DE2847768C2 - Elektrophotographisches Entwicklungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Entwicklungsverfahren zum Entwickeln elektrostatischer latenter Bilder, bei dem elektrisch isolierende Tonerteilchen mit magnetischen Trägerteilchen gemischt werden und diese Mischung auf das auf einem Aufzeichnungsmaterial ausgebildete elektrostatisch·, 9ild mit einer Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung aufgebracht wird.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der US-PS 39 47 370. Bei diesem bekannten Verfahren werden Trägerteilchen mit einer Größe zwischen 100 und 600 um mit erheblich kleineren Tonerteilchen gemischt. Beim Entwickeln wird der Entwickler, der die elektrostatisch an den Oberflächen der Trägerteilchen anhaftenden Tonerteilchen enthält, in Bürstenkontakt auf eine das latente Bild tragende Oberfläche gebracht, wobei allein die Tonerteilchen durch die gemeinsame Wirkung von mechanischen und elektrostatischen Kräften von den Trägerteilchen getrennt und aufgrund der Ladungen des Bildes auf den das latente Bild tragenden Bereichen aufgebracht werden, so daß damit das latente Bild in ein sichtbares Bild verwandelt wird.
Bei diesem bekannten Entwicklungsverfahren treten die folgenden Probleme auf.

1. Wenn die Tonerteilchen und die Trägerteilchen nicht jederzeit in einem konstanten Mischungsverhältnis gehalten werden, so liefert der Entwickler nicht mit ausreichender Stabilität den gewünschten Effekt. Da die Tonerteilchen beim Entwickeln aus der Entwicklungumischung verbraucht werden, die Trägerteilchen hingegen nicht, verarmt der Entwickler mit der Zeit an Toner. Es muß von Zeit zu Zeit deshalb Toner nachdosiert werden. Bei dem herkömmlichen geringen Toneranteil am Entwickler tritt diese Verarmung schnell ein, äußert sich aber nur in einer sehr geringen Volumenabnahme der gesamten Entwicklermischung, deshalb muß eine Nachdosierung von Toner sehr häufig vorgenommen werden, kann aber nur sehr schwer automatisch anhand des Entwicklungsvolumens gesteuert werden.

2. Beim bekannten Verfahren ist eine Entwicklung mit besonders guten bzw. scharfen Rändern nur mit einem bestimmten Trägermaterial und eine besonders gute Entwicklung von Flächen nur mit einem anderen Tragennateria! möglich, so daß diese beiden Ziele offenbar nicht gleichzeitig erreichbar sind.

Der Erfindung liegt des.halb die Aufgabe zugrunde, ein elektrophotographisches Entwicklungsverfahren zu schaffen, durch welches sowohl randscharfe Abbildungen, als auch Abbildungen mit einer guten Entwicklung von Flächen erzielt werden können, und bei welchem der Toneranteil an der Entwicklermischung ohne große Probleme nachdosiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Trägerteilchen mit Durchmessern, die im wesentli-

chen im Bereich von 5 bis 40 μπι liegen, und mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 10^l2ßcm verwendet werden, daß der Anteil der Tonerteilchen in der Mischung im Bereich von 2 bis 50 Gew.-% liegt, und daß der Spalt zwischen dem Außenumfang der die Magnetbürste erzeugenden Entwicklungseinrichtung und dem Aufzeichnungsmaterial 0,5 bis 0,7 mm beträgt.

Durch die erfindungsgemäße optimale Wahl der vier für das Entwicklungsverfahren wichtigen Parameter wird überraschenderweise erreicht, daß Kopien hergestellt werden können, weiche sowohl in ihren Rändern sehr scharf sind, als auch in Flächen deckend. Dabei kann der Tonergehalt an der Entwicklermischung ohne große Schwierigkeit konstant gehalten werden.

Vorzugsweise beträgt der Anteil der Tonerteilchen an der Entwicklermischung zwischen 6 und 35 Gew.-%. Die Trägerteilchen haben dabei vorzugsweise einen Durchmesser von 5 bis 30 μίτι, weiter vorteilhafterweise einen Durchmesser von 10 bis 25 μηι und bestehen vorteilhafterweise mindestens aus einem Harz mit hohen elektrischen Isoliereigenschaften und aus magnetisierbaren feinen Teüchen. Der spezifische Widerstand des Harzes beträgt vorteilhafterweise mindestens 10'⁴QCm und der Anteil der magnetisierbaren Teilchen am Träger beträgt vorteilhafterweise 40 bis 75 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Trägerteilchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Versuchen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Geräts, das für Versuche mit herkömmlichen Eisen-Trägerteilchen mit verminderter Größe verwendet wurde, und eine beispielsweise Darstellung des Verhaltens der Eisen-Trägerteilchen und der Tonerteilchen, wie es bei den Versuchen beobachtet wurde, und

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Entwicklungsgerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen clektrophotographischen Entwicklungsverfahrens.

Zur Untersuchung der Ursachen für die verschiedenen Probleme, wie sie beim herkömmlich·.<i Magnetbürstenentwicklungsverfahren auftreten, wurder Versjche durchgeführt und es wurde herausgefunden, daß einige dieser Probleme durch die Verwendung von Trägerteilchen mit verminderter Größe überwunden werden können.

Die Verwendung von Trägerteilchen mit vermindertem Durchmesser bringt jedoch auch Schwierigkeiten mit sich, was im nachfolgenden im Detail anhand der Versuche 1 bis 3 bt schrieben wird.

F ι g. 1 zeigt schematisch das bei den Versuchen 1 bis 3 verwendete Gerät, das ein Aufzeichnungsmaterial 1 aufweist, das in Pfeilrichtung drehbar ist und auf seiner Oberfläche das zu entwickelnde elektrostatische latente Bild trägt Eine in Pfeilrichtung drehbare Entwicklungsmanschette 2 umschließt einen stationären Magneten 3, der durch seine Magnetwirkung auf der Umfangsfläche der Manschette 2 eine Entwicklerbürste ausgebildet, die sich aus Tonerteilchen Tund Trägerteilchen C zusammensetzt. Damit ist die Entwickler-Magnetbürste geeignet, das elektrostatische latente Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial 1 aufgrund des Bürstenkontakts mit diesem zu entwickeln.

Versuch 1

Der Entwickler wurde aus Tonerteilchen mit 10—20μπι Durchmesserund Eisen-Trägerteilchen (Eigenwiderstand: 9,8 χ 10-⁶Qcm) mit 40 — 60 μίτι Durchmesser im Gewichtsverhältnis von 1 :1 hergestellt, und zwar dadurch, daß die Bestandteile durch Aufrühren miteinander gemischt wurden. Der Abstand zwischen dem lias latente Bild !ragenden Aufzeichnungsmaterial 1 und der Entwicklungsmanschette 2 betrug 3,5 mm.

Die so erhaltenen entwickelten Bilder (sie wurden beobachte', nachdem sie vom das Bild tragenden Aufzeichnungsmaterial 1 unter Verwendung einer Corona-Entladungseinrichtung, gleich wie in den Versuchen 2 und 3, auf ein Bildempfangsmaterial aus Papier übertragen wurden) wiesen viele weiße Flecken in den Bildbereichen auf und waren damit unbrauchbar. Was jedoch die auf dem Aufzeichnungsmateria! 1 ausgebildeten Toncbilder betraf, so besaßen sie doch, obwohl sie einen geringen Schleiereffekt aufwiesen, eine bessere Au'iösung und einen größeren Schwärzungsumfar.j als die bei Verwendung von herkömmlichen Trägerkörnchen mit 100 bis 200 μπΊ Durchmesser.

Es wurde herausgefunden, daß die weißen Flecke in den Bildbereichen mit Abnahme des Anteils der Tonerteilchen bezüglich der damit gemischten Trägerteilchen zunahm. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei einem kleineren Anteil von To-erteilchen die Trägerteilchen im Entwickler leichter einander berühren, was zur Folge hat. daß bei einer Ausbildung des Entwicklers zu einer Bürste von der Entwickkmgsmanschette Ladungen in die Trägertei':hen injiziert werden, was eine Ablagerung der Trägerteilchen auf dem das latente Bild tragenden Aufzeichnungsmaterial zur Folge hat. (Die Ablagerung der Trägerteilchen auf dem das latente Bild tragenden Aufzeichnungsmaterial scheint der Ablagerung des Einkomponenien-Entwicklers auf dem das Bild tragenden Teil zu ähneln.) Während der Übertragung der Tonerbilder mil Hilfe der Corona-Eniladung auf das Bildempfangsmaterial behindern die so auf das das Bild tragende Aufzeichnungsmaterial abgelagerten Trägerleilchen die Übertragung der Tonerteilchen auf das Bildempfangsmaterial in der Nähe der abgelagerten Trägerteilchen. Die Behinderung der Tonerübertragung findet vorzugsweise daher statt, da die Trägerteilchen, die größer sind als die Tonerteilchen, den Kontakt der 1 onerteilchen mit dem Bildempfangsmaterial stören, was in der Nähe der abgelagerten Trägerteilchen während der Übertragung zu einer Verminderung des Übertragungspotentials führt.

Versuch 2

Ein weiterer Versuch wurde genau unter den gleichen Bedingungen wie beim Versuch 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Abstand zwischen dem das Bild tragenden Aufzeichnungsmaterial 1 und der Entwicklungsmanschette 2 auf 1,0 m:c vermindert wurde.

Der Versuch führt zu einer deutlicheren Ablagerung der Trägerteilchen auf dem das latente Bild tragenden Aufzeichnungsmaterial und zu einem ausgeprägterem Auftreten von weißen Flecken in den Bildbereichen gegenüber Versuch 1, £ine genaue Beobachtung der entwickelten Bilder zeigte weitere Störungen in den HochDotential-Bereichen der elektrostatischen latenten Bilder. Dies scheint auf die in F i g. 1 dargestellte ketten-

artige Anordnung der Trägerteilchen C im direkten Kontakt miteinander zurückzuführen zu sein, wobei diese Anordnung in den latenten Bildbereichen mit hohem Potential ausgebildet wird und durch sie die Ladungen freigesetzt werden, so daß die Bildbereiche zusammenbrechen. (Die oben erwähnte Anordnung ergibt sich aus der magnetischen Anziehung zwischen den Trägerteilchen, wodurch die dazwischen angeordneten Toncrteilchen herausgedrückt werden, da die Trägerteilchen und die Tonerteilchen annähernd die gleiche Größe aufweisen.)

Versuch 3

ίο Es wurde ein weiterer Versuch unter genau den gleichen Bedingungen wie in Versuch 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß Eisen-Trägcrtcilchen (Eigenwiderstand:9.8χ 10"Ωcm) mit 25—35 μπι Durchmesser verwendet wurden.

Der Versuch zeigte eine weitere Zunahme der Ablagerung von Trägerteilchen auf dem das latente Bild tragenden Aufzeichnungsmaterial und eine noch deutliche kettenartige Ausbildung der Trägerteilchen im Vergleich zu den in den Ver-.uchen I und 2 erhaltenen Ergebnissen. Die entwickelten Bilder waren überhaupt nicht brauchbar.

Die Versuche 1 bis 3 zeigen damit verschiedene Schwierigkeiten auf, wie sie bei der Verwendung von Trägerteilchen verminderter Größe auftreten.

Es wurden weitere Versuche und Untersuchungen durchgeführt und es wurde herausgefunden, daß elektrostatische latente Bilder mit sehr zufriedenstellenden Ergebnissen entwickelt werden können, wenn Trägerteilchen verwendet werden, die (1) im Reibungskontakt mit den Tonerteilchen dieser reibungselektrisch auf eine Polarität aufladen können, die für die Entwicklung der elektrostatischen latenten Bilder geeignet ist, die (2) magnetisch sind und die (3) einen spezifischen Widerstand von mindestens 10¹²Qcm aufweisen, wobei die Trägerteilchen einen Durchmesser von 5—40 μπι, besser 5—30 μπι und vorzugsweise 10—15 μπι aufweisen.

Derartige Trägerteilchen können hergestellt werden durch Dispft 'gieren von magnetischen feinen Teilchen in einem Harz, das isolierende Eigenschaften besitzt und einen Eigenwiderstand von mindestens 10^ΜΩΰπι aufweist. Beispiele fi - brauchbare Isolierharze sind Polyethylen, Polyacrylsäureester, Polymethylmethacrylat, Polystyrol. Epoxyharz, Kumaronharz. Maleinsäureester, Phenolharz oder Fluorkoh!enwasserstof^fharz. Beispiele für t, geeignete magnetische feine Teilchen sind Fe2C>3, FejCU oder Ferrit. Die erfindungsgemäüen Trägerteilchen \

können beispielsweise oadurch hergestellt werden, daß magnetische feine Teilchen mit dem Harz in einem geschmolzenen Zustand gemischt werden, die Mischung abgekühlt wird, die abgekühlte Mischung granuliert und das sich ergebende Granulat bzw. die sich ergebenden Körnchen durchgesiebt werden.

Typische Versuche, die zur Vollendung der Erfindung durchgeführt wurden, werden im nachfolgenden als Versuche 4 — 6 beschrieben

Zur besseren Darstellung der Erfindung zeigt F i g. 2 ein Entwicklungsgerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen elektrographischen Entwicklungsverfahrens. Das bei den Versuchen 4—6 verwendete Gerät weist die folgende Konstruktion auf.

Das Entwicklungsgerät weist eine Entwicklungsmanschette 2 aus nicht magnetischem Material, die gegenüber einem als Träger des elektrostatischen latenten Bilds dienenden elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial 1 starr angeordnet ist, sowie eine Magnetwalze 3 auf, die in die Manschette 2 eingepaßt ist und sich mit hoher Geschwindigkeit dreht. In der Nähe der Manschetten-Walzen-Anordnung ist die Walze 4 zum Aufrühren eines aus Tonerteilchen und Trägerteilchen bestehenden Entwicklers, eine Rakel 5 zum Regulieren der Höhe einer Entwic! lerbürste. eine Tonerteilchen-Nachfüileinrichtung 6 und eine Abstreifplatte 7 vorgesehen. Die Tonerteilchen-Nachfülleinrichtung 6 weist einen Tonertank 9 zur Aufnahme der Tonerteilchen 8, eine Nachfüllwalze 10, deren Umfang teilweise innerhalb des Tonertanks 9 angeordnet ist und die an ihrer Umfangsfläche Ausnehmungen aufweist, sowie eine P'atte 11 zum Regulieren der nachzufüllenden Tonerteilchenmenge auf. Die Manschette 2 des Entwicklungsgerätes ist in einem Abstand von 0,7 mm zum Aufzeichnungsmaterial 1 angeordnet.

Versuch 4

Die Trägerteilchen wurden kus den folgenden Hauptbestandteilen hergestellt:

Styroiacrylharz
Eisenoxid

Das Harz und der magnetische Werkstoff wurden im Gewichtsverhältnis von 1 :1 miteinander gemischt, so daß sich 3—60 μπι große Körnchen (spezifischer Widerstand: 10^Ι2Ωαη) ergaben, die entsprechend ihrem Durchmesser in vier Gruppen von 3—5 μπι, 20—40 μπι und 40—60 μΐη eingeordnet wurden.

Die Tonerteilchen (spezifischer Widerstand: mindestens 10¹⁴ Ω cm. Größe: 10 μΐη) wurden aus den folgenden Hauptbestandteilen hergestellt:

Styro!acry!harz \

Druckerschwärze \

Nigrosine J. 50 420

Unter Mischen der Tonerteilchen mit jeder der Trägerteilchengruppe wurden vier Arten von Entwickler herges'ellt Diese wurden jeweils bei dem in F i g. 2 dargestellten Gerät für Versuche verwendet, deren Ergebnisse in Tabelle 1 angegeben sind. Be: diesen Entwicklern zeigt die Kombination von Träger und Toner, daß die

Trägerteilchen reibungselektrisch negativ und die Tonerteilchen positiv aufgeladen werden (gleich wie in den Versuchen 5 und 6). Bei diesen Versuchen hatten die elektrostatischen latenten Bilder eine negative Polatität.

Tabelle 1

-—.,,,~. GröBc\ltm) der Träger	Entwickeltes Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial	Schleier	Schwärzungsumfang	Übertragenes Bild
teilchen im Entwickler	Auflösung	keiner	nicht voll zu
40-60	7.1		friedenstellend	unbrauchbar
		keiner	gut
20-40	8,0	gering	gut	brauchbar
5-20	7.1	merkbar	gut	brauchbar
3-5	—	unbrauchbar

Die in dieser Tabelle dargestellten Ergebnisse werden im nachfolgenden beschrieben.

Entwickler mit 40—60 μιτι großen Trägerteilchen

Die auf der photoleitfähigen Oberfläche entwickelten Bilder hatten eine relativ gute Qualität, mit der Ausnahme, daß ihr Schwärzungsumfang nicht voll zufriedenstellend war. Es wurden jedoch nicht selten um die Bildbereiche herum abgelagerte Trägerteilchen gefunden. Diese Ablagerung der Trägerteilchen erzeugte viele weiße Fiecken in den übertragenen Bildern, was die Kopien sehr unansehbar und nicht akzeptierbar macht.

Entwickler mit 20—40 μπι großen Trägerteilchen

Die auf der photoleitfähigen Oberfläche entwickelten Bilder waren in jeder Hinsicht zufriedenstellend. Obwohl eine etwas größere Menge von Trägerteilchen um die Bildbereiche herum gefunden wurde als im Falle der 40—60 μΐη großen Teilchen, waren die übertragenen Bilder fast frei von den oben erwähnten weißen Flocken, da die abgelagerten Trägerteilchen kleiner waren. (Insbesondere die Verwendung eines Entwicklers mit 20—30 μπι großen Trägerteilchen oder 20—25 μπι großen Trägerteilchen ergab überhaupt keine weißen Flecken, was durch das unbewaffnete Auge bestätigt wurde.) Außerdem wurde festgestellt, daß die übertragenen Bilder in jeder Hinsicht mit den auf der photoleitfähigen Oberfläche entwickelten Bildern vergleichbar und für den Gebrauch voll akzeptabel sind. Es wurde auch herausgefunden, daß die übertragenen Bilder von der Übertragung der Trägsrablagsrung um die BHdberslchs herum fr?i waren.

Entwickler mit 5—20 μπι großen Trägerteilchen

Die auf dar photoleitfähigen Oberfläche entwickelten Bilder besaßen eine ziemlich gute Qualität. Die Ablagerung einer beträchtlich zunehmenden Menge von Trägerteilchen um die Bildbereiche herum führte jedoch zu einem Schleiereffekt und zu einer verminderten Auflösung. Bis auf einige Trägerteilchen wurde jedoch die Trägerablagerung nicht auf das Bildempfangsmaterial übertragen und die übertragenen Bilder wiesen eine gute Qualität auf und waren voll brauchbar. Die spezielle Verwendung von 5— ΙΟμπι großen Trägerteilchen im Entwickler führte nichtsdestoweniger zur Übertragung einer ziemlich beträchtlichen Menge von Trägerteilchen auf das Bildempfangsmaterial, wodurch sich ein merkbarer Schleiereffekt in den übertragenen Bildern ergab.

Entwickler mit 3—5 μπι großen Trägerteilchen

Es wurde herausgefunden, daß um die auf der photoleitfähigen Oberfläche entwickelten Büdbereiche herum und auf dem Bildempfangsmaterial eine beträchtliche Menge von Trägerteilchen abgelagert wurde. Die Kopien wiesen daher eine sehr schlechte Auflösung und einen deutlichen Schleiereffekt auf, so daß sie keinesfalls akzeptierbar waren.

Das übertragene Bild nach Tabelle 1 v/urde dadurch erhalten, daß das Bildempfangsmaterial in engen Kontakt mit der das entwickelte Bild tragenden photoleitfähigen Oberfläche gebracht und gleichzeitig durch Corona-Entwicklungseinrichtung das Bildempfangsmaterial auf seiner Rückseite auf eine Polarität aufgeladen wurde, die zur Polarität der Ladung der Tonerteilchen entgegengesetzt ist, was übrigens auch bei Tabelle 2 der Fall ist. Da das Verfahren der Übertragung von Tonerbildern durch die Corona-Entladung bereits bekannt ist und häufig bei elektrophotographischen Kopieranlagen des Tonerbild-Übertragungstyps verwendet wird, wird dieses Verfahren nicht im Detail beschrieben.

Versuch 5

Es wurden verschiedene Arten von Trägerteilchen (10—25 μπι Durchmesser und mindestens 10⁹ Ω cm spezifischer Widerstand) aus den gleichen Hauptbestandteilen wie in Versuch 4 hergestellt. Das Harz und der magnetische Werkstoff wurden im Gewichtsverhältnis von 1 :1 miteinander gemischt. Die Trägerteilchen wurden entsprechend dem spezifischen Widerstand in vier Hauptgruppen eingeteilt, nämlich <10'°Ωαη, 10¹⁰— 10^Ι2Ωαη, ΙΟ¹²—10^ΜΩ cm und MO¹" Ω cm. Die gleichen Tonerteilchen wie in Versuch 4 wurden mit jeder Gruppe der Trägerteilchen unter Aufrühren gemischt, um vier Arten von Entwickler herzustellen, die jeweils bei dem in F i g. 2 dargestellten Gerät für die Entwicklungsversuche verwendet wurden. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.

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! Tabelle 2 ^m

Spezifischer Widerstand	Übertragenes Bild	Menge der auf dem
(Ω cm) der Trägcrtcilchcn		Bildempfangsmaterial
im Entwickler		abgelagerten
		Trügerlcilehcn

<10¹⁰ brauchbar groß

IO'°-1O¹² brauchbar groß

ίο 10^l2-l0^M brauchbar klein

>10^M brauchbar sehr klein

Diese Ergebnisse werden im nachfolgenden beschrieben.

Da herausgefunden wurde, daß die übertragenen Bilder, unabhängig von der Veränderung des spezifischen Widerstands der Trägerteilchen im Entwickler, alle ähnlich brauchbar waren, wird eine Beschreibung in dieser Hinsicht weggelassen.

Entwickler mit Trägerteilchen, die einen spezifischen Widerstand von
< 10^loncmund 10'°—10" Ω cm aufwiesen

Die Trägerteilchen wiesen eine starke Neigung zum Anhaften an den Bildbereichen auf der photoleitfähigen Oberfläche bei der Entwicklung auf, wobei eine große Menge der Trägerteilchen von den Bildbereichen auf das Bildempfangsmaterial übertragen wurde. Die Ablagerung einer derartig großen Menge von Trägerteilchen auf Bereichen des Bildempfangsmaterials, auf denen die Tonerteilchen abgelageri werden sollten, beeinträchtigt das Fixieren der übertragenen Toncrbilder oder bringt eine unansehnliche Farbe der Kopien mit sich, da die Bilder auf dem Bildempfangsmaterial dann von den Tonerteilchen und von den Trägerteilchen mit verschiedenen Farben gebildet werden. Darüber hinaus können die auf das Bildempfangsmaterial übertragenen Trägerteilchen auf keinen FaI! wiedergewonnen werden. Die Ablagerung einer großen Menge von Trägerteilchen auf das Bildempfangsmaterial führt zu einem Verbrauch der Trägerteilchen.

Um das Bildempfangsmaterial bezüglich der Ablagerung der Trägerteilchen auf dem Bildempfangsmaterial zu prüfen, wurde ein Magnet mit einer Oberflächenflußdichte von 1000 g in der Nähe der rückwärtigen Oberfläche des Bildempfangsmaterials gebracht. Wenn das Bildempfangsmaterial durch den Magnet angezogen wurde, so wurde das Ergebnis so ausgelegt, daß eine große Menge von Trägerteilchen abgelagert wurde. Die Kopien, die sich bei diesem Versuch unter Verwendung des genannten Entwicklers ergaben, wurden natürlich leicht von dem Magneten angezogen.

Entwickler mit Trägerteilchen mit einem spezifischen Widerstand von ΙΟ¹²— ΙΟ¹⁴ Ω cm

Es ergab sich auf dem Bildempfangsmaterial eine geringere Ablagerung von Trägerteilchen, etwa im Verhältnis von einem Trägertenchen zu vierzig Tonerteilchen. Bei der magnetischen Prüfung wurde das Bildempfangsmaterial kaum durch den Magneten angezogen. Dieser Grad der Trägerablagerung hatte einen geringen oder keinen Einfluß auf das Fixieren und auf die Farbe der übertragenen Bilder.

Entwickler mit Trägerteilchen mit einem spezifischen Widerstand > 10¹⁴ Ω cm

Die auf dem Bildempfangsmaterial abgelagerten Trägerteilchen waren kaum unter einem Elektronenmikroskop festzustellen, es war also eine sehr geringe Menge. Beim Magnetversuch wurde das Bildempfangsmaterial überhaupt nicht vom Magneten angezogen.

Versuch 6

Die gleichen Hauptkomponenten für die Trägerteilchen wie in Versuch 4 wurden in fünf Arten von Trägerteilchen zusammengestellt. Ausgehend von der Gesamtzahl der Trägerteilchen enthielten sie die Magnetkomponente in den folgenden Anteilen:

30 Gew.-%,
40 Gew.-o/o,
50 Gew.-%,
60 Gew.-% und
70 Gew.-%.

Die Trägerteilchen hauen eine Größe von 10— 25 μηι und mindestens einen spezifischen Widerstand von i O^{1 J} Ω cm. Die gleichen Tonerteilchen wie in Versuch 4 wurden mit jeder Art von Trägerteüchen unter Aufrühren gemischt so daß sich fünf Arten von Entwickler ergaben. Diese Entwickler wurden bei dem Gerät nach F i g. 2 für diesen Versuch verwendet. Die sich dabei ergebenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3

Verhältnis (Gcw.-%) Ablagerung von Trägerlcilchcn auf der Transportfähigke'i

der Magnetkomponente photoleilfähigcn Oberfläche des Entwicklers

im Träger um die Bildbereiche herum Bildbereiche

30 ja ja gering

40 ja geringfügig gering

50 geringfügig geringfügig gut

60 keine keine gut in

70 keine keine gut

Die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse werden im nachfolgenden beschrieben.

Bei der Herstellung der Trägerteilchen durch Dispergieren eines fein verteilten magnetischen Werkstoff in einem Harz ist es im wesentlichen unmöglich, 75 Gew-%o oder mehr des Magnetwerkstoffes zu verwenden, so daß Trägerteilchen mit mehr als 70 Gew.-% des Magnetwerkstoffes nicht bei diesem Versuch geprüft wurden.

Abgerungen der Trägerteilchen auf der photoleitfähigen Oberfläche {um die Bildbereiche herum)

Die Ablagerung der Trägerteilchen fand bei den Trägerteilchen mit 50 Gew.-% Magnetmaterial und deutlich bei den Trägerteilchen mit 40 Gew.-% oder weniger Magnetmaterial statt. Ausgenommen in einer großen Menge, wird jedoch die Ablagerung der Trägerteilchen nicht auf das Bildempfangsmaterial übertragen. Tatsächlich wurde bei Verwendung des Entwicklers nach diesem Versuch kein spezieller negativer Effekt auf die übertragenen Bilder festgehalten.

Ablagerung der Trägerteilchen auf der photoleitfähigen Oberfläche (Bildbereiche)

Die Ablagerung der Trägerteilchen fand statt bei den Trägerteilchen mit 50 Gew.-% Magnetwerkstoff und deutlich bei denen mit 30 Gew.-% oder weniger Magnetwerkstoff. Die Ablagerung der Trägerteilchen ist unerwünscht, wie es bereits bei Versuch 5 beschrieben wurde. Tatsächlich traten beträchtliche Beanstandungen auf, wenn der Anteil des Magnetwerkstoffs nicht mehr als 30 Gew.-% beträgt.

Transportfähigkeit des Entwicklers

Bei wiederholtem Gebrauch setzten sich die Entwickler, die Trägerteüchen mit nicht mehr als 40Gew.-% Magnetwerkstoff enthielten, in verschiedenen Bereichen der Entwicklungseinrichtung ab, was auf die geringe Flußfähigkeit des Entwicklers zurückzuführen ist und was dazu führte, daß der Entwicklungseinrichtung der Entwickler nicht ausreichend zugeführt wurde. Damit sind derartige Entwickler in ihrer Transportfähigkeit erheblich beeinträchtigt. Die Entwickler, bei denen die Trägerteilchen mindestens 50 Gew.-% Magnetwerkstoff aufweisen, waren auch im kontinuierlichen Versuch über eine lange Zeitdauer hinweg brauchbar, ohne daß die oben erwähnten Schwierigkeiten auftraten.

Im nachfolgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrographischen Entwicklungsverfahrens beschrieben. Entsprechend diesem Beispiel wurde das Verfahren mit der in F i g. 2 dargestellten Entwicklungseinrichtung durchgeführt und ein Entwickler verwendet, der aus Tonerteilchen und Trägerteilchen bestand, die beide die gleichen Hauptbestandteile wie in Versuch 4 aufweisen, wobei die Trägerteilchen einen spezifischen Widerstand von 10¹³ Ω cm, eine mittlere Größe von 15 μηι und 60 Gew.-% Magnetwerkstoff aufwiesen. Der Abstand zwischen dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial 1 und der Entwicklungsmanschette 2 wurde mit 0,5 mm eingestellt und an die Entwicklungsmanschette 2 wurde eine Vorspannung mit der gleichen Polarität wie das elektrostatische latente Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial angelegt, und in seinen bildfreien Bereichen das Potential von — 350 V aufweist.

Unter den oben genannten Bedingungen wurde der Entwickler über eine lange Zeitdauer hinweg wiederholt verwendet. Eine danach durchgeführte Prüfung ergab, daß die Oberfläche der Trägcrleilchen im Entwickler überhaupt keine Verschmelzung mit dem Toner aufwies. Gleichzeitig wurden die Bilder bezüglich ihrer Qualität überprüft, die mit dem wiederholt gebrauchtem Entwickler erhalten wurde. Die Ergebnisse zeigten, daß die Tonerbilder stets mit der gleichen stabilen Qualität wie zu Beginn des Entwicklungsvorgangs erhalten werden. Dies wurde durch ein elektrostatisches latentes Bild von DlN-A 1 Größe bestätigt, das 60 000 mal entwickelt wurde.

Der Entwickler wurde außerdem auf den zulässigen Bereich des Toner-Träger-Verhältnisses, das noch akzeptierbare Tonerbilder ergibt, geprüft und zwar unter Verwendung des Entwicklers unter den gleichen Bedingungen wie oben, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis verändert wurde. Es ergab sich, daß der zulässige Bereich zwischen 2 und 50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 6 und 35 Gew.-°/o bezüglich des Anteils der Tonerteilchen liegt. Zum Vergleich, der entsprechende zulässige Bereich des Tonerteils liegt zwischen 0,8 und 1,8 Gew.-%, wenn der Toner mit Trägerteilchen von 150 bis 250 μίτι durchschnittlicher Größe verwendet wird, oder zwischen 4 und 8 Gew.-°/o bei Verwendung von Eisen-Trägerkörnchen von etwa 100 μίτι durchschnittlicher Größe.

Obwohl die Entwicklungsmanschette 2 in dem Entwicklungsgerät nach F i g. 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahrens ortsfest angebracht ist, ist es im Hinblick auf eine verbesserte Aufrühr- ^arkeil des Entwicklers wünschenswert, die Manschette 2 in der gleichen Richtung wie die magnetische Walze 3

mit kleiner Geschwindigkeit drehbar anzuordnen. Bei dem erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahren ist es weiterhin wünschenswert, daß die auf der photoleitfähigen Oberfläche nach der Übertragung verbleibenden Trägerteilchen durch einen Rakelreiniger für die erneute Verwendung der Trägerteilchen für die Entwicklung wiedergewonnen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographischcs Entwicklungsverfahren zum Entwickeln elektrostatischer latenter Bilder, bei dem elektrisch isolierende Tonerteilchen mit magnetischen Trägerteilchen gemischt werden und diese Mischung auf das auf einem Aufzeichnungsmaterial ausgebildete elektrostatische Bild mit einer Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtungaufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daßTrägerleiluhen mit Durchmessern, die im wesentlichen im Bereich von 5 bis 40 μπι liegen, und mil einem spezifischen Widerstand von mindestens ΙΟ¹² Ω cm verwendet werden, daß der Anteil der Tonerteilchen in der Mischung im Bereich von 2 bis 50 Gew.-% liegt, und daß der Spalt zwischen dem Außenumfang der die Magnetbürste erzeugenden Entwicklungseinrichtung (2,3) und dem Aufzeichnungsmaterial (1) 0,5 bis 0,7 mm beträgt

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Tonerteilchen im Bereich von 6 bis 35 Gew.-% liegt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen einen Durchmesser von 5 bis 30 μιη besitzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen mindestens einen Durchmesser von 10 bis 25 μπι besitzen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen mindestens aus einem Harz mit hohen elektrischen Isoliereigenschaften und magnetisierbaren feinen Teilchen bestehen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Harz einen spezifischen Widerstand von mindestens 1O¹⁴OCm besitzt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, 40 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 75 Gew.-°/o magnetisierbare feine Teilchen enthalten.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteilchen einen spezifischen Widerstand von mindestens 10¹⁴ Ω cm besitzen.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt, daß das Tonerbild mit Hilfe einer Corona-Entladungseinrichtung vom Aufzeichnungsmaterial auf ein Bildempfangsmaterial übertragen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt, daß die dem Aufzeichnungsmaterial verbleibenden Trägerteilchen nach der Tonerbildübertragung wiedergewonnen und erneut für die Entwickl ung verwendet werden.