DE2853021C2 - Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische - Google Patents

Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische

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Description

a) das fluorhaltige Polymere etwa 70 Mol-% Vinylidenfluorid, etwa 20 Mol-% Tetrafluorethylen und etwa 10 Mol-% Vinylbutyrat enthält, und daß das weitere Polymere ein Styrol-Alkylmethacrylat-Copolymer ist, oder
b) das fluorhaltige Polymere Vinylidenfluorid und das weitere Polymere Polycaprolacton ist
2. Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenüberzug in einer Menge vorhanden ist die einer Dicke zwischen 0,05 und 3,0 Mikron entspricht
3. Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das fluorhaltige Polymere in einer Menge von 5 bis 95 Gewichtsteilen und das weitere Polymere in einer Menge von 95 bis 5 Gewichtsteilen vorhanden ist.
4. Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein elektrisch leitendes Material enthält daß der Außenüberzug diskontinuierlich ist, und daß das Trägerteilchen elektrisch leitend ist.
5. Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein ferromagnetisches Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Eisen, Stahl, Nickel und Ferrite, enthält.
Die Erfindung betrifft Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische in denen die Trägerteilchen einen Kern mit einem durchschnittlichen Durchmesser, zwischen 30 und 1000 Mikron besitzen, und der Kern einen Außenüberzug, enthaltend ein Polymergemisch aus einem fluorhaltigen Polymeren und einem weiteren Polymeren, aufweist.
Die US-PS 37 78 262 beschreibt Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische, die als Außenüberzug ein Gemisch aus einem fluorhaltigen Polymeren und einem Epoxyharz enthalten. Nach Auftragung auf die Trägerkerne wird der Überzug durch Erhitzen der Trägerteilchen auf eine Temperatur unter Γ C während etwa 15 Minuten gehärtet, um sicherzustellen, daß der Überzug an den Kernen haftet und Teilchen erhalten werden, die elektronegative Eigenschaften, bezogen > if die Tonerteilchen, aufweisen. Es wurde jedoch gefunden, daß ein solcher Überzug ungewöhnlich hart bzw. spröde ist und schlechte Adhäsionseigenschaften aufweist, verbunden mit Abtrennung, Flockenbildung oder Abbrechen des Überzugs von den Trägerkernen. Daher werden die triboelektrischen Ladungseigenschaften solcher Trägerteilchen uneinheitlich, was zu einer schlechten Entwicklung führt, und die Gebrauchsdauer des Entwicklungsgemisches ist minimal. Die aus der DE-AS 22 03 622 bekannten elektrostatisehen Entwicklungsgemische aus einem fluorhaltigen Polymerisat in Kombination mit einem Epoxyharz, Polyurethan oder Methylphenylsilikonharz besitzen ebenfalls die zuvor beschriebenen Nachteile. Weiterhin sind aus der DE-OS 25 20 214 fluorhaltige Polymerisate bekannt die als Einkomponentenschicht auf die Trägermaterialien aufgebracht werden.
Es besteht weiterhin ein Bedarf für verbesserte, beschichtete Trägerteilchen, die in einem elektrostatographischen Abbildungssystem verwendet werden können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Trägerteilchen für elektrostatische Entwicklungsgemische zur Verfügung zu stellen, die gegenüber dem Stand der Technik einen Außenüberzug mit verbesserter Haftung am Trägerkern und verbesserte triboelektrische Eigenschaften aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Trägerteilchen der eingangs genannten Art die dadurch gekennzeichnet sind, daß
a) das fluorhaltige Polymere etwa 70 Mol-% Vinylidenfluorid, etwa 20 Mol-% Tetrafluorethylen und etwa 10 Mol-% Vinylbutyrat enthält und daß das weitere Polymere ein Styrol-Alkylmethacrylat-Copolymer ist, oder
b) das fluorhaltige Polymere Vinylidenfluorid und das weitere Polymere Polycaprolacton ist
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Trägerteilchen ist ihre hohe Beständigkeit gegenüber Rißbildung, Chipbildung und Abflockung und ihre hohe Zug- und Druckfestigkeit. Die erfindungsgemäßen Trägerteilchen weisen ebenfalls eine verbesserte Gebrauchsdauer und bessere Fließeigenschaften auf, wodurch sie gegebenenfalls wiedergewonnen werden können.
Im allgemeinen findet bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Polymergemische auf die Trägerkerne und bei der Entfernung des Lösungsmittels, wie durch Verdampfung, eine Abscheidung der Polymeren in dem Polymergemisch statt, so daß das weitere, zweite PoIymer an die Oberfläche der Trägerkerne wandert während das erste, fluorhaltige Polymer so wandert, daß es die Außenoberfläche des Trägerkernüberzugs bildet. Auf diese Weise ergeben die erfindungsgemäßen Polymergemische Trägerteilchen mit verbesserten Eigenschäften, die in einem elektrostatographischen Entwicklungssystem verwendet werden können, insbesondere bei der Entwicklung eines negativ geladenen elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemaß eingesetzten Polymergemische elektrostatographische, beschichtete Trägerteilchen ergeben, die längere Gebrauchszeiten aufweisen und die negative triboelektrische Ladungseigenschaften erzeugen können. Zum Vergleich ergeben Copolymere aus den gleichen Materialzusammensetzungen, die auf Trägerkerne in identischer Weise aufgebracht werden, Überzüge mit schlechter Adhäsion und in einigen Fällen Überzüge, die zu hart sind.
Während das erste, fluorhaltige Polymer zufriedenstellende, negative triboelektrische Ladungseigenschaften aufweist, besitzt das weitere, zweite Polymer starke Adhäsionseigenschaften, bezogen auf den Trägerkern.
In dem Polymergemisch beträgt das typische Verhält-
3 4
nis der Poiymere 5 bis 95 Gewichtsteile erstes Polymer übertragung und der Reinigungsstufen gebildet werden,
zu 95 bis 5 Gewichtsteile zweites Polymer. Es ist jedoch insbesondere dort, wo die Reinigung mit einem Netzre:-
bevorzugt 20 bis 80 Gewichtsteile an erstem Polymer niger, wie einem Netz, das in der US-PS 31 86 838 be-
zu 80 bis 20 Gewichtsteile an zweitem Polymer zu ver- schrieben wird, erfolgt
wenden, wobei alle Teile durch das Gewicht ausge- 5 Mit den beschichteten, erfindungsgemäßen Träger-
drückt sind. teilchen kann man geeignete, feinverteilte Tonermate-
Man kann zwei extreme Fälle unterscheiden: eine rialien verwenden. Typische Tonermaterialien umfassen vollständige Phasentrennung des Polymergemisches Kopalgummi, Sandarakgummi, Kolophonium, Cuma- und keine Phasentrennung. Die erfindungsgemäß einge- ron-Inden-Harz, Asphalt, Gilsonit, Phenolformaldehydsetzten Polymergemische sind solche, bei denen die 10 harze, mit Kolophonium bzw. Terpentin modifizierte Verträglichkeit des Polymergemisches zwischen diesen Phenolformaldehydharze, Methacrylharze, Polystyrolbeiden Extremen liegt Es wurde gefunden, daß mit ei- harze, Epoxyharze, Polyesterharze, Polyethylenharze, nem hohen Trennungsgrad der entstehende Träger- Vinylchloridharze und Copolymere oder ihre Gemische, überzug triboelektrische Ladungseigenschaften ergibt, Üblicherweise beträgt die Tonerkonzentration 1 Gedie für ein Polymer mit niedriger Oberflächenenergie 15 wichtsteil Toner pro 10 bis 200 Gewichtsteile Trägercharakteristisch sind. Wenn das Polymergemisdi einen teilchen.
hohen Verträglichkeitsgrad aufweist, sind die triboelek- Zur Aufbringung der erfindungsgemäßen Überzüge
trischen Ladungseigenschaften des Trägerüberzugs aus Polymergemischen auf die elektrostatographischen
charakteristisch für das Gemisch. In allen Fällen erhält Trägerkerne können bekannte Verfahren verwendet
man jedoch die Vorteile einer verbesserten Trägerüber- 20 werden. Typische Verfahren umfassen ein Vermischen,
zugsadhäsion. __ _ Eintauchen oder Besprühen der Trägerkerne mit einer
Hinsichtlich der Überzugsdicke ist ein Überzug mit Lösung ader Dispersion der Überzugsmaterialien unter
einer Dicke, die mindestens ausreicht einen im wesentli- Verwendung eines Schwingrohrs oder eines Fließbetts,
chen kontinuierlichen Film zu bilden, bevorzugt, da der In den folgenden Beispielen werden die relativen tri-
Trägerüberzug dann ausreichend dick ist, um dem Ab- 25 boelektrischen Werte, die durch Kontakt der Trägerteil-
rieb zu widerstehen und die Bildung von Nadellöchern chen mit Tonerteilchen erzeugt werden, mittels eines
minimal zu halten, die die triboelektrischen Eigenschaf- Faradaykäfigs bestimmt Diese Vorrichtung umfaßt ei-
ten der beschichteten Trägerteilchen nachteilig beein- nen rostfreien Stahlzylinder mit einem Durchmesser
flüssen, und ebenfalls um den gewünschten triboelektri- von 2,54 cm und einer Länge von 2,54 cm. Ein Sieb ist an
sehen Effekt auf den Träger zu erhalten und weiterhin 30 jedem Ende des Zylinders vorgesehen. Die Sieböffnun-
um eine ausreichende, negative Ladung an dem Träger gen besitzen eine solche Größe, daß die Tonerteilchen
aufrechtzuerhalten, wobei der Toner bei einer solchen durch die öffnungen hindurchgehen können, aber daß
Ausführungsform positiv geladen ist, so daß die Ent- die Trägerteilchen nicht hindurchgehen können. Der
wicklung negativ geladener latenter elektrostatischer Faradaykäfig wird gewogen, mit 0,5 g Träger und To-
Bilder stattfindet. Im allgemeinen kann für die Kaska- 35 nergemisch beschickt, erneut gewogen und mit dem
den- und die Magnetbürstenentwicklung der Träger- Einlaß eines Coulombmeter verbunden. Trockene, kom-
überzug aus dem Polymergemisch eine Dicke von 0,05 primierte Luft wird dann durch den Zylinder geblasen,
bis 3,0 Mikron auf dem Trägerteilchen aufweisen. Be- um den gesamten Toner von dem Träger abzutreiben,
vorzugt sollte der Überzug eine Dicke von 0,2 bis Wenn dir elektrostatisch geladene Toner den Faraday-
0,7 Mikron auf dem Trägerteilchen aufweisen, da damit 40 käfig verläßt, verursachen die entgegengesetzt gelade-
eine maximale Beschichtungsdauerhaftigkeit, Toner- nen Trägerteilchen, daß eine gleiche Menge an elektro-
schlagbeständigkeit und Kopienqualität erhalten wird. nischer Ladung aus dem Käfig durch das Coulombmeter
Zur weiteren Variation der Eigenschaften der fertig- zur Erde fließt. Das Coulombmeter mißt die Ladung, die beschichteten Produkte können andere Zusatzstoffe, dann als Ladung des Toners genommen wird, der entwie Weichmacher, reaktive oder nichtreaktive Harze, 45 fernt wird. Dann wird der Zylinder erneut zur Bestim-Farbstoffe, Pigmente, leitende Füllstoffe, wie Ruß, Be- mung des Gewichts des entfernten Toners gewogen, netzungsmittel und ihre Gemische mit dem Polymerge- Die erhaltenen Werte werden zur Berechnung der Tomisch vermischt werden. Zusätzlich ist es möglich, wenn nerkonzentration und des durchschnittlichen Ladungder Trägerkern ein leitendes Material ist Trägerteil- zu-Masse-Verhältnisses des Toners verwendet. Da die chen mit leitenden Eigenschaften zur Verfügung zu stel- 50 triboelektrischen Messungen relativ sind, sollten die len, indem man den Trägerkern mit einem diskontinuier- Messungen für Vergleichszwecke unter im wesentlichen liehen oder partiellen Überzug aus erfindungsgemäßen identischen Bedingungen durchgeführt werden. Offen-Polymergemischen herstellt. sichtlich können andere, geeignete Toner anstelle der in
Als Kern für die erfindungsgemäßen Trägerteilchen den Beispielen verwendeten Tonerzusammensetzungen
kann man bekannte, beschichtete oder nichtbeschichte- 55 eingesetzt werden.
te Trägerteilchen verwenden. Typische Trägerkerne Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle umfassen Methylmethacrylat, Glas, Siliciumdioxid, Teile und Prozentgehalte sind, sofern nicht anders ange-Flintschrot, ferromagnetische Materialien, wie Eisen, geben, durch das Gewicht ausgedrückt.
Stahl, Ferrit, Nickel und ihre Gemische. Ein fertigbeschichtetes Trägerteilchen mit einem durchschnittlichen 60 Vergleichsbeispiel
Durchmesser zwischen 30 und 1000 Mikron ist bevorzugt, da das Trägerteilchen dann eine ausreichende Eine Kontrollentwicklermischung wird hergestellt, in-Dichte und Inertheit aufweist, so daß ein Haften an den dem man eine Beschichtungslösung, enthaltend etwa elektrostatischen Bildern während des Entwicklungs- 10% Feststoffe aus etwa 100 Teilen Terpolymer, enthalverfahrens vermieden wird. Das Haften der Trägerteil- 65 tend etwa 70 Mol-% Vinylidenfluorid, etwa 20 Mol-% chen an einem elektrostatographischen Aufzeichnungs- Tetrafluoräthylen und etwa 10 Mol-% Vinylbutyrat, gematerial ist unerwünscht, da tiefe Kratzer auf der Ober- löst in Methyläthylketon, auf Stahlträgerteilchen mit eifläche des Aufzeichnungsmaterials während der Bild- nem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von
5 6
250 Mikron anwendet Die Trägerkerne und die Be- Oberfläche, die ein elektrostatisches, latentes Bild trägt, Schichtungslösung werden gleichzeitig in einer verwendet Man stellt fest, daß das Entwicklergemisch Schwingrohr-Beschichtungsvorrichtung mit einem Bilder mit ausgezeichneter Qualität mit zufriedensteJ-Wassermantel erhitzt und suspendiert Dii; Beschich- lenden Hintergrundwerten wesentlich unter dem maxitungslösung wird dann so angewendet, daß man 5 malen Wert von 0,020, der annehmbar erscheint ergibt 03 Gew.-% Beschichtungsmaterial, bezogen auf das und daß die Bildpunktdichten sehr gut sind. Nach der Gewicht der beschichteten Kerne, erhält Nach Entfer- Herstellung von 10 000 Kopien stellt man fest daß die nung des Lösungsmittels werden die beschichteten Ker- Trägerbeschichtungsadhäsion ausgezeichnet ist die Tone durch Erhitzen in einem Vakuumofen bei 8O0C wäh- nerschlageinwirkung auf den Trägerüberzug unwesentrend 1 h nachbehandelt und dann mit einem Tonermate- 10 Hch ist und daß kein Verlust in den triboelektrischen rial vermischt das ein Styrol-n-Butylmethacrylat-Copo- Ladungswerten auftritt und die Kopienqualität noch lymer, Ruß und 0,25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht sehr gut ist
des Tonermaterials Tetraäthylammoniumbromid enthält wobei das Tonermaterial eine durchschnittliche Beispiel 2
Teilchengröße von 10 bis 15 Mikron besitzt Die be- 15
schichteten Kerne werden mit dem Tonermaterial in Ein Entwicklungsgemisch wird hergestellt indem einer Menge von 1 Teil Tonermaterial/100 Teile Trä- man eine Beschichtungslösung, die 10% Feststoffe, entgennaterial vermischt Das Entwicklergemisch wird 1 h haltend 40 Teile Polycaprolacton und 60 Teile Polyviauf der Walze vermählen. Danach wird die tuf den To- nylidenfluorid gelöst in Methyläthylketon, enthält auf nerteilchen erzeugte triboelektrische Ladung, wie oben 20 Stahlträgerteilchen mit einem durchschnittlichen Teilangegeben, gemessen. Man stellt fest daß der triboelek- chendurchmesser von 250 Mikron anwendet Die Trätrische Wert +20 Mikro-Coulomb/g Tonermaterial be- gerkerne und die Beschichtungslösung werden gleichträgt zeitig in einer Schwingrohr-Beschichtungsvorrichtung
Eine frische Probe des Entwicklergemisches wird zur mit Wassermantel erhitzt und suspendiert Die BeEntwicklung einer negativ geladenen, photoleitfähigen 25 Schichtungslösung wird so angewandt daß man Oberfläche, die ein elektrostatisches, latentes Bild trägt 0,8 Gew.-% Beschichtungsmaterial, bezogen auf das verwendet Man stellt fest daß das Entwicklergemisch Gewicht der beschichteten Kerne, erhält Nach Entfer-Bilder mit zufriedenstellender Qualität ergibt, wobei zu- nung des Lösungsmittels werden die beschichteten Kerfriedenstellende Hintergrundgehalte unter dem maxi- ne durch Erhitzen in einem Vakuumofen bei 80°C wähmalen Wert von 0,020 annehmbar erscheinen und die 30 rend 1 h nachbehandelt und dann mit dem Tonermateri-Bildfeststoffdichte bzw. Bildpunktdichte gut ist Nach al des Vergleichsbeispiels vermischt Die beschichteten der Herstellung von 10 000 Kopien stellt man fest daß Kerne werden mit dem Tonermaterial in einer Menge sich der Trägerüberzug allmählich verschlechtert wo- von 1 TeilTonermaterial/lOOGew.-TeileTrägermateribei ein Verlust an triboelektrischem Ladungspotential al vermischt Das Entwicklergemisch wird 1 h auf einer damit einhergeht und die Kopienqualität ungenügend 35 Walzenmühle vermischt, und danach wird die auf den wird. Tonerteilchen erzeugte triboelektrische Ladung, wie
oben angegeben, gemessen. Der triboelektrische Wert
Beispiel 1 beträgt +17 Mikro-Coulomb/g Tonermaterial.
Eine frische Probe des Entwicklergemisches wird zur
Ein Entwicklungsgemisch wird hergestellt, indem 40 Entwicklung einer negativ geladenen, photoleitfähigen
man eine Beschichtungslösung, enthaltend 10% Fest- Oberfläche, die ein elektrostatisches, latentes Bild trägt
stoffe, die 60 Teile eines Terpolymeren, das 70 MoI-% verwendet. Man stellt fest, daß das Entwicklergemisch
Vinylidenfluorid, 20 MoI-% Tetrafluoräthylen und Bilder ausgezeichneter Qualität mit zufriedenstellenden
lOMol-% Vinylbutyrat aufweist und 40 Teile Styrol- Hintergrundwerten wesentlich unter dem maximalen
Methylmethacrylat — (60 :40) — Copolymerisat enthal- 45 Wert von 0,020, der annehmbar erscheint, ergibt und
ten, gelöst in Methyläthylketon, auf Stahlträgerteilchen daß die Bildpunktdichten gut sind. Nach der Herstellung
mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von von 10 000 Kopien stellt man fest, daß die Trägerbe-
250 Mikron anwendet Die Trägerkerne und die Be- Schichtungsadhäsion ausgezeichnet ist, die Tonerschlag-
schichtungslösung werden gleichzeitig in einer einwirkung auf den Trägerüberzug unwesentlich ist und
Schwingrohr-Beschichtungsvorrichtung mit Wasser- 50 kein Verlust in den triboelektrischen Ladungswerten
mantel erhitzt und suspendiert. Die Beschichtungslö- auftritt und die Kopienqualität noch sehr gut ist.
sung wird in einer solchen Menge angewendet daß
0,8 Gew.-% Beschichtungsmaterial, bezogen auf das Beispiel 3
Gewicht der beschichteten Kerne, erhalten werden.
Nach Entfernen des Lösungsmittels werden die be- 55 Ein Entwicklungsgemisch wird hergestellt, indem schichteten Kerne durch Erhitzen in einem Vakuumofen man eine Beschichtungslösung, die 10% Feststoffe aus bei 8O0C während 1 h nachbehandelt und dann mit dem 55 Teilen eines Terpolymeren, das 70 Mol-% Vinyliden-Tonermaterial des Vergleichsbeispiels vermischt. Die fluorid, 20 Mol-% Tetrafluorethylen und 10 Mol-% Vibeschichteten Kerne werden mit dem Tonermaterial in nylbutyrat enthält, 25 Teilen Styrol-Methylmethycrylat einer Menge von 1 Teil Tonermaterial/100 Teile Trä- 60 (60 :40)-Copolymer und 20 Teilen leitender Rußteilgermaterial vermischt. Das Entwicklungsgemisch wird chen, gelöst in Methylethylketon, enthält, auf Stahlträdann 1 h auf einer Walzenmühle vermischt, und danach gerteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchenwird die auf den Tonerteilchen gebildete, triboelektri- durchmesser von 250 Mikron anwendet. Die Trägerkersche Ladung, wie oben angegeben, gemessen. Man stellt ne und die Beschichtungslösung werden gleichzeitig in fest, daß der triboelektrische Wert +20 Mikro-Cou- 65 einer Schwingrohr Beschichtungsvorrichtung mit Waslomb/g Tonermaterial beträgt. sermantel erhitzt und suspendiert. Die Beschichtungslö-
Eine frische Probe des Entwicklergemisches wird zur sung wird so angewandt, daß man 0,8 Gew.-% ÜberEntwicklung einer negativ geladenen, photoleitfähigen zugsmaterial, bezogen auf das Gewicht der beschichte-
ten Kerne, erhält. Nach Entfernung des Lösungsmittels werden die beschichteten Kerne durch Erhitzen in einem Vakuumofen bei 800C während 1 h nachbehandelt und dann mit dem Tonermaterial des Vergleichsbeispiels vermischt. Die beschichteten Kerne werden mit dem Tonermaterial in einer Menge von 1 Teil Tonerrriuterial/100 Teile Trägermaterial vermischt. Das Entwicklergemisch wird 1 h auf einer Walzenmühle vermischt, und danach wird die auf den Tonerteilchen erzeugte triboelektrische Ladung, wie oben beschrieben, gemessen. Man stellt fest, daß der triboelektrische Wert +15 Mikro-Coulomb/g Tonermaterial beträgt.
Eine frische Probe des Entwicklergemisches wird zur Entwicklung einer negativ geladenen, photoleitfähigen Oberfläche, die ein elektrostatisches, latentes Bild trägt, is verwendet. Man stellt fest, daß das Entwicklergemisch Bilder ausgezeichneter Qualität mit zufriedenstellenden Hintergrundwerten wesentlich unter dem maximalen Wert von 0,020, der annehmbar erscheint, ergibt und daß die Bildpunktdichte gut ist Nach der Herstellung von 10 000 Kopien stellt man fest, daß die Trägerbeschichtungsadhäsion ausgezeichnet ist, die Tonerschlageinwirkung auf den Trägerüberzug unwesentlich ist, daß kein Verlust in den triboelektrischen Ladungswerten auftritt und die Kopienqualität noch sehr gut ist
30
45
50
55
60
65

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische, in denen die Trägerteilchen einen Kern mit einem durchschnittlichen Durchmesser zwischen 30 und 1000 Mikron besitzen, und der Kern einen Außenüberzug, enthaltend ein Polymergemisch aus einem fluorhaltigen Polymeren und einem weiteren Polymeren,aufweist dadurch gekennzeichnet, daß
DE2853021A 1978-01-26 1978-12-07 Trägerteilchen für elektrostatographische Entwicklungsgemische Expired DE2853021C2 (de)

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