DE3810050C2 - Entwickler zur Verwendung bei einem elektrofotografischen Bilderzeugungsverfahren - Google Patents
Entwickler zur Verwendung bei einem elektrofotografischen BilderzeugungsverfahrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Entwickler der im Oberbe
griff des Anspruchs 1 genannten Art zur Verwendung bei
einem elektrofotografischen Bilderzeugungsverfahren.
Bei derartigen Bilderzeugungsverfahren (DE 32 39 544 A1)
wird ein erstes elektrostatisches, latentes Bild durch
einen Laserstrahl auf einem fotoempfindlichen Körper als
Bildträger gebildet, und dieses erste latente Bild wird in
ein sichtbares Farbbild mit einem ersten Farbentwickler
umgewandelt. Dann wird ein zweites elektrostatisches, la
tentes Bild durch einen zweiten Laserstrahl gebildet, und
dieses zweite latente Bild wird in ein sichtbares Farbbild
mit einem zweiten Farbentwickler umgewandelt. Die sicht
baren Bilder der beiden Farben werden gleichzeitig auf ein
Blatt übertragen.
Ein "Zwei-Farben-Laserstrahl-Drucker" ist von Hoshi et
al in der Zeitschrift "Gazo Deshi Gakkai-shi" (Image Elec
tronics Institute Journal), Band 13, Nr. 14 (1984) be
schrieben. Bei diesem bekannten Laserstrahl-Drucker werden
zwei farbige Bilder durch wiederholte Entwicklung nach ei
nem bekannten Zwei-Farben-Entwicklungsverfahren gewonnen.
Dabei ergibt sich jedoch ein Problem, da ein zweites la
tentes Bild gebildet wird, ohne daß die Potentialvertei
lung des ersten entwickelten magnetischen Bildes ausgegli
chen wird, und Bildteile des ersten latenten
Bildes werden weiter durch den zweiten Farbentwickler
in der zweiten Entwicklungsstufe entwickelt.
Hiergegen ist in der Zeitschrift "Journal of Imaging
Technology", Band 12, Nr. 2, 1986, in dem Aufsatz "Two-Color
Recording Process for Electrophotographic Printer" von
J. Nakajima et al klargemacht worden, daß das oben genannte
Problem durch Hinzufügung einer zusätzlichen Stufe gelöst
werden kann. In der zusätzlichen Stufe wird die Potential
verteilung des ersten latenten Bildes ausgeglichen unter
Verwendung eines bekannten Scorotron-Aufladers zwischen
der ersten Entwicklungsstufe und der zweiten Entwicklungs
stufe. Selbst wenn das geschieht, so bleibt doch noch ein
Problem, das darin besteht, daß ein Teil des ersten Toner
bildes, das vorher auf dem fotoempfindlichen Körper ge
bildet worden ist, in der zweiten Entwicklungsstufe wegge
wischt wird, und Toner der ersten Farbe verunreinigt die
zweite Entwicklungseinheit, da die zweite Entwicklung durch
ein Kontaktentwicklungsverfahren unter Verwendung magneti
schen Toners bewirkt wird.
In dem "Journal of Imaging Technology", Band 12, Nr. 1,
1986, ist in dem Aufsatz "High-Speed Color Laser Printing
Process" von M. Kohyama et al das obige Problem durch Ver
wendung einer kontaktlosen Entwicklung für die zweite Ent
wicklung gelöst. Dieses Verfahren macht es möglich, das
Vermischen von Tonern der verschiedenen Farben vollständig
zu vermeiden, und zwar sowohl auf dem fotoempfindlichen
Körper oder in den Entwicklungseinheiten. Es bleiben jedoch
die folgenden Probleme.
Der Nachteil des Standes der Technik wird nachfolgend
anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert. Zur Gewinnung eines ersten
sichtbaren Bildes auf einem fotoempfindlichen Körper 2 nach
einem Umkehrentwicklungsverfahren haftet ein aufgeladener
Toner 3 einer ersten Farbe an Bildteilen A auf dem fotoem
pfindlichen Körper 2, auf dem ein erstes positives, elektro
statisches, latentes Bild gebildet worden ist. Der Toner
enthält jedoch unvermeidlich Partikel mit einer entgegenge
setzten Polarität. Somit haftet negativ aufgeladener Toner 4
an Nicht-Bild-Teilen B des ersten latenten Bildes, wie das
in Fig. 1 gezeigt ist. Dann wird der fotoempfindliche Kör
per 2 durch Auflader 6 aufgeladen, bevor ein zweites elek
trostatisches, latentes Bild auf dem fotoempfindlichen
Körper 2 gebildet wird. Während dies geschieht, wird nega
tiv aufgeladener Toner 4 ebenfalls aufgeladen, wie das in
Fig. 2 gezeigt ist. Nach dem Aufladen wird das zweite
elektrostatischer latente Bild auf der Oberfläche des fo
toempfindlichen Körpers 2 gebildet. Dann wird Toner einer
zweiten Farbe (nicht gezeigt) an den Bildteil auf dem fo
toempfindlichen Körper 2 nach einem Umkehrentwicklungsver
fahren zum Anhaften gebracht, um ein zweites sichtbares
Bild auf dem fotoempfindlichen Körper 2 zu bilden.
Nach der Entwicklung werden die ersten und zweiten
sichtbaren Bilder auf ein Blatt 5 durch Aufladung des
Blattes 5 mit einer negativen Polarität entgegengesetzt
der positiven Polarität des Toners 3 übertragen. Dadurch
wird eine elektrostatische Haftung von positiv aufgelade
nem Toner 3 bewirkt, wie das in Fig. 3 gezeigt ist.
Da negativer Toner 4 ebenfalls durch den Auflader 6
positiv aufgeladen wird, wird negativer Toner 4 ebenfalls
auf Blatt 5 mit positivem Toner 3 übertragen. Als Folge
davon ergibt sich eine Vernebelung des Hintergrundes auf
dem Blatt nach Übertragung des ersten und zweiten sicht
baren Bildes auf das Blatt.
Mit anderen Worten besteht ein Problem darin, daß es
nicht möglich ist, klare Bilder mit herkömmlichen elektro
statischen Vielfarben-Aufzeichnungseinrichtungen zu erzeu
gen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ent
wickler zur Verwendung bei einem elektrofotografischen
Bilderzeugungsverfahren zu schaffen, mit dem ein klares
Vielfarbenbild hergestellt werden kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch
die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre ge
löst.
Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung sollen an
hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläu
tert werden.
Fig. 1-3 verdeutlichen in fortlaufenden schematischen
Ansichten den Bilderzeugungsvorgang gemäß
einem Stand der Technik,
Fig. 4 zeigt schematisch die Verwendung eines Ent
wicklers gemäß der Erfindung bei einer Bild
erzeugungseinrichtung,
Fig. 5 zeigt schematisch im Schnitt eine Entwick
lungseinheit zur Verwendung bei der Bilder
zeugungseinrichtung gemäß Fig. 4,
Fig. 6 zeigt schematisch ein Gemisch von Entwickler
zur Verwendung bei der Entwicklungseinheit
gemäß Fig. 5,
Fig. 7 zeigt schematisch eine andere Mischung von
Entwickler zur Verwendung bei der Entwick
lungseinheit gemäß Fig. 5, und
Fig. 8 zeigt schematisch und erläuternd den Ent
wicklungsmechanismus, der den Entwickler ge
mäß Fig. 6 verwendet.
In Fig. 4 bildet eine Aufzeichungseinrichtung 10 eine
Bilderzeugungseinrichtung zur Durchführung eines Verfah
rens, bei dem ein Entwickler gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Verwendung findet. Aufzeich
nungseinrichtung 10 weist eine fotoempfindliche Trommel 12
als einen Bildträger auf, der aus fotoleitendem Material
auf der Basis von Selen hergestellt und in Richtung eines
Pfeiles A drehbar ist. Rund um den Umfang der fotoempfind
lichen Trommel 12 ist ein erster Auflader 14, eine erste
Belichtungseinheit 16, eine erste Entwicklungseinheit 18,
ein zweiter Auflader 20, eine zweite Belichtungseinheit 22
und eine zweite Entwicklungseinheit 24 dargestellt, und
zwar in dieser Reihenfolge in Richtung der
Drehung der fotoempfindlichen Trommel 12.
Erster Auflader 14 lädt die Oberfläche der fotoempfind
lichen Trommel 12 auf, und ein elektrostatisches, latentes
Bild wird in aufgeladenen Teilen durch Bestrahlung mit einem
Laserstrahl 26 aus der Belichtungseinheit 16 in Abhängig
keit von der aufzuzeichnenden Bildinformation gebildet.
Erste Entwicklungseinheit 18 enthält einen nichtmagneti
schen, schwarzen Toner ohne Trägerpartikel, was später
beschrieben wird, und bewirkt eine Entwicklung durch An
haften des schwarzen Toners an ein elektrostatisches, laten
tes Bild als eine erste Farbe.
Ein Scorotron-Auflader, der eine Steuerung der Stärke und
des Bereichs der Aufladung auf der Oberfläche der fotoem
pfindlichen Trommel gestattet, wird als zweiter Auflader 20
verwendet. Ein kontaktloser Entwicklungsvorgang erfolgt in
der zweiten Entwicklungseinheit 24, die einen nichtmagneti
schen Toner enthält. Der Toner in der zweiten Entwicklungs
einheit 24 ist blau.
Hinter der zweiten Entwicklungseinheit 24 ist eine Über
tragungseinheit 28 zur Übertragung entwickelter Bilder auf
ein weißes Blatt 27 am Umfang der fotoempfindlichen Trommel
12 vorgesehen. Die Übertragungseinheit 28 enthält einen
Übertragungsauflader 36, der die hintere Fläche von Blatt
27 mit einer negativen Ladung auflädt, um Toner an das
Blatt 27 zum Anhaften zu bringen, und einen Trennungsauf
lader 38, der dazu dient, die elektrostatische Trennung
des Blattes von der fotoempfindlichen Trommel 12 nach der
Übertragung zu bewirken.
Am Umfang der fotoempfindlichen Trommel 12 befinden
sich zwischen der Übertragungseinheit 28 und erstem Auf
lader 14 eine Reinigungseinheit 40, die Toner entfernt,
der nicht übertragen worden ist und weiterhin an der foto
empfindlichen Trommel 12 anhaftet, und eine Entladungs
lampe 42, die Restpotential von der positiven Trommel 12
entfernt. Die Einheit, die an dem Transportpfad, entlang
dem das Blatt 27 im Anschluß an die Übertragung vorbewegt
wird, angeordnet ist, ist eine Fixiereinheit 44. Fixiereinheit 44 fixiert
das übertragene Tonerbild auf dem Blatt.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der zuvor beschrie
benen Ausführungsform beschrieben. Fotoempfindliche Trom
mel 12 wird in Richtung von Pfeil A gedreht, und als erstes
wird ihre Oberfläche gleichförmig auf ungefähr +600 V durch
den ersten Auflader 14 aufgeladen. Als nächstes bewirkt die
Belichtungseinheit 16 eine Belichtung durch Bestrahlung der
Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 12 durch Laser
strahl 26 in Abhängigkeit von den schwarzen Teilen der In
formation, die aufgezeichnet werden soll. Ist dies ge
schehen, ist ein Potential von ungefähr 100 V an belich
teten Teilen erzeugt. Mit anderen Worten, der Laserstrahl
26 bildet sogenannte erste Potentialsenketeile.
Als nächstes erfolgt die Entwicklung, indem schwarzer
Toner von der ersten Entwicklungseinheit 18 zugeführt und
elektrostatisch an die Potentialsenketeile als Bildteile
entsprechend dem elektrostatischen,latenten Bild zum An
haften gebracht wird. Die Entwicklung hier ist eine soge
nannte Umkehrentwicklung, bei der positiv geladener schwar
zer Toner an ersten Potentialsenketeilen anhaftet.
Nachdem das elektrostatische, latente Bild durch den
schwarzen Toner entwickelt worden ist, wird das Potential
der fotoempfindlichen Trommel 12 gleichmäßig auf ungefähr
1000 V durch den zweiten Auflader 20 aufgeladen. Diese Auf
ladung führt zu einem Hintergrundpotential, d. h. daß das
Potential der Teile, die nicht durch die erste Belichtungs
einheit 16 belichtet worden sind, auf 1000 V gebracht wor
den sind, und die Potentialteile, bei denen die ersten
Potentialsenketeile gebildet sind, sind auf ungefähr 950 V
gebracht.
Als nächstes wird entsprechend der aufgezeichneten In
formation ein Bild, das blau ist, durch einen zweiten Laser
strahl 30 von Belichtungseinheit 22 gebildet. Bei diesem Vor
gang werden nur Bildteile belichtet und zweite Potential
senketeile bei einem Potential von ungefähr 100 V gebildet.
Dann wird blauer Toner an die zweiten Potentialsenketeile
entsprechend dem elektrostatischen, latenten Bild durch
Entwicklungseinheit 24 zum Anhaften gebracht, so daß eine
umgekehrte Entwicklung wie die Entwicklung durch die
erste Entwicklungseinheit 18 bewirkt wird. Das Abwischen
des schwarzen Toners, der bereits anhaftet und ein An
haften des blauen Toners auf dem schwarzen Toner werden
verhindert, da die zweite Entwicklungseinheit 24 eine Ent
wicklung durch einen kontaktlosen Entwicklungsvorgang be
wirkt. Der kontaktlose Entwicklungsvorgang ist in der Ver
öffentlichung "High-Speed Color Laser Printing Process"
von M. Kohyama et al beschrieben, die eingangs beim Stand
der Technik erwähnt worden ist.
Nach Bildung des Bildes der ersten Tonerfarbe und des
Bildes der zweiten Tonerfarbe werden die beiden Arten
des ersten Farbtoners und des zweiten Farbtoners gleich
zeitig durch Übertragungseinheit 28 auf Blatt 27 übertra
gen, das dieser Einheit zugeführt worden ist. Bei dieser
Übertragungseinheit 28 lädt Übertragungsauflader 36 Blatt
27 auf, das synchron mit der fotoempfindlichen Trommel 12
transportiert wird, indem Korona-Ionen zugeführt werden,
die eine entgegengesetzte Polarität zu der Ladung haben,
die von der fotoempfindlichen Trommel 12 mitgeführt wird,
d. h. negative Korona-Ionen, und zwar auf die Rückseite
des Blattes 27. Da hierdurch ein elektrisches Feld zwi
schen fotoempfindlicher Trommel 12 und Blatt 27 gebildet
wird, werden die Tonerbilder auf Blatt 27 durch elektro
statische Anziehung übertragen.
Blatt 27, auf das jedes Farbtonerbild übertragen worden
ist, wird elektrostatisch von der fotoempfindlichen Trommel
12 durch die Wirkung des Trennaufladers 38 abgezogen. Dann
wird Blatt 27 zu Fixiereinheit 44 transportiert, und die
übertragenen Bilder werden durch Wärme auf dem Blatt 27
fixiert. Im Anschluß an die Übertragung des Tonerbildes
wird die fotoempfindliche Trommel 12 elektrisch durch eine
Entladungslampe 42 entladen, nachdem jeder Resttoner von
der Oberfläche der Trommel 12 durch Reinigungseinheit 40
entfernt worden ist, so daß die Trommel 12 in ihre An
fangsstellung zurückgeführt ist.
Es folgt nun eine Beschreibung der ersten und zweiten
Entwicklungseinheiten 18 und 24. Da diese Einheiten im
wesentlichen den gleichen Aufbau haben, abgesehen von
der Tatsache, daß die Farben der Farbpartikel in dem Toner
(Entwickler), den sie enthalten, verschieden sind, wird
nur die zweite Entwicklungseinheit 24 beschrieben, und eine
Beschreibung der ersten Entwicklungseinheit 18 erübrigt
sich.
Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, weist Entwicklungseinheit
24 einen Trog 46 auf, der Entwickler T und eine Entwicklungs
walze 48 aufweist, die in Richtung eines Pfeiles B drehbar
ist und Toner aus dem Trog 46 der fotoempfindlichen Trommel
12 zuführt. Der verwendete Entwickler ist ein nichtmagneti
scher Toner ohne Trägerpartikel, gebildet durch Kunststoff
und ein Färbemittel. Die Umfangsfläche der Entwicklungs
walze 48 ist rauh, um eine Aufladung durch Reibung und einen
Transport des Entwicklers zu ermöglichen. Das freie Ende
einer flexiblen Rakel 50, die sich in Richtung auf Trog 46
erstreckt, liegt unter Druck an der Umfangsfläche der Ent
wicklungswalze 48 an. Da sich das freie Ende der flexiblen
Rakel 50 in eine Richtung erstreckt, die entgegengesetzt
zur Drehrichtung der Entwicklungswalze 48 ist, ist der keil
förmige Raum, der zwischen der flexiblen Rakel 50 und der
Oberfläche der Entwicklungswalze 48 gebildet ist, verrin
gert, so daß eine Ansammlung von Toner T in diesem Bereich
verhindert ist. Als Folge davon erfolgt die Toner-Beschich
tungswirkung und die Toner-Aufladungswirkung der flexiblen
Rakel 50 gleichförmig, und als Folge davon ergibt sich eine
stabile Bildung eines dünnen Films von Toner. Die flexible
Rakel 50 kann aus irgendeinem Material bestehen, wenn sie nur
aus flexiblem Material besteht. Vorzugsweise wird eine
Platte aus rostfreiem Stahl oder Phosphorbronze usw. ver
wendet. Die Plattendicke beträgt ungefähr 0,1-0,4 mm,
und die Rakel ist so angeordnet, daß sie eine Klemmzange
in bezug auf die Entwicklungswalze 48 bildet, wobei das
Zentrum den Andruckpunkt gegen die Entwicklungswalze bildet.
Der Andrückpunkt ist in diesem Falle ein Punkt, der unge
fähr 1-5 mm vom freien Ende der flexiblen Rakel 50 ent
fernt liegt. Im Inneren des Troges 46 befindet sich eine
Speisewalze 52, die anliegt und dazu dient, Entwickler
der Entwicklungswalze 48 zuzuführen, und sie ist so ange
ordnet, daß sie sich in entgegengesetzter Richtung C zur
Drehrichtung B der Entwicklungswalze 48 dreht. Speise
walze 52 weist eine Walze 56 auf, die aus Polyurethan
schaum besteht und auf einer drehbaren Welle 54 angeord
net ist.
Entwicklungswalze 48 ist mit einer Vorspannungsquelle
58 verbunden, die eine überlagerte Gleichspannung und eine
Wechselspannung zuführt. Unterhalb der Entwicklungswalze
48 befindet sich eine Rückgewinnungsrakel 60, die unter
Druck an der Entwicklungswalze 48 anliegt und auf der Ent
wicklungswalze 48 verbleibenden Toner in den Trog 46 zurück
führt. Rückgewinnungsrakel 60 besteht aus dünnem Platten
material, wie beispielsweise Metall, Kunststoff oder Gummi
usw. und dient dazu, einen Ausfluß von Toner T aus dem
Trog 46 zu verhindern sowie Toner rückzugewinnen, der an der
Entwicklungswalze anhaftet.
Entwicklungswalze 48 liegt gegenüber der fotoempfindlichen
Trommel 12 und ist von dieser durch einen Spalt d getrennt.
Fotoempfindliche Trommel 12 ist so installiert, daß sie in
Richtung von Pfeil A rotiert und geerdet ist. Der Spalt d
beträgt ungefähr 0,1-0,5 mm. Fotoempfindliche Trommel 12
ist hergestellt, indem eine fotoempfindliche Schicht auf
eine Aluminiumtrommeloberfläche aufgebracht ist.
Es folgt nun eine Beschreibung des Entwicklers (Toner),
der bei den Entwicklungseinheiten 18 und 24 verwendet wird.
Der Entwickler enthält Farbpartikel und Zusatzpartikel.
Jedes Zusatzpartikel hat eine Farbe im wesentlichen wie
die Farbe des Bildtragmediums, auf dem Tonerbilder durch
Übertragung des entwickelten Bildes von der fotoempfind
lichen Trommel 12 gebildet werden, oder jedes Zusatzpar
tikel ist farblos und transparent. Wird ein weißes Blatt
als Bildtragmedium verwendet, werden weiße Partikel oder
farblose, transparente Partikel als Zusatzpartikel ver
wendet. Wird ein blaues Blatt als Bildtragmedium verwendet,
so werden blaue Partikel oder farblose, transparente Par
tikel als Zusatzpartikel verwendet.
Die Farbpartikel, die in dem Entwickler vorzugsweise ver
wendet werden, haben einen Glasübergangspunkt von 50°C oder
mehr und einen Erweichungspunkt von 110°C oder mehr, jedoch
weniger als 160°C. Beträgt der Glasübergangspunkt weniger
als 50°C, so wird die Speicherstabilität der Farbpartikel ge
stört. Ist der Erweichungspunkt niedriger als 110°C, so be
steht die Gefahr des sogenannten Offsets oder der Fusion
mit der Fixierwalze während des Fixierens, und übersteigt
der Erweichungspunkt 150°C, so wird die Fixierung schwierig.
Die Zusatzpartikel sind vorzugsweise Partikel, die mit
einer Polarität entgegengesetzt zu der der Farbpartikel
aufgeladen werden können. In diesem Falle werden die Zusatz
partikel mit einer Ladung entgegengesetzter Polarität wäh
rend der Reibungsaufladung der Farbpartikel aufgeladen, und
sie dienen dabei der Unterstützung der Aufladung der Farb
partikel und auch dazu, daß die Ladung durch die Farbpar
tikel festgehalten wird. Da die Farbpartikel reibungsmäßig
durch Kontakt mit Zusatzpartikeln vor und während der Zeit
aufgeladen werden, während der sie gegen ein Entwickler
tragendes Glied durch ein eine Tonerschicht bildendes Ele
ment aufgeladen werden, wird die Aufladung vollständiger
und sicherer bewirkt,als das bei einer Reibungsaufladung
durch das die Tonerschicht bildende Element allein der
Fall ist.
Die Menge der Zusatzpartikel beträgt vorzugsweise unge
fähr 0,05-10 Gew.% relativ zu den Farbpartikeln. Beträgt
die hinzugefügte Menge weniger als 0,05 Gew.%,so kann eine
befriedigende Voraufladungswirkung durch Reibung mit den
Farbpartikeln nicht erzielt werden. Beträgt die Menge mehr
als 10 Gew.%, so wird die relative Konzentration der Farb
partikel verringert, was zu einer niedrigeren Bilddichte
führt.
Der mittlere Partikeldurchmesser der Zusatzpartikel
ist ein Fünftel oder weniger des mittleren Durchmessers
der Farbpartikel und vorzugsweise ungefähr 0,5-5 µm.
Übersteigt der mittlere Durchmesser der Zusatzpartikel ein
Fünftel des mittleren Durchmessers der Farbpartikel, so
ist das Ergebnis eine niedrigere Bilddichte. Wird der
Durchmesser der Zusatzpartikel ein Fünftel des mittleren
Durchmessers der Farbpartikel, so ist das Ergebnis eine
niedrigere Bilddichte. Wird der Durchmesser der Zusatzpar
tikel somit klein gemacht, so gelangen die Partikel zwi
schen die Fasern des Bildtragblattes und sind somit weni
ger sichtbar.
Es ist annehmbar, Ladungsregler, wie beispielsweise
metallenthaltende Farbstoffe, Nigrosin-Material oder Po
lyamin-Material usw. den Farbpartikeln zum Zwecke der Kon
trolle ihrer Ladung hinzuzufügen. Auch Wachs kann hinzuge
fügt werden, um die Widerstandseigenschaften zu verbes
sern.
Gewünschtenfalls können zur Verbesserung der Fließfä
higkeit und der Agglomerationswiderstandes der Farbpartikel
(Toner) zweite Zusatzpartikel in Form von kolloidalem Si
lika oder ähnlicher feiner kolloidaler Partikel, die hy
drophob gemacht sind und die gleiche Prolarität wie der
Toner haben, hinzugefügt werden in einem Maße, daß keine
negativen Effekte hinsichtlich der Ladungsmenge des Toners
auftreten.
Für die Farbpartikel kann bekanntes Material wie
Kunststoff verwendet werden.
Beispiele für solches Material sind Polystyrol, Poly
styrol-Butadien-Gopolymer, Styrol-Acryl-Copolymer, Poly
ethylen, Polyethylen-Vinylacetat-Copolymer, Polyethylen-
Vinylalkohol-Copolymer und ähnliche Ethylen-Copolymere,
Polyamid, Polyester, Polymethacrylat, Polyacrylsäure, Po
lyvinylbutyral, Petroleumharze, aliphatische oder alizy
klische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Kohlenwasser
stoffe, chloriertes Paraffin, Polyethylen niedrigen Mole
kulargewichts, Polypropylenwachs niedrigen Molekularge
wichts.
In den Farbpartikeln verwendete Farbstoffe können be
kannte Farbstoffe sein wie beispielsweise Ruß, echtes Gelb
G, Benzidin-Gelb, Pigment-Gelb, INDO-Echt, Orange, Irga
din-Rot, Karmin-FB, permanentes Bordeaux FRR, Pigment-Rot
R, Lithol-Rot 2G, Färbe-Rot C, Rhodamin-FB, Rhodamin-B-
Beize, Phtalocyanin-Blau, Pigment-Blau, Brilliant-Grün B,
Phtalocyanin-Grün oder Chinalcridon.
Bekanntes Material, das wirksam weiß oder farblos ist,
wird für die Zusatzpartikel verwendet. Vorteilhaft ist
Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Zinkoxid, Magnesi
umoxid, Bariumtitanat, Calciumtitanat, Calciumoxid, Zinn
oxid, Indiumoxid, anorganische Oxide, die oberflächenbe
handelt sind mit Silikonöl oder einem Kopplungsmittel, wie
beispielsweise einem Silan-Kopplungsmittel oder Titan-
Kopplungsmittel, Polystyrol, Polystyrol-Butadien-Copoly
mer, Styrol-Acryl-Gopolymer oder ähnliche Styrol-Copolyme
re, Polyethylen, Ethylen-Copolymer, Polymethyl-Methacry
lat, feinpudriger Silikon-Kunststoff oder Teflon usw. oder
feines Pulver von Kunststoff, das mit einem Kopplungsmit
tel oder Silikonöl oberflächenbehandelt ist.
Toner, der bei dieser Ausführungsform verwendet wird,
hat die in Fig. 6 gezeigte Form. Wie in Fig. 6 gezeigt
ist, haften negativ geladene Zusatzpartikel A2 an der Pe
ripherie von positiv geladenen Farbpartikeln A1 an und
bilden eine Art von Kern. Farbpartikel A1 und Zusatzparti
kel A2 dienen zur Aufrechterhaltung oder Stärkung des Wer
tes der gegenseitigen Aufladung.
Eine weitere Ausführungsform eines Entwicklers hat die
in Fig. 7 gezeigte Form. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist,
sind Zusatzpartikel A3 Farbpartikeln A1 und Zusatzparti
keln A2 hinzugefügt. In diesem Falle dienen die zweiten
Zusatzpartikel A3 zur Verbesserung der Fließfähigkeit und
des Agglomerationswiderstandes des Toners, und sie sind
gebildet durch kolloidales Silika oder ähnliche feine kol
loidale Partikel, die hydrophob gemacht worden sind und
die gleiche Polarität haben wie der Toner. Die zweiten
Zusatzpartikel A3
können in einer Menge zugeführt werden, daß sie keinen
nachteiligen Effekt auf die Tonerladung haben. Der Par
tikeldurchmesser der zweiten Zusatzpartikel A3 ist kleiner
als der der Zusatzpartikel A2. Als Ergebnis wird eine große
Anziehungskraft (Van der Waal′sche Anziehung, elektrostatische
Kraft usw.) zwischen Farbpartikeln A1 und zweiten Zusatz
partikeln A3 und zwischen Zusatzpartikeln A2 und zweiten
Zusatzpartikeln A3 erzeugt. Die meisten der zweiten Zusatz
partikel A3 werden von den Farbpartikeln A1 angezogen, wäh
rend der Rest der zweiten Zusatzpartikel A3 von den Zusatz
partikeln A2 angezogen werden. Die zweiten Zusatzpartikel
A3 können die gleiche Farbe wie die Farbpartikel A1 haben,
so daß sie keine nachteilige Wirkung auf das entwickelte
Farbbild haben. Falls gewünscht, können sie angezogen und
schwer trennbar gemacht sein durch Wärmebehandlung, um eine
Fusion zu bewirken. Die feinen kolloidalen Partikel haben
hier vorzugsweise eine Größe von 0,5 µm oder weniger, um
ihre Stabilität als kolloidale Partikel zu verbessern.
Da die Entwicklungswalze 48 mit einer Wechselspannung
beaufschlagt ist, während sie sich in einer Position gegen
über der fotoempfindlichen Trommel 12 befindet, führt der
Entwickler wiederholt eine hin- und hergehende Bewegung aus,
in der er sich von der Entwicklungswalze 48 wegbewegt und
wieder auf sie zu, und während dieses Vorganges kommt der
Entwickler an dem auf der fotoempfindlichen Trommel 12
gebildeten elektrostatischen, latenten Bild zur Anhaftung.
Die Tonerwirkung bei diesem Vorgang soll anhand der Fig. 8
erläutert werden, die eine Entwicklung zeigt.
Den Toner bildende Partikel A1 und Zusatzpartikel A2
werden einer Vibrationskraft unter der Wirkung eines Wech
selfeldes ausgesetzt, und da sie verschiedener Polarität
sind, werden sie getrennt, und Farbpartikel A1 wandern auf
Bildteile A über und haften dort an, während Zusatzpartikel
A2 auf Nichtbildteile B übergehen und dort anhaften. Da
die Dinge so getroffen sind, daß die Ladung der verschie
denen Partikel A1 und A2 in Kombination eine Ladung einer
vorbestimmten Polarität (positiv bei diesem Ausführungsbei
spiel) ist, wird die Menge von Toner, die an den Nichtbild
teilen B anhaften, auf einem Minimum gehalten, selbst dann,
wenn Farbpartikel A1 und Zusatzpartikel A2 sich nicht tren
nen. Auf diese Weise ist die Erzeugung eines guten Bildes
sogar in diesem Falle sichergestellt.
Wenn der Toner als Beimischung zweite Zusatzpartikel A3
zu den Farbpartikeln A1 und Zusatzpartikeln A2 enthält, wie
das in Fig. 7 gezeigt ist, so bleiben die zweiten Zusatz
partikel A3 an den Farbpartikeln A1 haften und führen im
wesentlichen die gleiche Wirkung aus wie Farbpartikel A1.
Da Farbpartikel A1 und Zusatzpartikel A2 Ladungen von
zueinander entgegengesetzter Polarität tragen, besteht eine
selektive elektrostatische Anziehung von nur Farbpartikeln
A1 zu den Bildteilen des elektrostatischen, latenten Bildes
und eine positive Wirkung, wobei nur Zusatzpartikel A2 an
Nichtbildteilen anhaften.
Das durch die erste Entwicklungseinheit 18 erzeugte
entwickelte Bild wird durch zweiten Auflader 20 auf eine
positive Polarität aufgeladen, und nachdem das erfolgt ist,
werden an Nichtbildteile anhaftende Zusatzpartikel eben
falls auf eine positive Polarität aufgeladen. Als Folge
davon werden nach Übertragung des entwickelten Bildes auf
das Blatt 27 durch Übertragungseinheit 28 Zusatzpartikel A2
zusammen mit Farbpartikeln A1 auf das Blatt übertragen, da
dieses Blatt negativ aufgeladen ist. Die Zusatzpartikel
haben jedoch die gleiche Farbe wie die Farbe des Blattes,
auf dem das Bild entwickelt worden ist, hergestellt durch
Übertragung des entwickelten Bildes von der fotoempfind
lichen Trommel 12, oder die Zusatzpartikel sind farblos
und transparent, so daß sie sogar dann, wenn sie auf das
Blatt übertragen sind, nicht als Hintergrundnebel in Er
scheinung treten, d. h. daß man sie gar nicht bemerkt.
Die Farbpartikel und Zusatzpartikel mögen sich nicht
immer im Augenblick der Entwicklung trennen, aber selbst
dann, wenn die Zusatzpartikel an den Farbpartikeln haften
bleiben und an der Entwicklung teilnehmen, so verursacht
das keine Unklarheit des Bildes, da die Zusatzpartikel weiß
sind, genauso wie die Farbe des Blattes, oder farblos und
transparent.
93 Gew.Teile von Styrol-n-Butyl-Methacrylat-Copolymer
(Glasübergangspunkt Tg : 66°C, mittleres Molekulargewicht
99000, Erweichungspunkt 123°C) als ein Farbpartikel-
Kunststoffmaterial und 4 Gew.Teile von Ruß (Handelsname
MA-100, hergestellt von der Firma Mitsubishi Kasei) als
färbendes Mittel mit Wachs (Handelsname: 660P, hergestellt
von der Firma Sanyo Kasei) wurden während einer Stunde in
einem Druckkneter geknetet. Die Mischung wurde gekühlt und
grob in einer Hammermühle und dann fein in einer Strahl
mühle gemahlen. Das sich ergebende Pulver wurde durch einen
Luftklassifikationsvorgang klassifiziert, um eine Gruppe
von Farbpartikeln zu bilden. Der mittlere Partikeldurchmesser
von 50 Gew.% in der Gruppe von Farbpartikeln betrug 12,8 µm,
und die Menge von durch Reibung erzeugter Ladung, gemessen
nach dem Wegwerfverfahren, war minus 28,5 µc/g.
Die verwendeten Zusatzpartikel wurden durch oberflächen
behandeltes Silika gebildet (mittlerer Partikeldurchmesser
von 50 Gew.% war 12 milli µm, die Ladungsmenge betrug
310 µc/g).
Ein Einkomponenten-Entwickler wurde durch Mischen von
100 Gew.Teilen der oben genannten Gruppe von Farbpartikeln
und 1 Gew.Teil von Zusatzpartikeln während ungefähr einer
Stunde in einem V-Mischer hergestellt.
Dieser Entwickler wurde in eine Entwicklungseinheit
von der gleichen Art wie die Entwicklungseinheit 18 in Fig. 4
gegeben. Diese Entwicklungseinheit wurde auf einer Kopier
maschine montiert (Handelsname: 3110, hergestellt von der
Firma Toshiba KK), und ein Doppelbild eines Originaldoku
mentes wurde auf einem Blatt hergestellt.
Das Ergebnis war ein klares Bild, das eine Bilddichte
von 1,35 hatte und frei von Hintergrundnebel war. Wurden
Bilder nach dem gleichen Verfahren in einer Umgebung hoher
Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit (Temperatur 30°C,
Feuchtigkeit 85%) hergestellt, so wurde keine Hintergrund
vernebelung oder eine Erniedrigung der Bilddichte beobachtet,
vielmehr wurden klare Bilder mit einer guten Übertragungs
wirkung erzeugt. Ein Bilddichtewert von ungefähr 1,3 war
ungefähr der gleiche wie die Dichte des Originaldokuments,
die Bilder waren schwächer als das Originaldokument bei
niedrigen Werten als dieses und dichter bei höheren Werten.
Wurden die Bilder durch eine Fixiereinheit mit einer
heißen Walze fixiert, so waren sowohl die Fixierung als auch
der Versatz im Bereich von 170-220°C gut, und es wurden
sogar Bilder der gleichen Qualität nach 10000 Kopien erzielt.
Wurden doppelte Bilder auf die gleiche Weise wie beim
Beispiel 1 erzeugte indem nur die nach Beispiel 1 erzeugten
Farbpartikel verwendet wurden, d. h. daß keine Zusatzpar
tikel verwendet wurden, so war die Bilddichte 1,1, und eine
Hintergrundvernebelung trat an vielen Stellen auf.
Farbpartikel (der mittlere Partikeldurchmesser 50%
war 13,1 µm, die Menge der Ladung betrug 32,8 µc/g) wurden
durch ein Verfahren erzeugt, bei dem Styrol-n-Butylacrylat-2
Ethylaminoethyl-Methacrylat-Copolymer (der Glasübergangs
punkt Tg war 67°C, das mittlere Molekulargewicht betrug
280000, der Erweichungspunkt war 135°C) für das Kunststoff
material der Farbpartikel verwendet, jedoch war das Verfahren
im übrigen das gleiche wie bei Beispiel 1. Die verwendeten
Zusatzpartikel wurden hergestellt durch Verwendung von
Polymethacrylat (der mittlere Partikeldurchmesser war 0,4 µm,
die Ladungsmenge war minus 500 µc/g). Dann wurde ein Ein
komponentenentwickler hergestellt in der gleichen Weise wie
bei Beispiel 1. Dieser Entwickler wurde dazu verwendet,
Bilder in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 herzustellen.
Die Ergebnisse waren die gleichen wie bei Beispiel 1,
es wurden klare Bilder erzielt, die eine gute Dichte hatten
und frei von Hintergrundsnebel waren.
Die Ausführungsform ist zwar unter Verwendung von
Entwicklern mit zwei Farben beschrieben worden, jedoch ist
die Erfindung nicht hierauf beschränkt, vielmehr können die
gleichen Vorteile bei elektrostatischen Vielfarben-Aufzeich
nungseinrichtungen erzielt werden, bei denen eine Entwick
lung mit drei oder mehr Farben bewirkt wird.
Claims (6)
1. Entwickler zur Verwendung bei einem elektrofotografischen
Bilderzeugungsverfahren, gekennzeichnet durch
zwei, von Trägerteilchen freie, unterschiedliche Ladungspolarität
aufweisende Komponenten, von denen eine Komponente
(A1) aus Tonerteilchen besteht und die zweite Komponente
(A2) aus Zusatzteilchen besteht, welche die Farbe eines zu
verwendenden Bildempfangsmaterials aufweisen oder transparent
sind und durch triboelektrische Wirkung mit den Tonerteilchen
die unterschiedlichen Ladungspolaritäten der beiden
Entwicklerkomponenten erzeugen.
2. Entwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusatzteilchen
0,05 bis 10 Gew.-% des Entwicklers ausmachen.
3. Entwickler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusatzteilchen
einen mittleren Teilchendurchmesser haben, der kleiner als
ein Fünftel des Durchmessers der Tonerteilchen ist.
4. Entwickler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser der
Zusatzteilchen im Bereich von 0,5 bis 5 Mikrometer (µm)
liegt.
5. Entwickler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerteilchen
einen oder mehrere
der folgenden Stoffe enthalten: Polystyrol, Polystyrol-
Butadien-Copolymer, Styrol-Acryl-Copolymer,
Polyethylen, Polyethylen-Vinylacetat-
Copolymer, Polythylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethylen-
Copolymer, Polyamid,
Polyester, Polymethacrylat,
Polyacrylsäure, Polyvinylbutyral, Petroleumharze,
aliphatische oder alizyklische Kohlenwasserstoffharze,
aromatische Kohlenwasserstoffe, chloriertes
Paraffin, Polyethylen niedrigen Molekulargewichts,
Polypropylenwachs niedrigen Molekulargewichts und einen oder mehrere
der folgenden Farbstoffe enthalten:
Ruß, echtes Gelb G, Benzidin-Gelb, Pigment-Gelb,
INDO-Echt, Orange, Irgadin-Rot, Karmin-FB, permanentes
Bordeaux FRR, Pigment-Rot R, Lithol-Rot 2G, Färbe-Rot C,
Rhodamin-FB, Rhodamin-B-Beize, Phthalocyanin-Blau, Pigment-
Blau, Brilliant-Grün B, Phthalocyanin-Grün oder
Chinalcridon.
6. Entwickler nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzlichen aus
einem der folgenden Stoffe einzeln oder in Kombination bestehen:
Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid,
Bariumtitanat, Calciumtitanat, Zinnoxid, Indiumoxid,
anorganische Oxide, die oberflächenbehandelt sind mit
Silikonöl oder einem Kopplungsmittel, wie beispielsweise
einem Silan-Kopplungsmittel oder Titan-Kopplungsmittel,
Polystyrol, Polystyrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Acryl-
Copolymer oder ähnliche Styrol-Copolymere, Polyethylen,
Ethylen-Copolymer, Polymethyl-Methacrylat,
feinpudriger
Silikon-Kunststoff oder Teflon oder feines Pulver von
Kunststoff, das mit einem Kopplungsmittel oder Silikonöl
oberflächenbehandelt ist.
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