DE2840330A1 - Trockenentwicklerwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Elektrophotographie und insbesondere auf ein Trockenentwicklerwerkstoff zur Verwendung bei einem elektrophotographischen Trockenentwicklungsverfahren von elektrostatischen latenten Abbildern, wobei das Entwicklermaterial auch bei einem Entwicklungsverfahren mit magnetisierbarem Toner, der durch ein von einem Corona-Entladungsgerät ausgebildeten

elektrischen Feld auf das Kopierpapier übertragen werden kann, verkann
wendet werdend Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur

Herstellung dieses Entwicklerwerkstoffes.

10 Bei den bisher in der Praxis verwendeten elektrophotographischen Trockenentwicklungsverfahren wird ein Entwicklerwerkstoff verwendet,

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BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4030448 (BLZ 20080000) · POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 ■ TELEGRAMM: SPECHTZIES

ORIGINAL INSPECTED

der durch Mischen von als Ladungsträger Dekannten Teilchen, z.B. Eisenteilchen oder Glaskügelchen, mit nicht magnetisierbaren feinen Teilchen, dem sogenannten Toner, gebildet wird. Das Entwicklenaaterial wird hauptsächlich bei den herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklungsverfahrsn verwendet, z.B. dem Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren, dem Kaskaden-Entwicklungsverfahren usw..

Bei den bekannten Zweikomponenten-Trockenentwieklungs-» verfahren treten jedoch verschiedene Problem© insbesondere hinsichtlich der Ladungsträger dahingehend auf, daß diese Ladungsträger,die lediglich zum Aufladen und Transportieren der nicht magnetisierbaren Tonerteilchen oder als Entwicklungs= elektrode (im Falle dss Magnetbürsten-Entwicklungsvarfahrens) ohne direkte Beteiligung beim Entwicklungavorgang salbst die-= nen, nicht bei jedem Kopiervorgang verbraucht werden. Dies© Ladungsträger werden mit zunehmender Zahl der gemachten Kopien immer schlechter, so daß ©s im allgemeinen erforderlich ist, sie nach einer vorbestimmten Anzahl von Kopien auszutauschen,, Darüber hinaus können die Ladungsträger, insbesondere wann ihre Teilchengröße zu klein ist oder das Mischungsverhältnis sich zur Seite der Ladungsträger hin verschiebt^ manchmal an der Oberfläche des lichtempfindlichen Teiles oder Bildträger^ anhaften, so daß die Qualität der Kopien negativ beeinflußt wird. Darüber hinaus ist eine Steuerung der Teilchengröße und eine Stabilisierung des Mischungsverhältnisses erforderliche Derartige Gegenmaßnahmen sind jedoch nicht wünschenswert, da

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durch sie die Größe der Kopieranlagen und der Entwicklungsvorrichtung selbst zunimmt.

Da der Durchmesser der Ladungsträger aus dem oben genannten Grund nicht übermäßig klein gemacht werden kann, ist die Zunahme der wirksamen Oberfläche dieser Ladungsträgerteilchen zwangsläufig begrenzt. Abhängig vom Mischungsverhältnis der Ladungsträger zum nicht magnetisierbaren Toner kommt es auch vor, daß der nicht magnetisierbare Toner ungleich aufgeladen wird.

Um die beim Zweikomponenten-Entwicklungsverfahren auftretenden Nachteile zu vermeiden, wurde ein Einkomponenten-Entwicklungsverfahren vorgeschlagen, bei dem magnetisierbare Tonerteilchen und eine Direktkopiervorrichtung verwendet werden, d.h. eine Kopiervorrichtung, bei der mit einem lichtempfindlichen Material beschichtetes lichtempfindliches Papier ohne die Durchführung eines Übertragungsvorgangs verwendet wird. Eine derartige auf dem Einkomponenten-Entwicklungeverfahren beruhende Kopiervorrichtung wird bereits in der Praxis verwendet. Obwohl auch bereits verschiedene Tereuche unternommen wurden, um das Einkomponenten-EntwicklungBverfahren auch auf Kopiervorrichtungen des Übertragungstyps anwenden zu können, so sind in dieser Einsicht doch noch schwierige Probleme bezüglich der physikalischen Eigenschaften bei der Entwicklung und beim Übertragungsvorgang zu lösen. So sind zueinander entgegengesetzte Bedingungen gleichzeitig zu er-

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füllen₉ nämlich die elektrisch© Leitfähigkeit während des Entvicklungsvorgangs und die elektrisch© Isolierung vrährend des ÜbertragungsvorgangSo So ist es z„B» vorteil= haft, den EntwicklungsVorgang mit elektrisch leitfähigen magnetisierbaren Tonerteilchen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit durchzuführenj während dies bei dar durch das elektrische Feld bewirkten Übertragung auf das glatt© Ko= pierpapier in der Hinsieht naehteilhaft ist₉ daß die Po= larität des magnetisierbarsn Toners aufgrund der Laduagsinjektion voia Kopierpapier verändert wird und sich damit der sogenannt© Fegblas~Eff©kt ergibt„ bei dsm der aisjaal auf das Kopierpapier übertragene Toner dieses Kopierpapier wieder verläßt„ so daß sieh ein© ungleich© Dichte und Tür= bulenzen in den kopierten Bildern ergeben,,

Um di©ss unerwünscht© nicht gleichförmige Dicht© und die Turbulenzen in d©n kopierten Bildern su v©r®eidQn_g wurden bereits verschisden© Vorschlags gaEacht» So etwa die Verwon= dung von elektrisch isoliertsja Kopierpapier (japanische "Offönlegungsschrift 50/90556 und japanischo PatQntsehrift 49/11576)₉ das Vorheizen das Kopierpapiers (japanische Offonlogungssehrift 50/45936) und das glsichföraiga Belichton d©r lichtempfindlichen Oberfläche mit Licht vor und während dee Ubertragu (japanische Offenlegungssehriftsn 51/26044 uad 51/ 96532) ₉ bei sich jadoea kein Verb©s@Q^aagsvorsehlag auf das nente-Entxficklt2agsv©rfahEⁱ©n besieht₀

§098ii/0§iS

Andererseits ergeben sich bei elektrisch isolierten magnetisierbarer! Tonerteilchen Probleme beim Entwicklungsvorgang. Da die elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen hinsichtlich der Ladung nicht ausreichend Btabil sind, werden die entwickelten Bilder leicht in unerwünschter Weise verschmutzt. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden bereits Hilfsvorrichtungen vorgeschlagen (japanische Offenlegungsschrift 50/117432), mit denen der elektrisch isolierte magnetisierbare Toner einer Corona-Entladung in der Entwicklungsvorrichtung ausgesetzt wird. Dies führt jÄch zu einem komplizierten Aufbau der Entwicklungsvorrichtung.

Obwohl bereits ein Entwicklungsverfahren, bei dem magnetisierbarer Toner mit Eigenschaften zwischen dem elektrisch leitfähigen magnetisierbaren Toner und dem elektrisch isolierten magnetisierbaren Toner verwendet wird, vorgeschlagen wurde (japanieche Offenlegungssohrift 50/92137), ist es sehr zweifelhaft, ob dieser magnetisierbare Toner in ausreichendem Maße die Eigenschaften von elektrisch leitfähigem magnetisierbarem Toner und elektrisch isoliertem magnetisierbarem Toner liefern kann. So ergeben sich bei einem derartigen magnetisierbaren Toner insbesondere Schwierigkeiten bei seiner Herstellung sowie im Hinblick auf die Stabilität und bei verschiedenen Temperatur-, Feuchtigkeitsbedingungen usw..

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Demgegenüber "besteht eine -wesentliche Aufgabe der Erfindung· darin, einen Entwicklerwerkstoff für die Elektro= photographie zu schaffen, mit dem die Nachteile vermieden werden, die dem herkömmlichen Zweikomponenten-Trockenent= wicklungsverfahren und dem Einkomponenten-Entwicklungsverfahren anhaften, um einen wirkungsvollen Kopiervorgang zu erzielen.

Eine weitere wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Trockenentwicklerwerkstoff dar oben beschriebe= nen Art zu schaffen, der leicht böi herkömmlichen elektro= photographischen Kopieranlagen mit Magnetbürstenantwicklungs-= Vorrichtungen verwendet werden kannj, so daß sich klare und definierte Kopien ohne Schleiereffakte₅ Turbulenzen, Verschmutzen usw. ergeben.

Eine weitere wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Troekenenttficklerwerkstoff der oben beschriebe= nen Art zu schaffen, der ©inen ©infachen Aufbau aufweist, zuverlässig funktioniert sowie loicht„ billig und in großen Mengen hergestellt werden kann.

Der erfindungsgemäße Troeksnantwieklerwerkstoff zur Verwendung bei einem elektrophotographisehan Trookenent= wioklungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ©r ©lek~

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trisch isolierten magnetisierbaren Toner bei dem der Durchmesser der einzelnen Teilchen beispielsweise im Bereich von 5 bis 25 ^un liegt und der mindestens Harz und magnetisierbare feine Teilchen aufweist, sowie feine Earzteilchen aufweist, bei denen der Teilchendurchmesser beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 30 jtun liegt und die sich hinsichtlich ihrer Stellung in der reibungselektrischen Spannungereihe vom Toner unterscheiden, wobei der elektrisch isolierte magnetisierbare Toner in die feinen Earzteilchen im Verhältnis von beispielsweise 1 biß 50 Gew.-ia bezüglich des Toners gemischt wird, um den Entwicklerwerkstoff zu bilden.

Mit diesem Entwicklerwerkstoff ist es nicht nur möglich, elektrostatische latente Abbilder vorteilhaft zu entwickeln, sondern auch die entwickelten unfixierten Tonerbilder klar auf das tjbertragungematerial oder das Kopierpapier zu übertragen und damit die bei den bekannten Entwicklerwerkstoffen festgestellten Nachteile zu vermeiden.

Der erfindungsgemäße Trockenentwicklerwerkstoff ist hinsichtlich seiner Konstruktion insbesondere gekennzeichnet durch:

1. Der verwendete magnetisierbare Toner ist elektrisch isoliert und sollte vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von mehr als 10 y\ cm und eine Teilchengröße von etwa 5 bis 25 um aufweisen.

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2. Die feinen Harzteilchen werden dem magnetisierbaren Toner hinzugefügt und sollten vorzugsweise einen Teilchen= durchmesser von etwa 0,1 bis 30 pm aufweisen, wobei ihr Mischungsverhältnis gegenüber dem magnetisierbaren Toner etwa 1 bis 50 Gew.-fo betragen sollte.

5ο Bas die feinen Teilchen bildende Harz ist hinsichtlich seiner Stellung in der reibungselektrischen Spannungsreihe vom magnetisierbaren Toner verschiedene Insbesondere wird bei einem Reibungskontakt der feinen Teilchen mit dem magnetisierbaren Toner der magnetisierbar Toner elektrisch aufgeladen« Das Harz für die feinen Teilchen sollte Vorzugs= weise im wesentlichen farblos und durchsichtig, nicht magne= tisierbar und fixierbar sein_o

Für die Erfindung sind insbesondere wesentlich s

a) Da die feinen Harzteilchen in den magnetisierbaren Toner gemischt werden, wird dieser durch die Beibungsladung zwischen ihm und den feinen Harzteilchen leicht bei stabilem Zustand aufgeladen.

b) Die große wirksame Oberfläche der feinen Harzteilchen ist vorteilhaft für die ausreichende Aufladung des magnatisierbaren Toners, wobei die Aufladung noch stabiler ©rfolgt« Darüber hinaus treten selbst in den Fällen« in denen die an den Bildbe-» reichen anhaftenden feinen Teilchen nicht während des tJbertra·=

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gungsvorgangs auf das Kopierpapier übertragen werden, kaum Mangel auf, wie etwa weiße Bereiche und dergleichen in den kopierten Bildern.

c) Im Vergleich zu den herkömmlichen Zweikomponenten-Entwicklerwerketoffen weist der erfindungsgemäße Entwicklerwerkstoff aufgrund der Tatsache, daß die Hauptkomponente des Entwicklerwerkstoffs, nämlich der magnetisierbare Toner, zusammen mit den feinen Harzteilchen für den Entwicklungsvorgang verwendet wird, die folgenden Vorteile auf :

1.Es wird stets ein stabiler Entwicklungsvorgang bewirkt, ohne daß der Entwicklerwerketoff verschlechtert oder sonst wie beeinträchtigt wird. Damit sind Wartungsarbeiten, wie etwa der Ersatz des schlechter gewordenen Entwicklerwerkstoffs usw. nicht erforderlich.

2. Da der magnetisierbare Toner und die feinen Harzteilchen jeweils bei konstanter Menge unter vorbestimmten Bedingungen verbraucht werden, kann das Mischungsverhältnis für beide Komponenten fortwährend auf einem vorbestimmten Niveau gehalten werden, und zwar lediglich durch ein Kachfüllen des Entwicklerwerkstoffs entsprechend der verbrauchten Menge. Es ist deshalb nicht nur eine separate Vorrichtung zum Peststellen des Mischungsverhältnisses der beiden Komponenten

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nicht erforderlich, sondern es ist auch in Zusammenwirkung mit dem oben unter c) 1. beschriebenen Effekt eine stabile Entwicklung möglich.

d) Im Vergleich zum herkömmlichen Einkomponenten-Ent-Wicklerwerkstoff ist der erfindungsgemäße Entwicklerwerkstoff, bei dem der verwendete magnetisierbare Toner elektrisch isoliert ist, in der Lage, das Tonerbild unter Verwendung einer bekannten Corona-Entladungsvorrichtung zwangsläufig zu übertragen, so daß er leicht beim Kopiergerät des Übertragungstyps verwendet werden kann, ohne daß es erforderlich wäre eine zusätzliche besondere Vorrichtung vorzusehen.

Demnach sieht die Erfindung einen Entwicklerwerkstoff zur Verwendung bei einem elektrophotographischen Trockenentwicklungsverfahren vor, der elektrisch isolierten magnetisierbaren Toner aus mindestens Harz und magnetisierbaren feinen Teilchen sowie feine Harzteilchen aufweist, die hinsichtliah ihrer Stellung in der reibungselektrisehen Spannungsreihe vom Toner verschieden sind. Der elektrisch isolierte magnetisierbare Toner und die feinen Harzteilchen werden in einem bestimmten Verhältnis gemischt und bilden so den erfindungsgemäßen Entwicklerwerkstoff.

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Eine "bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher "beschrieben. Eb zeigen:

Pig. 1 eine schematisehe Darstellung des Aufbaus

des erfindungsgemäßen Entwicklerwerkstoffs, der beim Trockenentwicklungsverfahren ver

wendbar ist;

Fig. 2 eine fragmentarische Ansicht einer üblichen Anordnung einer Entwicklungsvorrichtung des Magnetbürstentyps, bezüglich der der erfindungsgemäße EntwicklerwerkBtoff verwendet werden kann

und

. 3 eine schematische Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung des Magnetbürstentyps, die die Anordnung nach Pig. 2 aufweist.

In der nachfolgenden Beschreibung und in allen Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Zur Stabilisierung der Aufladung des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toner und zur Vermeidung der oben genannten Nachteile bei den herkömmlichen Entwicklerwerkstoffen, wird der elektrisch isolierte magnetisierbar Toner reibungselektrisch

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oder durch Reibung aufgeladen, und zwar durch Mischen mit feinen Harzteilchen, die hinsichtlich ihrer Stellung in der reibungselektrischen Spannungsreihe gegenüber der des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners verschieden sind. Insbesondere ist es durch die Verwendung des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners, der feinen Harzteilchan_} die hinsichtlich ihrer Stellung in der reibungselektrischen Spannungsreihe gegenüber der des Toners verschieden sind, sowie einer geeigneten Entwicklungsvorrichtung, wie sie später beschrieben wird, nicht nur möglich, elektrostatische latente Bilder in sichtbare Tonerbilder vorteilhaft zu entwickeln, sondern auch die durch den EntwicklungsVorgang erhaltenen unfixierten Tonerbilder wirkungsvoll auf das Übertragungsmaterial oder das Kopierpapier zu übertragen. Hinsichtlich der Entwicklungsvorrichtung können die bekannten Anordnungen verwendet werden, wie etwa die Magnetwalze, bei der innerhalb eines Außenzylinders oder -manschette sich ein Magnet dreht oder bei der die Manschette sich dreht und der Magnet gegenüber der Manschette festgehalten wird, und auch andere Anordnungen, die im Zusammenhang mit Entwicklungsvorrichtungen des Magnetbürstentyps allgemein bekannt sind. Dabei setzt sich der erfindungsgemäß verwendete elektrisch isolierte magnetisierbare Toner hauptsächlich aus Harz, Färbemittel und feinen Teilchen aus hochmagnetisierbarem Werkstoff zusammen, wobei die Isolationseigenschaft durch das Harz ver-

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liehen wird. Die feinen Harzteilchen sollen die reibungselektrische Ladung auf den elektrisch isolierten magnetisierbaren Toner aufbringen, um die bei einem ungleichen Aufladen auftretenden Nachteile zu beseitigen, nämlich wenn ein derartiger elektrisch isolierter magnetisierbarer Toner durch Reibung mit der Entwicklungsmanschette aufgeladen wird, wie es beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 50/45639 beschrieben ist, bei der ein ausreichendes Aufladen des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners nur schwer zu erreichen ist, und zwar aufgrund der geringen wirksamen Oberfläche der elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen, die zur reibungselektrischen Aufladung bezüglich der Oberfläche der Entwicklungsmanschette beiträgt.

Demgegenüber weist bei der Erfindung der elektrisch isolierte magnetisierbare Toner eine ausreichend große wirksame Oberfläche auf, und zwar durch den Einschluß der feinen Harzteilchen für ein umfassendes Aufladen des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners. Da darüber hinaus die feinen Harzteilchen allgemein isoliert sind und den Grad der Isolation des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners leicht erhöhen, ergibt sich selbst dann keine wesentliche Änderung in der Wirkungsweise, wenn der elektrisch isolierte magnetisierbare Toner bis zu einem gewissen Grad eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Darüber hinaus ist der elektrisch isolierte magnetisierbare Toner so beschaffen, daß seine Polarität zu der der Ladung der auf dem licht-

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empfindlichen Teil oder dem Bildträger ausgebildeten elektrostatischen latenten Bilder entgegengesetzt ist, und zwar durch Berücksichtigung der Stellung der feinen Harzteilchen in der reibungselektrischen Spannungsreihe. Damit werden die feinen Harzteilchen selbstverständlich auf die gleiche Polarität wie die elektrostatischen latenten Bilder aufgeladen. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Entwicklerwerkstoffs haftet bei dem Entwicklungsvorgang der elektrisch isolierte magnetisierbare Toner, der seine Magnetkraft und die Anziehungskraft der Magnetwalze durch die Coulombkraft überwunden hat, die durch die Ladung der elektrostatischen latenten Bilder auf dem Bildträger und das Aufladen des Toners erzeugt wird, auf dem Bildträger. Andererseits ergeben sich bezüglich der feinen Harzteilchen verschiedene Ergebnisse, je nach Material, Teilchendurchmesser, Oberflächeneigenschaften und dgl.. Diese feinen Teilchen, deren Ladung die gleiche Polarität hat wie die latenten Bilder auf dem Bildträger, werden einem Zurückstoßen durch die Coulombkraft und gleichzeitig einer Anziehungskraft durch die Coulombkraft ausgesetzt, da ihre Ladung zur Polarität des Toners entgegengesetzt ist. Daher gibt es je nach dem Gleichgewicht zwischen den oben beschriebenen Faktoren verschiedene Fälle, bei denen die feinen Teilchen an den latenten Bildern auf dem Bildträger anhaften, bei denen sie nicht an den latenten Bildern, jedoch an den Randbereichen außerhalb der latenten Bilder aufgrund des durch die latenten Bilder erzeugten elektrischen Feldes anhaften, oder bei denen sie überhaupt nicht an dem BIId-

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träger anhaften. Auch beim Übertragungsvorgang sind die sich ergebenden Bilder, die durch das elektrisch isolierte Entwicklermaterial mit einer, wie oben beschrieben, aufgebrachten elektrischen Ladung erzeugt werden, vollständig frei von einem Verschmieren oder Verwischen, wie es bei den herkömmlichen Einkomponenten-Entwicklungsverfahren auftritt. In ähnlicher Weise gibt es beim oben beschriebenen Entwicklungsvorgang Fälle, bei denen die feinen Harzteilchen am elektrisch isolierten magnetisierbaren Toner haften, so daß sie übertragen werden, oder bei denen sie überhaupt nicht übertragen werden. Derartige feine Teilchen werden jedoch allgemein bis zu einem bestimmten Grad aufgrund des sogenannten Schleiereffekts auf das Kopierpapier übertragen. Aber selbst in einem solchen Fall wird, wenn die feinen Teilchen im wesentlichen farblos und erforderlichenfalls durchsichtig gemacht werden, keine wesentliche Verschlechterung in der Qualität der Kopien bemerkt, und zwar selbst dann, wenn sie am Kopierpapier anhaften. Im Gegenteil, es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß das Wärmefixieren dadurch erleichtert wird, daß die feinen Teilchen z.B. von thermoplastischem Harz gebildet werden, das eine niedrigen Schmelzpunkt hat. In anderen Worten, ein unzureichendes Fixieren, das bei einer Verwendung von lediglich magnetisierbarer! Toner als Entwicklerwerkstoff aufgrund eines niedrigen Harzgehalts im Toner auftritt, wird durch die feinen Teilchen des harzhaltigen Werkstoffs zur ausreichenden Wärmefixierung

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ergänzt. Darüber hinaus ist es bei der oben beschriebenen Aufbereitung der feinen Teilchen mit Wachs, feinem Harz und dgl. möglich, eine Druckfixierung durchzuführen.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, sind durch Aufladen des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners mit feinen Harzteilchen ausreichend klare und bestimmte Ko= pien erreichbar, ^fahrend das Fixieren durch die Verwendung der feinen Harzteilchen sehr erleichtert wird.

Darüberhinaus können dadurch, daß die feinen Teilchen im wesentlichen farblos und durchsichtig gemacht werden, Nachteile wie etwa das Auftreten des Schleiereffekts in den Kopien usw. vorteilhaft vermieden werden, so daß man Kopien mit noch besserer Qualität erhält.

Der hier verwendete Ausdruck "im wesentlichen farblos und durchsichtig" soll so verstanden werden, daß die feinen Teilchen derart transparent sind, daß die Kopien selbst dann nicht negativ beeinflußt werden, wenn diese auf das Kopierpapier übertragen und fixiert werden. Obwohl die im i*esentlichen farblosen und durchsichtigen feinen Teilchen im pulvrigen Zustand aufgrund der Streuung der Lichtstrahlen xieißlich erscheinen mögen, so zeigen sie doch genug Transparenz, um nach dem Fixieren keinen Einfluß auf die Kopien zu haben.

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Wenn die feinen Harzteilchen so gewählt werden, daß sie nicht auf dem Bereich der latenten Bilder auf dem Bildträger haften, sondern auf dem Bereich, der keine latenten Bilder trägt, so können die feinen Teilchen eine Farbe aufweisen, die gleich dem Farbton des Kopierpapiers entspricht, wenn sie auf diesem fixiert sind. Z.B. können die feinen Teilchen bei einem Kopiervorgang auf gelbes Kopierpapier gelb gefärbt sein, so daß diese Teilchen selbst dann nicht als Schleierbilder in Erscheinung treten, wenn sie auf den Bereichen, die keine Abbilder tragen, in Schleierform anhaften.

Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Aufbaus des Entwicklerwerkstoffs oder Entwicklermaterials t , das bei einem erfindungsgemäßen Trockenentwicklungsverfahren verwendbar ist. Der Entwicklerwerkstoff t weist allgemein elektrisch isolierte magnetisierbare Tonerteilchen tm auf, die jeweils mindestens aus Harz und magnetisierbaren feinen Teilchen (nicht gezeigt) bestehen, und ist gemischt mit feinen Teilchen fr aus Harz, die bezüglich ihrer Stellung in der reibungselektrischen Spannungsreihe gegenüber den elektrisch isolierten Tonerteilchen tm verschieden sind, so daß die Tonerteilchen tm z.B. auf eine negative Polarität und die feinen Teilchen fr aus Harz auf eine positive Polarität aufgeladen werden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der Teilchendurchmesser der elektrisch iso-

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lierten Tonerteilchen tut sollte vorzugsweise im Bereich von 5 bis 25 pm liegen, während der der feinen Harzteilchen fr im Bereich von 0,1 bis 30 pm liegt. Die feinen Harzteilchen fr sollten vorzugsweise im ¥erhältnis von 1 bis 50 Gew.-^ bezüglich des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners tm hineingemischt werden.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird nun das Verfahren beschrieben, mit dem ein elektrisches Potentialmuster oder ein auf einem Aufnahmeträger, z.B. einem lichtempfindlichen Teil oder einem Bildträger X , ausgebildetes elektrostatisches latentes Bild mit Hilfe des erfindungsgemäßen Entwicklerwerkstoffs t in ein sichtbares Bild entwickelt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch eine bekannte Magnetbürsteni-Entwicklungsvorrichtung D , bei der der erfindungsgemäße Trockenentwicklerwerkstoff t verwendet werden kann.

Die Entwicklungsvorrichtung D weist einen Außenzylinder oder eine Manschette Ds aus elektrisch leitfähigem nicht magnetisierbarem Material auf, die in einem Gehäuse C. eingeschlossen ist und in Richtung des Pfeils d (bei geringer Geschwindigkeit) gegenüber dem Bildträger X drehbar angeordnet ist. Der Bildträger X kann die Form einer Trommel haben und eine lichtempfindliche Schicht oder Fläche Xs aufweisen, die auf einem elektrisch leitfähigen Träger Xb ausgebildet und in Richtung

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des Pfeils a durch geeignete Antriebsmittel (nicht dargestellt) bewegbar oder um eine Welle 1s drehbar ist. Außerdem weist die Entwicklungsvorrichtung eine Magnetwalze H mit mehreren in der Manschette Ds in Richtung des Pfeils b drehbaren Magnetpolen, eine Entwicklerwerkstoff-Rührwalze Rb mit mehreren, sich radial von deren Außenumfang nach außen erstreckenden schaufelartigen Teilen Rv , die unterhalb der Entwicklungsmanschette Ds im Gehäuse C₁ zur Stabilisierung der Reibungsaufladung zwischen den Teilchen tm und den Teilchen fr drehbar angeordnet sind, einen den Entwicklerwerkstoff aufnehmenden Tonerzuführungsbehälter oder Vorratsbehälter H , der über und in der Nähe der Walze Rb zur Zuführung des Entwicklerwerkstoffs t auf die Walze Rb durch eine an seinem unteren Teil ausgebildete Öffnung IL. vorgesehen ist und eine darin drehbar angeordnete Entwicklerwerkstoff-Zuführungswalze Ra aufweist, sowie eine Magnetbürsten-Höhenbegrenzungsplatte B₁ auf, die sich von der einen Wand des Vorratsbehälters H zur Oberfläche der Manschette Ds hinunter erstreckt, um die Höhe der Bürstenborsten zu begrenzen, die auf der Manschette Ds ausgebildet sind und in Richtung des Pfeiles c befördert werden, wenn die Magnetwalze M innerhalb der Manschette Ds rotiert.

Auf der lichtempfindlichen Schicht Xs des Bildträgers X ist das Abbild eines zu kopierenden Originals (nicht dargestellt) vorher in bekannter Weise in Form des elektrostatischen

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latenten Bildes mit z.B. positiver Polarität für die Bewegung nach rechts in Pig. 2 ausgebildet, wenn der Bildträger X in Richtung· des Pfeils a bewegt wird. Gleichzeitig werden die Magnetwalze M und die Außenmanschette Ds durch geeignete Mittel (nicht dargestellt) in Richtung des Pfeils b bzw. d in Drehung versetzt und der die Teilchen tm und fr aufgleisende und die Öffnung H_n des Vorratsbehälters H zugeführte Entwicklerwerkstoff t wird in Richtung des Pfeils c über die Manschette Ds zu einer Entwicklungssteile Dv geführt, wo die Manschette Ds der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht Xs gegenüberliegt. An der Entwicklungsstelle Dv bilden die die magnetisierbaren feinen Teilchen enthaltenden Teilchen tm die Magnetbürstenborsten entlang der magnetischen Kraftlinien aufgrund der Magnetpole der Magnetwalzen M , wobei die Bürstenborsten die Oberfläche der lichtempfindlichen Xs des Bildträgers X zur Entwicklung des auf der lichtempfindlichen Schicht Xs ausgebildeten elektrostatischen latenten Bildes berühren.

Bei der in den Pig. 2 und 3 dargestellten Anordnung ist die Außenmanschette Ds über einen Umschalter SV mit einer Vorspannungsquelle V verbunden, der die Außenmanschette Ds wahlweise mit einem positiven Potential V. , Erdpotential V„ und einem negativen Potential V, verbinden kann, und zwar durch Umschalten eines Kontaktes 1 auf die jeweiligen stationären Kontakte C ', C ' und C,' ,um das Vorspannungspoten-

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tial zur Regelung aer an dem Bildträger X anhaftenden Menge von feinen Harzteilchen fr zu steuern. Selbstverständlich ändert sich diese Adhäsionsmenge durch die Ladungsmenge, den Teilchendurchmesser, den Status der Oberfläche, die Gestalt usw. des magnetisierbaren Toners tm und der feinen Harzteilchen fr.

Im nachfolgenden werden die Versuchsergebnisse dargestellt, die sich "bei Verwendung des erfindungsgemäßen Trockenentwicklerwerkstoffs t und der Entwicklungsvorrichtung D, wie sie oben beschrieben wurde, ergaben. Biese Beispiels sollen jedoch den Bereich der Erfindung nicht einschränken.

Bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen wurde der Toner in der folgenden Weise hergestellt :

Als elektrisch isolierte magnetisierbare Tonerteilchen : HYMER-SBM-73 50 Gewichtsteile

(Styrol.Akrylharz} im Handel verwendeter Name und hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd., Japan).

Magnetisierbares Eisenoxid EB-BL 50 Gewichtsteile

(im Handel verwendeter Name und hergestellt von Chitan Kogyo Co., Ltd., Japan.)

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KETJEH BLACK EC 2 Gewichtsteile

(im Handel verwendeter Name und hergestellt von Lion Fat
and Oil Company Ltd., Japan).

Diese Werkstoffe wurden nach ihrem Mischen einem Wärem- und Knetvorgang unter Verwendung eines Dreiwalzen-Mahlwerks unterzogen und nach ihrem Abkühlen durch Mahlsteine in Tonerteilchen zerbrochen, deren Durchmesser bei 15 bis 25 Um und deren spezifischer Widerstand bei 10 j\,cm lag.

Beispiel 1

Im wesentlichen farblose und durchsichtige feine Teilchen aus Polyamid (im Durchschnitt 5 pm Durchmesser) wurden mit den in der oben beschriebenen Weise hergestellten elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen vermischt, um die auf dem Bildträger ausgebildeten elektrostatischen latenten Bilder mit positiver Polarität zu entwickeln, und die entwickelten Bilder wurden dann für ihre nachfolgende Fixierung auf das Kopierpapier übertragen. Es ergaben sich klare und bestimmte Kopien.

Beim Fixieren war zum Erreichen eines optimalen Ergebnisses weniger Wärme erforderlich als bei den später erwähnten Vergleiehsversuchen, bei denen lediglich die oben genannten elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen verwendet wurden. Selbst

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beim Druckfixieren wurden gute Ergebnisse erzielt. Beispiel 2

Feine Teilchen aus Teflon mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,6 um wurden mit den oben beschriebenen elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen gemischt und die Mischung wurde zur Entwicklung der auf dem Bildträger ausgebildeten latenten Bilder mit negativer Polarität verwendet, wobei die so erhaltenen entwickelten Bilder danach übertragen und auf dem glatten Kopierpapier fixiert wurden. Als Ergebnis erhielt man klare und bestimmte Kopien. Obwohl die feinen Teilchen aus Teflon nicht ausreichend durchsichtig waren und leicht weißlich erschienen, wurde bei diesem Beispiel kein nachteiliger Effekt auf den Kopien festgestellt. Untersucht man den Adhäsionszustand auf dem Bildträger nach dem Ent-Wicklungsvorgang, so ist festzustellen, daß die feinen Teilchen aus Teflon kaum auf den Bereichen anhaften, auf dem die Bilder ausgebildet sind, während die auf den Bereichen, auf denen keine Bilder ausgebildet sind, anhaftenden feinen Teilchen nicht im Übertragungsvorgang übertragen wurden.

Unter Verwendung des Entwicklerwerkstoffes mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurden latente Bilder mit ne-

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gativer Ladung entwickelt und die entwickelten Bilder wurden auf das Kopierpapier für die nachfolgende Fixierung übertragen. Es ergaben sich dabei Kopien auf dem Kopierpapier, die allgemein für den praktischen Gebrauch geeignet sind, obwohl die Qualität etwas geringer war als beim Beispiel 1.

Vergleichsversuch

Wenn der Kopiervorgang lediglich unter Verwendung das oben beschriebenen elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners, ohne das Mischen mit feinen Harzteilchen, bewirkt wird, so war der Entwicklungsvorgang lediglich auf die Handbereiche der Bilder beschränkt und damit nicht für den tatsächlichen Gebrauch geeignet» Der Grund dafür liegt wohl in der folgenden Überlegung. Da die reibungselektrische Ladung des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners lediglich durch den Kontakt des Toners mit der Manschette oder dem Rührteil der Entwicklungsvorrichtung erzielt wird, ist die Ladungsmenge des Toners gering, so daß dieser Toner lediglich an den Handbereichen der Bilder anhaftet, wo starke elektrische FeI-der vorhanden sind. Auch bei der Übertragung war eine größere Wärme erforderlich als in Beispiel 1 und die Fixierung konnte kaum durch Druckfixierung vorgenommen werden.

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Da die feinen Harzteilchen bei den obigen Beispielen zum Aufladen der elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen zugemischt werden, können diese feinen Teilchen aus Substanzen bestehen, die hinsichtlich ihrer Stellung in der reibungselektrischen Reihe von den magnetisierbaren Tonerteilchen verschieden sind. Zum ausreichenden Aufladen der elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen sollten die feinen Harzteilchen vorzugsweise einen Teilchendurchmesser etwa im Bereich von 0,1 bis 30 Um haben, während ihr Mischungsverhältnis mit den elektrisch magnetisierbaren Tonerteilchen etwa im Bereich von 1 bis 50 Gev.-fa gute Ergebnisse ergeben, obwohl diese Ergebnisse je nach Teilchengröße, Werkstoff und Gestalt usw. der feinen Teilchen sich unterscheiden können.

Als Werkstoff für die oben beschriebenen feinen Harzteilchen für das Mischen mit den elektrisch isolierten magnetisierbaren Tonerteilchen finden Verwendung : Polyesterharz, mit Acrylharz, Polyäthylen, Polyamid, Polycarbonat, Polystyrol, Epoxyharz, Styrol, Acrylharz und Mischungen davon, Wachs, Parsffin usw., wobei die Fixiereigenschaften dieser Werkstoffe in Betracht zu ziehen sind. Darüber hinaus können zu den feinen Harzteilchen Steuerungsmittel für die Steuerung der elektrischen Aufladung des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners und der feinen Harzteilchen hinzugefügt wer-

*5 den.

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3o

Obwohl die feinen Harzteilchen vorzugsweise farblos
und durchsichtig sein sollen, müssen sie dies in den Fällen nicht unbedingt sein, in denen sie letzten Endes nicht an den Bereichen anhaften, die die Bilder nicht bilden. In diesen Fällen sollten die feinen Harzteilchen im Gegenteil in einem Farbton gefärbt sein, der annähernd gleich dem des elektrisch isolierten magnetisierbaren Toners ist.

Wenn z.B. die Werkstoffe des magnetisierbaren Toners und der feinen Harzteilchen geeignet ausgewählt werden, so daß die feinen Teilchen stabil aufgeladen sind, mit einer
kleinen Ladungsmenge des magnetisierbaren Toners, so tritt eine Adhäsion der feinen Harzteilchen an dem die Abbildung nicht bildenden Teil kaum statt. In diesem Fall ergibt sich kein gegenteiliger Effekt bei der ausgebildeten Abbildung

und die feinen Harzteilchen sollten eher annähernd im gleichen Farbton wie der magnetisierbare Toner gefärbt sein.

Im nachfolgenden werden weitere Yersuchsergebnisse beschrieben, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Trockenentwicklerwerkstoffs mit einem Toner durchgeführt wurden, der in der folgenden Weise hergestellt wurde.

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Als elektrisch isolierte magnetisierbar Tonerteilchen HYMER-SBM-73 50 Gewichtsteile

(Styrol.Acrylharz; im Handel verwendeter Harne und hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd., JAPAN)

Magnetisierbares Eisenoxid KB-BL 100 Gewichtsteile

(im Handel verwendeter Eame und hergestellt von Chitan Kogyo Co., Ltd., JAPAN)

KETJEN BLACK EC 2 Gewichtsteile

(im Handel verwendeter Name und hergestellt von Lion Fat and Oil Co., Ltd., JAPAN).

Uach ihrem Mischen warden diese Werkstoffe einem Värme- und Knetvorgang unter Verwendung eines Wärmekneters unterzogen und nach ihrem Abkühlen durch einen Mahlstein in Tonerteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 30 pm und einem spezi-

A ·Ύ Λ λ

fischen Widerstand von 10 bis 10 J\om gebro< wird im nachfolgenden als Toner B bezeichnet.

A ·Ύ Λ λ

fischen Widerstand von 10 bis 10 J\om gebrochen. Dieeer Toner

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Beispiel 4

Als feine Harzteilchen wurden verwendet :

HYI-IKR SBM-73 100 Gewiehtsteile

KETJEW BLACK EC 6 Gewiehtsteile

Nigrosin 1 Gewichtsteil

(hergestellt von Orient Chemical Co., Ltd., JAPAN)«

Diese Werkstoffe wurden nach ihrem Mischen einem Wärme- und Knetvorgang· unter Verwendung des ¥äremkneters unterzogen und nach dem Abkühlen durch einen Mahlstein in feine Harzteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 4 bis 20 tun gebrochen. Diese feinen Harzteilchen hatten den gleichen Schwarzfarbton wie der Toner B . Die Ladungsmenge durch die Kombination der feinen Harzteilchen mit dem Toner B ist mit 10 uC/G klein, was darauf zurückzuführen ist, daß die feinen Teilchen im wesentlichen vom gleichen Harz gebildet werden wie der Toner B.

Sie so gebildeten feinen Harzteilchen wurden mit dem oben erwähnten magnetisierbaren Toner B zur Entwicklung der auf dem Bildträger ausgebildeten elektrostatischen latenten Bilder mit positver Ladung gemischt. Das so erhaltene sichtbare Tonerbild wurde auf das glatte Kopierpapier übertragen und danach mit einer Wärmewalze fixiert. Es ergaben sich damit Kopien von

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guter Qualität. Bei einer Untersuchung des Zustande des auf den Bildträger nach der Entwicklung anhaftenden Entwicklerwerkstoff wurde festgestellt, daß der magnetisierbare Toner und eine geringe Menge der feinen Harzteilchen lediglich auf den die Abbildung abbildenden Bereich anhafteten. Dies zeigt, daß das erfindungsgemäße Entwicklermaterial auch für Kopiegeräte des Direktentwicklungstyps anwendbar ist.

Es ist hier anzumerken, daß die an dem die Abbildung nicht bildenden Bereich anhaftenden feinen Harzteilchen nicht vom Bildträger auf ein Übertragungsmaterial bzw. Kopierpapier durch das Bildübertragungsverfahren mit Corona-Entladung bei der üblichen elektrophotographischen Kopieran lage des Übertragungstyps übertragen werden können. Daher können bei diesen Kopieranlagen die feinen Harzteilchen in gleicher Weise wie oben gefärbt sein.

Beispiel 5

Toner für Minolta EP-1 (hergestellt von Monolta Camera Kabushiki Kaisha, Japan) wurde als feine Harzteilchen bezüglieh des Toners B verwendet, wobei die Ladungsmenge des Toners B bei 18 uC/g lag.

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Der magnetisierbare Toner und der Toner für Minolta EP-1 wurde für die Entwicklung des auf dem Bildträger ausgebildeten elektrostatischen latenten Bildes mit positiver Ladung gemischt. Des so erhaltene sichtbare Tonerbild wurde auf glattes Kopierpapier übertragen und danach durch eine Wärmewalze fixiert. Es ergaben sich Kopien mit guter Qualität. Bei Prüfung des Zustande des auf dem Bildträger nach dem Entwicklungsvorgang anhaftenden Entwicklerwerkstoffs wurde festgestellt, daß der magnetisierbar Toner und der Toner für EP-1 auf dem die Abbildung bildenden Bereich anhafteten, während lediglich der Toner für EP-1 auf dem Bereich um den die Abbildung bildenden Bereich anhaftete. Dieser Toner für EP-1 wurde jedoch nicht übertragen.

Es ist hier anzumerken, daß die feinen Harzteilchen bezüglich der Erfindung auch diese einschließen, die aus einer Mischung von vielen Verbindungen bestehen. Dabei sollte jedoch die Stellung der Mischung in der reibungselektrischen Spannungsreihe bezüglich des magnetisierbaren Toners unter der Annahme verglichen werden, daß die Mischung ein Stoff ist.

Als elektrisch isolierende magnetisierbare Tonerteilchen können auch bekannte Strukturen verwendet werden, bei denen für optimale Ergebnisse der Teilchendurchmesser vorzugsweise bei 5 bis 25 tun liegt.

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ORiGlNAL INSPECTED

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Entwicklerwerkstoff die elektrostatischen latenten Bilder vorteilhaft entwickelt und die unfixierten Tonerbilder klar und bestimmt durch die Corona-Übertragunr auf das Kopierpapier übertragen werden können, wobei die den herkömmlichen Entwicklerwerkstoffen anhaftenden Nachteile im wesentlichen eliminiert werden. Somit kann der erfindungemäße Entwicklerwerkstoff leicht für Kopiergeräte sowohl des Direktentwicklungstyps als auch des Übertragungstyps verwendet werden.

Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsform sind für den .Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims (11)

1. η .J Trockenentwicklerwerkstoff zur Verwendung bei einem elektrophotographischen Trockenentwicklungsverfahren , dadurch gekennzeichnet , daß es elektrisch isolierenden, magneti-

   und
   sierbaren Toner, der mindestens Harz /magnetisierbare feine Teil-

   5 chen enthält, und feine Teilchen aus einem Harz, das hinsichtlich seiner Stellung in der reibungselektrischen Spannungsreihe von dem Toner verschieden ist aufweist, wobei der Entwicklerwerkstoff durch Mischen des Toners und der feinen Teilchen gebildet wird.
2. 2. Trockenentwicklerwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch g e 10 kennzeichnet, daß der Teilchendurchmesser bei dem elek trisch isolierenden magnetisierbarer! Toner im Bereich von 5 his 25

   Θ09813/0Θ33

   ORIGINAL INSPECTED

   BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4 030 448 (BLZ 200 800 00) ■ POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 TELEGRAMM: SPECHTZIES

   SL

   unu bei den feinen Harzteilchen bei 0,1 bis 30 um liegt.
3. 3. Trockenentwicklerwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die feinen Harzteilchen in den elektrisch isolierenden magnetisierbaren Toner im 7erhältnis von 1 bis 50 Gew.-% bezüglich des Toners hineingemischt werden.
4. 4. Trockenentwicklerwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die feinen Harzteilchen im wesentlichen farblos und durchsichtig sind»
5. 5. Trockenentwicklerwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß der elektrisch isolierende magnetisierbare Toner durch Reibungskontakt zwischen den feinen Harzteilchen und dem elektrisch isolierenden magnetisierbaren Toner auf eine für die Entwicklung geeignete Polarität aufgeladen wird.
6. 6. Trockenentwicklerwerkstoff nach Ansprach 1 , dadurch gekennzeichnet ₉ daß die feinen Harzteilchen nicht magnetisierbar sind.
7. 7. Trockenentwicklerwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Harzteilchen fixiert werden können.

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8. 8. Trockenentwicklerwerkstoff nach Ansprach 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerwerkstoff für eine Entwicklungsvorrichtung des Magnetbürstentyps verwendet wird.
9. 9· Trockenentwicklerwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die feinen Harzteilchen mit einem Farbton gefärbt werden, der gleich dem der elektrisch isolierend magnetisierbaren Tonerteilchen ist.
10. 10. Trockenentwicklerwerkstoff nach Anpruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Harzteilchen elektrisch isolierend sind.
11. 11. Verfahren zur Herstellung des Entwicklerwerkstoffs zur Verwendung bei einem Trockenentwicklungsverfahren, dadurch gekennzeichnet , daß es die Verfahrensschritte aufweist :

    Bereitstellung von elektrisch isolierend magnetisierbarer Toner, bei dem der Durchmesser der einzelnen Teilchen im Bereich von 5 bis 25 um liegt und der mindestens Harz und magnetisierbare feine Teilchen aufweist, Bereitstellen von feinen Harzteilchen, bei denen der Teilchendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 30 pn liegt und die sich hinsichtlich ihrer Stellung in der reibungselektrischen Spannungsreihe vom Toner unterscheiden, und Mischen

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    der feinen Harzteilchen in den elektrisch isolierten magnetisierbaren Toner im Verhältnis von 1 t)is 50 bezüglich des Toners.

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