DE2908962C2

DE2908962C2 - Elektrofotografisches Kopierverfahren

Info

Publication number: DE2908962C2
Application number: DE2908962A
Authority: DE
Inventors: Sanzi Itami Hyogo Inagaki; Koji Nagai; Susumu Sakai Osaka Tanaka
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1984-04-05
Also published as: US4239845A; JPS54119929A; DE2908962A1; JPS5811621B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Kopierverfahren unter Verwendung eines Entwicklerwerkstoffs aus magnetischem Toner und nichtmagnetischem und elektrisch isolierendem Tontr, das die Verfahrensschritte aufweist: Ausbilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem fotoleitfähigen Träger, Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes nit Hilfe einer Magnetbürste in ein Tonerbild, bei Anlegen einer Vorspannung mit einem höheren Wert als und der gleichen Polarität wie das elektrische Potential eines bildfreien Bereichs des elektrostatischen latenten Bildes, um eine Ablagerung der Teilchen des nichtmagnetischen Toners auf dem bildfreien Bereich zu vermeiden. Übertragen des Tonerbilds vom fotoleitfähigen Träger auf ein Blatt eines Endträgers und Fixieren des Tonerbilds auf dem Blatt des Endträgers, wobei der magnetische Toner einen spezifischen Widerstand im Bereich von 10¹⁰ bis 10^ΗΩαη aufweist, der magnetische und der nichtmagnetische Toner reibungselektrisch so aufgeladen werden, daß die Polarität des magnetischen Toners gleich wird wie die des elektrostatischen latenten Bildes und die Polarität des nichtmagnetischen Toners derjenigen des elektrostatischen latenten Bildes entgegengesetzt wird, der so aufgeladene Entwicklerwerkstoff bei der Magnetbürstenentwicklung mit dem elektrostatischen latenten Bild in Berührung gebracht wird, und wobei auf die Bildbereiche des elektrostatischen latenten Bildes Teilchen sowohl des magnetischen als auch des nichtmagnetischen Toners aufgebracht werden.

Es ist bekannt bei einem elektrofotografischen Kopierverfahren einen Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoff zu verwenden, um ein elektrostatisches latentes Bild in der Form eines elektrischen Potentialmusters auf der fotoleitfähigen Zwischenträgeroberfläche zu entwickeln und das Pulverbild zu erzeugen, das einem wiederzugebenden Muster aus Licht und Schatten entspricht. Der Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoff besteht aus einer Mischung von Tonerteilchen, wie etwa Teilchen eines Kunstharz-Färbemittels, mit Trägerkügelchen, wie etwa pulvrigem Eisen oder Glaskügelchen. Beim Gebrauch werden der Toner und die Träger aufgerührt, um ein reibungselektrisches Aufladen der Tonerteilchen auf eine Polarität, die zu der des elektrischen Potentialmusters auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche entgegengesetzt ist, und ein späteres Aufbringen auf die fotoleitfähige Trägeroberfläche zu ermöglichen, um das elektrostatische latente Bild in das Tonerbild zu entwickeln.

Bei der bisher für die Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes verwendeten Mischung aus Träger und Toner ist der Träger die Komponente, die nicht verbraucht und zur Wiederverwendung wiedergewonnen wird, wohingegen der Toner verbraucht wird. Um damit die Reproduktion eines annehmbaren Bildes auf dem Blatt des Endträgers, wie etwa einem Kopierpapier, zu erreichen, muß der Toner von Zeit zu Zeit in einem Entwicklerbehälter nachgefüllt werden, um ein geeignetes Mischungsverhältnis des Toners zum Träger bzw. den Ladungsträgern über mehrere Zyklen des Kopiervorgangs aufrecht zu erhalten. Daher wird zur Durchführung des herkömmlichen elektrofotografischen Kopierverfahrens unter Verwendung der Toner-Träger-Mischung die Verwendung einer komplizierten Tonernachfüllvorrichtung erforderlich. Darüber hinaus ist der Austausch des Trägers durch eine frische Menge von ähnlichen Trägerteilchen in regelmäßigen Abständen erforderlich, da die Trägerteilchen bei Verwendung über eine längere Zeitdauer hinweg sich dermaßen verschlechtern bzw. beeinträchtigt werden, daß die

Qualität des wiedergegebenen Bildes negativ beeinflußt wird.

Dem Fachmann ist auch ein elektrofotografisches Kopierverfahren unter Verwendung eines Einkomponenten-Entwicklerwerkstoffs bekannt Dieser Einkomponenten-Entwicklerwerkstoff wird allgemein in der Form einer Menge von magnetischen Tonerteilchen verwendet, die jeweils aus einem Kunstharzblock bestehen, der gleichmäßig darin verteilte magnetische Teilchen aufweist und mit einem elektroleitfähigen Material, wie etwa Druckerschwärze, beschichtet ist. Die Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes in das Tonerbild gemäß diesem Verfahren wird mittels einer Magnetbürstenentwicklungstechnik durchgeführt die der Tonerbildentwicklung unter Verwendung des Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoffs entspricht Bei der Tonerbildentwicklung unter Verwendung des Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoffs spielt die elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem Toner, der als Ergebnis der Reibungselektrizität eine elektrische Ladung erhalten hat und der elektrischen Ladung des latenten Bildes auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche eine wesentliche Rolle bei der Übertragung der Tonerteilchen auf die fotoleitfähige Trägeroberfläche, um darauf das Tonerbild auszubilden.

Bei der Tonerbildentwicklung unter Verwendung des Einkomponenten-Entwicklerwerkstoffs findet eine ähnliche Übertragung durch die Kombinationswirkung einer elektrostatischen Anziehungskraft, die zwischen der elektrischen Ladung des latenten Bildes auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche und der Ladung ausgeübt wird, die mit einer entgegengesetzten Polarität zum latenten Bild auf der fotoleitfähigen Oberfläche über eine elektroleitfähige Manschette oder Hülle auf die magnetischen Tonerteilchen aufgebracht wird, wenn diese sich dem latenten Bild auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche nähern, wobei die Größe der so aufgebrachten elektrischen Ladung der des latenten Bildes entspricht, und einer magnetischen Anziehungskraft statt, die durch einen innerhalb der Manschette oder Hülle angeordneten Magneten ausgeübt wird, um die magnetischen Tonerteilchen auf der Manschette oder Hülle magnetisch zu halten.

Die Tonerbildentwicklung unter Verwendung des Einkomponenten-Entwicklerwerkstoffs eliminiert im wesentlichen die der Tonerbildentwicklung unter Verwendung des Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoffs anhaftenden Nachteile, die sich aus der Einbeziehung des Trägers ergeben, der den verbrauchbaren Teil des Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoffs bildet. Die Tonerbildentwicklung unter Verwendung des Einkomponenten-Entwicklerwerkstoffs weist jedoch auch einige Nachteile auf, wie beispielsweise den Mangel einer hohen Reproduktionsgüte in der Schwärzungsabstufung, die Schwierigkeit beim Fixieren und die fehlende Möglichkeit der Verwendung mit einem üblichen glatten Kopierpapier, aufgrund der Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Übertragung des Tonerbilds von der fotoleitfähigen Trägeroberfläche auf ein derartiges glattes Kopierpapier unter Verwendung einer Korona-Entladungstechnik. Diese Nachteile haben ihren Ursprung in der Tatsache, daß der Einkomponenten-Entwicklerwerkstoff, d. h. der magnetische Toner, einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand haben muß, um die Ladungszuführung von der fotoleitfähigen Trägeroberfläche über die Manschette oder Hülle auf den magnetischen Toner während der Aufbringung der magnetischen Tonerteilchen auf das elektrostatische latente Bild auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche zu erleichtern. Aufgrund der Notwendigkeit einen Einkomponenten-Entwicklerwerkstoff mit relativ niedrigem elektrischen

ί spezifischem Widerstand zu verwenden, neigt die Tonerbildentwicklung unter Verwendung des Einkomponenlen-Entwicklerwerkstoffs leicht zu einer Instabilität der Übertragung des Tonerbilds von der fotoleitfähigen Trägeroberfläche auf das Blatt des Endträgers, was

κι zu einer unzureichenden Übertragung des Tonerbilds auf das Blatt des Endträgers führt, und sich insbesondere nachteilhaft bemerkbar macht bei jedem Detail und/oder bei dem Anhaften der magnetischen Tonerteilchen auf den bildfreien Flächenbereichen, d. h. der

ι > Aufbringung der magnetischen Tonerteilchen auf dem Hingergrund. Die Folge davon ist daß das auf das Blatt des Endträgers nach der Übertragung und der Fixierung des Tonerbilds reproduzierte Bild verwischt ist und/ oder Schleier aufweist

Ein Entwicklerwerkstolf, der im wesentlichen die oben beschriebenen Nachteile und Unzulänglichkeiten im Zusammenhang mit dem Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoff und dem Einkomponenten-Entwicklerwerkstoff vermeidet, ist beispielsweise in der

r, japanischen Offenlegungsschrift 52-65 443 und der deutschen Patentanmeldung P 27 58 726.4 vorgeschlagen.

Das in der Offenlegungsschrift beschriebene Verfahren ist ein Magnetbürstenentwicklungsverfahren, bei

in dem der Entwicklerwerkstoff durch die Wirkung eines innerhalb der Manschette oder Hülle angeordneten Magneten magnetisch auf die Manschette oder Hülle angezogen wird und eine Magnetbürste bildet, die im nachfolgenden das elektrostatische latente Bild auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche berührt und es in das Pulverbild entwickelt. Der dabei verwendete Entwicklerwerkstoff weist eine Mischung aus einem Toner mit niedrigem spezifischem Widerstand, beispielsweise 10⁵Ωΰηι, und einem Toner mit hohem spezifischem Widerstand auf, wobei mindestens einer der beiden Toner ein magnetischer Toner ist. Die Tonerbildentwicklung unter Verwendung der Toner mit niedrigem und hohem spezifischem Widerstand wird dadurch durchgeführt, daß die beiden Toner während der Zuführung der Tonermischung von einem Vorratsbehälter auf die Manschette oder Hülle und/oder während des Transports der Tonermischung durch und mittels der Manschette oder Hülle zur fotoleitfähigen Trägeroberfläche hin reibungselektrisch auf zu einander entgegengesetzte Polaritäten aufgeladen werden und daß dann ein Anziehen der Toriermischung auf das elektrostatische latente Bild auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche bewirkt wird. Bei diesem Verfahren muß zum Transport der Teilchen der Tonermischung vom Vorratsbehälter zur fotoleitfähigen Trägeroberfläche die elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem Toner mit niedrigem spezifischem Widerstand und dem Toner mit hohem spezifischem Widerstand höher sein als die magnetische Anziehungskraft durch den ω innerhalb der Manschette oder Hülle angeordneten Magneten. Andernfalls kann die zur Bindung der Toner mit niedrigem und hohem spezifischem Widerstand aneinander erforderliche elektrostatische Anziehungskraft durch die magnetische Anziehungskraft des Magneten überwunden werden, was zu einer Trennung der Toner mit niedrigem und hohem spezifischem Widerstand voneinander führt, was zur Folge hat, daß sowohl der Toner mit niedrigem spezifischem Wider-

stand als auch der Toner mit hohem spezifischem Widerstand nicht gleichmäßig auf das elektrostatische latente Bild auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche aufgebracht werden.

Andererseits besteht der in der Patentanmeldung beschriebene Entwicklerwerkstoff aus einer Mischung eines magnetischen Toners mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10⁵ bis ΙΟ¹⁴ Ω cm und einem nichtmagnetischen und elektrisch isolierenden Toner und er wird bei dem elektrofotografischen Kopierverfahren unter Verwendung der Magnetbürstenentwicklungstechnik verwendet. Während der Entwicklung des Tonerbilds werden die r.ichtmagnetischen und elektrisch isolierenden Tonerteilchen auf das elektrische Ladungsmuster auf die fotoleitfähige Trägeroberfläche aufgrund der zum Muster auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche entgegengesetzten Polarität der elektrischen Ladung angezogen, die aufgrund der Reibungselektrizität aufgebracht wurde, wohingegen sich die magnetischen Tonerteilchen in einer ähnlichen Weise wie der Einkomponenten-Entwicklerwerkstoff verhalten. Außerdem werden während der Übertragung des Tonerbilds von der fotoleitfähigen Trägeroberfläche auf das Blatt des Endträgers sowohl der nichtmagnetische und elektrisch isolierende Toner als auch der magnetisehe Toner unter der Wirkung einer spiegelbildlich wirkenden elektrischen Kraft und der van der Wall'schen Kräfte übertragen.

Der in beiden Anmeldungen beschriebene Entwicklerwerkstoff ist aufgrund der NichtVerwendung von unverbrauchbaren Ladungsträgern frei von Problemen, wie etwa der Verschlechterung der Trägerkügelchen und der Nachfüllung der Tonerteilchen, wie sie beim Zweikomponenten-Entwicklerwerkstoff auftreten, d. h. der Toner- Ladungsträger-Mischung und er ist, ungleich zum Einkomponenten-Entwicklerwerkstoff der oben beschriebenen Zusammensetzung, verwendbar bei der Übertragung des Tonerbilds von der fotoleitfähigen Trägeroberfläche auf das Blatt des Endträgers unter der Wirkung einer Korona-Entladung die das Blatt des Endträgers auflädt.

Bei der Durchführung einer Reihe von Versuchen unter Verwendung eines Entwicklerwerkstoffs der oben beschriebenen Zusammensetzung, wie sie in der oben erwähnten deutschen Patentanmeldung beansprucht wird, haben die Erfinder jedoch festgestellt, daß der Entwicklerwerkstoff selbst bzw. seine praktische Verwendung die folgenden bisher ungelösten Probleme mit sich bringt.

1. Wenn der magnetische Toner mit einem relativ niedrigen spezifischen Widerstand und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 30 μηι mit dem nicht magnetischen und isolierenden Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 μπι im Verhältnis von 9 :1 gemischt wird und die sich ergebende Mischung beim Entwicklen des Tonerbilds auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche verwendet wird, wobei die Vorspannung und die magnetische Anziehungskraft des Magneten so eingestellt sind, daß keine Hintergrundablagerungen auftreten, so zeigt das auf dem Blatt des Endträgers wiedergegebene Bild einen annehmbaren Kontrast zwischen der Tonerablagerung und dem Hintergrund, jedoch eine unzureichende Auflösung bzw. ein unzureichendes Auslösungsvermögen. Wenn andererseits der magnetische Toner mit einem relativ hohen spezifischen Widerstand und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 30 μπι mit dem nichtmagnetischen und isolierenden Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 μπι in einem Verhältnis von 9:1 gemischt wird und die sich ergebende Mischung bei der Entwicklung des Tonerbilds auf der fotoleitfähigen Trägeroberfläche verwendet wird, wobei die Vorspannung und die magnetische Anziehungskraft des Magneten so eingestellt sind, daß keine Hintergrundablagerung auftritt, so zeigt das auf dem Blatt des Endträgers wiedergegebene Bild den umgekehrten Effekt, nämlich eine annehmbare Auflösung, jedoch einen geringen Kontrast.

Damit ergibt die Verwendung des Entwicklerwerkstoffs in der Zusammensetzung, wie sie in der oben genannten deutschen Patentanmeldung beschrieben und beansprucht ist, keine hohe Wiedergabegüte des Bilds mit hoher Auflösung und hohem Kontrast.

2. Das elektrofotografisch wiedergegebene Bild von blassen Zeichen und/oder feinen Linien zeigte oft eine verminderte Linienbreite mit vermindertem Kontrast.

3. Wenn die Magnetbürstenentwicklung während der elektrofotografischen Wiedergabe von beispielsweise einem Flächenbild oder fortlaufenden Bild durchgeführt wird, während der in der Manschette oder Hülle angeordnete Magnet mit einer Geschwindigkeit von 1000 U/min gedreht wird, also aus Gründen der Vermeidung der möglichen Erwärmung unter dem Einfluß eines Wirbelstroms mit einer gegenüber der Geschwindigkeit von 2000 U/min verminderten Geschwindigkeit, ist das wiedergegebene Bild auf dem Blatt des Endträgers so beschaffen, daß der Kontrast zwischen der Tonerablagerung und dem Hintergrund allmählich vom vorderen Ende des Bilds zum rückwertigen Ende des Bilds hin vermindert wird, was einen Mangel der hohen Widergabegüte darstellt.

Es ist erforderlich, daß all diese Probleme gelöst werden, um eine kommerzielle Verwendung des Entwicklerwerkstoffs zu ermöglichen.

Demzufolge besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes elektrofotografisches Kopierverfahren zu schaffen, mit dem ein Bild mit hoher Auflösung und hohem Kontrast reproduzierbar ist

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Vorspannung so gewählt wird, daß Teilchen des magnetischen Toners auch auf bildfreie Bereiche des elektrostatischen latenten Bildes aufgebracht werden, wobei sie die magnetische Anziehungskraft der Magneten der Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung überwinden.

Der in der Praxis verwendete erfindungsgemäße Entwicklerwerkstoff ist eine Mischung aus einem nichtmagnetischen und elektrisch isolierenden Toner mit einem magnetischen Toner mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10^!0 bis 10'* Ω cm, vorzugsweise im Bereich von 10¹² bis 10¹³Ωαη. Das Aufbringen des Entwicklerwerkstoffs in dieser Zusammensetzung auf den fotoleitfähigen Träger zum Entwickeln des Tonerbilds mittels der Magnetbflrstenentwicklungstechnik wird dadurch durchgeführt, daß eine derartige Vorspannung angelegt wird, daß die Teilchen sowohl des magnetischen Toners als auch des nichtmagnetischen und elektrisch isolierenden Toners zu einem Anhaften auf den Bildbereich des elektrostatischen latenten Bildes auf dem fotoleitfähigen Träger gebracht werden, während eine gewisse Menge der Teilchen des magnetischen Toners zum Anhaften auf einem bildfreien Bereich gebracht werden, d. h. auf dem Hintergrud des elektrostatischen latenten Bildes.

Bei dem bekannten elektrofotografischen Kopierverfahren wird die Vorspannung, die die gleiche Polarität

wie und einen höheren Wert als das elektrische Potential des bildfreien Bereichs des elektrostatischen latenten Bildes auf dem fotoleitfähigen Träger aufweist, so angelegt, daß das elektrische Potential des bildfreien Bereichs dip gleiche Polarität hat wie die reibungselektrisch aufgeladenen Teilchen des nichtmagnetischen Toners, d. h. die zum elektrostatischen latenten Bild auf dem fotoleitfähigen Träger entgegengesetzte Polarität, so daß kein nichtmagnetischer Toner auf dem bildfreien Bereich des elektrostatischen latenten Bildes anhaftet, wodurch eine Schleierbildwiedergabe vermieden wird, die sonst das Ergebnis der Ablagerung des nichtmagnetischen Toners auf dem bildfreien Bereich des elektrostatischen latenten Bilds ist.

Andererseits besteht bei dem Entwicklerwerkstoff. wie es in der oben genannten deutschen Patentanmeldung beschrieben ist, da der magnetische Toner auf die gleiche Polarität wie das elektrostatische latente Bild aufgeladen wird, die Möglichkeit, daß bei einer Umkehr des Potentials des bildfreien Bereichs durch das Anlegen der Vorspannung die magnetischen Tonerteilchen auf dem fotoleitfähigen Träger gehalten werden, was leicht zu einer Schleierbildwiedergabe führt. Diese Möglichkeit wird bei dem in der oben genannten deutschen Patentanmeldung beschriebenen Verfahren durch Einstellen, beispielsweise Erhöhen, der magnetischen Anziehungskraft des in der Manschette oder Hülle angeordneten Magneten und des Abstands zwischen der Manschette oder Hülle und dem fotoleitfähigen Träger vermieden, wodurch die Ablagerung der magnetischen Tonerteilchen vermieden wird, die gleichzeitig mit dem Anlegen der Vorspannung auftreten kann.

Demgegenüber wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Vorspannung, die die gleiche Polarität wie und einen höheren Wert als das elektrische Potential des biidfreien Bereichs aufweist, so angelegt, daß einerseits die Ablagerung der nichtmagnetischen Tonerteilchen auf dem bildfreien Bereich vermieden und andererseits die magnetischen Tonerteilchen auf dem biidfreien Bereich im Gegensatz zum Stand der Technik aufgebracht werden können.

Demnach wird das erfindungsgemäße elektrofotografische Kopierverfahren unter Verwendung eines Entwicklerwerkstoffs durchgeführt, das aus einem magnetisehen Toner mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10¹⁰ bis ΙΟ¹⁴ Ω cm und einem nichtmagnetischen und elektrisch isolierenden Toner besteht. Während der Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bilds auf einem fotoleitfähigen Träger in ein Tonerbild mittels einer Magnetbürstenentwicklungstechnik werden sowohl die magnetischen als auch die nichtmagnetischen Tonerteilchen auf einem Bildbereich des elektrostatischen latenten Bildes und lediglich die magnetischen Tonerteilchen auf einem biidfreien Bereich des elektrostatischen latenten Bildes aufgebracht Das so entwickelte Tonbild wird danach von dem fotoleitfähigen Träger auf ein Blatt des Endträgers übertragen und dann fixiert

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Messung des spezifischen Widerstands;

Fig.2 eine schematische Seitenschnittansicht einer Kopieranlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird;

F i g. 3a und 3b verschiedene Arten der Ablagerung von verschiedenen Entwicklerwerkstoffen auf einem fotoleitfähigen Träger relativ zu einem elektrischen Potential.

Fig.2 zeigt einen fotoleitfähigen Träger 1, der die Form einer Schicht aus einer Mischung von CdS und CdCOj aufweist, was dem Fachmann wohl bekannt ist, und der auf der Außenumfangsfläche einer Trommel D angeordnet ist, die auf einer Welle 5 gelagert ist, um zusammen mit dieser in eine Richtung gedreht werden zu können. Bekanntlich wird die fotoleitfähige Trommel D nacheinander an verschiedenen Verfahrensstationen vorbeigedreht, nämlich einer Ladungsstation, an der ein Korona-Entladungsgerät 2 angeordnet ist, einer Belichtungsstation, an der ein optisches Projektionssystem 3 angeordnet ist, einer Entwicklungsstation mit einer Entwicklungseinheit 4, einer Übertragungsstation mit einem Übertragungs-Korona-Entladungsgerät 5, einer Reinigungsstation mit einer Reinigungseinheit 6 und einer Löschstation mit einer Löschstation mit einer Löschlampe 7.

Während einer vollständigen Umdrehung der fotoleitfähigen Trommel D finden nacheinander die folgenden Prozesse statt. Der fotoleitfähige Träger 1 wird zuerst durch das Korona-Entladungsgerät 2 aufgeladen, durch das ein elektrisches Potential angelegt wird. Der aufgeladene fotoleitfähige Träger 1 wird dann bildweise mit dem mittels des optischen Projektionssystems 3 prozjizierten Lichts so belichtet, daß ein elektrostatisches latentes Bild auf einem örtlichen Oberflächenbereich des fotoleitfähigen Trägers 1 in einem Muster ausgebildet wird, das einem wiederzugebenden Bildmuster entspricht. Das elektrostatische latente Bild wird dann in ein Tonerbild entwickelt, in dem die Oberfläche des fotoleitenden Trägers 1 einem von der Entwicklungseinheit 4 zugeführten Entwicklerstoff derart ausgesetzt wird, wie es später beschrieben wird. Das Tonerbild kann dann von dem fotoleitfähigen Träger auf ein Blatt des Endträgers, beispielsweise ein Kopierpapier 8, übertragen werden, das von einem Papiervorratsbehälter (nicht dargestellt) mittels einer Zuführungswalzenanordnung synchron zur Drehung der Trommel D zugeführt wurde. Die Übertragung des Tonerbilds vom fotoleitenden Träger 1 auf das Kopierpapier 8 wird durch elektrisches Aufladen des Kopierpapiers 8 mittels des Übertragungs-Korona-Entladungsgeräts 5 und in Kontaktbringen des Kopierpapiers mit dem fotoleitfähigen Träger 1 bewirkt. Nach der Übertragung des Tonerbilds auf das Kopierpapier 8 wird der fotoleitfähige Träger 1 durch die Reinigungseinheit 6 in einer Weise gereinigt, wie es später beschrieben wird. Im Anschluß daran wird das restliche auf dem fotoleitfähigen Träger 1 aufgebrachte elektrische Potential dadurch ausgelöscht, daß es dem Licht einer Löschlampe 7 ausgesetzt wird. Andererseits wird das Kopierpapier 8, das das bei der Übertragungsstation übertragene Tonerbild trägt, einer Fixiereinheit 9 zugeführt, wo die Tonerteilchen auf dem Kopierpapier 8 durch Wärme geschmolzen werden, und es wird schließlich aus der Kopieranlage ausgegeben.

Die Entwicklungseinheit 4 weist eine elektroleitfähige Manschette 10, die fest in einer Stellung innerhalb eines Maschinengehäuses (nicht dargestellt) parallel zur Welle Sgelagert ist, eine zylindrische Magneteinheit 11, die starr auf einer Welle Sa innerhalb und koaxial zur Manschette 10 zur gemeinsamen Umdrehung mit der Welle Sa befestigt ist, einen Vorratsbehälter 12, der oberhalb der Manschette 10 zur Aufnahme und zum Zuführen eines Entwicklerwerkstoffs auf den Außenumfang der Manschette 10 angeordnet ist, sowie ein

Gehäuse 13 auf, das die Manschette 10 umschließt. Diese Entwicklungseinheit 4 ist so gestaltet, daß der minimale Abstand zwischen dem Außenumfang des fotoleitfähigen Trägers 1 auf der Trommel D und dem der Manschtte 10 0,7 mm beträgt und die Magneteinheit 11 eine Magnetkraft von 0,075 Tesla ausüben kann, gemessen von der Außenumfangsfläche der Manschette 10, und mit einer Drehgeschwindigkeit von 2000 U/min rotiert.

Die Reinigungseinheit 6 weist eine Rakel 20 auf, deren eine Seitenkante im Gleitkontakt mit dem fotoleitfähigen Träger 1 bei der Umdrehung der Trommel D steht, um den restlichen Entwicklerwerkstoff von dem fotoleitfähigen Träger 1 zu entfernen. Der so bei der Reinigungsstation entfernte Entwicklerwerkstoff wird in einem Wiedergewinnungsbehälter 21 gesammelt und in die Entwicklungseinheit 4 mittels eines Wiedergewinnungskanals 22 zurückgebracht, der mit dem Wiedergewinnungsbehälter 21 kommuniziert.

Beim Betrieb der elektrofotografischen Kopieranlage der oben beschriebenen Konstruktion wird die gesamte Oberfläche des fotoleitfähigen Trägers 1 zuerst bei der Ladungsstation auf -550VoIt elektrisch aufgeladen und dann bildweise einem an der Belichtungsstation projizierten Licht mit 8 lux sec ausgesetzt, womit ein elektrostatisches latentes Bild auf dem fotoleitfähigen Träger 1 ausgebildet wird. Das elektrische Potential auf dem fotoleitfähigen Träger 1 fällt auf dem vom Licht getroffenen Oberflächenbereich auf ein minimal mögliches Potential von -150VoIt ab, während der dunkle Bereich des projizierten Bildes seine elektrostatische Ladung behält. Das elektrostatische latente Bild wird dann dadurch entwickelt, daß der fotoleitfähige Träger 1 den von der Entwicklungseinheit 4 zugeführten Teilchen des Entwicklerwerkstoffs ausgesetzt wird, während eine Vorspannung der gleichen Polarität wie das elektrostatische latente Bild an die Manschette 10 angelegt wird. Damit wird ein Tonerbild auf dem fotoleitfähigen Träger ausgebildet und dieses Tonerbild wird danach von dem fotoleitfähigen Träger 1 auf ein Blatt 8 des Endträgers übertragen, der ein gewöhnliches glattes Kopierpapier sein kann.

Das so an der Übertragungsstation von dem fotoieitfähigen Träger 1 übertragene und das Tonerbild tragende Kopierpapier 8 wird dann zur Fixiereinheit 9 transportiert, wo die das Tonerbild bildenden Teilchen auf dem Kopierpapier 8 geschmolzen und auf dem Papier 8 fixiert werden. Andererseits werden einige Teilchen des Entwicklerwerkstoffs, die auf dem fotoleitfähigen Träger 1 verbleiben ohne daß sie auf das Kopierpapier 8 übertragen werden, durch die Rakel 20 an der Reinigungsstation in den Wiedergewinnungsbehälter 21 abgestreift, wobei der Entwicklerwerkstoff in dem Wiedergewinnungsbehälter 21 durch den Wiedergewinnungskanal 22 zurück in die Entwicklereinheit 4 zirkuliert. Nach dem Reinigen wird das auf dem fotoleitfähigen Träger 1 verbleibende elektrische Restpotential dadurch ausgelöscht, daß der fotoleitfähige Träger 1 dem von der Löschlampe 7 abgegebenen Licht ausgesetzt wird.

Die Erfindung wird nun weiter anhand der folgenden speziellen Beispiele beschrieben, die die verschiedenen bevorzugten Ausführongsformen der Erfindung darstellen sollen.

Zum Zwecke der Durchführung des Entwicklungsverfahrens wurden die folgenden Arten von Entwicklerwerkstoff dargestellt. Es ist hier anzumerken, daß die in der folgenden Beschreibung verwendeten Teile und Verhältnisse sich auf das Gewicht beziehen, wenn es nicht anderweitig angegeben ist.

Tonermischung
Magnetischer Toner

100 Teile Styrolakrylharz, 100 Teile von fein verteiltem magnetischem Werkstoff mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,6 μιη und einem

ίο spezifischen Widerstand von 3 · lO'iicm und 8 Teile Druckerschwärze werden miteinander gemischt und dann unter Verwendung einer Heizwalze geknetet. Die geknetete Mischung wurde danach abgekühlt und unter Verwendung eines bekannten mechanischen Pulverisie-

t5 rungsverfahren in feine Teilchen pulverisiert. Die sich ergebenden Teilchen wurden mit 100 Teilchen des gleichen fein verteilten magnetischen Materials wie oben gemischt und bei 130^cC einer Wärmebehandlung unterzogen, so daß die Teilchen des fein verteilten magnetischen Werkstoffes schmelzen und sich auf den pulverisierten Teilchen ablagern, wodurch ein magnetischer Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 30 μιη gebildet wird. Der spezifische Widerstand, der in einer Weise gemessen wurde, wie es später beschrieben wird, des so erhaltenen magnetischen Toners betrug 8 · 10⁵Ω cm.

Nichtmagnetischer Toner

100 Teile Styrolakrylharz, 8 Teile des gleichen Färbemittels (Druckerschwärze) wie beim oben beschriebenen magnetischen Toner und 1 Teil Farbstoff wurden miteinander gemischt und dann in feine Teilchen des nichtmagnetischen Toners pulverisiert, bei einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 15 μιη.

Der magnetische Toner und der nichtmagnetische Toner wurden in einem Verhältnis von 9 :1 miteinander gemischt und ergaben so die Tonermischung I.

Tonermischung II

100 Teile des gleichen Styrolakrylharz wie beim magnetischen Toner der Tonermischung 1.180 Teile des

gleichen fein verteilten magnetischen Werkstoffs wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I und 8 Teile des gleichen Färbemittels wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I wurden miteinander vermischt und dann unter Verwendung einer Wärmewalze geknetet. Die geknetete Mischung wurde danach abgekühlt und unter Verwendung eines bekannten ■Mechanischen Pulvcrisierungsverfahrens in feine Teilchen pulverisiert. Die sich ergebenden Teilchen wurden mit 20 Teilen des gleichen fein verteilten magnetischen Werkstoffs wie im magnetischen Toner der Tonermischung I gemischt und bei 130⁰C einer Wärmebehandlung unterzogen, so daß die Teilchen des fein verteilten magnetischen Werkstoffes geschmolzen wurden und sich auf den pulverisierten Teilchen ablagerten, wodurch der magnetische Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 30 μιη und einem spezifischen Widerstand von 1 · 10¹⁰QCm gebildet wurde.

Der so erhaltene magnetische Toner wurde mit dem

b5 nichtmagnetischen Toner der gleichen Zusammensetzung wie der nichtmagnetische Toner der Tonermischung I in einem Verhältnis von 9 :1 gemischt, so daß sich die Tonermischung II ergab.

Tonermischung III

100 Teile des gleichen Styrolakrylharzes wie beim magnetischen Toner der Tonermischung 1 und 200 Teile des gleichen fein verteilten magnetischen Werkstoffes wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I wurden miteinander gemischt und in ähnlicher Weise in feine Teilchen pulversiert wie bei der Darstellung des magnetischen Toners der Tonermischung I.

Die sich ergebenden pulverisierten Teilchen wurden mit 8 Teilen des gleichen Färbemittels wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I gemischt und bei 130^cC einer Wärmebehandlung unterzogen, so daß die Teilchen des Färbemittels geschmolzen wurden und sich auf den pulverisierten Teilchen ablagerten, wodurch der magnetische Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 30 μπι und einem spezifischen Widerstand von 2-ΙΟ¹² Ω cm gebildet wurde.

Der so erhaltene magnetische Toner wurde mit dem nichtmagnetischen Toner der gleichen Zusammensetzung wie der magnetische Toner der Tonermischung I im Verhältnis von 9:1 gemischt, so daß sich die Tonermischung III ergab.

Tonermischung IV

100 Teile des gleichen Styrolakrylharzes wie beim magnetischen Toner der Tonermischung 1,200 Teile des gleichen fein verteilten magnetischen Werkstoffs wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I und 8 Teile des gleichen Färbemittels wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I wurden miteinander gemischt und in feine Teilchen in ähnlicher Weise pulverisiert, wie bei der Darstellung des magnetischen Toners der Tonermischung I, wobei die feinen Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 30 μπι und einen spezifischen Widerstand von 5 · 10¹³QCm aufwiesen und einen magnetischen Toner bildeten.

Der so erhaltene magnetische Toner wurde mit dem nichtmagnetischen Toner mit der gleichen Zusammensetzung wie der nichtmagnetische Toner der Tonermischung I in einem Verhältnis von 9 :1 gemischt, so daß sich dieTonermischung I Vergab.

Tonermischung V

100 Teile des gleichen Styrolakrylharzes wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I, 200 Teile eines fein verteilten magnetischen Werkstoffes in der Form von (Ni · ZN) O · Fe₂O₃-Ferrit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 μπι und einem spezifischen Widerstand nicht unterhalb von 10¹⁰Ωαη und 8 Teile des gleichen Färbemittels wie beim magnetischen Toner der Tonermischung I wurden miteinander gemischt und in ähnlicher Weise in feine Teilchen pulverisiert, wie bei der Darstellung des magnetischen Toners der Tonermischung I, wobei die feinen Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von 30μπι und einen spezifischen Widerstand nicht weniger als 10^Ι4Ωαη aufwiesen und einen magnetischen Toner bildeten.

Der so gebildete magnetische Toner wurde mit dem nichtmagnetischen Toner mit der gleichen Zusammensetzung wie der nichtmagnetische Toner der Tonermischung I in einem Verhältnis von 9 :1 gemischt so daß sich die Tonermischung V ergab.

Es ist hier anzumerken, daß der niclhtmagnetische Toner, der in allen Tonermischungen I bis V zusammen mit dem magnetischen Toner verwendet wurde, eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist, da die Messung des spezifischen Widerstands keinen besonderen Wert ergab.
Die Messung des spezifischen Widerstands wurde unter Verwendung einer bekannten Magnetbürstenentwicklungsvorrichtung einer Konstruktion durchgeführt, wie sie schematisch in F i g. 1 dargestellt ist. Dabei ist die der Magneteinheit 11 in Fig.2 entsprechende Magneteinheit M innerhalb und koaxial zu der ortsfest

ίο angeordneten und der Manschette 10 in Fig. 2 entsprechenden elektroleitfähigen Manschette SL drehbar angeordnet, wobei die Magneteinheit M und die Manschette SL so ausgewählt und so gestaltet sind, daß sie eine Magnetkraft mit einer Flußdichte von etwa 0,075 Tesla auf die Außenumfangsfläche der Manschette SL ausüben. Bei der Messung, bei der sich die Manschette SL in einem minimalen Abstand von 0,5 mm zu einer Gegenelektrodenplatte PL befand, wurde ein elektrisches Potential von 500VoIt zwischen der Manschette SL und der Gegenelektrodenplatte PL angelegt und ein durch eine zwischen der Manschette Si. und der Gegenelektrodenplatte PL entwickelte Magnetbürste fließender elektrischer Strom wurde gemessen, um eine Grundlage für die Berechnung des spezifischen Widerstands zu erhalten.

Beispiel 1

Unter Verwendung einer der Tonermischungen 1 bis V in Verbindung mit der in Fig.2 dargestellten Konstruktion der elektrofotografischen Kopieranlage wurde die Magnetbürstenentwicklung durchgeführt, während eine Vorspannung von -300VoIt an die Manschette 10 angelegt wurde. Die anderen Betriebsbedingungen bleiben gleich wie oben.

Die Prüfung der wiedergegebenen Bilder bezüglich des Bildkontrastes, der Bildauflösung und des Auftretens von Schleiern hat die in Tabelle 1 dargestellten Werte ergeben.

Tabelle 1

Nr. der
Tonermischung

Bildkontrast

Bildauflösung

Auftreten

von

Schleiern

I	hoch	gering	groß
II	etwas hoch	normal	etwas
III	normal	hoch	keine
IV	normal	hoch	keine
V	etwas niedrig	normal	keine

Aus der Tabelle 1 ist leicht zu ersehen, daß sich bei Verwendung einer der Tonermischungen II bis IV reproduzierte Bilder ergeben, die sowohl hinsichtlich der Bildauflösung als auch des Bildkontrastes ausreichend sind. Insbesondere ein unter Verwendung einer der Tonermischungen III und IV erhaltenes reproduziertes Bild zeigt eine hohe Bildauflösung. Das Verteilungsmuster der Teilchen bei den Tonermischungen I bis V wurde nach der Entwicklung untersucht, jedoch vor der Übertragung des Tonerbilds von dem fotoleitfähigen Träger 1 auf das Kopierpapier 8, wobei der Ergebnisse in Tabelle 2 dargestellt sind.

Tabelle 2

Nr. der
Tonermischung

Verteilungsmuster der Tonerteilchen

Nr. der Tonermischung

I Sowohl die magnetischen Tonerteilchen als auch die nichtmagnetischen Tonerteilchen wurden auf den Bildbereich angezogen und nur die magnetischen Tonerteilchen wurden auf den bildfreien Bereich angezogen.

II bis IV Zusätzlich zu einem Verteilungsmuster, das

sich in ähnlicher Weise wie bei Verwendung der Tonermischung I ergab, wurden keine Tonerteilchen in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm Grenzbereich zwischen dem Bildbereich und dem bildfreien Bereich abgelagert.
V Die magnetischen Tonerteilchen und die 20 Tabelle

nichtmagnetischen Tonerteilchen wurden

jeweils auf dem bildfreien Bereich und dem Bildbereich abgelagert.

Aus Tabelle 2 ist als gemeinsames Merkmal der Tonermischungen I bis IV ersichtlich, daß eine relativ große Menge der magnetischen Tonerteilchen am Umfang des Bildbereichs abgelagert wurden.

Beispiel II

Im Beispiei I wurde eine elektrofotografische Reproduktion von einem Original gemacht, das etwas blasse Zeichen trug. Die Prüfung des wiedergegebenen Bilds der blassen Zeichen hinsichtlich des Bildkontrastes zeigte, daß die Verwendung einer der Tonermischungen II bis V zu keiner Verminderung in der Linienbreite führte.

sung und des Auftretens von Schleiern hat die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse gezeigt, während die Prüfung des Verteilungsmusters der Teilchen bei der jeweiligen Tonermischung I bis V die in Tabelle 4 dargestellten Ergebnisse gezeigt hat

Tabelle

Bildkontrast

Bildauflösung

Auftreten

von

Schleiern

	normal	niedrig	groß	i
I	normal	niedrig	groß	I
II	niedrig	niedrig	groß	I
III	niedrig	normal	etwas	ψ
IV	etwas niedrig	normal	etwas	hi
V

Nr. der Tonermischung Verteilungsmuster der Tonerteilchen

Beispiel III Beim Beispiel I wurde die

elektrofotografische

Reproduktion bei verminderter Umdrehungszahl der Magneteinheit 11 innerhalb der Manschette 10, und zwar von 2000 U/min auf 1000 U/min, durchgeführt. Die Prüfung des wiedergegebenen Bilds hinsichtlich der Bildreproduzierbarkeit zeigte, daß keine Verminderung im Kontrast zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Bilds auftrat und daß sich eine hohe Wiedergabegüte ergab.

Um das erfindungsgemäße Verfahren mit dem in der bereits erwähnten amerikanischen Patentschrift dargestellten Verfahren zu vergleichen, wurde eine Reihe von Versuchen unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Konstruktion der Kopieranlage durchgeführt, wobei die Vorspannung und die magnetische Kraft der Magneteinheit 11 so eingestellt wurden, wie sie in den nachfolgenden Vergleichen beschrieben werden, um zu vermeiden, daß bei der Magnetbürstenentwicklung die gleichzeitige Ablagerung sowohl der magnetischen Tonerteilchen als auch der nichtmagnetischen Tonerteilchen im bildfreien Bereich auftritt. ^b0

Vergleich I

Ein ähnlicher Versuch wie in Beispiel I wurde bei von -300VoIt auf -20OVoIt verminderter Vorspannung durchgeführt, wobei gleichzeitig die Flußdichte der <>5 Magnetkraft der Magneteinheit 11 von 0,075 auf 0,l3Tesla erhöht wurde. Die Prüfung der reproduzierten Bilder bezüglich des Bildkontrastes, der Bildauflö-I und II Obwohl die Ablagerungsdichte der Tonerteilchen auf dem Bildbereich ausreichend war, ließen der Rand des Bildes und die Linienbreite etwas nach bzw. waren sie etwas vermindert und die nichtmagnetischen Tonerteilchen waren ein wenig im K'dfreien Bereich abgelagert.

III bis V Die Ablagerung der Tonerteilchen im Bildbereich war so, daß der Randeffekt auftrat und es kein Problem mit dem Nachlassen bzw. Vermindern gab, daß jedoch die Menge der Tonerteilchen gering war, mit der daraus folgenden Verminderung in der Dichte.

Vergleich II

Im Vergleich I wurde die elektrofotografische Reproduktion mit einem Original durchgeführt, das etwas blasse Zeichen trug. Die Prüfung des wiedergegebenen Bildes der blassen Zeichen bezüglich des Bildkontrastes zeigte, daß die Verwendung einer der Tonermischungen I und II eine Verminderung der Linienbreite bei niedrigem Kontrast ergab.

Vergleich III

Im Vergleich 1 wurde die elektrofotografische Wiedergabe bei verminderter Umdrehungszahl der Magneteinheit 11 innerhalb der Manschette 10 durchgeführt, nämlich von 2000 U/min auf 1000 U/min vermindert. Die Prüfung des wiedergegebenen Bilds bezüglich der Bildreproduzierbarkeit zeigte, daß eine beträchtliche Verminderung im Kontrast vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende des Bilds auftrat und sich eine schlechtere Reproduktion ergab.

Aus dem vorhergehenden ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem während des Entwicklungsvorgangs sich die magnetische Tonerteilchen, die absichtlich elektrisch auf die gleiche Polarität wie die des elektrostatischen latenten Bildes aufgeladen wurden, auf dem bildfreien Bereich des elektrostatischen latenten Bildes ablagern können, hinsichtlich der

Bildauflösung und des Kontrastes gegenüber dem herkömmlichen Verfahren überlegen ist, bei dem die Entwicklung unter Vermeidung eines im bildfreien Bereich auftretenden Schleiers durchgeführt wird. Dies ist leicht aus dem Vergleich der Tabelle 1 mit Tabelle 2 zu verstehen.

Soweit es sich um das erfindungsgemäße Verfahren handelt, ergab jedoch die Verwendung der Tonermischung I bei einem spezifischen Widerstand von 10⁸QCm keine günstigen Ergebnisse. In anderen Worten, die Tonermischung I ergab nicht nur eine unzureichende Bildauflösung, sondern sie brachte auch den Nachteil mit sich, daß bei der Übertragung des Tonerbilds vom fotoleitfähigen Träger auf das Kopierpapier mittels der Korona-Entladungstechnik die magnetischen Tonerteilchen auf den bildfreien Bereich übertragen wurden, wodurch sich eine Reproduktion mit Schleiern ergab.

Andererseits ergab die Verwendung der Tonermischung V mit einem spezifischen Widerstand von nicht weniger als 10¹⁴Qcm einen geringen Bildkontrast, wenn auch beträchtlich verbessert, da keine magnetischen Tonerteilchen auf dem Bildbereich während des Entwicklungsvorgangs abgelagert wurden.

Es wird im nachfolgenden der Grund dafür erörtert, warum das elektrofotografische Kopierverfahren, bei dem sich die Teilchen des magnetischen Toners während der Magnetbürstenentwicklung auf dem bildfreien Bereich ablagern können, eine Verbesserung hinsichtlich der Bildauflösung und des Bildkontrasts bringt, und außerdem der Grund dafür, warum bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens ein magnetischer Toner mit einem relativ niedrigeren spezifischen Widerstand, wie die Tonermischung I, oder bei einem relativ hohen spezifischen Widerstand, wie die Tonermischung V, nicht günstig ist.

Die F i g. 3a und 3b zeigen schematisch die entsprechenden Ablagerungsarten der Teilchen bei einer der Tonermischungen Il bis IV und die bei der Toneimischung I relativ zu identischen elektrischen Potentialen der elektrostatischen latenten Bilder, die zum Zwecke der Erläuterung anhand der Tabelle 2 dargestellt werden. Bei jedem dieser Bilder stellen die durchgezogene Linie das elektrische Potential des elektrostatischen latenten Bildes, die Zeichen »P« und »Q« den Bildbereich bzw. den bildfreien Bereich und die gestrichelte Linie die Art der Ablagerung der Tonerteilchen dar.

Wenn eine der Tonermischungen U bis IV beim Entwicklungsvorgang verwendet werden, wie es in Fig.3a dargestellt ist, so werden die Tonerteilchen nicht in einem Grenzbereich /?des bildfreien Bereichs Q angrenzend an den Bildbereich P abgelagert, während lediglich Teilchen des magnetischen Toners auf dem anderen Bereich des bildfreien Bereichs Q abgelagert werden. Am Randbereich des Bildbereichs werden die Tonerteilchen in größerer Menge abgelagert.

Wenn andererseits die Tonermischung I während des Entwicklungsvorgangs verwendet wird, werden die Tonerteilchen nicht nur im Bildbereich P, sondern auch im Grenzbereich des bildfreien Bereichs Q abgelagert, wodurch sich ein durchgehendes Ablagerungsmuster mit verschiedenen Mengen ergibt, wie es in Fig. 3b dargestellt ist.

Bei einer Übertragung des Tonerbilds vom fotoleitfähigen Träger auf das Kopierpapier wird bei einer der Tonermischungen II bis IV die Ablagerung der Teilchen im bildfreien Bereich Q im wesentlichen nicht übertragen, wohingegen bei der Tonermischung 1 die Ablagerung der Teilchen auf dem bildfreien Bereich Q einschließlich des Grenzbereichs übertragen wird.
Daraus ist leicht zu ersehen, daß sich bei Verwendung einer der Tonermischungen II bis IV, deren Teilchen sich in der oben beschriebenen Weise ablagern, eine Verbesserung in der Bildauflösung ergibt.

Obwohl die Theorie der oben beschriebenen Erscheinung noch nicht gelöst ist, scheint doch das hohe

ίο Widerstandsmerkmal, d.h. die Aufladbarkeit der verwendeten magnetischen Tonerteilchen sowie die Größe der angelegten Vorspannung in starkem Maße die Bildauflösung zu beeinflussen. In anderen Worten, in Beispiel I wurde die Vorspannung von —300 Volt an die

is Manschette angelegt, während das elektrostatische latente Bild so beschaffen war, daß das maximale Potential des Bildbereichs —550 Volt und das Potential des bildfreien Bereichs -150VoIt betrugen. Dies bedeutet, daß gegenüber der angelegten Vorspannung das maximale Potential des Bildbereichs —250 Volt und das Potential des bildfreien Bereichs +150VoIt betrugen.

Da es sich so verhält ergab die Verwendung einer der Tonermischungen II bis IV und die Verwendung der Tonermischung I derartige Unterschiede, wie sie in den Tabellen 1 und 2 und in den F i g. 3a und 3b dargestellt sind. Soweit es sich um den magnetischen Toner handelt, der in einer der Tonermischungen II bis IV verwendet wird, so ist, obwohl er einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweist und er durch Reibung elektrisch aufladbar ist, sein spezifischer Widerstand derart, daß ein elektrisches Potential aufgebracht werden kann. Wenn dieser magnetische Toner mit dem nichtmagnetischen Toner auf der Manschette gemischt wird, so werden beide info'.ge der Reibungselektrizität elektrostatisch aufgeladen, wobei der nichtmagnetische Toner und der magnetische Toner jeweils auf eine Polarität gebracht werden, die entgegengesetzt bzw. gleich ist zu der des elektrostatischen latenten Bildes. In diesem Beispiel wurden der nichtmagnetische Toner und der magnetische Toner elektrisch auf positives bzw. negatives Potential aufgeladen. Wenn die aus Teilchen des so aufgeladenen nichtmagnetischen und magnetischen Toners bestehende Magnetbürste in Gleitkontakt mit dem fotoleitfähigen Träger kommt, so scheint es, daß die nichtmagnetischen Tonerteilchen unter Einwirkung der Coulomb-Kraft auf dem Bildbereich aufgebracht werden und die magnetischen Tonerteilchen auf dem Bildbereich und dem bildfreien Bereich auf verschiedene Arten aufgebracht werden. In anderen Worten, im Bildbereich wird das Potential auf die Teilchen des magnetischen Toners aufgebracht, so daß sie sich auf einem hohen Potentialbereich ablagern, und die Polarität von jedem Teilchen des magnetischen Toners wird in eine positive Polarität umgekehrt, wobei diese magnetischen Tonerteilchen danach abgelagert werden. Da andererseits der bildfreie Bereich relativ eine positive Polarität, wie bereits oben beschrieben wurde, aufweist, werden die Teilchen des magnetischen Toners, die infolge der Reibung mit den nichtmagnetischen Tonerteilchen auf eine negative Polarität aufgeladen wurden auf dem bildfreien Bereich abgelagert. Im Grenzbereich zwischen Bildbereich und bildfreiem Bereich werden jedoch die magnetischen Tonerteilchen, die infolge der Reibungselektrizität auf eine negative Polarität aufgeladen wurden, durch das negative Potential des Bildbereichs abgestoßen. Damit tritt in diesem Bereich keine nennenswerte Tonerabla-

gerung auf, wobei jedoch die Ablagerung der Tonerteilchen im Bildbereich unter dem Einfluß der elektrischen AbstoBkraft steil beginnt

Da jedoch im Falle der Tonermischung I der diese Mischung bildende magnetische Toner einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist wird die elektrische Ladung auf die magnetischen Tonerteilchen aufgebracht und diese werden daher nicht nur im Bildbereich, sondern auch im bildfreien Bereich und im Grenzbereich des bildfreien Bereichs anschließend an den Bildbereich abgelagert was zur Folge hat daß im Grenzbereich des mit Teilchen der Tonermischung I entwickelten Bilds etwas mehr Tonerteilchen abgelagert werden, wie es in F i g. 3b dargestellt ist

Da der die Tonermischung V bildende magnetische '5 Toner einen sehr hohen spezifischen Widerstand aufweist findet die Ladungsinjektion bzw. Ladungsaufbringung nicht langer statt und die magnetischen Tonerteilchen werden nur im bildfreien Bereich abgelagert und zwar infolge der Wirkung des durch die Reibungselektrizität aufgeladenen Potentials.

Wenn das so entwickelte Tonerbild von dem fotoleitfähigen Träger auf das Kopierpapier übertragen wird, behalten, da der magnetische Toner der Tonermischungen II bis V einen relativ hohen spezifisehen Widerstand aufweist, die auf dem bildfreien Bereich abgelagerten magnetischen Tonerteilchen ihre negative Polarität, die gleich ist wie die des Übertragungsentladegeräts, und sie werden daher nicht vom fotoleitfähigen Träger auf das Kopierpapier übertragen, während nur die im Biidbereich steil ansteigenden magnetischen Tonerteilchen vom fotoleitfähigen Träger auf das Kopierpapier übertragen werden, wodurch sich eine hohe Auflösung des reproduzierten Bildes ergibt. Da jedoch bei der Tonermischung 1 die auf dem ^ bildfreien Bereich abgelagerten magnetischen Tonerteilchen auch vom fotoleitfähigen Träger auf das Kopierpapier, zusammen mit den auf dem Bildbereich abgelagerten Tonerteilchen übertragen werden, weist das reproduzierte Bild leicht Schleier auf. to

Jedenfalls kann, wenn die Entwicklung unter Verwendung des Entwicklerwerkstoffs durchgeführt wird, der aus dem magnetischen Toner mit einem hohen spezifischen Widerstand im Bereich von 10¹⁰ bis 10¹⁴Ωαυ und dem nichtmagnetischen und elektrisch t5 isolierenden Toner besteht, und zwar derart, daß ein leichter Schleier auf dem bildfreien Bereich erzeugt wird, die nachfolgende Korona-Übertragung des entwickelten Tonerbilds vom fotoleitfähigen Träger auf das Kopierpapier zu einer Reproduktion des Bildes mit hoher Auflösung führen.

Bei den obigen Beispielen wurde jeweils die Vorspannung so eingestellt, daß der bildfreie Bereich bei der Entwicklung des Tonerbilds einen leichten Schleier aufwies. Der gleiche Effekt kann jedoch auch durch Einstellung der Magnetkraft der Magneteinheit innerhalb der Manschette und/oder des minimal möglichen Abstands zwischen der Manschette und dem fotoleitfähigen Träger erreicht werden. Da der magnetische Toner jedoch durch die Reibung mit dem magnetischen Toner während des Entwicklungsvorgangs, wie es bereits oben beschrieben wurde, auf die gleiche Polarität wie das elektrostatische latente Bild aufgeladen wird, muß die für den auf den bildfreien Bereich aufzubringenden magnetischen Toner erforder- ^b5 liehe Vorspannung größer sein als und die gleiche Polarität haben wie das Potential des bildfreien Bereichs des elektrostatischen latenten Bildes, so daß das Potential mindestens des bildfreien Bereichs in eine zum elektrostatischen latenten Bild emgegengeseizte Polarität umgekehrt werden kann. Wenn in Beispiel 1 eine Vorspannung von —200 Veit angelegt wird, während das maximale Potential des Bildbereichs —550 Volt und das Potential des bildfreien Bereichs -150VoIt betragen, so betragen, jeweils relativ zur angelegten Vorspannung, das maximale Potential des Bildbereichs —350 Volt und das Potential des bildfreien Bereichs + 50 Volt, wodurch die oben genannte Bedingung erfüllt ist In diesem Fall kann die magnetische Flußdichte der Magneteinheit von 0,13Tesla auf einen Wert vermindert werden, der für die abzulagernden Tonerteilchen ausreichend ist

In allen obigen Beispielen wies der Entwicklerwerkstoff, d. h. die Tonermischung, 90 Gew.-% magnetischen Toner und 10 Gew.-% nichtmagnetischen Toner auf. Es kann jedoch erfindungsgemäß auch ein Entwicklerwerkstoff verwendet werden, der magnetische Toner im Bereich von 85 bis 98 Gew.-% und nichtmagnetische Toner im Bereich von 2 bis 15 Gew.-% aufweist, wobei der Prozentsatz auf dem Gesamtgewicht des Entwicklerwerkstuffs basiert. Vorzugsweise besteht der Entwicklerwerkstoff aus magnetischem Toner im Bereich von 90 bis 95 Gew.-°/o und nichtmagnetischem Toner im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%. Es ist jedoch anzumerken, daß bei der Menge des nichtmagnetischen Toners von nicht mehr als 2 Gew.-%, die Verwendung des Entwicklerwerkstoffs leicht zu einer Reproduktion des Bildes mit niedrigem Kontrast führen kann. Wenn andererseits die Menge des nichtmagnetischen Toners nicht unterhalb von 15Gew.-°/o liegt, so kann die Verwendung des Entwicklerwerkstoffs leicht zu verstärkten Schleiern auf dem bildfreien Bereich während der Entwicklung führen und damit zu keiner hohen Wiedergabegüte des Bildes.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Entwicklung des Tonerbilds auf dem fotoleitfähigen Träger durch zwangsläufiges Aufbringen der magnetischen Tonerteilchen, die reibungselektrisch aur die gleiche Polarität wie das elektrostatische latente Bild aufgeladen sind, auf den bildfreien Bereich des elektrostatischen latenten Bildes und die Verwendung des Entwicklerwerkstoffs wesentlich sind, der aus dem magnetischen Toner mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10¹⁰ bis 10¹⁴Ωαη, vorzugsweise 10¹² bis 10¹³ Ω cm, und dem nichtmagnetischen und elektrisch isolierenden Toner besteht. Soweit der spezifische Widerstand innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, können die Tonerteilchen nicht nur durch Reibung elektrisch aufgeladen, sondern auch mit der elektrischen Ladung injiziert werden bzw. eine elektrische Ladung kann auf sie aufgebracht werden, so daß eine Entwicklung möglich ist, bei der die magnetischen Tonerteilchen sich sowohl auf dem Bildereich als auch auf dem bildfreien Bereich ablagern, jedoch nicht auf dem Grenzbereich zwischen dem bildfreien Bereich und dem Bildbereich, wie es bereits oben beschrieben wurde.

Da bei dem elektrofotografischen Kopierverfahren gemäß der Erfindung der magnetische Toner durch Ablagerung auf dem bildfreien Bereich des elektrostatischen latenten Bildes auf dem fotoleitfähigen Träger 1 verbraucht wird, ist die in F i g. 2 dargestellte Kopieranlage so geschaltet, daß die überschüssigen magnetischen Tonerteilchen, die von der Rakel 20 vom fotoleitfähigen Träger 1 abgestreift werden, mittels des Wiedergewin-

nungskanals 22 in die Entwicklungseinheit 4 zurückgewonnen werden können. Um die Dauerhaftigkeit des Entwicklerwerkstoffs bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu prüfen, wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, bei denen die Kopieranlage wiederholt betätigt und eine Menge der Tonermischung III in den Vorratsbehälter 12 eingefüllt wurde, um das Bild auf 50 000 Kopierpapieren zu reproduzieren. Es hat sich dabei ergeben, daß sich die reproduzierten Bilder auf dem ersten Kopierpapier und auf dem ietzten Kopierpapier hinsichtlich der Qualität nicht unterscheiden und daß das Mischungsverhältnis des magnetischen und nichtmagnetischen Toners nicht verschlechtert wurde. Die mikroskopische Betrachtung hat unter Verwendung eines Elektronenmikroskops keine Veränderung im Oberflächenzustand der zyklisch verwendeten Teilchen des Entwicklerwerkstoffs gezeigt.

Es ist hier anzumerken, daß dann, wenn kein Wiedergewinnungskanal 22 in der Kopieranlage verwendet wird, eine relativ große Menge des Entwicklerwerkstoffs verbraucht wird, die von der Menge des Entwicklerwerkstoffs abhängig ist, die für ein auf ein Kopierpapierblatt zu reproduzierendes Original erforderlich ist Wenn beispielsweise das Original so beschaffen ist, daß für die Abbildung dieses Originals auf einem Kopierpapier 50 mg des Entwicklerwerkstoffs verbraucht werden, so werden 20 mg der erforderlichen 50 mg der Tonerteilchen auf dem biidfreien Bereicli abgelagert Wenn daher die Kopieranlage mit dem Wiedergewinnungssystem ausgerüstet ist, wie es in Fig.2 durch den Wiedergewinnungskanal 22 dargestellt ist werden die Tonerteilchen in einer Menge gleich dem Überschuß, d. h. 50 mg—20 mg bei der Wiedergabe der Abbildung des Originals auf dem Kopierpapier tatsächlich verbraucht. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Einsparung der Menge des erforderlichen Entwicklungswerkstoffs vorteilhaft und wirkungsvoll.

Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsformen s'nd für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrofotografisches Kopierverfahren unter Verwendung eines Entwicklerwerkstoffes aus magnetischem Toner und nichtmagnetischem und elektrisch isolierendem Toner, das die Verfahrensschritte aufweist: Ausbilden eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem fotoleitfähigen Träger, Entwickeln des elektrostatischen latenten Bildes mit Hilfe einer Magnetbürste in ein Tonerbild, bei Anlegen einer Vorspannung mit einem höheren Wert als und der gleichen Polarität wie das elektrische Potential eines bildfreien Bereichs des elektrostatischen latenten Bildes, um eine Ablagerung der Teilchen des nichtmagnetischen Toners auf dem bildfreien Bereich zu vermeiden, Übertragen des Toneibilds vom fotoleitfähigen Träger auf ein Blatt eines Endträgers und Fixieren des Tonerbilds auf dem Blatt des Endträgers, wobei der magnetische Toner einen spezifischen Widerstand im Bereich von 10¹⁰ bis 10^ΜΩαη aufweist, der magnetische und der nichtmagnetische Toner reibungselektrisch so aufgeladen werden, daß die Polarität des magnetischen Toners gleich wird wie die des elektrostatischen latenten Bildes und die Polarität des nichtmagnetischen Toners derjenigen des elektrostatischen latentes Bildes entgegengesetzt wird, der so aufgeladene Entwicklerwerkstoff bei der Magnetbürstenentwicklung mit dem elektrostatischen latenten Bild in Berührung gebracht wird, und wobei auf die Bildbereiche des elektrostatischen latenten Bildes Teilchen sowohl des magnetischen als auch des nichtmagnetischen Toners aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung so gewählt wird, daß Teilchen des magnetischen Toners auch auf bildfreie Bereiche des elektrostatischen latenten Bildes aufgebracht werden, wobei sie die magnetische Anziehungskraft der Magneten der Magnetbürsten-Entwicklungseinrichtung überwinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringung der Teilchen des magnetischen Toners auf den bildfreien Bereich des elektrostatischen latenten Bildes während des Entwicklungsschritts unter Erhöhung der Vorspannung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Entwicklerwerkstoff verwendete magnetische Toner einen spezifischen Widerstand im Bereich von 10¹² bis 10¹³QCm aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerwerkstoff aus 85 bis 98% magnetischem Toner und 2 bis 15% nichtmagnetischem Toner besteht, wobei der Prozentsatz auf dem Gesamtgewicht des Entwicklerwerkstoffs basiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Übertragungsschritt einen Verfahrensschritt der Wiedergewinnung der auf dem bildfreien Bereich aufgebrachten Teilchen des magnetischen Toners aufweist.