etwa das Kaskadenentwicklungsverfahren, das Magnctbürstenentwicklungsverfahren usw., sind bekannt und wcrden auch in der Praxis verwendet. Bei derartigen Entwicklungsverfahren werden beim Gebrauch die elektrisch isolierenden, nicht magnelisierbaren Tonerteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesscr von 10 bis 15 μιτι mit allgemein als Träger bekannten Teilchen gemischt. Beim Kaskadenentwicklungsverfahren werden die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen durch Reiben gegen die elektrisch isolierenden Trägerteilchen von kugelartiger Gestalt aufgeladen, auf die Oberfläche der Trägerteilchen angezogen und zu einer Entwicklungsstelle der Entwicklungsvorrichtung befördert, während beim Magnetbürstenentwicklungsverfahren der Träger zu magnetisierbaren Teilchen, hauptsächlich aus Eisen und von einem Durchmesser von annähernd 75 μιη, ausgebildet ist und diese Teilchen magnetisch in der Form von Magnetbürstenborsten auf einen Außenzylinder oder eine Manschette einer Entwicklungsvorrichtung in bekannter Weise angezogen werden. Beim Magnetbürstenentwicklungsverl'ahren werden die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen durch Reibung gegen den Träger aufgeladen, so daß sie auf der Oberfläche der Trägerteilchen haften und in ähnlicher Weise wie beim Kaskadenentwicklungsvcrfahrcn zur Entwicklungsstelle befördert werden. Die elektrisch

leitenden Trägerteilchen' dienen auch als Entwicklerclcktrode, die während dem Entwickeln sehr nahe an einem lichtempfindlichen Teil angeordnet ist

Das oben beschriebene Trockenentwicklungsverfahren mil zwei Komponenten weist jedoch verschiedene Probleme insbesondere bezüglich des Trägers auf. So wird der Träger, der lediglich zum Aufladen und Transportieren der nicht magnetisierbar«^ Tonerteilchen oder als Entwicklerelektrode (im Falle des Magnetbürstenentwicklungsverfahrens) ohne direkte Beteiligung beim Entwicklungsvorgang dient, nicht bei jedem Kopiervorgang verbraucht, so daß er bei einer zunehmenden Anzahl von Kopien allmählich sich verschlechtert und es notwendig wird, ihn nach einer vorbestimmten Anzahl von Kopien zu ersetzen. Obwohl es durch neuere Entwicklungen von Trägern mit verschiedenen Beschichtungen gelungen ist, die Lebensdauer des Trägers um ein beträchtliches Maß zu verlängern, so ist dennoch dor Austausch nach einer vorbestimmten Zeit des Gebrauchs immer noch erforderlich. Da darüber hinaus das Mischungsverhältnis von Träger zu nicht magnetisierburcm Toner die Qualität der Kopien stark beeinflußt, wobei in manchen Fällen der Träger am lichtempfindlichen Teil haften bleibt, ist eine Stabilisierung des Mischungsverhältnisses, d. h. ein Nachfüllen des nicht magnctisierbaren Toners in konstanter Menge erforderlich. Obwohl bereits verschiedene Verbesserungen zur Stabilisierung des Mischungsverhältnisses vorgeschlagen wurden und auch in der Praxis verwendet werden, ist das Nachfüllen mit konstanter Menge immer noch schwierig, wobei die Entwicklungsvorrichtung unerwünscht große Ausmaße annimmt. Insbesondere dann, wenn die Teilchengröße des Trägers zu klein ist oder das Mischungsverhältnis zur Trägerseite hin verschoben wird, kann der Träger in manchen Fällen auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Teiles anhaften und damit die Qualität der Kopien nachteilig beeinflussen. Du darüber hinaus der Durchmesser der Trägerteilchen, aus dem oben genannten Grunde, nicht übermäßig klein gemacht werden kann, wird eine Zunahme der Oberfläche von solchen Trägerteilchen unvermeidlich begrenzt, und es treten Fälle auf, abhängig vom Mischungsverhältnis von Träger zu nicht magnetisierbarem Toner, bei denen ein ungleiches Aufladen des nicht magnetisierbarcn Toners stattfinden kann.

Um diese Nachteile des Zweikomponentenentwicklungsverfahrens zu vermeiden, wurde bereits ein Einkomponentencntwicklungsverfahren mit magnetisierbaren Tonerteilchen vorgeschlagen, und eine Direktkopieranlage, d. h. eine Kopieranlage, bei der ein mit einem lichtempfindlichen Material versehenes lichtempfindliches Papier ohne einen Übertragungsvorgang verwendet wird und die auf dem Einkomponentenentwicklungsverfahren basiert, wird bereits in der Praxis verwendet. Obwohl bereits verschiedene Versuche unternommen wurden, das Einkomponentenentwicklungsverfahren auch bei Kopieranlagen des Übertragungstyps zu verwenden, so sind hierbei immer noch schwierige Probleme hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften beim Entwickeln und Übertragen zu lösen, nämlich einander entgegengesetzte Bedingungen, d. h., es werden gleichzeitig eine elektrische Leitfähigkeit während des Entwickeins und eine elektrische Isolation während der Übertragung benötigt. So ist wohl das Entwickeln mil elektrisch leitfähigen, magnetisierbaren Tonerteilchen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit möglich, aber es tritt bei der durch ein elektrisches Feld bewirkten Übertragung auf das ebene Kopierpapier der Nachteil auf, daß die Polarität des magnetisierbaren Toners aufgrund einer Ladungsinjektion vom Kohlepapier verändert wird und sich das sogenannte Wegblasphänomen (blow-off) ergibt, bei dem er einmal auf das Kopierpapier übertragene Toner dieses wieder verläßt und sich eine ungleichmäßige Schwärzungsdichte und ein Schleiereffekt auf den Kopien ergibt.

Um diese unerwünschten Effekte, wie die ungleichmäßige Schwärzungsdichte und den Schleiereffekt, auf

ίο den Kopien zu vermeiden, wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht. So etwa die Verwendung von elektrisch isolierenden Kopierpapier (z. B. in den japanischen Patentschriften 50/90336 und 49/11576 beschrieben), ein Vorheizen des Kopierpapiers (z. B. in der japanischen Patentschrift 50/43936 beschrieben), ein gleichmäßiges Belichten der lichtempfindlichen Oberfläche vor oder während des Übertragungsvorganges mit Licht (z. B. in den japanischen Patentschriften 51/26044 und 51/96332 beschrieben) usw. Keine davon bezieht sich jedoch auf die Verbesserung des Einkomponentenentwicklungsverf ahrens.

Im Gegensatz dazu ergeben sich bei elektrisch isolierenden, magnetisierbaren Tonerteilchen Probleme beim Entwicklungsvorgang. Da derartige elektrisch isolierende, magnetisierbar Tonerteilchen beim Aufladen nicht ausreichend stabil sind, können die entwickelten Bilder leicht verschmutzt werden. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es erforderlich, weitere Hilfsvorrichtungen vorzusehen, z. B. eine Vorrichtung, mit der der elekirisch isolierende, magnetisierbare Toner einer Koronaentladung in der Entwicklungsvorrichtung ausgesetzt wird, wie es in der japanischen Patentschrift 50/117432 beschrieben ist. Damit ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten beim Aufbau der Entwicklungsvorrichtung.

Es wurde auch bereits ein Entwicklungsverfahren mit magnetisierbarem Toner vorgeschlagen, der Eigenschaften zwischen dem elektrisch leitfähigen, magnetisierbaren Toner und dem elektrisch isolierenden, magnetisierbaren Toner aufweist, wie es z. B. in der japanisehen Patentschrill 50/92137 beschrieben ist. Es ibt dennoch sehr zweifelhaft, ob ein derartiger magnetisierbarer Toner in zufriedenstellender Weise die Eigenschaften des elektrisch leitfähigen, magnetisierbaren Toners und des elektrisch isolierenden, magnetisierbaren Toners liefern kann. Zudem ergeben sich bei einem derartigen magnetisierbaren Toner Schwierigkeiten bei der Herstellung sowie Probleme hinsichtlich der Stabilität bei verschiedenen Temperaturen. Feuchtigkeitsbedingungen usw.

Einkomponentenentwiekler mit magnetisierbaren Tonerteilchen haben weiter den Nachteil, daß die Herstellungskosten für den Toner teuer sind und der Harzanteil an den magnetisierbaren Tonerteilchen relativ niedrig ist, so daß die thermische Fixierung der Tonerteilchen Schwierigkeiten bereitet.

Aus der japanischen Patentschrift 52/65443 ist ein weiteres Magnetbürstenentwicklungsverl'ahren bekannt, bei dem das Entwicklermaterial, das sich aus Toner mit niedrigem und hohem Widerstand zusammensetzt und von denen mindestens einer ein magnetisierbarer Toner ist, verwendet wird und beide Toner einer Reibungsladung ausgesetzt werden, wobei die elektrostatische Anziehung zwischen beiden größer ist als die magnetische Anziehung eines innerhalb einer Manscheue angeordneten Magneten, so daß beide Toner auf der elektrostatischen latenten Abbildung haften und die Entwicklung bewirken. Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren, bei dem der übliche Toner

mit hohem Widerstand sich auf das lichtempfindliche Teil bewegt und dabei den magnetisierbaren Toner mit niedrigem Widerstand anzieht, spielt lediglich der übliche Toner mit hohem Widerstand die Hauptrolle bei der Entwicklung. Dies hat zur Folge, daß die Qualität der Kopien verändert werden kann, und zwar abhängig von der Menge des üblichen Toners mit hohem Widerstand im Entwicklungsmaterial, so daß es sich nachteilig auswirken kann, wenn die Menge des üblichen Toners mit hohem Widerstand aus irgendwelchen Gründen verändert wird. Da darüber hinaus die Entwicklung hauptsächlich abhängig ist von der elektrostatischen Anziehung infolge der Ladung des lichtempfindlichen Teiles, die lediglich auf den üblichen Toner mit hohem Widerstand ausgeübt wird, erscheint es nicht möglich, die Menge des üblichen Toners mit hohem Widersland in einem großen Maße so zu verändern, daß ein vorbestimmtes Niveau an Bildqualität erhalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trokkenentwicklungsverfahren der genannten Art anzugeben, welches es ermöglicht, die beschriebenen Vorteile des Zweikomponentenentwicklers gegenüber dem Einkomponentenentwickler zu nutzen, ohne die beschriebenen Nachteile der aus Toner- und Trägerteilchen bestehenden Zweikomponentenentwickler in Kauf nehmen müssen.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Das Verfahren kann insbesondere mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 5 durchgeführt werden. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen.

Erfindungsgemäß wird ein Zweikomponentenentwickler verwendet, bei dem jedoch beide Komponenten Tonerteilchen sind, die bei der Erfindung des Bildes verbraucht werden. Es findet somit keine Trägerteilchenverwendung statt, die an der Bildschwärzung nicht beteiligt sind und beim Entwickeln von den Tonerteilchen getrennt und aufgefangen werden müssen, wie dies bei den bisherigen Zweikomponentenentwicklern der Fall ist. Andererseits wird durch die Verwendung einer Mischung von magnetisierbaren und nicht-magnetisierbaren Tonerteilchen vermieden, daß alle Tonerteilchen magnetisierbar sein müssen. Man kann einen relativ hohen Anteil an billiger herzustellenden nicht-magnetisierbaren Tonerteilchen verwenden, wodurch ferner der Harzanteil der gesamten Entwicklermischung hoch ist, so daß die thermische Fixierung keine Probleme bereitet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine fragmentarische schematische Ansicht, anhand der der Entwicklungsvorgang bzw. das Entwicklungsphänomen entsprechend dem erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahren beschrieben werden;

Fig. 2 eine fragmentarische schematische Ansicht zur Erläuterung des Übertragungsvorgangs nach dem erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahren;

F i g. 3 eine schematische Seitenansicht einer elektrophotographischen Kopieranlage des Übertragungstyps, bei der eine Entwicklungsvorrichtung des Magnetbürstentyps sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zuführung des Entwicklermaterials zur Durchführung des erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahrens vorgesehen sind;

Y i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 3, wobei lediglieh Teile einer veränderten Ausführungsform gegenüber F i g. 3 dargestellt sind;

F i g. 5 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 4, wobei jedoch nur Teile einer veränderten Ausführungsform der Anordnung nach F i g. 3 dargestellt sind;

Fig. 6a Teil einer Draufsicht, im vergrößerten Maßstab, auf Abschnitte in Wellen-, konvexer oder konkaver Form, die auf dem Außenumfang einer in der Anordnung nach F i g. 5 verwendeten Walze ausgebildet sind;

Fig.6b einen Querschnitt entlang der Linie Vlö-Vlö nach F i g. 6a;

F i g. 7a eine ähnliche Ansicht wie F i g. 6b, wobei insbesondere der Zustand des Toners dargestellt ist, bevor die Walze nach Fig.6a während ihrer Drehung einen Entwicklungsbereich passiert, und

F i g. 7b und 7c ähnliche Ansichten wie F i g. 7a, wobei insbesondere der Zustand des Toners dargestellt ist, nachdem die Walze bei ihrer Drehung den Entwicklungsbereich passiert hat.

In den Figuren werden jeweils gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Beim erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahren wird eine Mischung aus elektrisch isolierenden, nicht magnetisierbaren Tonerteilchen, die beim herkömmlichen Zweikomponentenentwicklungsverfahren verwendet werden, und magnetisierbaren Tonerteilchen, die beim herkömmlichen Einkomponentenentwicklungsverfahren verwendet werden, als Entwicklermaterial verwendet. Die elektrisch isolierenden, nicht magnetisierbaren Tonerteilchen sollten einen Teilchendurchmesser von 3 bis 30 μίτι und vorzugsweise von 5 bis 20 μπι aufweisen. Wenn der Teilchendurchmesser zu groß wird, ergibt sich bei den Kopien eine gewisse Rauhigkeit, so daß daher die Teilchengröße maximal 30 μΐη und wenn möglich nur bis 20 μπι betragen sollte. Wenn andererseits die Teilchengröße zu klein ist, kann der Schleiereffekt bei den Kopien und der sogenannte »Tonerverbrauch« (»spent toner«) auftreten, d. h., der durch den nicht magnetisierbaren Toner gebildete Toner haftet auf dem magnetisierbaren Toner. Es wird daher ein Teilchendurchmesser größer als 3 μηι und vorzugsweise größer als 5 μίτι üblicherweise benötigt. Andererseits sollten die magnetisierbaren Tonerteilchen einen spezifischen Widerstand von 10⁵ bis 10¹⁴Qcm und vorzugsweise 10⁸ bis ΙΟ¹⁴ Ω cm und einen Teilchendurchmesser von 3 bis 30 μηι und vorzugsweise von 10 bis 20 μιη aufweisen. Wenn der Teilchendurchmesser 30 μιη überschreitet, so ergibt sich in gleicher Weise wie bei den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen eine Rauhigkeit der Kopien, während sich eine fehlerhafte Übertragung ergeben kann, aufgrund des ungenügenden Kontaktes des Toners um die magnetisierbaren Tonerteilchen herum mit dem Kopierpapier. Wenn möglich, sollte der Teilchendurchmesser bis zu 20 μιη betragen. Wenn dagegen der Teilchendurchmesser geringer als 3 μπ\ ist, so tritt das Problem der Verschiebbarkeit auf der Außenmanschette der Entwicklungsvorrichtung auf, und die magnetisierbaren Tonerteilchen haben keine ausreichende Mobilität auf der Außenmanschette, was noch verstärkt wird, wenn die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen dazugemischt werden. Wenn andererseits die magnetisierbaren Tonerteilchen einen Teilchendurchmesser von weniger als 10 μίτι aufweisen, so ist es fraglich, ob diese Teilchen sich auf der Außenmanschettc für eine längere Zeitdauer bewegen können. In anderen Worten, diese Tonerteilchen können aufgrund ihres übermäßigen Rutschens auf der Außunmansehetle leicht an der Entwicklungsstcllc und dem Rakel oder Abstreifmesser gehärtet werden, was eine Unebenheit der Kopien zur Folge hat.

Bei der Herstellung der oben beschriebenen Mi-

schung ist es erforderlich, daß die magnetisierbaren Tonerteilchen und die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen annähernd den gleichen Teilchendurchmesser aufweisen und daß die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen über (oder unter) den magnetisierbaren Tonerteilchen oder vorzugsweise getrennt davon in der Reibungsladungsreihe angeordnet sind. Das Gewichtsverhältnis der Mischung aus nicht magnetisierbaren und magnetisierbaren Tonerteilchen kann im Bereich von etwa 1% bis 250% liegen, wobei das Mischungsverhältnis natürlich jeweils von den Arten der beiden verwendeten Tonerteilchen abhängt.

Diese Mischung der nicht magnetisierbaren und magnetisierbaren Tonerteilchen kann vor dem Aufbewahren in dem Entwicklungsgerät oder im Entwicklungsgerät selbst vorgenommen werden, und zwar in ähnlicher Weise wie es beim herkömmlichen Zweikomponenten-Magnetbürstenentwicklungsverfahren mit dem Träger und den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen geschieht.

Die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen erhalten durch den Kontakt mit den magnetisierbaren Tonerteilchen innerhalb des Entwicklungsgerätes eine Reibungsladung (positiv oder negativ) und haften an den magnetisierbaren Tonerteilchen an, so daß sie zu einer Entwicklungsstelle transportiert werden können. Es ist hier anzumerken, daß bei diesem Verfahren die magnetisierbaren Tonerteilchen die Rolle des Trägers beim herkömmlichen Zweikomponentenentwicklungsverfahren spielen, der während des Entwicklungsvorgangs auch als Entwicklungselektrode dient. Dabei werden im wesentlichen die Nachteile des herkömmlichen, den Träger verwendenden Zweikomponentenentwicklungsverfahren vermieden. Insbesondere wurde beim erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahren, da die ausschließlich für den Enlwicklungsvorgang verwendeten magnetisierbaren Tonerteilchen durch ihr Anhaften auf dem lichtempfindlichen Träger verbraucht und frische magnetisierbare Tonerteilchen danach nachgefüllt werden, die dem herkömmlichen Entwicklungsverfahren anhaftende Verschlechterung des Trägers vermieden, ohne daß der Träger ausgetauscht werden muß. Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die unerwünschte nicht gleichförmige Schwärzungsdichte und der Schleiereffekt auf den Kopien, die aufgrund des oben beschriebenen Anhaftens des Trägers auftreten, vollständig vermieden. Was die Stabilisierung des Mischungsverhältnisses von Träger zu nicht magnetisierbaren Tonerteilchen, d. h. die konstante Menge des Nachfüllens der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen angeht, was eines der Hauptprobleme des herkömmlichen Zweikomponentenentwicklungsverfahrens ist, so ist anzumerken, daß eine geringe Verschiebung des Mischungsverhältnisses der magnetisierbaren Tonerteilchen zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen beim erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahren die Qualität der Kopien nicht negativ beeinflußt, da beide Tonerteilchen direkt für den Entwicklungsvorgang verwendet werden. Wenn das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen im Entwicklermaterial verändert wird, so wird auch die Menge der magnetisierbaren und nicht magnetisierbaren Tonerteilchen, die während dem Entwicklungsvorgang auf dem lichtempfindlichen Träger anhaften, verändert, so daß sich in der Gesamtmenge des auf dem lichtempfindlichen Träger anhaftenden Toners fast keine Veränderung ergibt Daher wird die Qualität der Kopien nicht durch die Veränderung des Mischungsverhältnisses der beiden Arten von Tonerteilchen in dem Entwicklermaterial beeinflußt.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersehen werden kann, kann auch die Vorrichtung zur Zuführung des Entwicklermatcrials gegenüber der entsprechenden Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Mischungsverhältnisses beim herkömmlichen Zweikomponentenentwicklungsverfahren in ihrer Konstruktion vereinfacht werden, wodurch sich eine kompakte

ίο Größe des Entwicklungsgerätes und damit der Kopieranlage ergibt. Was die Trägerfunktion der magnetisierbaren Tonerteilchen anbelangt, so kann, da das unerwünschte Anhaften des Trägers nicht, wie oben beschrieben wurde, in Betracht gezogen werden muß, die Teilchengröße der Tonerteilchen vermindert werden, so daß sich insgesamt eine größere Oberfläche ergibt und damit ein gleichmäßiges Aufladen der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen erreicht werden kann. Darüber hinaus kann bei einer vorbestimmten Menge von Trägerteilchen bezüglich des Gewichtsverhäitnisses im Entwicklermaterial die Gesamtoberfläche der Trägerteilchen durch Verkleinerung des Durchmessers der Trägerteilchen erhöht werden. Da die Tonerteilchen an ihrer Oberfläche einer Reibungsladung ausgesetzt sind, werden sie um so gleichmäßiger aufgeladen, je größer die Oberfläche der Tonerteilchen ist.

Anhand der F i g. 1 und 2 wird nun der Entwicklungsland Übertragungsvorgang bzw. das Entwicklungs- und Übertragungsphänomen beim erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahren beschrieben. F i g. 1 zeigt einen Zustand beim Entwicklungsvorgang, bei dem ein auf einer leitfähigen Stützschicht B ausgebildeter photoleitender, lichtempfindlicher Träger S negativ und die durch schwarze Kreise gekennzeichneten nicht magnetisierbaren Tonerteilchen /„ positiv aufgeladen werden. In gleicher Weise wie beim herkömmlichen Zweikomponentenentwickiungsverfahren werden die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ entlang der Oberfläche einer bekannten metallischen Außenmanschette R, in der eine Magnetwalze M in Richtung des Pfeiles b drehbar angeordnet ist, in Richtung des Pfeiles a, wobei die durch weiße Kreise gekennzeichneten magnetisierbaren Tonerteilchen t„, als Träger und gute Entwicklungselektrode dienen, zur Entwicklungsstelle befördert, wo sie die Oberfläche des lichtempfindlichen Trägers S berühren. Danach bewegen sie sich auf der Oberfläche des sich in Richtung des Pfeiles c bewegenden lichtempfindlichen Trägers 5 entsprechend dem Potentialniveau auf der Oberfläche. Dabei bewegen sich auch die magnetisierbaren Tonerteilchen t„, entsprechend dem Ladungsniveau auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Trägers 5, und zwar durch das bekannte Entwicklungsphänomen der magnetisierbaren Einkomponenten-Tonerteilchen, das z. B. in der US-PS 39 09 258 beschrieben ist. Dabei wird die Ladung entsprechend einem elektrostatischen latenten Bild auf dem lichtempfindlichen Träger in die Tonerteilchen induziert, die sich an den äußersten Enden der durch die magnetisierbaren Tonerteilchen ausgebildeten Magnetbürsten befinden, so daß diese Tonerteilchen sich durch elektrostatische Anziehung zum lichtempfindlichen Träger hin bewegen können. Andererseits ist in F i g. 2 ein Übertragungszustand dargestellt, bei dem bekanntlicherweise die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ auf ein aufgeladenes Kopierpapierblatt P, ζ. Β. durch ein in der Nähe der Rückseite des Kopierpapierblattes P angeordnetes Koronaentladungsgerät eh. übertragen werden. Dabei wird in Betracht gezogen, daß die mit

den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ in Kontakt gebrachten magnetisierbaren Tonerteilchen t„ auch an den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen f„ anhaften durch eine spiegelbildliche elektrische Kraft, d. h. eine durch die in die magnetisierbaren Tonerteilchen t„, induzierte elektrische Ladung mit entgegengesetztem Vorzeichen gegenüber der elektrischen Ladung auf den sich der Oberfläche der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ nähernden nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ ausgeübte Anziehungskraft, und durch die van der Waalschen Kräfte, d. h. schwache zwischen den Molekülen ausgeübte Anziehungskräfte. Dabei wird eine Ladungsinjektion in diese magnetisierbaren Tonerteilchen t_m, aufgrund des Koronaentladungsgerätes ch durch das Kopierpapierblatt Phindurch, fast vollständig durch die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ verhindert, so daß die magnetisierbaren Tonerteilchen t_m in ausreichendem Maße zusammen mit den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ übertragen werden können.

Wie aus dem obigen ersichtlich ist, müssen bei dem erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahren die verschiedenen Probleme beim herkömmlichen Einkomponenten-Entwicklungsverfahren nicht in Betracht gezogen werden, ohne daß ein Isolierkopierpapier verwendet werden oder das Kopierpapier vorher aufgeheizt werden muß, wie es bereits zur Vermeidung der ungleichmäßigen Schwärzungsdichte und des Schleiereffekts auf den Kopien bezüglich der herkömmlichen Einkomponenten- Entwicklungsverfahren vorgeschlagen wurde. Damit ist es möglich, ein kompaktes Entwicklungsgerät und damit eine kompakte Kopieranlage mit langer Lebensdauer zu schaffen.

In F i g. 3 ist eine elektrophotographische Kopieranlage des Übertragungstyps dargestellt, in der das erfindungsgemäße Trockenentwicklungsverfahren verwendet werden kann. Nach Fig.3 weist die elektrophotographische Kopieranlage in bekannter Weise eine lichtempfindliche Bildträgertrommel 1 auf, auf deren Umfangsfläche eine elektrisch leitfähige Grundschicht 2 und darauf eine photoleitende lichtempfindliche Schicht 3 ausgebildet und die in Richtung des Pfeiles drehbar angeordnet ist. Um die Bildträgertrommel 1 sind in bekannter Weise nacheinander verschiedene Verfahrensstationen angeordnet, wie ein Koronaentladungsgerät 4, eine Belichtungsstation E, die mit einem optischen Belichtungssystem 5 zum Belichten der lichtempfindlichen Schicht 3 mit einem Abbildungslicht von einem nicht gezeigten Original verbunden ist, ein Magnetbürstenentwicklungsgerät 6, eine Übertragungsvorrichtung 7, eine Kopierpapiertrennvorrichtung 8, eine Reinigungsvorrichtung 9. eine Löschlampe 10 usw. Während der Drehung der Bildträgertrommel 1 v/ird die Oberfläche der photoleitenden Schicht 3 zuerst gleichmäßig durch das Koronaentladungsgerät 4 aufgeladen, danach dem Abbildungslicht durch das Belichtungssystem 5 ausgesetzt und die Ladung auf dem dem Abbildungslicht ausgesetzten Teil der Oberfläche der photoleitenden Schicht 3 durch die photoleitende Grundschicht 2 abgeleitet, wobei auf der photoleitenden Schicht 3 die elektrostatische latente Abbildung entsprechend dem Original ausgebildet wird. Die so ausgebildete elektrostatische latente Abbildung wird durch elektrostatische Adhäsion des durch das Magnetbürstenentwicklungsgerät 6 zugeführten Entwicklermaterials in ein sichtbares Bild entwickelt. Das Magnetbürstenentwicklungsgerät 6 weist weiterhin einen elektrisch leitenden, stationären Außenzylinder oder Manschette 12 aus nicht magnetisierbarem Material, in dem eine Magnetwalze 11 mit mehreren Magnetpolen in Richtung des Pfeiles drehbar angeordnet ist, sowie eine Vorrichtung Tzur Zuführung des Entwicklermaterials auf, die einen Behälter oder Zuführungstank 13 oberhalb der Außenmanschette 12 und darin das erfindungsgemäß zu verwendende Entwicklermaterial Taufweist, d. h. eine Mischung aus magnetisierbaren Tonerteilchen t„, und elektrisch isolierenden nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„. Die über eine am unteren Abschnitt des Tanks 13 ausgebildete

ίο Öffnung 130 auf die Außenmanschette 12 zugeführtc Mischung von beiden Tonerteilchen wird zu magnetischen Bürstenborsten auf der Außenmanschette 12 ausgebildet.

Es ist hier anzumerken, daß diese Magnetbürstcnborsten derart ausgebildet werden, daß die magnetisierbaren Tonerteilchen t„, infolge der magnetischen Anziehung durch die Magnetwalze 11 auf die Außenmanschette 12 in der Form von Magnetbürsten angezogen werden, während die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ durch eine reibungselektrische Ladung elektrostatisch an die magnetisierbaren Tonerteilchen t„, angezogen werden, d. h. in gleicher Weise wie beim sogenannten Zweikomponenten-Entwicklermaterial. Die so ausgebildeten Magnetbürstenborsten bewegen sich auf der Außenmanschette 12 in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Magnetwalze 11, wobei die Höhe oder Dicke dieser Magnetbürsten durch eine Rakel oder ein Abstreifmesser 13/r begrenzt wird, das an der einen Seitenwand des Tanks 13 direkt oberhalb der Außenmanschette 12 angebracht ist. Dabei werden sie mit der auf der photoleitenden Schicht 3 ausgebildeten elektrostatischen latenten Abbildung in Berührung gebracht. In diesem Falle wandern entsprechend der Größe des Oberflächenpotentials auf der photoleitendcn Schicht 3, das sich aus der Ausbildung der darauf ausgebildeten elektrostatischen latenten Abbildung ergibt, die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ durch das Magnetbürstenentwicklungsphänomen wie beim herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklermaterial auf die photoleitende Schicht 3, während die magnetisierbaren Tonerteilchen f_m durch das Entwicklungsphäiiomen wie beim herkömmlichen Einkomponenten-Verfahren mit magnetisierbaren Tonerteilchen auf die photoleitende Schicht 3 wandern, um die latente Abbildung in das sichtbare Tonerbild zu entwickeln. Danach wird das durch beide Tonerteilchen entwickelte Tonerbild in engen Kontakt mit einem von einer Kopierpapierzuführungsvorrichtung (nicht gezeigt) zugeführten ebenen Kopierpapier 15 gebracht und bei der Überlragungsvorrichtung 7 (Koronaentladungsgerät) einer Koronaentladung mit einer Polarität entgegengesetzt der der Ladung der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen /„ ausgesetzt, und die die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen in berührenden magnetisierbaren Tonerteilchen tm werden zusammen mit den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ aufgrund der oben erwähnten spiegelbildlichen elektrischen Kraft und der van der Waal'schen Kräfte zum Anhaften auf das Kopierpapier 15 gebracht. Das Kopierpapier 15. auf das das Tonerbild in der oben beschriebenen Art übertragen wurde, wird von der lichtempfindlichen Oberfläche 3 der Bildträgertrommel 1 durch die in Drehrichtung nach der Übertragungsvorrichtung 7 angeordnete Kopierpapiertrennvorrichtung oder -trennklaue 8 getrennt und einer Fixiervorrichtung 16 zugeführt, die gegenüberliegende Heizungswalzen 16a und \%b aufweist und wo das Tonerbild auf das Kopierpapier 15 fixiert wird. Andererseits werden die auf der lichtempfindlichen Schicht 3

nach der Übertragung anhaftenden Tonerteilchen bei der eine Drehbürste 9a aufweisenden Reinigungsvorrichtung 9 entfernt. Das Restpotential auf der lichtempfindlichen Schicht 3 wird durch Projektion von Licht auf die gesamte Oberfläche der Schicht 3 mittels einer Löschlampe 10 gelöscht, so daß damit der gesamte Kopiervorgang vollendet und die Bildträgertrommel 1 für den nachfolgenden Kopiervorgang bereit ist.

In Fig.4 ist eine veränderte Ausführungsform des Entwicklungsgerätes nach Fig.3 dargestellt. Das Entwicklungsgerät 6' in F i g. 4 weist eine veränderte Vorrichtung T'zur Zuführung des Entwicklermaterials auf, d. h., nicht magnetisierbare Tonerteilchen i„ und magnelisierbare Tonerteilchen f,„ werden aus getrennten Behältern durch geeignete Steuervorrichtungen zugeführt. In der Zuführungsvorrichtung T'wird der Zuführungstank !3 zusammen mit der Rakel 13k, wie sie bei der Anordnung nach F i g. 3 beschrieben wurde, durch einen veränderten Zuführungstank 13' ersetzt, der durch eine Trennwand 13'c in zwei Kammern 13'a zur Aufnahme der magnetisierbaren Tonerteilchen t„, und 13'/? zur Aufnahme der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen f„ geteilt ist. In einem Raum, der durch einen offenen Bodenteil des Behälters \3'b und eine Bodenwand des Zuführungstanks 13' gebildet wird, ist eine Walze R mit Bürstenborsten an ihrem Außenumfang in Richtung des Pfeiles drehbar angeordnet. Der Behälter 13'a weist Wände auf, die sich von der Trennwand 13'c und einer entsprechenden Seitenwand 13'c/ des Tanks 13' aus schräg zur Außenmanschette 12' hin erstrecken, um eine Zuführungsöffnung 13Ό direkt oberhalb der Außenmanschette 12' und einen Vorratsteil h für die magnetisierbaren Tonerteilchen t„, zu bilden, während das untere Ende der Seitenwand 13'c/ des Tanks 13' eine Rakel oder Abstreifmesser I3'k bildet. Bei Drehung der am unteren offenen Teil des Behälters 13'/? angeordneten Bürstenwalze R werden die vom Behälter 13'£» zugeführten und von den Bürstenborsten der Walze R aufgenommenen nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ in die Nähe der Außenmanschette 12' zugeführt und haften an den magnetisierbaren Tonerteilchen t_m an, die durch magnetische Anziehung von dem Vorratsteil h zugeführt werden und auf der Manschette 12' anhaften. Wenn sich die Magnetwalze 11', z. B. mit sechs Polen, im Uhrzeigersinn dreht, so bewegt sich das Entwicklermatcria! auf der Außcnmanschcttc 12' im Gegenuhrzeigersinn in Fig.4, und damit werden die magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ vom Vorratsteil Λ durch die öffnung 13Ό zugeführt und bilden die Magnetbürsten an der Außenmanschette 12'. Die so ausgebildete Magnetbürste wird zu einer Entwickungsstelle D bezüglich der Bildträgertrommel 1 bewegt, wobei die Dicke der Magnetbürste durch die Rakel \3'k begrenzt wird, und mit der auf der lichtempfindlichen Schicht 3 der sich in Pfeilrichtung drehenden Bildträgertrommel 1 ausgebildeten elektrostatischen latenten Abbildung in Berührung gebracht, um diese latente Abbildung in ein sichtbares Bild zu entwickeln. Da bei dieser Ausführungsform der als Reibungsladung und Transportmittel für den nicht magnelisierbaren Toner t„ dienende magnetisierbare Toner t,„ durch das oben beschriebene Einkomponenten-Entwicklungsverfahren mit magnetisierbarem Toner verbraucht wird, wobei dieser Verbrauch allerdings auf die Spitzenbereiche der Magnetbürste beschränkt bleibt, wird der nicht magnetisierbare Toner durch Drehung der Bürstenwalze R in einer vorbestimmten Menge zugeführt, während der magnetisierbare Toner t_m aus dem Behälter 13'a um den Betrag nachgefüllt wird, der bei der Entwicklung verbraucht wurde. Es werden daher der nicht magnetisierbare Toner I_n und der magnetisierbare Toner t,„ individuell abhängig von ihrem entsprechenden Verbrauch zugeführt, und es ist möglich, das Mischungsverhältnis des Entwicklermaterials auf einen geeigneten Wert einzustellen, indem die Drehung der Bürstenwalze R entsprechend gesteuert wird. Diese Steuerung erfolgt in der Art, daß bei großem Verbrauch des nicht magnetisierbaren Toners t„ die Drehgeschwindigkeit der Bürstenwalze R erhöht wird, während andererseits bei geringem Verbrauch die Drehgeschwindigkeit der Bürstenwalze R vermindert wird, so daß das Mischungsverhältnis des zur Entwicklungsstation zu transportierenden Entwicklermaterials auf einem annähemd konstanten Niveau gehalten werden kann.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Entwicklungsgerätes 6 nach F i g. 3. Das Entwicklungsgerät 6" in Fig. 5 weist eine veränderte Vorrichtung T" zur Zuführung des Entwicklermaterials auf, bei der das Mischungsverhältnis der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ und der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ unabhängig von der jeweiligen verbrauchten Menge eingestellt wird. Bei der Zuführungsvorrichtung T" wird der Zuführungstank 13' nach F i g. 3 ersetzt durch einen Zuführungstank 13", der durch eine Trennwand 13"c in zwei Kammern 13"a zur Aufnahme der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ und 13"£> zur Aufnahme der magnetisierbaren Tonerteilchen t„, unterteilt ist. Im Zuführungstank 13" ist an einer Stelle unterhalb des offenen unteren Teiles eines durch Wände im Behälter \3"a bestimmten Vorratsbehälters /?'eine Tonerzuführungswalze R'\n Pfeilrichtung drehbar angeordnet, und zwar an einer Stelle direkt über der stationären Außenmanschette 12", in der die Magnetwalze 11" beispielsweise aus acht Magnetpolen in Pfeilrichtung drehbar angeordnet ist. Der untere Bereich 13"odes Behälters 13"£> zur Aufnahme der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ ist zur Oberfläche der Außenmanschette 12" hin geöffnet und weist eine Rakel bzw. Abstreifvorrichtung 13"A· auf.

Wenn bei dieser Ausführungsform die Magnetwalze 11" sich dreht, so wird das Entwicklermaterial auf der Außenmanschette 12" im Gegenuhrzeigersinne transportiert und passiert dabei einen Entwicklungsbereich D, in dem die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen /„ und die magnetisierbaren Tonerteilchen t,_n des Entwicklermaterials verbraucht werden. Wenn der Rest des verbrauchten Entwicklermaterials weiter gedreht wird und den offenen unteren Bereich 13"o des Behälters \3"b erreicht, so werden die im Behälter 13" b enthaltenen magnetisierbaren Tonerteilchen i,„ über den offenen unteren Bereich 13" zugeführt und in ihrer Menge entsprechend dem Spielraum zwischen der Abstreifvorrichtung i3"k und der Außenmanschette 12" begrenzt. Damit wurde das Entwicklermateriai wieder um die Menge an magnetisierbaren Tonerteilchen (,„ aufgefüllt, die verbraucht wurde. Das Entwicklermaterial, das an der Abstreifvorrichtung t3"k vorbeigelaufen ist. wird danach in den Tonerzuführungsbereich 17 gebracht, wo die Tonerzuführungswalze R'aus elektrisch leitfähigem Material der Außenmanschette 12" gegenübersteht. Die Tonerzuführungswalze R'aus elektrisch leitfähigem Material ist mit der Manschette 12" über eine Vorspannungsquelle elektrisch verbunden, die so einstellbar ist, daß sie die gleiche Polarität wie die Vorspannung zwischen der Außenmanschette 12" und der Ladungspolarität der lichtempfindlichen Schicht 3.

Wie aus den Fig. 6 bis 7c ersichtlich ist. weist die Tonerzuführungswalze R' Wellen- oder konvexe und

konkave Bereiche auf. z. B. wie es in den F i g. 6a und 6b auf der Außenumfangsfläche R'a dargestellt ist, und die im Vorratsbereich h' des Behälters 13"a befindlichen nicht magnetisierbarer Tonerteilchen t„ haften auf den welligen Oberflächen R'a der Walze R', wenn diese sich im Uhrzeigersinne dreht Darüber hinaus ist an einer Kante des offenen unteren Bereichs des Vorratsbehälters A'eine Schabplatte i/angebracht, die die Oberfläche R'a der Walze Ä'unter Druck berührt, so daß die Tonerzuführungswalze R', die den Toner in den Tonerzuführungsbereich 17 bringt, nur die Tonerteilchen t„ dorthin bringt, die in den konkaven Bereichen der welligen Oberfläche R'a der Walze Λ'anhaften, wie es in F i g. 7a dargestellt ist. Hinsichtlich der Fig.7a und 7c ist der Zustand der Oberfläche R'a der Walze R' vor dem Passieren des Tonerzuführungsbereiches 17 in F i g. 7a dargestellt, während deren Zustand nach dem Passieren des Tonerzuführungsbereiches 17 in den Fig.7b und 7c dargestellt ist. Wenn im Zustand nach F i g. 7a die Tonerzuführungswalze R' sich zum Tonerzuführungsbereich 17 hin dreht, so werden die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen f„ durch die auf der Außenmanschette 12" ausgebildete Magnetbürste abgeschabt. Da an der Tonerzuführungswalze /?'eine Vorspannung mit gleicher Polarität wie die Ladungspolarität der lichtempfindlichen Schicht 3 hinsichtlich der Außenmanschette 12" anliegt, wird der nicht magnetisierbare Toner t„ auf der welligen Oberfläche R'a der Zuführungswalze R' nicht vollständig zugeführt. Die so von der Außenmanschette 12" abgeschabten nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ werden dem Entwicklermaterial in der Form der Magnetbürste in geringer Menge zugeführt, wenn das Tonermischungsverhältnis hoch ist, und in einer großen Menge, wenn das Mischungsverhältnis niedrig ist, so daß damit eine automatische Tonerzuführung vorteilhaft bewirkt werden kann. Insbesondere wird der im Übermaß zuzuführende nicht magnetisierbare Toner t„ durch die Vorspannung auf der Seite der Zuführungswalze R gesammelt, so daß der zuzuführende Toner automatisch eingestellt wird und ein gleichmäßiges Entwicklermaterialauf der Außenmanschette 12" bildet.

Mit der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung wurden die im nachfolgenden in den Beispielen 1 bis 16 beschriebenen Experimente durchgeführt, um die Erfindung weiter zu erläutern, wobei diese Erläuterung jedoch keine Begrenzung des Schutzumfanges darstellen soll.

In den Beispielen 1 und 2 wird das Entwicklungsgerät V nach Fig.4 und in den Beispielen 3 bis 16 das Entwicklungsgerät 7"nach F i g. 3 verwendet.

Bei der Abbildungsausbildung sind allen Beispielen die folgenden Bedingungen gemeinsam:

1. Die photoleitfähige lichtempfindliche Schicht 3 bestand aus einem CdS-Bindemittel.

2. Die lichtempfindliche Schicht 3 wurde durch das Koronaentladungsgerät 4 auf — 750 V aufgeladen.

3. Die elektrostatische latente Abbildung wurde durch das optische Belichtungssystem 5 bei einer Beleuchtungsdichte von annähernd 15 lux · sec im hellen Bereich ausgebildet.

4. Uns ebene Kopierpapier mit einem spezifischen Widerstand von 10⁸ bis 10^l3Qcm wurde mit der gleichen Geschwindigkeit von 8,7 cm/sec zugeführt, wie die der Bildträgertrommel.

5. Die von dem Übertragungskoronaentladungsgerät 7 dem Kopierpapier von dessen rückwärtigen Seite aus zugeführte Spannung wies eine derartige Intensität auf, daß bei einer direkten Aufladung der lichtempfindlichen Schicht 3 durch das Koronaentladungsgerät 7 die Spannung den Wert — 400 V erreicht (die Intensität der Übertragungskoronaentladung weist jedoch einen großen Toleranzspielraum auf).

Beispiel 1

!0 Verwendetes Entwicklungsgerät:

Entwicklungsgerät 6' nach F i g. 4.
Im Behälter 13'a enthaltene magnetisierbare Tonerteilchen t_m:

Toner mit einem spezifischen Widerstand von annähernd 10¹⁴Ωαη und einem durchschnittlichen

Teilchendurchmesser von etwa 16 μηι.
Im Behälter \3'b enthaltene nicht magnetisierbare Tonerteilchen t„:

Toner von der Art, wie er beim herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren verwendet wird, wobei dieser Toner, der einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 12 μιη und einen spezifischen Widerstand über 10¹⁵ Ω cm aufweist, über dem magnetisierbaren Toner in der Reibungslarungsreihe angeordnet ist und gegenüber dem magnetisierbaren Toner durch Reibung positiv aufgeladen wird.
Umdrehungen der Magnetwalze 11':

1200 U/min.
Umdrehungen der Bürstenwalze R:

64 U/min.
Übertragungsmaterial (Kopierpapier):

ebenes Kopierpapier (mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10⁸ bis 10¹³ Ω cm).

Die Zusammensetzungen der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ und der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ waren wie folgt:

1. Magnetisierbare Tonerteilchen t_m:

Der Teilchenkern wurde gebildet aus einer Mischung von 100 Gewichtsteilen aus Styrolacrylharz und 200 Gewichtsteilen magnetisierbaren Teilchen, z. B. FeO Fe2O3, wobei 4 Gewichtsteile eines Färbemittels, z. B. Druckerschwärze, auf dem Kern aufgebracht wurde.

2. Nicht magnetisierbare Tonerteilchen I_n:

Der Teilchenkern wurde gebildet aus 92 Gewichisteilen Styrolharz mit 8 Gewichtsteilen eines Färbemittels, z. B. Druckerschwärze, das auf dem Kern aufgebracht wurde.

Da im Falle dieses Beispieles 1 der Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ hoch ist, behalten die magnetisierbaren Tonerteilchen die beim Entwicklungsvorgang injizierte Ladung auch während des Übertragungsvorgangs, und es wird angenommen, daß die Übertragung auf das Kopierpapier durch diese Ladung günstig beeinflußt wird, wobei der Einfluß durch die Ladungsinjektion über das Kopierpapier durch die elektrisch isolierenden nicht magnetisierbaren Tonerteilchen verhindert wird.

Bei diesem Versuch betrug das Mischungsverhältnis des magnetisierbaren Toners /,„ gegenüber dem nicht magnetisierbaren Toner t„ etwa I : 0,4 auf der Außcnmanschettc 12' an der Eniwicklungsstclle O.

Beispiel 2

Im Behälter 13'a befindliche magnetisierbare Tonerteilchen /,„:

Spezifischer Widerstand etwa 3,0 χ ΙΟ⁵ Ω cm (dies wird durch Erhöhung der Gew.-% des Färbemittels in der Zusammensetzung des magnetisierbaren Toners t,„ in Beispiel 1 erreicht) und durchschnittlicher Teilchendurchmesser von 13,6 μπι.

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.

Da im Falle des Beispiels 2 der Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen nicht sehr groß ist, können diese die beim Entwicklungsvorgang injizierte Ladung nicht in ausreichendem MaBe beibehalten. Es wird daher angenommen, daß der Übertragungsvorgang des magnetisierbaren Toners t_m hauptsächlich beeinflußt wird durch die spiegelbildliche elektrische Kraft aufgrund der Ladung der isolierenden nicht magnetisierbaren Tonerteilchen I_n. Die Funktion der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ zum Verhindern der Ladungsinjektion in die magnetisierbaren Tonerteilchen I_n, durch das Kopierpapier hindurch scheint die gleiche zu sein wie in Beispiel 1.

Das Mischungsverhältnis des magnetisierbaren Toners I_n, zum nicht magnetisierbaren Toner t„ betrug etwa 1 :0,6 auf der Manschette 12' an der Entwicklungsstclle D.

Im wesentlichen ergaben sich zwischen den Beispielen 1 und 2 keine Unterschiede, mit Ausnahme der Geschwindigkeit der magnetisierbaren Tonerteilchen beim Anhaften an die lichtempfindliche Schicht, was auf den unterschiedlichen Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen zurückzuführen ist.

Als Ergebnis des folgenden Versuches mit dem Entwicklungsgerät nach den F i g. 5 bis 7 ergaben sich Kopien mit guter Qualität.

Beispiel 3

Im Behälter \3"b befindliche magnetisierbare Tonerteilchen t,„:

Toner mit einem spezifischen Widerstand von 10¹² bis 10^Ι3Ωαη.

Umdrehungen der Magnetwalze 11":

1000 bis 3000 U/min (die verwendete Außenmanschctlc 12" hatte einen Durchmesser von 30 mm).

Umdrehungen der Zuführungswalze R':

b0 bis 120 U/min (die verwendete Zuführungswalze Whatte einen Durchmesser von 30 mm).

Bewegungsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen

Schicht 3:
6 cm/sec.

Vorspannung:

wurde vorzugsweise auf ein um 50 bis 150 V höheres Potential als das Restpotential der lichtempfindlichen Schicht 3 und um 150 bis 200 V höheres Potential als das Potential der Außenmanschette 12" eingestellt (in diesem Fall wurde der Abstand zwischen der Abstreifvorrichtung 13" k und der Außcmanschette 12" auf 0,5 mm und der Abstand zwischen der Außenmanschette 12" und der Zuführungswalze /?'auf 0,6 mm eingestellt).

Die übrigen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Bei diesem Versuch lag das Mischungsverhältnis des magnetisierbaren Toners t,„ zum nicht magnetisierbaren Toner t„ annähernd im Bereich von 1 : 0,06 bis 1 :0.5.

Es ist hier anzumerken, daß bei diesem Versuch, wenn die Potentialdifferenz zwischen der Außenmanschette 12" und der Zuführungswalze R' über das oben beschriebene Niveau hinaus angehoben wird, sich Nachteile, wie etwa der sogenannte Zusammenbruch (»break down«) oder das Anhaften der magnetisierbaren Tonerteilchen t„, auf der gesamten Oberfläche der Zuführungswalze R', ergeben können, während andererseits bei einer Pctentialdifferenz unterhalb dem oben beschriebenen Niveau das Mischungsverhältnis hinsichtlich der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t_n auf der Außenmanschette 12" hoch sein kann, was auf ein unzureichendes Wiedereinsammeln der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen zurückzuführen ist.

Es ist auch anzumerken, daß die Umdrehungen der Zuführungswalze R' auch so gewählt werden können, daß auch Toner in einer Menge zugeführt wird, wie er bei einem Verbrauch für vollständig schwarze Kopien benötigt wird, und daß die Anzahl der Umdrehungen vorzugsweise bei 60 bis 120 U/min im Falle des Entwicklungsgerätes 6" liegt.
Unter Verwendung des Entwicklungsgerätes 6 nach Fig. 3, in dem die magnetisierbaren Tonerteilchen t_m und die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ vorher in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis gemischt und in den Zuführungstank 13 gebracht werden, wurden die folgenden Versuche durchgeführt, wobei in jedem Beispiel sehr gute Kopien erhalten wurden.

Beispiel 4

Verwendetes Entwicklungsgerät:
Entwicklungsgerät 6 nach Fig. 3.

Magnetisierbare Tonerteilchen r,., und nicht magnetisierbare Tonerteilchen /„:

gleiche Materialien wie in Beispiel 1.
Mischungsverhältnis:
1 Teil magnetisierbarer Toner zu 2 Teilen nicht

magnetisierbaren Toners.
Umdrehungen der Magnetwalze 11:

1300 U/min.

Bewegungsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Schicht 3:

8,7 cm/sec.
Übertragungsmaterial (Kopierpapier):

ebenes Kopierpapier.

Vergleichsdaten

1. Es wird lediglich der Einkomponenten-Toner verwendet. Unter Verwendung des Entwicklungsgerätes 6 nach F i g. 3 unter den ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurden für den Entwicklungs- und Übertragungsvorgang magnetisierbare Tonerteilchen f,„ mit einem spezifischen Widerstand von

a) 1 χ ΙΟ¹⁴ Ω cm und
b) 3 χ 10'Ω cm

verwendet, wobei im Falle von a) der Entwicklungsvorgang nicht ausreichend (unzureichende Schwärzungsdichte) war, während im Faile von b) während des Übertragungsvorgangs ein Verwischen oder ein Schleiereffekt festgestellt wurde, was auf das Verstreuen des Toners zurückzuführen ist.

2. Es wird das herkömmliche Zweikomponenten-Entwicklermaterial verwendet.

Obwohl der Entwicklungs- und Übertragungsvorgang annehmbar erschienen, so wurden doch verschiedene bereits oben im Zusammenhang mit dem herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklermaterial erwähnten Nachteile festgestellt, die dem Fachmann bekannt sind.

Beispiel 5

Gleiche Bedingungen wie in Beispiel 4, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t_m zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ 1 :1 betrug.

Beispiel 6

Gleiche Bedingungen wie in Beispiel 4, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t_m zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ 1 :0,01 betrug.

Beispiel 7

Gleiche Bedingungen wie in Beispiel 4, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t„, zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ 1 :2,5 betrug. Es ergaben sich wohl ordentliche Kopien, wobei jedoch eine Neigung zum Schleiereffekt und einer ungleichen Schwärzungsdichte beobachtet wurde, was auf die ziemlich unzureichende Rückhaltekraft und Transportfähigkeit der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ hinsichtlich der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ zurückzuführen ist.

Vergleichsdaten

führen sind, daß aufgrund der großen Menge der magnetisierbaren Tonerteilchen t_m im Entwicklermaterial die nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ den sogenannten Wegblaseffekt (»blow off« Phänomen) nicht ausreichend unterdrücken können, der durch die Ladungsinjektion in das Kohlepapier während der Koronaentladung auf das ebene Kopierpapier auftritt. Anhand dieses Ergebnisses wurde herausgefunden, daß das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t_m zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ ungefähr bei 1 :0,01 begrenzt wird. Hinsichtlich der Qualität der Kopien im Hinblick auf das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen f,„ zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ hat sich ergeben, daß sich bei einer Zunahme der Menge der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t_m für die Qualität der Kopien der beim Zweikomponenten-Verfahren entspricht, wenn auch äußerst fein, während die Qualität der des Einkomponenten-Verfahrens entspricht, wenn die Menge der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen abnimmt Es ergab sich allerdings auch, daß bis zu einer Grenze von etwa 1 :0,01 im Mischungsverhältnis das dem Einkomponenten- Entwicklungsverfahren anhaftende unerwünschte Verwischen und Zerstreuen des Toners unterdrückt werden kann und sich Kopien mit einer guten Qualität oberhalb eines bestimmten Niveaus ergeben.

Um den Bereich des Mischungsverhältnisses für den Fall herauszufinden, daß magnetisierbare Tonerteilchen im mit einer hohen Leitfähigkeit verwendet werden, wurden Versuche unter Verwendung von magnetisierbaren Tonerteilchen mit 3 χ 10⁵Ωοη unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 durchgeführt, wobei das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ wie folgt geändert wurde.

Ein Vergleichsversuch wurde unter Verwendung des Entwicklungsgerätes 6 nach F i g. 3 unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t_m zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ 1 : 3 betrug. Dabei ergab sich, daß die Transportfähigkeit der magnetisierbaren Tonerteilchen tm hinsichtlich der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ auf der Außenmanschette 12 nicht ausreichend war und sich nur Kopien ergaben, die eine Ungleichheit in der Schwärzungsdichte aufwiesen. Aus dieser Tatsache wurde herausgefunden, daß das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen f,„ und der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ etwa bei 1 :2,5 begrenzt wird, wobei sich bei einem Mischungsverhältnis von weniger als 1 : 2 günstige Ergebnisse erzielen lassen.

Vergleichsdaten

Ein weiterer Vergleichsversuch wurde unter Verwendung des Entwicklungsgerätes 6 nach Fig. 3 unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 durchgeführt, mii der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen f,„ zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen /„ 1 : 0,006 betrug. Dabei ergaben sich lediglich Kopien mit einer geringen Schwärzungsdichte und einem übermäßigen Streueffekt des Toners, wobei diese Nachteile wohl darauf zurückzu-

Beispiel 8

Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t„, zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen /„: 1 :1.

Die sich ergebenden Kopien waren recht gut (leichtes Verwischen).

Beispiel 9

Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen f,„ zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen /„: 1 :2.

Die sich ergebenden Kopien waren recht gut (leichtes Verwischen).

Beispiel 10

Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t_m zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen f„: 1 :0,l.

Die sich ergebenden Kopien waren recht gut (leichtes Verwischen).

Beispiel 11

Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„ zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„: 1 -.0,01.

Beim Übertragungsvorgang wurde ein Verwischen mit einem verdächtigen Streueffekt des Toners festgc-

stellt.

Aus den obigen Ergebnissen kann entnommen werden, daß sich bei einem Toner mit hoher Leitfähigkeit eine Grenze des Mischungsverhältnisses bei etwa 1 :0,1 ergibL

Um den geeigneten Bereich des spezifischen Widerstandes insbesondere für die magnetisierbaren Tonerteilchen t_m herauszufinden, wurden zusätzliche Entwicklungsversuche durchgeführt, wobei der isolierende nicht magnetisierbare Toner mit einem spezifischen Widerstand oberhalb von 10^ι5Ωαη (Meßgrenze) im Mischungsverhältnis von 1 :0,5 mit magnetisierbaren Toner vermischt wurde, der die nachfolgenden spezifischen Widerstände aufwies, wobei die übrigen Bedingungen gleich wie in Beispiel 4 waren.

Beispiel 12

Spezifischer Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen f_m: über ΙΟ¹⁵ Ω cm (über der Meßgrenze).

Es ergab sich, daß die magnetisierbaren Tonerteilchen /„, nicht an dem die Abbildung bildenden Teil hafteten. In anderen Worten, diese magnetisierbaren Tonerteilchen wurden beim Entwicklungsvorgang nicht verbraucht.

Beispiel 13

Spezifischer Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen t_m: 1 χ ΙΟ¹⁴ Ω cm.

Beim Übertragungsvorgang wurden günstige Ergebnisse erzielt.

Beispiel 14

Spezifischer Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen i,„: 1,5 χ ΙΟ¹⁰ Ω cm.

Beim Übertragungsvorgang wurden günstige Ergebnisse erzielt.

Beispiel 15

Spezifischer Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„: 1,1 χ 10⁸Ωϋΐτι.

Beim Übertragungsvorgang wurden günstige Ergebnisse erzielt.

Beispiel 16

Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsformen sind für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung. So können die in den Beispielen 1 bis 17 verwendeten Entwicklungsgeräte nach den F i g. 3 bis 5 auch anderweitig verwendet werden. Insbesondere kann das photoleitende lichtempfindliche Teil 3 aus CdS-Bindemittel, das bei den oben beschriebenen Ausführungsformen negativ aufgeladen wurde, durch geeignete Auswahl der Stellungen in der Reibungsladungsreihe der miteinander zu mischenden magnetisierbaren Tonerteilchen und nicht magnetisierbaren Tonerteilchen auch negativ aufgeladen werden. Natürlich kann die Erfindung auch bei einem als Elektrofax bekannten Direktkopiergerät oder

bei einem Kopiergerät des Übertragungstyps sowohl der elektrostatischen latenten Abbildung als auch des Tonerbildes verwendet werden.

Obwohl bei der Beschreibung der Versuche 4 bis 17 unter Verwendung des Entwicklungsgerätes nach F i g. 3 hervorgehoben wurde, daß sich Kopien von annehmbarer Qualität ergeben, wenn das Mischungsverhältnis der magnetisierbaren Tonerteilchen t„, zu den nicht magnetisierbaren Tonerteilchen t„ auf der Außenmanschette 12 an der Entwicklungsstelle D im Bereich von 1 :0,01 bis 1 :2,5 ausgewählt wird, so treten doch Fälle bei einem Entwicklungsgerät des Vormischungstyps nach Fi g. 3 auf, bei dem sich eine Veränderung der Kopienqualität bei einem wiederholten Entwicklungsvorgang über eine längere Zeitdauer hinweg ergeben, und zwar aufgrund einer konstanten Veränderung der verbrauchten Menge des magnetisierbaren Toners t,„ und des nicht magnetisierbaren Toners t„ durch eine Veränderung des Oberflächenpotentials der lichtempfindlichen Schicht 3 und des Abbildungsmusters, was auf einen möglichen Unterschied des elektrostatisch aufgeladenen Musters auf der lichtempfindlichen Schicht 3 bei jedem Entwicklungsvorgang bei der tatsächlichen Entwicklung zurückzuführen ist. Andererseits ist das Entwicklungsgerät nach F i g. 4 dem nach F i g. 3 dahingehend überlegen, daß die Bürstenwalze R so gesteuert werden kann, daß die oben beschriebenen Probleme beseitigt werden, während das Entwicklungsgerät nach F i g. 5 noch besser ist als das nach F i g. 4, da durch die Verwendung des Vorspannungssystems auf eine Steuerung des Gerätes nach F i g. 4 verzichtet werden kann.

Spezifischer Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen i„,:3 χ 10⁵Ωαη.

Beim Entwicklungsvorgang ergaben sich günstige Ergebnisse, wobei jedoch beim Übertragungsvorgang ein leichtes Verwischen aufgrund des Streueffekts des Toners festgestellt wurde.

Beispiel 17

Spezifischer Widerstand der magnetisierbaren Tonerteilchen t,„: 4 χ 10⁴Ωαη.

Beim Entwicklungsvorgang ergaben sich günstige Ergebnisse. Beim Übertragungsvorgang wurde jedoch aufgrund des Streueffektes des Toners ein Verwischen festgestellt.

Aus diesen Versuchen hat sich ergeben, daß der Bereich des spezifischen Widerstands der magnetisierbaren Tonerteilchen /,„ bei 10⁵ bis ΙΟ¹⁴ Ω cm und vorzugsweise bei I0⁸ bis ΙΟ¹⁴ Ω cm liegt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

l.Trockenentwicklungsverfahren für die Elektrofotografie, bei dem ein pulverförmiger Entwickler, welcher eine Mischung aus nicht magnetisierbaren, elektrisch isolierenden Tonerteilchen und magnetisierbaren Teilchen enthält, auf die Oberfläche eines Trägers aufgebracht wird um ein elektrisches Ladungsbild in ein sichtbares Bild zu entwickeln, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetische Teilchen des Entwicklers magnetische Tonerteilchen verwendet werden, die etwa den gleichen Teilchendurchmesser wie die nicht-magnetischen Tonerteilchen haben und in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zu den nicht-magnetischen Tonerteilchen im Entwickler vorliegen, wobei sowohl die nicht-magnetischen als auch die magnetischen Tonerteilchen be>m Entwickeln verbraucht werden.
2. Trockenentwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Toner einen spezifischen Widerstand von 10⁵ bis 10^H Ω cm und einen Teilchendurchmesser von 3 bis 30 μηι und der elektrisch isolierende, nicht leitende Toner einen Teilchendurchmesser von 3 bis 30 μπι aufweist und das vorbestimmte Mischverhältnis ein Gewichtsteil magnetisierbarer Toner zu weniger als 2,5 bis 0,01 Gewichtsteile elektrisch isolierender nicht magnetisierbarer Toner beträgt.
3. Trockenentwicklungsverfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Toner einen spezifischen Widerstand von 10⁸ bis ΙΟ'⁴ Ω cm und eine durchschnittliche Teilchengröße von 10 bis 20 ,um und der elektrisch isolierende, nicht magnetisierbare Toner eine durchschnittliche Teilchengröße von 10 bis 20 μιτι aufweist und das vorbestimmte Mischungsverhältnis ein Gewichtsteil des magnetisierbaren Toners zu weniger als zwei Gewichtsteile der elektrisch isolierenden, nicht magnetisierbaren Toners beträgt.
4. Trockenentwicklungsverfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierende, nicht magnetisierbare Toner einen spezifischen Widerstand größer als 10¹⁵ Ω cm aufweist.
5. Vorrichtung zur Durchführung eines Trockenentwicklungsverfahrens in einer elektrofotografischen Kopiercinrichtung, mit einem Entwicklergehäuse, einem Behälter zur Aufnahme von pulverförmigem Entwickler und Mittel zum Zuführen des Entwicklers zu einem auf einem Träger gebildeten elektrischen Ladungsbild, um dieses in ein sichtbares Bild zu entwickeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (13') zwei getrennte Kammern (13'a, 13'i>jzur getrennten Aufnahme von magnetisierbarem Toner und nicht-magnetisierbarem Toner aufweist und daß Einrichtungen (R, 11') zur getrennten Entnahme des magnetischen und nicht-magnetischen Toners aus den beiden Kammern und zu ihrem anschließenden Zusammenführen vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kopiereinrichtung vom Magnetbürstenentwickiertyp ist und ein in einer Außenmanschette drehbares Magnetteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem eine an ihrem Außenumfang Haare aufweisende Walze (R) aufweist, die in dem Gehäuse an einer Stelle in der Nähe der Außenmanschette (12') drehbar angeordnet ist, um den in einer der Kammern (Wb) enthaltenen nicht magnetisier-

baren Toner der Außenmanschette (12') zuzuführen, so daß dieser auf dem von der anderen Kammer (i3'a) zugeführten und auf die Außenmanschette (12') durch magnetische Anziehung des Magnctteils (11') angezogenen magnetisierbaren Toner aufgebracht wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kopiereinrichtung vom Magnetbürstenentwickiertyp ist und ein in einer Außenrr.anschette drehbares Magnetteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem eine aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Walze (R') aufweist, die eine Anzahl von konkaven Abschnitten an ihrem Außenumfang aufweist und an einer Stelle in der Nähe der Außenmanschette (12") drehbar angeordnet ist, wobei zwischen Walze (R') und Außenmanschette (12") eine Vorspannung mit vorbestimmtem Wert liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung die gleiche Polarität wie die Vorspannung zwischen der Außenmanschette (12") und der Ladungspolarität des Aufnahmeträgers (3) aufweist.