DE3008881C2

DE3008881C2 - Entwicklungsverfahren mit Entwickler aus isolierenden magnetischen Tonerteilchen

Info

Publication number: DE3008881C2
Application number: DE3008881A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kawasaki Kanagawa Fukumoto; Takashi Tokio/Tokyo Hino; Masashi Kawasaki Kanagawa Kiuchi; Yasuo Yokohama Mitsuhashi; Yoshio Tama Tokio/Tokyo Takasu; Masaki Kawasaki Kanagawa Uchiyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2000-03-08
Also published as: DE3008881A1; US4299900A; DE3051020C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entwickeln eines Ladungsbildes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Entwicklungsverfahren dieser Art ist in der DE-OS 27 29 946 beschrieben. Bei diesem bekannten Entwicklungsverfahren erfolgt des Auftedsn der Tonerteilchen in einem elektrischen Feld mit Hilfe einer Elektrode, die die elektrisch isolierenden Tonerteilchen durch direkte Ladungsinjektion auflädt. Den Tonerteilchen wird gleichzeitig eine turbulente MischH?wegung erteilt, um sie verhältnismäßig schnell und wiederholt in elektrische Berührung mit der Elektrode zu bringen. Dabei wird die Erscheinung ausgenützt, daß magnetisch anziehbarc, isolierende Tonerteilchen Ladungätransportcigcnschaftert zeigen, die denen eines Toners mit einer um mehrere Größenordnungen höheren Leitfähigkeit gleichwertig sind, wenn man sie entsprechend schnell und wiederholt mit der leitenden Oberfläche eines Elements in Berührung bringt, das ein starkes elektrisches Feld erzeugt. In Folge der derart gesteigerten Fähigkeit, Ladungen zu transportieren, können die isolierenden Tonerteilchen auf elektrischem Wege eine Ladungsdichte aufnehmen, die zur Entwicklung eines Ladungsbildes erforderlich ist, und zwar unabhängig von der Polarität des Ladungsbildes selbst.

Dieses bekannte Entwicklungsverfahren leidet jedoih unter der Gefahr einer Hintergrundschleierbildung, da die Tonerteilchen überall dort am Ladungsbildträger anhaften, wo ein Unterschied zwischen der Spannung der Entwicklungselektrode und dem Ladungsbildpotential vorhanden ist, da die Ladungspolarität des Toners nicht definiert ist. Der für das Ladungsbildpotential geeignete Bereich ist daher bezüglich derjenigen Spannung der Entwicklungselektrode, bei der kein Anhaften von Toner im Hintergrundbereich auftritt, so schmal, daß eine Hintergrundschleierbildung praktisch nicht vermeidbar ist.

In der DE-OS 27 58 726 ist ein Entwicklungsverfahren beschrieben, bei dem ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird, der aus magnetisierbaren Tonerteilchen und elektrisch isolierenden, nicht magnetisierbaren Tonerteilchen besteht, die in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt sind. In der Entwicklungszone ist eine aus den Tonerteilchen bestehende Magnetbürste ausgebildet, deren Spitze das zu entwickelnde Ladungsbild an ., der Oberfläche des Ladungsbildträgers berührt. Die Tonerteilchen erhalten die notwendige Aufladung sowohl

durch gegenseitige Reibung als auch durch triboelektrische Ladung in Folge der Reibung mit der Oberfläche des

f Entwicklerträgers. Da die Tonerteilchen an der Spitze der Magnetbürste wegen der fehlenden Reibung mit der

" Oberfläche des Entwicklerträgers jedoch weniger aufgeladen werden, ist das Haftvermögen der Tonerteilchen

am Ladungsbild zur Erzeugung eines Bildes mit hoher Dichte nicht ausreichend. Die an der Basis der Magnetbürste befindlichen Tonerteilchen hingegen werden infolge der ständigen Reibung mit der Oberfläche des Entwicklerträgers derart übermäßig aufgeladen, daß sie sehr stark zum Entwicklerträger hip angezogen werden, wodurch im Laufe der Zeit immer weniger Tonerteilchen zum Ladungsbildträger übertragen werden und die Oberfläche des Entwicklerträgers zunehmend von den magnetischen Tonerteilchen bedeckt wird, so daß die triboelektrische Aufladung neu hinzugeführter Tonerteilchen entsprechend eingeschränkt ist.

In der US-PS 39 09 258 ist ein Entwicklungsverfahren beschrieben, bei dem ein Einkomponentenentwickler aus magnetisierbaren, elektrisch leitenden Tonerteilchen verwendet wird. Der Entwickler wird auf der Oberfläche einer drehbaren, elektrisch leitenden Trommel, in deren Innerem ein Magnet angeordnet ist, zur Enfvicklungszone befördert, in der die Entwicklung durch eine Berührung des Entwicklers mit den Ladungsbildcrn auf dem Ladungsbildträger erfolgt. Da sich in der Entwicklungszone über den Ladungsbildträger, den elektrisch leitenden Entwickler und die Oberfläche der Trommel ein Leitungspfad ausbildet, werden die Tonerteilchen elektrisch aufgeladen, so daß sie an den Bildbereichen des Ladungsbildes haften und dieses entwickeln. Zwar lassen sich mit diesem bekannten Verfahren die Nachteile einer mit einem Zweikomponcntenentwickler durch-

geführten Entwicklung ausschalten, doch ist es aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Entwicklers schwierig, die entwickelten Bilder elektrostatisch vom Ladungsbildträger auf ein Bildempfangsmaterial wie Papier zu übertragen.

In der JP-OS 94 140/1977 ist ein Entwicklungsverfahren beschrieben, bei dem magnetische Tonerteilchen mit hohem Widerstand einer Induktions-Polarisierung ausgesetzt werden. Mit diesem Verfahren läßt sich jedoch nur eine geringe Entwicklungsgeschwindigkeit und eine unzureichende Dichte der entwickelten Bilder erreichen.

Aus den DE-OS 26 49 940 und 27 14 414 ist es bekannt, bei elektrostatischen Kopierverfahren Entwickler zu verwenden, die- einen Gehalt von 10 bis 90 bzw. von 14 bis 83 Gew.-% an Magnetpulver aufweisen.

In der DE-OS 28 10 520 ist schließlich eine Entwicklungsvorrichtung für ein Kopiergerät beschrieben, bei der im Inneren eines drehbaren, trommeiförmigen Entwicklungsträgers mehrere feststehende Magnete angeordnet ίο sind. Eine einem dieser Magnete gegenüberliegende magnetisierbare Rakel dient dazu, ein Magnetfeld zu erzeugen, so daß in dem Zweikomponentenentwickler aus Eisenpulver und Tonerpulver ein Eisenpulvervorhang gebildet wird. Dieser Eisenpulvervorhang verhindert, daß das Tonerpulver in Folge von Schwingungen auf den j Ladungsbildträger geschleudert wird und diesen verschmutzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entwicklungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß stets Bilder mit hoher Wiedergabetreue und gleichbleibender Bildqualität erzielbar sind.

; Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen

'': Verfahrensschritten gelösL

\ Erfindungsgemäß ist sichergestellt, daß in der eigentlichen Entwicklungszone stets exakt definiere Verhält-

nisse herrschen, da der Entwickler bereits mit einer bestimmten triboelektrischen Aufladung in die Entwicklungszone eintritt und die die Entwicklung in der Entwicklungszone bewirkenden Parameter auf einfache We'se \ im Sinne einer gleichmäßigen und schleierfreien Entwicklung justierbar sind, so daß eine beständige Bildqualität \ erzielt wird. In der Entwicklungszone steht der Entwickler unter d.xn Einfluß eines Magnetfeldes und berührt den Ladungsbildträger ausschließlich in den zu entwickelnden Bildbereichen, wodurch eine Hintergrundschlei-„ erbildung praktisch ausgeschlossen ist

ν Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

\ Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf

S; die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

; F i g. 1 den schematischen Aufbau eines Kopiergeräts, bei dem das Entwicklungsverfahren anwendbar ist,

, F i g. 2 den Querschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung des Entwicklungsverfahrens,

j Fig.3 den Zusammenhang zwischen dem Magnetpulvergehalt und der triboelektrischen Aufladung des

Entwicklers,

j F i g. 4 den Zusammenhang zwischen dem Magnetpulvergehalt des Entwicklers und der Bilddichte,

"! Fig.5 den Zusammenhang zwischen der Teilchengröße des Entwicklers und der auf die Tonerteilchen

einwirkenden Kraft und

t Fig.6 den Zusammenhang zwischen der Teilchengröße des Entwicklers und dem Verbrauchsanteil der

Tonerteilchen.

Fig. 1 zeigt einen Ladungsbildträger in Form einer Trommel 1, die als Aufzeichnungsmaterial dient und je eine photoleitfähige Schicht aufweist. Die Trommel 1 kann an aer Oberfläche mit einer Isolierschicht versehen sein. Der Ladungsbildträger kann auch die Form eines Blattes oder Bandes haben. 2 bezeichnet eine bekannte Ladevorrichtung, während 3 eine Projektionsvorrichtung zur Projektion von Vorlagenbildern oder mittels Bildsignalen modulierten Lichtstrahlen bezeichnet. Mittels diener Vorrichtungen werden auf dem Aufzeichnungsmaterial Ladungsbilder erzeug·. Eine Entwicklungsvorrichtung 4 weist einen Entwicklerträger 4a auf. Mit Hilfe der Entwicklungsvorrichtung 4 werden auf der Trommel 1 den Ladungsbildern entsprechende sichtbare Tonerbilder erzeugt.

In einer Übertragungsstation 5 werden die Tonerbilder auf Bildempfangsmaterial 6 übertragen, wobei durch Koronaentladung oder (Jjfl. im voraus auf die Trommel 1 eine geeignete Ladung aufgebracht werden kann, um die Übertragung zu verbessern. Die Tonerbilder werden auf dem Bildempfangsmaterial 6 mittels einer Fixiervorrichtung 7 fixiert, die m't mindestens zwei Walzen, versehen ist, welche in Andruck stehen und ggf. erwärmt jj werden. Die Trommel 1 wird nach der Übertragung in einer Reinigungsstation 8 gereinigt, um zurückbleibenden Toner zu entfernen, so daß die Trommel 1 erneut verwendet wurden kann.

Die Verfahrensschritte derjenigen elektrophotographischen Verfahren, bei denen das Entwicklungsverfahren ausgeführt werden kann, werden nachstehend erläutert.

Zunächst wird die Ladungsbilderzeugung beschrieben. Je nach dem anzuwendenden elektrophotographisehen Verfahren und den zu erzielenden Eigenschaften können elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien unterschiedlicher Art verwendet werden.

Ein typisches, vielfach verwendetes Aufzeichnungsmaterial enthält ein Substrat, eine auf das Substrat aufgebrachte photoleitfähige Schicht und ggf. zusätzlich eine Isolierdeckschicht an der Oberfläche. Ein derartiges Aufzeichnungsmaterial kann für das gebräuchlichste elektrophotographische Verfahren verwendet wsrded, aas das Aufladen, die bildmäßige Belichtung und das Entwickeln sowie die Übertragung umfaßt.

Bei einem mit einer Isolierdeckschicht versehenen Aufzeichnungsmaterial hat diese die Aufgabe, die photoleitfähige Schicht zu schützen, die mechanische Festigkeit und den Kontrast zu verbessern und das Aufzeichnungsmaterial einem bestimmten elektrophotographischen Verfahren anzupassen. Bei einem hierfür geeigneten elektrophotographischcp Verfahren wird ein Bereich zwischen der Isolierdeckschicht und der photoleitfähigen b5 Schicht aufgeladen. Dieses Verfahren umfaßt die Schritte einer primären Aufladung, einer bildmäßigen Belichtung mit gleichzeitiger sekundärer Aufladung mit zur Polarität der Primärladung entgegengesetzter Polarität oder mit Wechselstrom Entladung, sowie einer Totalbelichtung (wobei diese Totalbelichtung weggelassen

werden kann). Die bildmäßige Belichtung kann vor oder nach der Sekundärladung erfolgen.

Einige dieser Ladungsbildträger sind auch bei folgenden elektrophotographischen Verfahren verwendbar:

(1) Ein Verfahren, bei dem zur Steigerung der Lebensdauer des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials das auf ihm ausgebildete Ladungsbild auf einen Zwischen-Bildträger übertragen, entwickelt und das sich ergebende Tonerbild auf Bildempfangsmaterial übertragen wird.

(2) Ein weiteres Verfahren, bei dem den auf dem Aufzeichnungsmaterial ausgebildeten Ladungsbildern entsprechende Ladungsbilder auf einem Zwischen-Bildträger erzeugt werden, zeichnet sich dadurch aus, daß das Aufzeichnungsmaterial als Steuergitter mit einer Anzahl feiner öffnungen ausgebildet ist. Dabei wird ein Koronaionenstrom mit Hilfe des Ladungsbilds auf dem Steuergitter bildmäßig moduliert, so daß ein entsprechendes Ladungsbild auf dem Zwischen- Bildträger entsteht.

(3) Ein drittes Verfahren, bei dem an Mehrfachspitzen-Elektroden elektrische Signale angelegt werden, um auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials den elektrischen Signalen entsprechende Ladungsbilder zu erzeugen.

Die bei den Verfahren (1) und (2) verwendeten Zwischen-Bildträger brauchen keine photoleitfähige Schicht zu haben, falls die Ladungsbild-Trägerfläche des Zwischen-Bildträgers isolierend ist. Dies gilt auch für das Aufzeichnungsmaterial des Verfahrens (3).

Nachstehend wird das Entwicklungsverfahren näher beschrieben. Die Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Auisführungsbeispiels einer Entwicklungsvorrichtung zur Durchführung des EntwicklungsverfaKrens. Ein trommeiförmiger Ladungsbildträger 1 läuft in Pfeilrichtung um, wogegen ein mehrpoliger Permanentmagnet 9 nicht drehbar befestigt ist. Eine nichtmagnetische Trommel 4b läuft als Entwicklerträger in der gleichen Richtung wie der Ladungsbildträger 1 um (der Ausdruck »gleiche Richtung« betrifft hierbei den Bereich, bei dem der Ladungsbildträger 1 und die Trommel 4£> einander gegenüberliegen, der im folgenden als Entwicklungszone bezeichnet wird. Der Ladungsbildträger 1 selbst läuft im Uhrzeigersinn um, während die Trommel Ab entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft). Auf die Oberfläche der nichtmagnetischen Trommel 46 wird von einem Entwicklerbehälter 12 her zugeführter isolierender magnetischer Einkomporwnten-Entwickler 11 aufgeschichtet, dessen Tonerteilchen durch die Reibung zwischen der Trommeloberfläche und den Tonerteilchen eine elektrische Ladung mit zur Polarität der Ladungsbilder entgegengesetzter Polarität erteilt wird.

Nahe der Oberfläche der Trommel 46 ist (in einem Abstand von 50 bis 5OC μίτι) eine Eisen-Rakel 10 einem Magnetpol des mehrpoligen Permanentmagneten 9 gegenübergesetzt (S-PoI in Fig. 2). AuV diese Weise kann die Dicke der Tonerschicht so gesteuert werden, daß sie (mit einer Dicke von 30 bis 300 μιπ) dünn und gleichförmig ist. Durch Steuerung der Drehzahl der Trommel 4b wird die Oberflächenschichtgeschwindigkeit der Entwicklerschicht oder vorzugsweise die Geschwindigkeit im Inneren der Entwicklerschicht im wesentlichcn gleich der Geschwindigkeit des Ladungsbildträgers 1 gemacht oder dieser Geschwindigkeit nahegebracht.

Ansteiie der Eisen-Räkei 10 kann ein Permanentmagnet als magnetische Rakel zur Bildung eines magnetischen Gegenpols verwendet werden. Ferner kann zwischen die Trommel 4b und den Ladungsbildträger eine Wechselvorspannung angelegt werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird die den mehrpoligen Permanentmagneten 9 enthaltende nichtmagnetische Trommel 4b dazu verwendet, als Entwicklerträger gleichförmig magnetischen Einkomponenten-Entwickler zu befördern, während die Rakel 10 in Form einer dünnen magnetischen Platte oder eines Permanentmagneten nahe der Oberfläche der Trommel 4b so angeordnet wird, daß eine gleichförmige und dünne Entwicklerschicht entsteht.
Wenn eine Rakel aus einem magnetischen Material verwendet wird, wird bezüglich des Magnetpols des innerhalb der Trommel 4b angeordneten Permanentmagneten ein magnetischer Gegenpol gebildet, wodurch Tonerteilchen-Ketten zwischen der Rakel und dem Entwicklerträger aufgerichtet werden, deren aufgerichtete Tonerteilchen nach dem Vorbeilaufen an der Rakel wieder zurücksinken, so daß die Entwicklerschicht dünner wird. Daher dient die Rakel aus magnetischem Material zur Bildung einer dünnen Entwicklerschicht, mit der Bilder hoher Qualität auf dem Ladungsbildträger erzeugt werden können. Ferner wird durch die erzwungene Bewegung des Entwicklers die Entwicklerschicht gleichförmiger. Man erzielt daher eine dünne und gleichförmige Tonerschicht, wie sie mittels einer Rakel aus nichtmagnetischem Material nicht erzielbar ist.

Wenn die Tonerteilchen in der Entwicklungsvorrichtung allein durch die magnetische Anziehungskraft zwischen den Tonerteilchen und dem Permanentmagneten an der Oberfläche der Trommel gehalten und zur Eniwicklungszone transportiert werden, wird der Gehalt an Magnetpulver im Toner unvermeidbar höher als 50 Gew.-%. Wenn das Magnetfeld des Permanentmagneten beträchtlich verstärkt wird, kann der Magnetpulver-Gehalt in dem Toner herabgesetzt werden. Dies führt jedoch zu großen Abmessungen der Entwicklungsvorrichtung und zu gesteigerten Kosten, so daß diese Maßnahme in der Praxis nicht anwendbar ist

Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahren der Toner in der Entwicklungsvorrichtung sowohl durch die magnetische Anziehungskraft zwischen den Tonerteilchen und dem Permanentmagneten als auch durch eine elektrische, durch Reibung zwischen den Tonerteilchen und der Trommeloberfläche hervorgerufene Anziehungskraft gehalten und transportiert, so daß es möglich ist, den Gehalt an magnetischem Material im Toner herabzusetzen. Andererseits ist die Ladungsmenge der Tonerteilchen im Vergleich zu dem vorbeschriebenen Verfahren sehr gering. Bei einer Trommeloberflächen-Magnetflußdichte von 20 bis Ϊ30 mT und vorzugsweise von 60 bis 130 rnT. wie sie zur Erzielung schleierfreier Bilder angewandt wird, ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Anteil des magnetischen Pulvers im Toner 10 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise 15 bis 35 Gew.-% beträgt Wenn der Anteil nicht in diesem Bereich liegt ist es nicht möglich, die die Tonerteilchen haltende Magnetkraft zu überwinden und die Tonerteilchen wirksam zur Oberfläche des Ladungsbildträgers zu übertragen, wenn die Entwicklerschicht in dessen Nähe gebracht wird.

Erfindiingsgemäß wird die Entwicklerschicht in der Weise ausgebildet, daß sie die bildfreien Bereiche des Ladungsbildträgers nicht berührt und der Entwickler nur zu den Bildbereichen des Ladungsbildträgers übertragen wird. Hierbei ist mit »Bildbereich« derjenige Bereich gemeint, an dem die Tonerteilchen haften sollen. Der bildfreie Bereich ist derjenige Bereich, an dem die Tonerteilchen nicht haften sollen, d. h. der Hintergrund-Bereich. Bei der Übertragung wächst durch die Anziehungskraft des elektrischen Felds die Dicke der dem Bildbereich entsprechenden Entwicklerschicht in Richtung des elektrischen Felds an, während das magnetische Feld darüber hinaus ein Anheben und Wachsen des Toners im Magnetpolbereich bewirkt, so daß eine Bürste entsteht. Diese Erscheinung wird »Tonerstreckung« genannt. Wenn die Oberfläche der Entwicklerschicht und der Ladungsbildträger einander näherkommen, berührt der Bereich der Tonerstreckung direkt die Bildbereiche des Ladungsbildträgers. Wenn der Entwicklerträger und der Ladungsbildträger sich wieder voneinander entfernen, bleibt der Toner auf der Oberfläche des Ladungsbildträgers zurück, wodurch die Entwicklung erfolgt.

Dieses Entwicklungsverfahren unterscheidet sich von dem sog. Kontakt-Entwicklungsverfahren oder dem Übersprung-Entwicklungsverfahren, da der Entwickler die bildfreien Bereiche nicht berührt, jedoch aufgrund der Tonerstreckungs-Erscheinung mit den Bildbereichen in Berührung kommt.

Wenn der Abstand bzw. Spalt zwischen der Oberfläche der Entwicklerschicht und dem Ladungsbildträger größer als genannt wird, erfolgt die Entwicklung in der Weise, das zusätzlich zu der beschriebenen Entwicklung diejenigen Tonerteilchen, die trotz ihrer Streckung im elektrischen Feld den Ladungsbildträger nicht erreichen, vom Spitzenbereich der Bürsten abgerissen werden und zum Ladungsbildträger hin fliegen.

Bei dem Entwicklungsverfahren kann die Entwicklung auch in der Weise ausgeführt werden, daß in Abhängigkeit von der Größe des Abstands zwischen dem Ladungsbildträger und dem Entwicklerträger die Tonerstrekkung und das Überspringen in Kombination erfolgt.

Auf diese Weise ist es möglich, durch Nutzung der Tonerstreckung die den Spalt überwindende Tonermenge /u verringern, so daß der Einfluß einer in dem Spalt bestehenden Luftströmung, der auf die Tonerteilchen einwirkenden Schwerkraft und der Vibration des Ladungsbildträgers sowie des Entwicklerträgers in einem hohen Ausmaß verringert wird. Folglich können Bilder mit guter Reproduzierbarkeit, hoher Wiedergabetreue, hervorragender Qualität und ohne Schleierbildung erzielt werden.

Wenn der Spaltabstand entsprechend diesen Bedingungen gewählt wird, werden gute Ergebnisse erzielt. Um die Tonerstreckung ausreichend sicherzustellen, wird der Spaltabstand zwischen der Oberflächenschicht des Entwicklers (im bildfreien Bereich, in dem kein Ansteigen und Anwachsen der Tonerteilchen auftritt) und des Laduiigsbildträgers auf nicht mehr als dem Dreifachen der Dicke der Entwicklerschicht gehalten.

Die Bedingung, unter der die Entwicklung hauptsächlich durch die Streckung des Toners und zusätzlich durch das Überspringen von Tonerteilchen erfolgt, ist, da der Spaltabstand nicht größer als das Zehnfache der Dicke der Entwicklerschicht beträgt.

Als Ergebnis von Versuchen und gemäß den vorstehend angeführten Betrachtungen wird ein Spaltabstand D zwischen dem Entwickler- und dem Ladungsbildträger vorzugsweise folgendermaßen gewählt:

50 um S D S 500 μηι.

Die obere Grenze ist ein Wert, der die Wiedergabe schmaler Linien (mit 100 μπι Breite) in dem Druck mit der kleinsten im Handel erhältlichen Type mit hoher Auflösung erlaubt, während die untere Grenze ein Wert ist. der unter Berücksichtigung der Dicke der Entwicklerschicht festgelegt wird.

Gemäß Versuchsergebnissen hat die auf dem Entwicklerträger beförderte Entwicklerschicht vorzugsweise folgende Dicke a:

30μηιί a< 300 μΐη .

Bei der Entwicklung bildet diese Entwicklerschicht unter Wirkung des Magnetfelds Bürsten. Die Höhe der Bürsten ist gewöhnlich das Dreifache der Dicke der Entwicklerschicht, so daß es zum Erreichen des Ladungsbildträgers notwendig ist, daß der Spaltabstand b zwischen der Oberflächenschicht des Entwicklers und dem Ladungsbildträger folgender Bedingung genügt:

b S 300 μπι.

Ferner wird im allgemeinen ein gutes Ergebnis erzielt, wenn die Bedingung 6^ a/5 eingehalten wird.

Wie vorstehend erläutert, ist es bei dem erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahren notwendig, daß der Toner bei der Reibung mit einer Fläche eine geeignete triboelektrische Ladung erzeugt und ein geeignetes magnetisches Moment hat. Das heißt, wenn der Toner zwar auf die Oberfläche der Trommel in Form einer dünnen Schicht aufgebracht und in das elektrische Feld der Ladungsbilder transportiert wird, jedoch keine ausreichende triboelektrische Ladung hat, ist die Entwicklungsdichte verringert. Wenn ferner der Toner kein ausreichendes magnetisches Moment hat, führt dies zu einer Schleierbildung. e>o

Hinsichtlich der triboelektrischen Ladung und der Bilddichte wurden Tonerteilchen mit einem Gehalt von 0 bis 70 Gew.-% Magnetpulver untersucht. Die Ergebnisse sind in den F i g. 3 und 4 dargestellt In der F i g. 4 stellt die Kurve L\ eine Maximaldichte-Kurve dar, während die Kurve Li eine Schleier-Dichte-Kurve darstellt Wie aus der F ί g. 3 ersichtlich ist, nimmt bei einem Magnetpulvergehalt von mehr als 50 Gew.-% die triboelektrische Ladung sehr stark ab, während gemäß F i g. 4 die Bilddichte unter einen brauchbaren Wert absinkt Es wird vermutet, daß dies auf den Umstand zurückzuführen ist daß der elektrische Widerstand der verwendeten Magnetpulver (Magnetit) so gering ist, daß die Erzeugung einer geeigneten triboelektrischen Ladung gestört wird. Wie ferner aus F i g. 4 ersichtlich ist ergibt bei einem Magnetpulvergehalt von nicht mehr als 10 Gew.-%

'-_: der Toner undeutliche Bilder mit starker Schleierbildung, da die magnetische Anziehungskraft im Magnetfeld

gering und die Streckung der magnetischen Bürsten ungleichmäßig ist, so daß die Tonerteilchen bis zu den ■ ■■ bildfreien Bereichen gelangen.

'" Im folgenden wird die Abhängigkeit der an den Tonerteilchen wirkenden Kräfte von der Teilchengröße

5 untersucht, um die Entwicklungseigenschaften in Abhängigkeit von der Teilchengröße angeben /u können.
«' Die an den Tonerteilchen wirkende Kraft F ist die Summe aus einer Kraft Fe, die durch die Ladung des

ι - Ladungsbilds auf dem Bildträger hervorgerufen wird, einer Kraft Ft, die durch die Ladung der Tonerschicht auf

|; dem Entwicklerträgcr verursacht wird, einer magnetischen Anziehungskraft Fm, einer Schwerkraft Fgund einer

H Wechselwirkungskraft Fs zwischen den Tonerteilchen. Es ergibt sich demnach folgende Kraft F:

F= Fe + Ft + Fm + Fg+ Fs.

Die Kraft Feist annähernd durch folgende Gleichung gegeben:

f 15 _{Fe =} VoPl

\, et-la+-Ii +-Ip+ It

Ll ei ep

I 20 wobei Vo das Potential des elektrischen Ladungsbilds, et die Dielektrizitätskonstante der Tonerschicht, si die

Pj Dielektrizitätskonstante der Isolierdeckschicht, ep die Dielektrizitätskonstante der photoleitfähigen Schicht, /(

iS die Dicke der Tonerschicht, la die Dicke des Spalts, // die Dicke der Isolierdeckschicht, Ip die Dicke der

js photoleitfähigen Schicht und Fi die elektrische Ladungsmenge der Tonerteilchen bezeichnet.

■| Ferner gilt für die Kraft Fi folgende Gleichung:

1 _r, _ P ■ Pt (ei ■ lt + ct ■ ei ■ la + et ■ Ii) _{/f 2}

2 ei ■ el ■ cp

wobei Feine elektrische Ladungsdichte der Tonerschicht bezeichnet.
30 Für die Kraft Fm gilt:

Ii Fm = M ■ —j=- ,

,ι oZ

p 35 wobei M die Magnetisierungsstärke eines Tonerteilchens, H die Magnetfeldstärke und Zdie Lage eines Toner-

h teilchens bezüglich eines Magnetpols ist.

S Ferner gilt:

ν Fg = mt ■ g,

·' wobei mt das Gewich: eines Tonerteilchens ist. Wenn Fs vernachlässigt wird, die jeweiligen Kräfte für

: It= 130 μιη, /a = 20 μιη und VO= 500 V berechnet werden und die Kraft Fgegen die Teilchengröße aufgetragen

:■' wird, ergibt sich das in F i g. 5 gezeigte Ergebnis.

^:A Im Bereich kleiner Tonerteilchen ist jedoch Fs so bedeutend, daß das Ergebnis etwas von dem Ergebnis nach

F* 45 F i g. 5 abweichen kann. Die an den Tonerteilchen wirkende Kraft F i g. 5 hat einen gewissen Schwankungsbe-

0 reich, da die an der Oberfläche der Tonerschicht wirkende Kraft von der an der unteren Fläche der Tonerschicht If wirkenden verschieden ist.

1 Im folgenden wird der Zusammenhang zwischen den Entwicklungseigenschaften und der Tonerteilchengröße veranschaulicht. Die Entwicklungsvorrichtung nach F i g. 2 mit dem feststehenden Magneten und der umlaufen-

50 den nichtmagnetischen Trommel 4b hatte folgende Dimensionierung: Die Trommel 4b hatte einen Durchmesser von 50 mm; die Magnetflußdichte auf der Zylinderoberfläche betrug 70 mT; der Abstand zwischen der Oberfläche der Trommel 4b und der Rakel 10 betrug 100 μιη; der Abstand zwischen der Oberfläche der Trommel 4b und der Oberfläche des trommeiförmigen Ladungsbildträgers 1 betrug 150 μπι.
Als Entwickler wurde magnetischer Toner mit einem vorbestimmten Gewicht Wund einer durchschnittlichen

55 Teilchengröße von 1 μιη bis 50 μπι in den Entwicklerbehälter 12 eingegeben und die Entwicklung so lange durchgeführt, bis das Gewicht des magnetischen Toners auf ein Zehntel absank. Eine Teilchengewichtsverteilung wurde zu Beginn als Wl (θ)°/ο bzw. zum Zeitpunkt der Gewichtsabnahme auf ein Zehntel als W2(0)% gemessen, und zwar als Funktion der Teilchengröße Θ.

Der Verbrauch an Toner infolge der Entwicklung kann durch folgende Gleichung als Funktion der Teilchen-

60 größe θ dargestellt werden:

Verbrauch an Toner =

Die F i g. 6 ist eine graphische Darstellung, in der der Verbrauch an Toner (bzw. der prozentuale Verbrauchsanteil) gegen die Teilchengröße θ aufgetragen ist. Je größer der Verbrauch ist. um so einfacher ist die Entwick-

lung. Je kleiner der Verbrauch ist. um so schwieriger ist die Entwicklung, wobei der Toner gleichzeitig dazu neigt, sich im Entwicklerbehälter 12 anzusammeln. Aus Fig. 6 ist zu erkennen, daß Tonerteilchen in der Größe von 10 bis 35 μίη leicht auf die Oberfläche des Ladungsbilriträgcrs 1 übertragbar sind, während Tonerteilchen mit einer Größe von mehr als 35 μιτι nicht zur Entwicklung beitragen und in dem Entwicklerbehälter sowie ~uf der Trommel 4b angesammelt werden. Der Verbrauch an Tonerteilchen mit einer Größe von nicht mehr als 5 μπι ist hoch. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die kleinen Teilchen an den großen Teilchen haften und die Entwicklung mit derart zusammengesetzten Teilchen erfolgt und daß darüber hinaus die kleinen Tonerteilchen aneinander haften und in dieser Form zur Entwicklung beitragen. Die in F i g. 6 dargestellten Werte ändern sich in einem gewissen Ausmaß in Abhängigkeit von unterschiedlichen Bedingungen bei der Entwicklung, jedoch ist der Kurvenverlauf nahezu gleich, sofern die Magnetflußdichte im Bereich von 60 bis 130 mT, die Dicke der Tonerschicht auf der Trommel 4b im Bereich von 30 bis 300 μηι und der Spaltabstand zwischen der Trommel 4b und dem Ladungsbildträger im Bereich von 50 bis 500 μιτι liegt.

Bei normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit wird die beste Bildqualität dann erzielt, wenn die durchschnittliche Teilchengröße ungefähr 5 bis 10 μηι betrag;. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße nicht mehr als 5 μπι beträgt, ist die Bilddichte gering und die Bildqualität schlecht. Wenn die mittlere Teilchengröße 10 bis 20 μπι beträgt, werden gute Ergebnisse erzielt, jedoch werden durch verstreute Tonerteilchen verschlechterte Bilder erzielt, wenn die mittlere Teilchengröße 20 μπι übersteigt. Daher ist ein Toner aus Tonerteilchen mit ungefähr 5 bis 20 μπι Größe vorieimäfi, wobei die Tunerieiieiieii mit einer Grüße von 5 bis iö μπι den größten Teil ausmachen sollten.

Bei hoher Feuchtigkeit ergibt sich bei hauptsächlich aus Tonerteilchen mit der Größe von 5 bis 10 μηπ zusammengesetzten Toner eine Zusammenballung der Tonerteilchen, so daß nur eine schlechte Bildqualität erzielbar ist. Es wurde festgestellt, daß eine Zusammenballung der Tonerteilchen kaum auftritt und eine gute Bildqualität erzielbar ist, wenn zusätzlich zu Tonerteilchen mit der Größe von 5 bis 20 μιτι Tonerteilchen mit der Größe von 20 bis 35 μπι in einem Anteil von 10 bis 50Gew.-% und vorzugsweise von 10 bis35Gew.-% im Toner enthalten sind.

Wenn "!er Toner nur Tonerteilchen mit der Größe von 20 bis 35 μιη enthält, kann nicht die beste Bildqualität erzielt werden. Wenn dieser Toner jedoch zusätzlich dazu kleinere Tonerteilchen enthält, wird die Zusammenballung dieser kleinen Tonerteilchen verhindert. Gemäß Fig. 6 werden auch bei mehrfacher Entwicklung die Tonerteilchen mit der Größe von 20 bis 35 μιη nicht auf der Trommel 4b angesammelt. Ferner werden bei hoher Feuchtigkeit die Tonerteilchen mit einer Größe von mehr als 35 μιη nur zu einem geringen Anteil zum Ladungsbildträger 1 hin übertragen, wodurch sie sich ansammeln können, so daß die Auflösung geringer wird. Daher sollte der Anteil derartiger Tonerteilchen im Entwickler vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% und am besten nicht mehr als 6 Gew.-% betragen. Wenn ferner Tonerteilchen von nicht mehr als 5 μΐη Größe in einem großen Anteil enthalten sind, hat der Toner eine schlechte Fließfähigkeit, so daß die sich ergebende Bilddichte verringert ist. Daher sollte der Anteil dieser Tonerteilchen vorzugsweise nicht mehr als 1 Gew.-°/o und am besten nicht mehr als 0,5 Gew.-% betnigen.

Bei dem Entwicklungsverfahren werden daher gute Bilder bei normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit sowie auch bei hoher Feuchtigkeit ohne Verschlechterung der Bildqualität und un.er hoher Beständigkeit selbst bei vielfachem Kopieren erzielt, wenn der isolierende magnetische Entwickler 10 bis 50 Gew.-% magnetischer Tonerteilchen in der Größe von 20 bis 35 μπι, nicht mehr als 10 Gew.-% magnetischer Tonerteilchen in der Größe von mehr als 35 μιη und nicht mehr als 1 Gew.-% magnetischer Tonerteilchen in der Größe von nicht mehr als 5 μιη enthält.

Die Ermittlung der Verteilung der Teilchengröße erfolgte durch Feststellen der Anzahl von Teilchen einer bestimmten Teilchengröße mit Hilfe eines Mikroskops, wobei das Ergebnis anschließend in Gewichtsprozent umgesetzt wurde.

Wenn die Anzahl von Teilchen mit einer Teilchengröße χ mit η (χ) bezeichnet wird, errechnet sich der Gewichtsprozent-Anteil der Teilchen mit der Größe χ nach folgender Gleichung:

η (χ) ■ χ³

Σ η (χ) ■ χ¹ '

Für die Übertragung der Tonerbilder auf das Bildempfangsmaterial ist eine elektrostatische Übertragung vorzuziehen, jedoch können genauso gut eine Korona-Übertragung oder eine Walzen-Übertragung angewandt werden. Die auf diese Weise übertragenen Tonerbilder können durch Wärme oder durch Druck fixiert werden.

Die isolierenden magnetischen Tonerteilchen des bei dem Entwicklungsverfahren verwendeten Entwicklers können aus einem Bindemittel, Magnetpulver sowie eventuell aus Zusatzstoffen zusammengesetzt sein.

Als Bindemittel kann irgendein bekannter Bindestoff für Toner verwendet werden, bei dem eine Druck- und Erwärmungswalzen-Fixiervorrichtung mit Ölbeschichtung anwendbar ist. Beispielsweise können folgende Stoffe verwendet werden:

Homopolymere von Styrol oder substituiertem Styrol wie

Polystyrol, Poly-p-chlorstyrol. Polyvinyltoluol usw..

Copolymere von Styrol wie:

Styrol-p-Chlorstyrol-Copolymer,

Styrol-Vinyltoluol-Copolymer.

Styrol- Vinylnaphthalin-Copolymer,

Styrol-Acrylsäureester-Copolymer,

Styrol-Methacrylsäureester-Copolymer,

Styrol-Methyl-Ä-Chlormethacrylat-Copolymer, Styrol-Acrylonitril-Copolymer, Styrol-Vmylmethyläther-Copolymer,

Styrol-Vinyläthyläther-Copolymer, Styrol-Vinyhnethylketon-Copolymer,

Styrol-Butadierr-Copolymer. Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Acryfonitril-Inden-Copolymer oder dgL,

Polyvinylchlorid, Phenolharze, mit Naturharz modifizierte Phenolharze, mit Naturharz modifizierte Maleinsäureharze. Acrylharze, Methacrylharze, Polyvinylacetat, Siliconharze, Polyesterharze, Polyurethane, Po lyamidharze, Furanharze, Epoxidharze, Xylolharze, Polyvinylbutyral, Terpenharze. Cumaron-Inden-Harze»

Petrolharze oder dgL Wenn eine Druck- und Erwärmungswalzen-Fixiervorrichtung ohne Ölbeschichtung eingesetzt wird, stellen

der Offset-Druck, d. h. die Übertragung eines Teils der Tonerbilder auf eine Fixierwalze, und der enge Kontakt des Toners mit dem Bildempfangsmaterial beträchtliche Probleme dar.

Bei Tonern, die bereits mit einer geringen Wärmeenergie fixierbar sind, besteht die Neigung zum Abbinden oder Zusammenbacken bei der Lagerung oder in einem Entwicklungsbehälter. Daher muß auch dieses Problem berücksichtigt werden. Diese Erscheinungen werden in großem Ausmaß durch die physikalischen Eigenschaften des Bindemittels im Toner beeinflußt. Es wurde festgestellt daß die Haftung des Toners am Bildempfangsmaterial beim Fixieren dann verbessert wird, wenn der Anteil eines magnetischen Materials im Toner veringert wird, jedoch besteht die Neigung zum Auftreten von O^rfset sowie Abbinden und Zusammenbacken.

Daher ist die Wahl des Bindemittels dann von großer Bedeutung, wenn eine Druck- und Erwärmungswalzen-Fixiervorrichtung ohne Ölbeschichtung verwendet wird

Als vorteilhaftes Bindematerial können vernetzte Copolymere der Styrolreihe genannt werden.

Als Comonomere, die zur Bildung von Styrolpolymeren mit Styrol (»polymerisiert werden, sind zu nennen: Monocarbonsäuren oder substituierte Monocarbonsäure mit einer Doppelbindung wie Acrylsäure, Methylacry-Ia t, Äthylacrylat, Butylacrylat, Dodecylacrylat, Octylacrylat, Phenylacrylat, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat, Octylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid oder dgl., Dicar bonsäuren oder substituierte Dicarbonsäuren mit einer Doppelbindung wie Maleinsäure, Butylmaleat. Methyl- maleat, Dimethylmaleat oder dgl. Vinylester wie Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylbenzoat oder dgl. Olefine der Äthylenreihe wie Äthylen, Propylen, Butylen oder dgl. Vinylketone wie Vinylmethylketon, Vinylhexylkelon oder dgl, Vinyläther wie Vinylmethyläther, Vinyläthyläther, Vinylisobutyläther und dgl. sowie ähnliche Vinylmonomere. Es können ein oder mehrere Comonomere verwendet werden.

Als Vernetzungsmittel werden hauptsächlich Verbindungen mit zwei oder mehr polymerisierbaren Doppelbindungen verwendet Beispiele für derartige Zusammensetzungen sind: aromatische Divinyiverbindungen wie Divinyibenzol. Divinylnaphthalin und dgl. Carbonsäureester mit zwei Doppelbindungen wie Äthylenglykoldiacrylat. Äthylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butandioldimethacrylat und dgL, Divinyiverbindungen wie Divinylanilin, Divinyläther, Divinylsulfid, Divinylsulfon und dgl. und Verbindungen mit drei oder mehr Vinylgruppen. Diese

Zusammensetzungen können für sich allein oder in Verbindung verwendet werden.

Wenn eine Andruck-Fixiervorrichtung verwendet wird, ist es möglich, bekannte Bindemittelharze für druckfixierbare Toner zu verwenden. Beispiele für derartige Bindemittelharze sind:

Polyäthylen, Polypropylen, Polymethylen, Polyurethan-Elastomer, Äthylen-Äthylacrylat-Copolymer, Äthylen-Vinylacetat-Copolymer. lonomerharze, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, linea re, gesättigte Polyester und dgl.

Als magnetisches Pulver in den Tonerteilchen können ferromagnetische Elemente, Legierungen und Verbindungen mit diesen ferromagnetischen Elementen, Legierungen und Verbindungen mit Eisen, Kobalt, Nickel, so Mangan und dgl. wie Magnetit, Haematit, Ferrit und dgl, andere ferromagnetische Legierungen und andere herkömmliche magnetische Stoffe verwendet werden.

Die durchschnittliche Teilchengröße von gewöhnlich verwendeten magnetischen Pulvern beträgt 0,05 bis 5 μΐη und vorzugsweise 0,1 bis 1 μπι. Die Tonerteilchen enthalten 10 bis 50 Gew.-%. vorzugsweise 15 bis 40 Gew.-% und am besten 15 bis 35 Gew.-% magnetisches Pulver. Bei diesem Gehalt kommt ein geeignetes magnetisches Moment zur Wirkung, so daß gute Bilder herstellbar sind und auch die Fixierung hervorragend ist. In den Tonerteilchen enthaltene Zusatzstoffe können zur Ladungssteuerung, Färbung, Tönung, Fließfähigkeits-Verbesserung und dgl. zugestzt werden und sind beispielsweise Carbon-Black bzv/. Ruß, verschiedene Farbstoffe und Pigmente, hydrophobe, feine Pulver aus kolloidalem Siliciumdioxid, Plastifizierungsmittel oder dgl. 6ö Die Tonerteilehen können folgendermaßen hergestellt werden:

In einer Mahl- und Mischvorrichtung wie einer Kugelmühle werden Bindemittelharz, magnetische Teilchen, ein Ladungssteuermittel und andere Tonerkomponenten gemischt.

Die sich ergebende Mischung wird mittels eines Schmelzknetgeräts wie eines Walzenmischers geknetet, wonach das iich ergebende Produkt nach Abkühlung mittels eines Brechwerks wie eines Hammerwerks grob in kleine Brocken von weniger als einigen Millimetern Größe zerkleinert und dann mittels eines Ultraschall-Düsenzerstäubers zu fein aufgeteilten Teilchen pulverisiert wird.

Die sich ergebenden Teilchen haben eine Größe von 0,1 bis 50 μπι. Diese Teilchen werden zur Herstellung des Toners nach ihrer Größe sortiert.

Wenn das Pulverisieren so gesteuert wird, daß vor dem Sortieren eine vorbestimmte Teilchengrößenverteilung erzielt wird, and das Sortieren unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichts des Toners und der Zufuhrmenge erfolgt, können Toner mit einer vorbestimmten Teilchengrößenverteilung hergestellt werden.

Bei dem Sortieren erfolgt ein Ausscheiden der kleinen Pulverteilchen mittels eines Windsichten, während das Abscheiden der großen Pulverteilchen mittels eines Windsichten und eines Filter-Sortierers erfolgt

Das vorstehend genannte Verfahren zur Herstellung eines geeigneten Toners stellt nur ein Beispiel dar: statt dessen können mancherlei andere Verfahren angewandt werden.

Wie bereits erläutert, wird erfindungsgemäß isolierender und magnetischer Toner in Form einer sehr dünnen Schicht auf einen Entwicklerträger aufgebracht, so daß er triboelektrisch aufgeladen wird, und anschließend die Entwicklung durchgeführt. Die auf diese Weise entwickelten Bilder sind frei von Schleierbildung und haben eine hohe Auflösung, wobei ferner eine elektrostatische Übertragung möglich ist da der Toner isolierend ist Dabei ist es im Vergleich zu herkömmlichen Entwicklungsverfahren möglich, den Anteil des magnetischen Materials im Toner zu verringern. Daher kann eine Walzenfixierung an einem Bildempfangsmaterial wie gewöhnlichem Papier durchgeführt werden.

Es ist ersichtlich, daß der in dem Bereich von 10 bis 50 Gew.-% liegende Anteil an magnetischem Pulver im Toner sehr wirkungsvoll ist Dies wird ferner anhand der folgenden Beispiele gezeigt Hierfür wurde -jie Tonerteilchen-Größenverteilung mittels einer geeigneten Vorrichtung ermittelt Die Gewichtsverteilung wurde durch Multiplizieren der Häufigkeit der Teilchen in der Teilchengrößenverteilung mit dem Kubus der Teilchengröße berechnet

20 Beispiel 1

70 Gcw.-Teile eines vernetzten Styrol-Butylacrylat-Copolymers, 30 Gew.-Teile Magnetpulver (Magnetit, mittlere Teilchengröße 0,25 μπι) und 2 Gew.-Teile eines metallhaltigen Farbstoffs wurden mittels einer Kugelmühle gemischt, mittels eines Walzenmischers geschmolzen und geknetet nach dem Abkühlen mittels eines Hammerwerks grob zerkleinert und mittels eines Ultraschall-Düsenzerkleinerers pulverisiert. Die sich ergebenden Pulver wurden sortiert, wobei die Pulver mit den Teilchengrößen 1 bis 40 μπι als Toner verwendet wurden. Die Teilchengrößenverteilung war wie folgt:

Ungefähr 0,2 Gew.-% der Teilchen hatten eine Größe von nicht mehr als 5 μπι, ungefähr 20 Gew.-°/o der Teilchen eine Größe von 20 bis 35 μπι und ungefähr 3 Gew.-% der Teilchen eine Größe von über 35 μπι.

100 Gew.-Teile des sich ergebenden Toners und 03 Gew.-Teile eines hydrophoben, kolloidalen Siliciumdioxids wurden gemischt, um einen Entwickler herzustellen, der für die Entwicklung verwendet wurde.

Es wurde eine photoleitfähige Trommel mit drei Schichten, nämlich einer Isolierdeckschicht aus Polyesterharz, einer photoleitfähigen Schicht aus CdS und Acrylharz und einem leitenden Substrat verwendet, wobei zur Ausbildung von Ladungsbildern an der Oberfläche dieses Aufzeichnungsmaterials die Oberfläche der Isolierdeckschicht durch eine Koronaentladung mit 6 kV bei einer linearen Oberflächengeschwindigkeit der Trommel von 168 mm/s gleichförmig geladen, einer Wechselstrom-Koronaentladung mit 7 kV und gleichzeitig einer bildweisen Belichtung unterzogen und anschließend total belichtet wurde.

Eine Entwicklungsvorrichtung nach F i g. 2 mit einer Trommel 4b mit einem Durchmesser von 50 mm, einer Zylinderoberflächen-Magnetflußdichte von 70 mT und einem Abstand von 0,1 mm zwischen einer Eisenrakel und der Trommel aus Aluminium wurde so justiert, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Isolierdeckschicht und der Oberfläche der Trommel 0,15 mm betrug. Die Ladungsbilder wurden mit dem vorstehend beschriebenen Entwickler entwickelt. Anschließend wurden die sich ergebenden Tonerbilder unter Anlegen einer Gleichstrom-Koronaentladung von + 7 kV an das Bildempfangspapier von der Rückseite her auf dieses übertragen. Danach wurde mittels einer Erwärmungswalzen-Fixiervorrichtung mit einer Walze aus Siliconkautschuk, deren Oberfläche nicht mit einem Silicon-Öl beschichtet war, fixiert. Es wurden schleierfreie Bilder hoher Auflösung erzielt, wobei kein Ofl^:set zu beobachten war. Die Tonerschicht auf der Trommel 4b war ungefähr 70 μπη dick.

B e i s ρ i e I 2

Die Verfahrensschritte nach Beispiel 1 wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß anstelle der Eisenrakel ein Magnet verwendet wurde; es wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie bei dem Beispiel 1 erzielt.

Beispie! 3

Die Verfahrensschritte nach Beispiel 1 wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß ein Toner aus 75 Gew.-Teilen Polystyrol, 25 Gew.-Teilen magnetischem Pulver (Ferrit, mittlere Teilchengröße 0,53 μηι) und 2 Gew.-Teilen eines metallhaltigen Farbstoffs ge:mäß dem Beispiel 1 verwendet wurde. Das Fixieren erfolgte mit einer Erwärmungswalzen-Fixiervorrichtung, bei der eine Siliconkautschuk-Walze mit Silicon-Öl beschichtet war. Es wurden t>o im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie bei dem Beispiel I erzielt.

Beispiel 4

Die Verfahrensschritte nach Beispiel 1 wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß ein Toner aus 40 Gew.Tei- t>5 lcn Polyäthylen, 25 Gew.-Teilen Siyrol-Butadien-Copolymer und 35 Gew.-Teilen Magnetpulver (nadelartiges Magnetit mit einer mittleren Teilchengröße von 0.35 μπι und einem Achsenverhältnis von 8:1) anstelle des Toners gemäß Beispiel I verwendet wurde und das Fixieren anstelle des Fixierens gemäß Beispiel 1 mit einem

10

15

20

25

Druck von 2^ MPa unter Verwendung einer Fixiervorrichtung mit zwei Metallwalzen erfolgte. Es wurde ein klares, scharfes und schleierfreies Bild erzielt, wobei die Fixierfähigkeit hervorragend war.

Beispiel 5

Die Verfahrensschritte nach Beispiel 1 wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Trommel 46 und der Rakel 200 μπι, der Abstand zwischen der Oberfläche der Trommel 4Z> und der Oberfläche des Ladungsbildträgers 300 um betrug und an die Oberfläche der Trommel in der Entwicklunr-szone eine Wechselspannung mit 200 Hz und 500 V angelegt wurde. Es wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie bei dem Beispiel 1 erzielt. Die Tonerschicht war ungefähr 120 .um dick.

Beispiel 6

Die Verfahrensschritte nach Beispiel 1 wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß 80 Gew.-Teile Styrol-Butylacrylat-Copolymer und 20 Gew.-Teile Magnetpulver verwendet wurden. Es wurden die gleichen Ergebnisse wie bei dem Beispiel 1 erzielt.

Beispiel 7

Unter Ausfährung der Verfahrensschritte nach Beispiel 1 wurden verschiedene Toner hergestellt, die von dem Toner nach Beispiel 1 hinsichtlich des Anteils von Magnetpulver (Magnetit) verschieden waren, wie es in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist:

Tabelle 1

Toner

Harz*) (Gew.-Teile)

30 B
C D

E
F

35 G

100 95 85 70 50 40 30

Magnetpulver	Carbon-Black	Metallhaltiger Farbstoff
(Gew.-Teile)	(Gew.-Teile)	(Gew.-Teile)
0	5	2
5	5	2
15	5	2
30	5	2
50	5	2
60	5	2
70	5	2

40

45

*) Styrol-Butylacrylat-Copolymer, mit Divinylbenzol vernetzt.

Die triboelektrische Ladungsmenge eines jeden Toners wurde durch Mischen mit Eisenpulvern nach dem Abblaseverfahren gemessen. Entsprechend den Verfahrensschritten nach Beispiel 1 wurde jeder Toner zum Entwickeln verwendet und fixiert. Die sich ergebende Bilddichte, die Schleierdichte und die Fixiertemperatur sind in der Tabelle 2 sowie den F i g. 3 und 4 gezeigt.

Tabelle 2

Toner

Triboelektrische Ladungsmenge

Maximaldichte

Schleierdichte

Fixiertemperatur CQ

50 A

B
C
D
E

55 F

7,4 6,5 6,0 5,8 4,9 3,1 1,8

1,40	0,70
Ul	0,42
!,12	0,13
1,06	0,02
0,93	0,02
0,61	0,02
0,48	0,02

130 130 135 140 155 170 190

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, daß der wirkungsvolle Magnetpulvergehalt 10 bis 50 Gew.-% (Toner C, D und E) beträgt, was eine hohe Bilddichte, eine geringe Schleierdichte und eine nicht übermäßig hohe mittlere Fixiertemperatur ergibt. Wenn im Gegensatz dazu der Anteil unterhalb des genannten Bereichs liegt (Toner A und B), werden undeutliche Bilder mit hoher Schleierdichte erzielt. Wenn andererseits der Anteil höher als der genannte Bereich ist (Toner F und G), wird ein Toner gebildet, der eine geringe Maximaldichte ergibt und der schlecht fixierbar ist.

Beisp.el 8

50 Gew.-Teile Styrol-Butylacrylat-Copolymer, 50 Gew.-Teile Styrol-Maleinsäure-Copolymer, 30 Gew.-Teile Magnetpulver und 2 Gew.-Teile eines metallhaltigen Farbstoffs wurden mittels einer Kugelmühle gemischt und

10

dann mittels eines Walzenmischers geschmolzen und gekneteL Nach Abkühlung wurde das sich ergebende Produkt mittels eines Hammerwerks grob zerkleinert und dann mittels eines Ultraschall-Düsenzerkleinerers pulverisiert Die sich ergebenden Pulver wurden mittels eines Wind-Sortierers sortiert, wodurch ein Toner mit einer Durchschnittsteilchengröße von 1Z5 .um und der folgenden Teilchengrößen-Verteilung erzielt wurde:

Teilchengroße Gew.-%

Nicht mehr als 5 μπι 031

20 bis 35 μπι 23,6 ίο

Ober 35 μηι 2,1

Gew.-Teile des Toners wurden mit 03 Gew.-Teilen von kolloidalem Siliciumdioxid gemischt. Gemäß den Verfahrensschritten nach Beispiel 1 erfolgte die Bilderzeugung unter Verwendung dieses Entwicklers. Es wurden Bilder mit guter Reproduzierbarkeit dünner Linien erzielt. Wenn die Bilderzeugung bei hoher Feuchtigkeit, d.h. 85% bei 30°C ausgeführt wurde, war die Bilddichte nicht wesentlich geringer, und es wurden gute Bilder erzielt.

Beispiel 9

Nach einem dem Vorgang nach Beispiel d gleichartigen Vorgang wurde ein Toner hergestellt, der eine Durchschnittsteilchengröße von 9,8 μπι und folgende Teilchengrößen-Verteilung hatte:

Teilchengröße Gew.-%

Nicht mehr als 5 μπι 0,40

20 bis 35 μπι 18,7

Über 35 μπι 0,9

Der Toner wurde wie bei dem Beispiel 8 verwendet, und es wurden Ergebnisse erzielt, die denjenigen bei dem Beispiel 8 entsprachen.

Beispiel 10

Nach einem dem Vorgang nach Beispiel 8 gleichartigen Vorgang wurde ein Toner mit einer Durchschnittsteilchengröße von 14,6 μπι und der folgenden Teilchengrößen-Verteilung hergestellt:

Teilchengröße Gew.-%

Nicht mehr als 5 μπι 0,19

20 bis 35 μπι 32,6

Über 35 μπι 3,7

Der Toner wurde wie bei dem Beispiel 8 verwendet, und es wurden vergleichbare Ergebnisse erzielt.

Beispiel 11

ichartigen Vorg
chengröße von 18,0 μπι und der folgenden Teilchengrößen-Verteilung hergestellt:

Nach einem dem Vorgang nach Beispiel 8 gleichartigen Vorgang wurde ein Toner mit einer Durchschnittsieil-

Teilchengröße Gew.-%

55

Nicht mehr als 5 μπι 0,11

20 bis 35 μπι 43,5

Über 35 μπι 8,8

Beispiel 12

Die Verfahrensschritte nach Beispiel 8 wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß zur Herstellung eines Toners 100 Gew.-Teile S'.yrol-Butylmethacrylat-Copolymer, 50 Gew.-Teile Magnetpulver und 2 Gew.-Teile eines metallhaltigen Farbstoffs verwendet wurden. Es wurde ein Toner hergestellt, der eine Durchschnittsteilchengröße von 11.5 μπι und die folgende Teilchengrößen-Verteilung hatte:

Teilchengröße Gew.-"/o

Nicht mehr als 5 um 0,29

₅ 20 bis 35 μΐη 19,3

Über 35 μηι 5,6

100 Gew.-Teile des Toners wurden mit 0,2 Gew.-Teilen eines kolloidalen Siliciumdioxids gemischt. Der

Bilderzeugungsvorgang nach Beispiel 8 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß der Abstand zwischen der

ίο Rakel und der Trommel 0,2 mm. der Abstand zwischen der Isolierdeckschicht und der Oberfläche der Trommel 0,3 mm betrug und an die Oberfläche der Trommel in der Entwicklungszone eine Wechselspannung mit 200 Hz und 800 V angelegt wurde.

Es wurden Bilder mit hoher Auflösung und guter Gradation erzielt. Selbst bei hoher Feuchtigkeit war die Bilddichte nicht geringer.

Beispiel 13

Nach den Verfahrensschritten gemäß Beispiel 8 wurde ein Toner mit einer Durchschniusteilchengröße von 8.5 μπη und der folgenden Ί eilchengrößen-Verteilung hergestellt:

Teilchengröße Gew.-%

Nicht mehr als 5 μπι 0,82

25 20 bis 35 μπ\ 14,3

Über 35 μπι 0,8

Unter Verwendung dieses Toners erfolgte das Entwickeln wie oei dem Beispiel 12, wobei vergleichbare Ergebnisse erzielt wurden.

Vergleichsbeispiel 1

Nach den Verfahrensschritten gemäß F i g. 8 wurde ein Toner mit einer Durchschnittsteilchengröße von 7.0 μπι und der folgenden Teilchengröben-Verteilung hergestellt:

Gew.-%

Nicht mehr als 5 μσι 0,65

40 20 bis 35 μιτι 3,5

Über 35 μπι Ο

Unter Verwendung dieses Toners wurde die Bilderzeugung nach dem Verfahren gemäß Beispiel 8 ausgeführt. Die sich ergebenden Bilder waren bei normaler Temperatur und Feuchtigkeit (20°C und 50%) gut, jedoch bei ⁴⁵ einer höheren Feuchtigkeit (85% bei 30° C) bei geringerer Bilddichte qualitativ schlechter.

Vergleichsbeispiel 2

Nach den Verfahrensschritten gemäß Beispiel 8 wurde ein Toner mit einer Durchschnittsteilchengröße von ⁵⁰ 15.7 μιτι und der folgenden Teilchengrößen-Verteilung hergestellt:

⁶⁰ erzielt.

Teilchengröße Gew.-%

Nicht mehr als 5 μΐη 2,1

20 bis 35 μπι ' 623

Über 35 μπι 18,0

Die Bilderzeugung ergab zunächst gute Ergebnisse, jedoch wurden nach 500 Kopien mangelhafte Bilder

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entwickeln eines Ladungsbilds an der Oberfläche eines Ladungsbildträgers mit Entwickler aus isolierenden magnetischen Tonerteilchen, bei dem der Ladungsbildträger und ein Entwicklerträger in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet werden, der Entwickler auf dem Entwicklerträger in

einer Dicke zur Entwicklungszone transportiert wird, die kleiner als der vorbestimmte Abstand ist, und bei dem die Tonerteilchen in der Entwicklungszone elektrisch geladen in einem Magnetfeld auf den Ladungsbildträger übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß Entwickler mit 10 bis 50 Gew.-°/o Magnetpulver verwendet wird, mit der Wirkung, daß der Entwickler triboelektrisch aufgeladen wird, und ίο daß unter Verwendung einer magnetisierbaren oder magnetischen Rakel eine gleichmäßig dicke Entwicklerschicht derart ausgebildet wird, daß der vorbestimmte Abstand zwischen Ladungsbildträger und Entwicklerträger nicht größer als das Zehnfache der Dicke der Entwicklerschicht ist

£ Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Entwickler auf einem Entwicklerträger in Form einer drehbaren Trommel, die einen feststehenden Magneten umschließt, transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßig dicke Entwicklerschicht unter dem Einfluß eines Magnetfeldes ausgebildet wird, das aus dem Zusammenwirken des Magneten und der magnetisierbaren oder magnetischen Rakel gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler 10 bis 50 Gew.-% magnetischer Tonerteilchen in der Größe von 20 bis 35 μπτ enthält

4. Verfciuen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Flußdichte an der Oberfläche des Entwickienrägers im Bereich von 20 bis 130 mT, und insbesondere im Bereich von 60 bis 13OmT, liegt

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Entwicklerträ-' ger und den Ladungsbild träger eine Wechsel vorspannung angelegt wird.