DE3411655A1 - Development of electrostatic or magnetic latent image - Google Patents
Development of electrostatic or magnetic latent imageInfo
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- DE3411655A1 DE3411655A1 DE19843411655 DE3411655A DE3411655A1 DE 3411655 A1 DE3411655 A1 DE 3411655A1 DE 19843411655 DE19843411655 DE 19843411655 DE 3411655 A DE3411655 A DE 3411655A DE 3411655 A1 DE3411655 A1 DE 3411655A1
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Abstract
Description
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EntwicklungsverfahrenDevelopment process
Die Erfindung betrifft ein Entwicklungsverfahren zum Überführen eines auf einem Bildträger oder -aufnehmer eines elektrostatischen Aufzeichnungsgeräts, z.B. eines elektrophotographischen Vervielfältigungsgeräts, erzeugten elektrostatischen Bilds oder Ladungsbilds in ein sichtbares Bild oder zur überführung eines magnetischen Bilds in ein sichtbares Bild.The invention relates to a development method for Transferring one to an image carrier or receiver an electrostatic recorder such as an electrophotographic duplicator electrostatic image or charge image into a visible image or to convert a magnetic one Image into a visible image.
Im folgenden ist zunächst das Vervielfältigungsverfahren in einem elektrophotographischen Vervielfältigungsgerät beispielhaft kurz erläutert.The following is first the duplication process briefly exemplified in an electrophotographic duplicating machine.
Bei z.B. einem elektrophotographischen Vervielfältigungsgerät mit einem Vorlagenträger aus Glas wird zunächst eine zu vervielfältigende Vorlaqe auf den Vorlagenträger aufgelegt, worauf eine Vervielfältigungsoder Kopier-Taste gedrückt wird; daraufhin tastet eine Belichtungslampe die Vorlage ab, während sie diese beleuchtet und dabei eine vorbestimmte Beziehung zu einem optischen System mit Reflexionsspiegel u.dgl. aufrechterhält. Das entsprechend der Dichte der Vorlage reflektierte Licht wird über das optische System auf einen Bildaufnehmer oder -träger (lichtempfindliche Trommel) geworfen, der gleichmäßig elektrisch aufgeladen ist, so daß auf diesem Bildträger oder dieser Trommel ein elektrostatisches oder Ladungsbild entsteht. Die-For example, in an electrophotographic duplicating machine With a template carrier made of glass, a template to be reproduced is first placed on the template carrier hung up, after which a duplicate or copy key is pressed; then one gropes Exposure lamp from the original while it illuminates it and thereby a predetermined relationship to a optical system with reflecting mirror and the like. The light reflected according to the density of the original is picked up by the optical system Thrown an image recorder or carrier (photosensitive drum) that is evenly charged electrically is, so that an electrostatic or charge image is created on this image carrier or this drum. The-
ses wird dann mittels einer Entwicklungsvorrichtung mit Hilfe eines Toners entsprechend der Vorlagendichte zu einem sichtbaren Bild entwickelt.This is then carried out using a developing device With the help of a toner developed into a visible image according to the original density.
B Andererseits wird ein Vervielfältigungs- bzw. Kopierpapier (Ubertragungsmaterial) von einer Papierzufuhreinheit in Synchronismus mit der Drehung der lichtempfindlichen Trommel zugeführt und dann in Übereinstimmung mit dem auf der Trommel erzeugten Tonerbild gebracht, worauf das Tonerbild mittels einer übertragungselektrode auf das Kopierpapier übertragen wird. Anschließend wird das Kopierpapier von der Trommel getrennt und zu einer Walzen-Fixiervorrichtung überführt. Letztere besteht aus zwei Walzen, von denen mindestens eine beheizt ist, und sie dient zum Erwärmen und Fixieren des auf das Kopierpapier übertragenen Tonerbilds. Schließlich wird das Kopierpapier (die fertige Kopie) aus dem Gehäuse des Geräts ausgetragen.B On the other hand, it becomes a duplicating or copying paper (Transfer material) from a paper feed unit in synchronism with the rotation of the photosensitive Drum fed and then in accordance with the toner image formed on the drum brought, whereupon the toner image is transferred to the copy paper by means of a transfer electrode. Afterward the copy paper is separated from the drum and transferred to a roller fixing device. The latter consists of two rollers, at least one of which is heated, and is used for heating and fixing of the toner image transferred onto the copy paper. Finally, the copy paper (the finished copy) discharged from the housing of the device.
Die für das beschriebene Verfahren verwendeten Entwick·» ler umfassen einen Zweikomponentenentwickler und einen Einkomponentenentwickler. Ersterer besteht aus einem Toner in Form von Anfärbeteilchen und einem Träger, der für das elektrische Aufladen des Toners und für seine überführung zu einer Entwicklungseinheit nötig ist, während der Einkomponentenentwickler häuptsächlich aus Anfärbeteilchen eines einheitlichen Gefüges aus einem Kunstharz und einer magnetischen Substanz besteht.The developers used for the described process · » They include a two-component developer and a one-component developer. The former consists of one Toner in the form of coloring particles and a carrier that is used for electrically charging the toner and for its transfer to a development unit is necessary, while the one-component developer mainly consists of coloring particles of a uniform structure of a synthetic resin and a magnetic substance.
Als Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines eine magnetische Substanz enthaltenden Entwicklers ist allgemein ein Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren bekannt. Dieses ist nachstehend kurz erläutert.As the developing method using a developer containing a magnetic substance, is general a magnetic brush development process is known. This is briefly explained below.
Ein Entwickler-Ubertragungsträger, in den eine fest-A developer carrier in which a fixed
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stehende oder drehbare magnetische Rolle eingebaut ist, ist in der Nähe eines lichtempfindlichen Elements angeordnet. Der Entwickler wird mit einem Teil dieses übertragungsträgers in ausreichende Berührung gebracht. Wenn sich die Magnetrolle und/oder der Entwicklerübertragung st rager drehen, bildet sich auf defc Mantelfläche einer Hülse (Zylinder) ein Flor (ear) des Entwicklers, und dieser "Entwickler wird dabei zu einer Entwicklungseinheit übertragen, durch welche er mit dem lichtempfindlichen Element in Berührung gebracht wird.standing or rotating magnetic roller is installed, is arranged in the vicinity of a photosensitive element. The developer is brought into sufficient contact with a portion of this transfer carrier. If the magnetic roller and / or the developer transfer rotate more stubbornly, this forms on the outer surface a sleeve (cylinder), a pile (ear) of the developer, and this "developer becomes a developing unit transferred through which it is brought into contact with the photosensitive element.
Die Tonerteilchen werden hierbei an den aufgeladenen γ, Teil des lichtempfindlichen Elements angezogen, so daßThe toner particles are attracted to the charged γ, part of the photosensitive element, so that
auf letzterem durch die Tonerteilchen ein sichtbares Bild erzeugt wird.a visible image is generated on the latter by the toner particles.
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Das den Einkomponentenentwickler verwendende Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren ist mit dem Problem behaftet, daß sich die Tonerteilchen nicht ohne weiteres durch Reibung aufladen lassen und daß häufig ein Zusammenklumpen bzw. -kleben der Tonerteilchen auftritt. Aus diesem Grund werden die Tonerteilchen zeitweilig nicht in ausreichendem Maße an den aufgeladenen Teil des lichtempfindlichen Elements angelagert. Dieses Problem tritt bei Verwendung .des Zweikomponeptenent-, '■ 25 Wicklers nicht auf,, vielmehr kann dabei doe-The magnetic brush developing method using the one-component developer has had a problem that the toner particles cannot be easily charged by friction and that the toner particles tend to clump together. For this reason, the toner particles are temporarily not sufficiently attached to the charged part of the photosensitive member. This problem does not occur when using .des Zweikomponeptenent-, '■ 25 winder on ,, rather it can do e-
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S)ηtfrfrohοT\f μnd die Reibungseigenschaften der r gegenüber dem lichtempfindlichen Element sind ausgezeichnet. Außerdem gewährleistet die Bürste bei Verwendung für Reinigungszwecke eine ausreichende Reinit}ungswirkung. Demzufolge hat der Zweikomponentenentwickler verbreitet Anwendung gefunden, obgleich dabei eine Einstellung der Tonerteilchenroenge in bezug auf die Trägerteilchen nötig ist. Bei diesem Entwicklungsverfahren wird allgemein ein Entwickler verwendet, der aus magne- S) ηtfrfrohο T \ f μ nd the frictional properties of the r with respect to the photosensitive element are excellent. In addition, the brush ensures a sufficient cleaning effect when used for cleaning purposes. As a result, the two-component developer has found widespread use, although it requires adjustment of the amount of toner particles with respect to the carrier particles. In this development method, a developer is generally used which is composed of magnetic
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tischen Trägerteilchen einer Teilchengröße entsprechend einem Mehrfachen von 10 μπι bis zu einem Mehrfachen von 100 μπι und nicht-magnetischen Tonerteilchen eii;er Teilchengröße entsprechend einem Mehrfachen von IO um besteht. Da sowohl die Tonerteilchen als auch die Trägerteilchen ziemlich grob bzw. groß sind, tritt bei diesem Verfahren Möglicherweise das Problem auf, daß sich eine hochqualitative Bildwiedergabe feiner Linien oder Punkte oder feiner Dichtenabstufungen nicht ohne weiteres erreichen läßt. Um nach diesem Entwicklungsverfahren ein Bild hoher Güte zu erzielen, wurden bereits verschiedene Verbesserungen angestrebt, beispielsweise eine Kunstharzbeschichtung der Trägerteilchen, eine Verbesserung einer magnetischen Substanz im Entwickler-Ubertragungsträger (developer transfer support), die Anlegung einer Vorspannung an diesen Übertragungsträger usw., doch erwiesen sich diese Vorgehensweisen als nicht vollständig zufriedenstellend und für die Lieferung eines Bilds ausreichend hoher Güte nicht voll geeignet. Es kann daher angenommen werden, daß die Teilchengröße der Toner- und Trägerteilchen weiter verkleinert werden r.uß, wenn ein Vervielfältigungs- oder Kopiebild hoher Güte erhalten werden soll.tables carrier particles of a particle size corresponding to a multiple of 10 μπι to a multiple of 100 μm and non-magnetic toner particles eii; er particle size corresponding to a multiple of IO um. Since both the toner particles and the carrier particles are quite large, this occurs Procedure Possibly the problem is that there is a high quality image reproduction of fine lines or dots or fine gradations of density can not easily be achieved. To follow this development process a Various improvements have been sought to achieve a high quality image, such as a synthetic resin coating of the carrier particles, an improvement of a magnetic substance in the developer-transfer carrier (developer transfer support), the application of a bias voltage to this transfer carrier, etc., but it has been proven these procedures prove to be not entirely satisfactory and sufficient to provide an image high quality not fully suitable. It can therefore be assumed that the particle size of the toner and Carrier particles are further reduced in size so that carbon black is obtained when a reproduced or copied image of high quality is obtained shall be.
Wenn die Tonerteilchen eine Teilchengröße von bis zu 20 um und insbesondere von bis zu 10 um besitzen, treten die folgenden Probleme auf:When the toner particles have a particle size of up to 20 µm, and especially up to 10 µm, occur the following problems:
1. Bei der Entwicklung ergibt sich der Einfluß der van der Waalschen Kräfte zur Coulombschen Kraft, wobei eine sogen. "Verschleierung" auftritt, bei welcher sich Tonerteilchen im Hintergrundteil des Bilds ablagern. Diese Verschleierung läßt sich auch durch ein Vorspannen des Entwickler-Ubertragungsträgers mittels einer Gleichspannung nicht ohne weiteres verhindern.1. During the development, the influence of the van emerges the Waals forces to the Coulomb force, with a so-called. "Obfuscation" occurs at which Toner particles build up in the background part of the image. This obfuscation can also be passed through biasing the developer / transfer carrier by means of a direct voltage is not easy impede.
-δ-2. Eine Steuerung der Reibungsaufladung der Tonerteilchen wird schwierig, und o.in Zusammenklumpen der Tonerteilchen ist mit holier Wahrscheinlichkeit zu erwarten; wenn die Teilchengröße der Tonerteilchen weiter verkleinert wird,-δ-2. Control of the frictional charging of the toner particles becomes difficult, and no clumping of the toner particles is expected with any probability; when the particle size of the toner particles is further reduced,
3. so lagern sich die Trägerteilchen am Ladungsbildteil des Bildträgers an.3. In this way, the carrier particles attach to the charge image part of the image carrier.
Es wird angenommen, daß diese Erscheinungen darauf zurückzuführen sind, daß die Vormagnetisierungskraft abnimmt und die Trägerteilchen zusammen mit den Tonerteilchen an den Bildträger angelagert werden. Wenn die Vorspannung erhöht wird, lagern sich die Trägerteilchen auch am Grundteil bzw. Hintergrund des Bilds an.It is believed that these phenomena are due to the fact that the bias force decreases and the carrier particles are attached to the image carrier together with the toner particles. If the If the bias voltage is increased, the carrier particles also attach to the base part or background of the image.
Bei einer Verkleinerung der Teilchengröße verstärken sich also die vorstehend beschriebenen, unerwünschten Nebenwirkungen, so daß ein klares bzw. scharfes Bild nicht erzielt werden kann. Aus diesem Grund hat es s:\ch in der Praxis als schwierig erwiesen, die Teilchengröße des Toners und des Trägers zu verkleinern.When the particle size is reduced, the undesirable effects described above increase Side effects so that a clear or sharp image cannot be obtained. For this reason it has s: \ ch has been found to be difficult in practice to reduce the particle size of the toner and the carrier.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten Entwicklungsverfahrens, das auch dann nicht mit den vorstehend geschilderten Problemen des Standes der Technik behaftet ist, wenn ein aus feinen Trägerteilchen bestehender Entwickler, insbesondere ein Entwickler aus einem Gemisch aus magnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen, verwendet wird.The object of the invention is thus to create an improved development process, which even then is not has had the above-mentioned problems of the prior art when one of fine carrier particles existing developer, in particular a developer composed of a mixture of magnetic carrier particles and toner particles.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen. The solution to this problem results from the measures characterized in the attached claims.
Gegenstand der Erfindung ist damit ein Entwicklungsverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Trägerteilchen und Tonerteilchen enthaltender Entwickler zu einem Entwicklsr-Übertragungsträger unter Bildung einer Schicht überführt wird, die Entwicklerschicht in ein schwingendes elektrisches Feld eingeführt wird und ein Latentbild aus einem Bildträger mittels der; Entwicklers im schwingenden elektrischen Feld entwickelt wird.The invention thus provides a development process which is characterized in that a developer containing carrier particles and toner particles is added a developer transfer medium to form a Layer is transferred, the developer layer is introduced into an oscillating electric field and a Latent image from an image carrier by means of; Developer is developed in the oscillating electric field.
Beim Entwickeln eines (Latent-)Bilds auf einem Bildträger durch überführung eines Entwicklers aus Trägerteilchen, insbesondere eines solchen aus im wesentlichen einem Gemisch aus magnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen, zu einem Entwickler-Übertragungsträger, wobei zumindest die im Entwickler enthaltenen Tonerteilchen zwischen dem Entwickler-Übertragungsträger und dem diesem gegenüberstehenden Bildträger mittels eines Oszillators in Schwingung versetzt werden, kann die angegebene Aufgabe der Erfindung mit einem Entwicklungsverfahren gelöst werden, bei dem die mittlere Teilchengröße der Trägerteilchen im Bereich von 5-50 um, bevorzugt bis zu 30 um, liegt, und die mittlere Teilchengröße der Tonerteilchen bis zu 20 um, vorzugsweise bis zu 10 um, beträgt. Der Ausdruck "mittlere Teilchengröße" bezieht sich auf den Mittelwert der Durchmesser der Teilchen (Zahlenmittel von Haupt- und Nebenachse).When developing a (latent) image on an image carrier by transferring a developer from carrier particles, in particular one from essentially a mixture of magnetic carrier particles and toner particles, to form a developer-transfer carrier, wherein at least the toner particles contained in the developer between the developer transfer carrier and the image carrier opposite this can be caused to vibrate by means of an oscillator, the specified The object of the invention can be achieved with a development process in which the mean particle size of the carrier particles is in the range of 5-50 µm, preferably up to 30 µm, and the mean particle size of the toner particles up to 20 µm, preferably up to 10 µm. The term "mean particle size" refers to the mean value of the diameters of the Particle (number average of major and minor axes).
In anderer Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein Entwicklungsverfahren, bei dem die vorstehend unter 1.In another embodiment, the invention relates to a development method in which the above under 1.
gO und 2. geschilderten Probleme auch dann nicht auftreten, wenn Tonerteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von bis zu 20 um und auch bis zu 10 um verwendet werden, und bei dem das vorher unter 3. geschilderte Problem auch dann vermieden wird, wenn die mittlere Teilchengröße der Trägerteilchen bis zu 50 um und insbe-gO and 2. problems described do not occur, when using toner particles with a mean particle size of up to 20 µm and also up to 10 µm and in which the problem described under 3 is avoided even if the middle Particle size of the carrier particles up to 50 μm and in particular
NACHG ΙίAFTER Ιί
• · · m • · · m
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sondere bis zu 30 μπι beträgt. Mit diesem Verfahren soll ein klares, scharfes Bild hoher Güte herstellbar sein, in welchem feine Linien oder Punkte oder Dichtenabstufungen mit hoher Wiedergabetreue wiedergegeben werden. special up to 30 μπι amounts. This procedure aims to a clear, sharp image of high quality can be produced in which fine lines or points or density gradations can be reproduced with high fidelity.
Bei einem Verfahren zum Entwickeln eines Latentbilds auf einem Bildträger durch Zufuhr eines Zweikomponentenentwicklers aus magnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen auf die Oberfläche eines Entwickler-Übertragungsträgers zwecks Ausbildung einer Entwicklerschicht auf letzterem, wobei die Entwicklerschicht auf dem Ubertragungsträger in ein schwingendes elektrisches Feld eingebracht und auf diese Weise das Latentbild auf dem Bildträger entwickelt wird, kann die angegebene Auf gabe der Erfindung mit magnetischen Trägerteilchen gelöst werden, die eine sphärische Gestalt besitzen (are sphered).In a method of developing a latent image on an image carrier by supplying a two-component developer of magnetic carrier particles and toner particles onto the surface of a developer transfer carrier for the purpose of forming a developer layer on the latter, the developer layer on the Transfer carriers introduced into an oscillating electric field and in this way the latent image the image carrier is developed, the specified task of the invention can be solved with magnetic carrier particles that have a spherical shape (are sphered).
In einer Abwandlung dieses Verfahrens können als Tonerteilchen sphärische bzw. kugelförmige Tonerteilchen verwendet werden.In a modification of this method, spherical or spherical toner particles can be used as the toner particles be used.
In weiterer Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein Entwicklungsverfahren, bei dem magnetische Trägerteilchen aus Magnetteilchen und thermoplastischen Kunstharzteilchen verwendet werden und die Entwicklung in einem schwingenden elektrischen Feld durchgeführt wird.In a further embodiment, the invention relates to a development method in which magnetic carrier particles of magnetic particles and thermoplastic synthetic resin particles can be used and the development in one oscillating electric field is carried out.
Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung eines Entwicklungsverfahrens für ein elektrostatisches Latentbild und ein magnetisches Latentbild, mit welchem eine einfache Fixierung der Tonerteilchen auf dem Aufzeichnungsoder Kopierpapier möglich ist, eine ta The invention also aims to provide a development method for an electrostatic latent image and a magnetic latent image with which a simple Fixation of the toner particles on the recording or copier paper is possible, a ta
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35 an von Tonerteilchen35 on of toner particles
hindert wird, Toner und Träger in feinpulveriger Form verwendet werden und feinste Linien und Punkte sowie Dichtenabstufungen mit hoher Wiedergabetreue reproduzierbar sind.prevents toner and carrier from being used in fine powder form and fine lines and dots as well Density gradations are reproducible with high fidelity.
Gegenstand der Erfindung ist damit auch ein Verfahren zum Entwickeln eines auf einem Bildträger erzeugten Bilds (Latentbilds) durch Ausbildung einer Schicht eines Zweikomponentenentwicklers aus Tonerteilchen und magnetischen Trägerteilchen auf der Oberfläche eines Entwickler-Ubertragungsträgers und Entwickeln des Bilds auf dem Bildträger mittels dieser Entwicklerschicht, dessen Besonderheit darin besteht, daß als Tonerteilchen solche für die Druckfixierung benutzt werden und die Entwicklung in einem schwingenden elektrischen Feld durchgeführt wird.The invention therefore also relates to a method for developing an image produced on an image carrier Image (latent image) by forming a layer of a two-component developer from toner particles and magnetic carrier particles on the surface of a developer-transfer carrier and developing the image on the image carrier by means of this developer layer, the specialty of which is that as toner particles those used for pressure fixation and development in an oscillating electric field is carried out.
Zudem bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zum Entwickeln eines elektrostatischen Bilds bzw. Ladungsbilds, das mit feinen Toner- und Trägerteilchen eines Zweikomponentenentwicklers zu arbeiten vermag, bei dem das Auftreten von Verschleierung und die Anlagerung der Trägerteilchen an die Fläche des Bildträgers vermieden werden und welches die Entwicklung eines scharfen Bilds hoher Güte gewährleistet.Another object of the invention is to provide a method for developing an electrostatic image or charge image to work with fine toner and carrier particles of a two-component developer capable, in which the occurrence of fogging and the accumulation of the carrier particles on the surface of the Image carrier can be avoided and which ensures the development of a sharp image of high quality.
Gegenstand der Erfindung ist damit weiterhin ein Verfahren zum Entwickeln eines Latentbilds auf einem Bildträger durch Ausbildung einer Schicht eines Ent-Wicklers aus Tonerteilchen und magnetischen Trägerteilchen auf der Oberfläche eines Entwickler-Ubertragungsträgers und Entwickeln des Latentbilds auf dem Bildträger mittels der so erzeugten Entwicklerschicht, wobei die Entwicklerschicht auf dem Ubertragungsträger außer Berührung mit dem Bildträger gehalten wird, eineThe invention thus furthermore relates to a method for developing a latent image on a Image carrier by forming a developer layer from toner particles and magnetic carrier particles on the surface of a developer transfer medium and developing the latent image on the Image carrier by means of the developer layer produced in this way, the developer layer on the transfer carrier is kept out of contact with the image carrier, a
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Steuerelektrode in den Spalt oder Zwischenraum zwischen diesen Trägern eingeführt wir3, um die Anlagerung von Tonerteilchen aus der EntwickLerschicht am Bildträger zu steuern, eine Wechsel spannungskoirponente an entweder die Steuerelektrode oder den Ubertragungsi.räger angelegt wird und die Entwicklung innerhalb des resultierenden schwingenden elektrischen Felds durchgeführt wird.Control electrode in the gap or space between We introduced these carriers in order to prevent the accumulation of To control toner particles from the developer layer on the image carrier, an alternating voltage component to either the control electrode or the transmission carrier applied and the development is carried out within the resulting oscillating electric field.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following are preferred embodiments of the Invention explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1, 2, 3, 16, 17 und 18 schematische Darstellunger von Entwicklungsvorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahrens undFigures 1, 2, 3, 16, 17 and 18 are schematic representations of developing devices for carrying out the developing method according to the invention and
Fig. 4 bis 15 graphische Darstellungen der bei den Vorrichtungen gemäß den obigen Figuren erzielten Ergebnisse.Figures 4 through 15 are graphical representations of the devices results obtained according to the above figures.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Entwicklungsvorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 1 schematically illustrates a developing device for carrying out an embodiment of the method according to the invention.
Durch eine nicht dargestellte Auflade- und Belichtungsvorrichtung wird ein elektrostatisches Latentbild auf der Mantelfläche eines trommeiförmigen Bildträgers 1 erzeugt, der aus einem lichtempfindlichen Element, wie Se, besteht. Der Bildträger 1 dreht sich in Richtung des Pfeils gemäß Fig.1. Ein in der Nähe des Bildträgers angeordneter Entwickler-Ubertragungsträger 2 besteht aus einer Hülse (Zylinder) 2a aus einem nicht-magnetischen Werkstoff, wie Al, und einer Magnetrolle 2b, die in ihrer Umfangsrichtung mit einer Anzahl von Magnetpolen versehenBy a charging and exposure device, not shown becomes an electrostatic latent image on the outer surface of a drum-shaped image carrier 1 generated from a photosensitive element such as Se, exists. The image carrier 1 rotates in the direction of the arrow according to FIG. One near the picture carrier arranged developer transfer carrier 2 consists of a sleeve (cylinder) 2a made of a non-magnetic Material, such as Al, and a magnet roller 2b, which are provided with a number of magnetic poles in their circumferential direction
•:" " ·"■■ " 3:A11655• : "" · "■■" 3 : A11655
ist. Die Magnetpole der Magnetrolle 2b sind im allgemeinen auf eine Magnetflußdichbe von 500 - 1500 Gauss magnetisiert. Zur übertragung eines Entwicklers D aus eimern Entwicklerbehälter 6 zu ainer Entwicklungseinheit A wil-d die Hülse 2a feststehend gehalten, während die Magnetrolle 2b in Drehung versstzt w:rd. Wahlweise kann dip Magnetrolle 2b stillstehen;, währ« nd si.:h die Hülse 2a dreht. Weiterhin könnten sich wahlweise sowohl Magnetrolle als auch Hülse drehen. Wenn sich die Hülse 2a dreht, ist jedoch die Ubertragungs- bzw. Förderrichtung des Entwicklers D dieselbe wie die Drehrichtung der Hülse 2a, während bei sich drehender Magnetrolle 2b die Förderrichtung zur Drehrichtung entgegengesetzt ist. Gemäß Fig. 1 drehen sich die Magnetrolle 2b im Uhrzeigersinn und die Hülse 2b entgegen dein Uhrzeigersinn, so daß der Entwickler D in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn transportiert wird.is. The magnetic poles of the magnet roller 2b are generally set to a magnetic flux density of 500-1500 Gauss magnetized. To transfer a developer D from buckets of developer containers 6 to a development unit A wil-d held the sleeve 2a stationary, while the Magnetic roller 2b set in rotation w: approx. Optionally can dip magnetic roller 2b stand still while the sleeve 2a rotates. Furthermore, both Turn the magnetic roller as well as the sleeve. When the sleeve 2a rotates, however, is the direction of transmission of the developer D is the same as the rotating direction of the sleeve 2a, while with the magnet roller 2b rotating, the Direction of conveyance is opposite to the direction of rotation. According to Fig. 1, the magnet roller 2b rotate clockwise and the sleeve 2b counterclockwise so that the developer D in the direction opposite to that Is transported clockwise.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist die Magnetrolle 2b drehfest angeordnet, während sich die Hülse 2a entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. In diesem Fall ist die Magnetflußdichte des dem Bildträger 1 gegenüberstehenden Magnetpols größer als diejenige der anderen Magnetpole. Zur weiteren Vergrößerung der Magnetflußdichte des dem Bildträger 1 gegenüberstehenden Magnetpols können gemäß Fig. 3 zwei Pole gleicher oder verschiedener Polarität dicht nebeneinander angeordnet sein.In the arrangement according to FIG. 2, the magnet roller 2b is arranged in a rotationally fixed manner, while the sleeve 2a is opposite rotates clockwise. In this case, the magnetic flux density is that opposite to the image carrier 1 Magnetic pole larger than that of the other magnetic poles. To further increase the magnetic flux density of the dem Image carrier 1 opposite magnetic pole can, according to FIG. 3, two poles of the same or different polarity be arranged close together.
Die Höhe der Schicht des Entwicklers D, der auf der Mantelfläche der Hülse 2a transportiert wird, wird durch eine Abstreifklinge 4 begrenzt. Wenn der Entwickler D in die Entwicklungseinheit bzw. -zone A eintritt, wird ein Teil des Entwicklers gegen den Bildträger 1 angezogen bzw. an diesen angelagert, während der restliche Entwickler auf der Mantelfläche der HülseThe height of the layer of the developer D transported on the peripheral surface of the sleeve 2a becomes limited by a scraper blade 4. When the developer D enters the development unit or zone A, a part of the developer is attracted to or attached to the image carrier 1 while the rest of the developer on the outer surface of the sleeve
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2a in Pfeilrichtung weitertransportiert' und schließlich durch eine Reinigungsklinge 5 von J der ümfangsflache der Hülse 2a abgestreift wird. Eine Rührschnecke 7 dient zur Umwälzung oder Auflockerung des Entwicklers D innerhalb des Behälters 6 und zur Veigleichmäßigung des Mengenverhältnisses zwischen Toner- und Trägerteilchen.2a further transported in the direction of the arrow 'and finally by a cleaning blade 5 from J the circumferential surface of the Sleeve 2a is stripped off. A stirring screw 7 is used to circulate or loosen the developer D within of the container 6 and to uniformize the quantitative ratio between toner and carrier particles.
Bei der Durchführung der Entwicklung werden große Mengen der im Entwickler D enthaltenen Tonerteilchen verbraucht.When carrying out the development, large quantities will be used the toner particles contained in developer D are consumed.
Zum Nachführen der Tonerteilchen T ist ein Tonertrichter 8 vorgesehen, wobei eine Zufuhrrolle 9 mit Ausnehmungen in ihrer Mantelfläche so in Drehung versetzt wird, daß sie Tonerteilchen T in den Entwicklerbehälter 6 fördert, um die verbrauchten Tonerteilchen zu ergänzen. Die An-Ordnung umfaßt weiterhin eine Stromquelle 10, die tw— < -g über einen Schutz-A toner hopper 8 is provided for replenishing the toner particles T, with a feed roller 9 having recesses is set in rotation in its outer surface in such a way that it conveys toner particles T into the developer container 6, to replenish the used toner particles. The on-order further comprises a current source 10, the tw— <-g about a protection-
ii widerstand 11 eine Vorspannung an die Hülse 2a anlegt. '& Diese Stromquelle 10 dient als mindestens ein ein schwingendes elektrisches Feld erzeugender Generator, um den Entwickler D e Entwicklungs- A zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 in Schwingung zu versetzen. ii resistor 11 applies a bias to the sleeve 2a. '& This current source 10 serves as at least one an oscillating electric field-generating generator in order to enable the developer D e development A between the sleeve 2a and image carrier 1 in oscillation.
Das wesentliche Merkmal des beschriebenen Entwicklungs-(( 25 Verfahrens besteht darin, daß die verwendeten magnetischen Trägerteilchen eine mittlere Teilchengröße von 5 - 50 μπι und die Tonerteilchen eine solche von bis zu 20 um besitzen.The essential feature of the described development - (( 25 method is that the magnetic carrier particles used have an average particle size of 5 - 50 μπι and the toner particles one of up to 20 um.
Beim bisherigen Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren wird der Entwickler D mittels Reibung elektrisch aufgeladen und durch die Coulombsche Kraft an den aufgeladenen Teil des Bildträgers 1 angezogen. Infolgedessen besteht eine unvermeidbare Grenze bezüglich der Verkleinerung der Teilchengröße des Entwicklers für seine ausreichende Auf-In the previous magnetic brush development process, the developer D is electrically charged by means of friction and applied to the charged part by the Coulomb force of the image carrier 1 attracted. As a result, there is an unavoidable limit to the downsizing of the Particle size of the developer for its sufficient
-12-ladung für die Entwicklung.-12 charge for developing.
Dieses Problem tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren auch dann nicht auf, wenn der Entwickler aus feinen Teilchen besteht.This problem occurs with the method according to the invention does not appear even if the developer consists of fine particles.
Da erfindungsgemäß ein schwingendes elektrisches Feld angewandt wird, schwingen die Teilchen des Entwicklers D zwischen der Hülse 2a und dem Bildträger 1, so daß auf letzterem durch den Entwickler D ein sichtbares Bild auch dann entwickelt werden kann, wenn der Entwickler D nicht in so innige Berührung mit dem Bildträger 1 gelangt, wie dies beim bisherigen Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren erforderlich ist.Since according to the invention an oscillating electric field is applied, the particles of the developer D vibrate between the sleeve 2a and the image carrier 1, so that on the latter, a visible image can be developed by the developer D even if the developer D does not come into such intimate contact with the image carrier 1 as in the previous magnetic brush development process is required.
1515th
Zur Vermeidung einer Schleierbildung (Bildverschleierung) ist die Dicke der Entwicklerschicht vorzugsweise kleiner als der Abstand zwischen Bildträger und Hülse. Der Entwickler kann sich gleichsinnig oder entgegengesetzt zum Bildträger bewegen, und seine Bewegungsgeschwindigkeit ist vorzugsweise größer als diejenige des Bildträgers, obgleich dies kein besonders kritisches Merkmal darstellt. To avoid fogging (image fogging), the thickness of the developer layer is preferably smaller than the distance between the image carrier and the sleeve. The developer can be in the same direction or opposite to the Move the image carrier, and its speed of movement is preferably greater than that of the image carrier, although this is not a particularly critical feature.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können demzufolge feine Träger- und Tonerteilchen verwendet werden, die für das bisherige Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren ungeeignet sind.In the method according to the invention, fine Carrier and toner particles are used which are unsuitable for the previous magnetic brush development process are.
Wenn die Teilchengröße der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Trägerteilchen unter 5 um,liegt, wird die Magnetisierung zu schwach; wenn die Teilchengröße dagegen 50 um übersteigt, läßt sich die Bildgüte nicht »verbessern, und es können ohne weiteres (elektri scher) Durchbruch und Entladung auftreten, so daß eine *) insbesondere unter 4 μΐηIf the particle size of the carrier particles used in the process of the present invention is below 5 µm, the magnetization becomes too weak; on the other hand when the particle size exceeds 50 micrometers, the image quality can not be "improve, and it can easily occur (electrical shear) and discharge aperture, so that a *), in particular below 4 μΐη
-13--13-
hohe Spannung nicht angelegt werden kann. ffcfH-e Tonerteilchen eineTTeilchengröße von unter 1 um peeifczenl können ^Te" sich auch unter dem Einfluß der Schwingung nicht ohne weiteres vom betreffenden Träger trennen; beihigh voltage cannot be applied. ffcfH-e toner particles a particle size of less than 1 µm, in particular can ^ Te "also under the influence of vibration do not simply separate from the relevant carrier; at
einer Teilchengröße von über 20 um nimmt die Bildauflösung ab. Im Hinblick darauf wird die Tonerteilchsngröße vorzugsweise mit 0,5 - 20 um und bevorzugt niit 1 - 20 um gewählt. Die mittlere Ladungsmenge des Toners beträgt in diesem Fall vorzugsweise mehr als 1 uc/g und bevorzugt 3 - 300 uC/g, insbesondere 10 - 100 uC/g\ (Diese mittlere Ladungsmenge wird nach dem Abblasverfahren bestimmt.)a particle size of over 20 µm decreases the image resolution away. In view of this, the toner particle size is preferably 0.5-20 µm, and more preferably not 1 - 20 um elected. The mean amount of charge on the toner in this case is preferably more than 1 µC / g and preferably 3 - 300 µC / g, in particular 10 - 100 µC / g \ (This The mean amount of charge is determined using the blow-off method.)
Da eine Gleichspannung zur Verhinderung, der Schleierbildung angelegt und ein schwingendes elektrisches Feld zum Schwingenlassen des Entwicklers D zwischen Bildträger 1 und Hülse 2a erzeugt werden, gestaltet sich die Abstandsbestimmung zwischen diesen Teilchen problematisch. Wenn der Abstand oder Zwischenraum zu eng ist, tritt eine Entladung zwischen Bildträger und Hülse auf, wodurch der Bildträger beschädigt und die übertragung oder Förderung des dazwischen durchlaufenden Entwicklers D verhindert wird. Wenn der Abstand andererseits £ü groß ist, verringert sich die Wirkung der Gegenelektro-( ) 25 de, so daß eine Aufzeichnung (Kopie) ausreichende!" Entwicklungsdichte nicht erzielbar ist und sich der föanteneffekt erhöht. Zufriedenstellende Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn der Abstand zwischen Bildträger und Hülse bis zu 2000 um, insbesondere von einigen 10 \im bis zu 1000 um, beträgt.Since a DC voltage is applied to prevent fogging and a vibrating electric field to vibrate the developer D is generated between the image carrier 1 and the sleeve 2a, the determination of the distance between these particles is problematic. If the space is too narrow, a discharge occurs between the image carrier and the sleeve, thereby damaging the image carrier and preventing the developer D passing therebetween from being transferred or conveyed. On the other hand, if the distance is large, the effect of the counterelectrode decreases, so that a recording (copy) sufficient development density cannot be obtained and the fan effect is increased. Satisfactory results can be obtained if the distance between the image carrier and the sleeve is up to 2000 µm, in particular from a few 10 \ up to 1000 µm.
Als Vorspannung zur Verhinderung einer Schleierbildung wird eine Gleichspannung von 50 - 500 V angelegt, um damit ein höheres Potential als im bildfreien Bereich aufrechtzuerhalten. Um den Entwickler D in Schwingung zuA direct voltage of 50 - 500 V is applied as a bias voltage to prevent fogging to maintain a higher potential than in the non-image area. To get the developer D in oscillation
··". 341655·· ". 341655
versetzen, wird ein Wechselstrom von 100 cHz bis 10 kHz, vorzugsweise von 1-5 kHz, verweidet. Die Gleichspannung kann einen kleineren als dan angegebenen V'ert besitzen, wenn der Toner Magnetismus besitzt. Wenn eine Umkehrentwicklung (inversion development) durchgeführt wird, kann selbstverständlich eine höhere Gleichspannung angewandt werden. D:.e Wechselspannung hängt von der Frequenz ab. Je höher die Spannung ist, um so stärker bzw. heftiger ist die Schwingung des Entwicklers D, doch ist dabei die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Verschleierung und Entladung um so wahrscheinlicher. Bei noch höherer Frequenz kann der Entwickler die Änderung nicht mitmachen, so daß Dichte und Schärfe des entwickelten Bilds, und damit die Bildgüte, beeinträchtigt werden.move, an alternating current of 100 cHz to 10 kHz, preferably 1-5 kHz, is used. the DC voltage can be smaller than specified V'ert if the toner has magnetism. if an inversion development is carried out, a higher DC voltage can of course can be applied. D: .e AC voltage depends on the frequency. The higher the voltage, the more so The vibration of developer D is stronger or more violent, but there is a probability for that The more likely it is for obscuration and discharge to occur. If the frequency is even higher, the developer cannot accept the change, so density and The sharpness of the developed image and thus the image quality.
Abgesehen von ihrer mittleren Teilchengröße, können herkömmliche magnetische Trägerteilchen als Trägerteilchen beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.Apart from their mean particle size, conventional magnetic carrier particles can be used as carrier particles can be used in the method according to the invention.
Beispiele für die Trägerteilchen sind ferromagnetische oder magnetische Teilchen aus Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt und deren Verbindungen oder Legierungen, z.B. Fe-O., Ύ-Eisenoxid, Chromdioxid,Examples of the carrier particles are ferromagnetic or magnetic particles made of iron, chromium, nickel, Cobalt and its compounds or alloys, e.g. Fe-O., Ύ-iron oxide, chromium dioxide,
Manganoxid, Ferrit, Mangan-Kupfer-Legierungen u.dgl., sowie isolierende Teilchen, die durch Beschichtung der Oberflächen von Teilchen aus den angegebenen Stoffen mit Kunstharzen, wie solchen des Styroltyps, des Vinyltyps, des Ethyltyps, kolophoniummodifizierten Harzen, Acryltypharzen, Polyamidharzen, Epoxyharzen, Polyesterharzen u.dgl., oder mit einem Fettsäurewachs, wie Palmitinsäure (palcitinic acid), Stearinsäure u.dgl., erhalten wurden. Bevorzugt werden isolierende magnetische Teilchen eines spezifischen Widerstands von min-Manganese oxide, ferrite, manganese-copper alloys, etc., as well as insulating particles made by coating the surfaces of particles from the specified substances modified with synthetic resins such as styrene type, vinyl type, ethyl type, rosin modified Resins, acrylic type resins, polyamide resins, epoxy resins, polyester resins and the like, or with a fatty acid wax, such as palmitic acid, stearic acid and the like were obtained. Insulating magnetic ones are preferred Particles with a specific resistance of min-
8 1 "ί8 1 "ί
destens 10 Λ-cm, vorzugsweise von mindestens 10 Xl-cmr und insbesondere von mindestens 10 Λ-cm. Wenn derΛ least 10 cm, preferably of at least 10 cm Xl-r and in particular of at least 10 Λ-cm. If the
-15- M-15- M
spezifische Widerstand zu niedrig ist, wird bei AnIe- ;'■)specific resistance is too low, AnIe-; '■)
gung der Vorspannung an den Entwickler-Übertragungsträ- : *Application of the bias to the developer-transfer carrier : *
ger die Ladung in die Trägerteilchen injiziert, so daß vi, diese an der Oberfläche des Bildträgers anhaften können, ··■; in diesem Fall kann somit keine ausreichend große Vorspannung angelegt werden. " |ger injects the charge into the carrier particles, so that vi, these can adhere to the surface of the image carrier, ·· ■; in this case, therefore, a sufficiently large bias voltage cannot be applied. "|
Der spezifische Widerstand wird wie folgt bestimmt: Ά The specific resistance is determined as follows: Ά
Nachdem die Teilchen in ein Gefäß mit einer Querschnitts- . |jAfter the particles in a vessel with a cross-sectional. | j
2 '■ '-2 '■' -
fläche von 0,50 cm eingebracht und durch Klopfen verdichtet worden sind, werden die so verdichteten Teil-area of 0.50 cm and compacted by tapping have been, the so condensed partial
chen mit einer Belastung, von 1 kg/cm beaufschlagt. '$ Chen with a load of 1 kg / cm applied. '$
Eine Spannung, die ein elektrisches Feld von 1000 V/cm \\ A voltage that has an electric field of 1000 V / cm \\
zwischen der Ladung und einer Bodenelektrode erzeugt, I:generated between the charge and a bottom electrode, I:
wird angelegt, und der dabei gemessene Strom wird als )\ is applied and the current measured is shown as ) \
spezifischer Widerstand abgelesen. Die isolierenden '( read the specific resistance. The isolating '(
Teilchen brauchen nicht unbedingt von dem Typ zu sein, *\ Particles do not necessarily have to be of the type * \
bei dem eine Uberzugsschicht aus einem Kunstharz o.dgl. jijin which a coating layer made of a synthetic resin or the like. jij
auf die Oberfläche magnetischer Teilchen aufgetragen ist, ή is applied to the surface of magnetic particles, ή
sondern können auch von dem Typ sein, bei dem magneti- !but can also be of the type where magneti-!
sehe Teilchen in einem Kunstharz dispergiert sind. ή see particles dispersed in a synthetic resin. ή
Die beschriebenen Trägerteilchen werden auf dieselbe
Weise wie die herkömmlichen Trägerteilchen hergestellt;
zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren werden
sie in an sich bekannter Weise nach ihrer mittleren
Teilchengröße klassiert. ~The carrier particles described are on the same
Manufactured in the same way as the conventional carrier particles;
for use in the method according to the invention
they in a manner known per se according to their mean
Particle size classified. ~
Die herkömmlichen nicht-magnetischen oder magnetischen
Tonerteilchen können beim erfindungsgemäßen VerfahrenThe conventional non-magnetic or magnetic
Toner particles can in the process according to the invention
ebenfalls verwendet werden, nachdem ihre mittlere Teilchengröße mittels an 3ich bekannter Klassiereinrichtungen
entsprechend eingestellt worden ist. Vorzugsweise
werden magnetische Tonerteilchen des Typs verwendet,
bei dem die Tonerteilchen feine magnetische Teilchencan also be used after their mean particle size has been appropriately adjusted by means of classifying devices known in the art. Preferably
magnetic toner particles of the type are used
in which the toner particles are fine magnetic particles
■H ■ Tonerteilchen magnetische Teilchen enthalten, werden ■ H ■ toner particles contain magnetic particles
A sie durch die Magnetkraft des im Entwickler-Ubertragungs- A they by the magnetic force of the developer transfer
f
?;i 5 trägers 2 angeordneten Magneten beeinflußt, so daß dief
?; i 5 affected by the carrier 2 arranged magnets, so that the
I einen gleichmäßigen Flor bildende Eigenschaft derI property that creates an even pile
I Magnetbürste weiter verbessert und eine Bildver-I Magnetic brush further improved and an image
1 schleierung verhindert wird und ein Verstreuen bzw.1 haze is prevented and scattering or
Uaiherfliegen der Tonerteilchen kaum auftreten kann. |.j 10 Wenn die Menge der in den Tonerteilchen enthaltenen I magnetischen Substanz zu groß wird, wird jedoch dieIndeed, flying of the toner particles can hardly occur. | .j 10 When the amount of I magnetic substance gets too big, however, the
..·''. Magnetkraft zwischen dieser Substanz und den Trägerteilchen zu groß, um eine ausreichende Entwicklungsdichte erzielen zu können. Außerdem treten die feinen 15 Magnetteilchen an der Oberfläche der Tonerteilchen auf % und rufen dabei das Problem hervor, daß die Steuerung.. · ''. Magnetic force between this substance and the carrier particles is too great to achieve a sufficient development density. In addition, the fine magnetic particles 15 appear at the surface of the toner particles on call% and thereby produce the problem that the control of
1 der Reibungsaufladung schwierig ist und die Tonerteilchen beschädigt werden oder sich zwischen den Träger- ; teilchen zusammenklumpen können.1 the frictional charging is difficult and the toner particles are damaged or become between the carrier ; particles can clump together.
2020th
Die Tonerteilchen der beschriebenen Art können nach bekannten Herstellungsverfahren hergestellt werden, wofür das Harz bzw. Kunstharz und feine magnetische Teilchen, wie in Verbindung mit den Trägerteilchen beschrieben, • 25 verwendet und Anfärbe- bzw. Farbstoffkomponenten, wie ■ Kohlenstoff bzw. Ruß, und ein Ladungssteuermittel, so-The toner particles of the type described can be produced by known production processes, for which purpose the resin or synthetic resin and fine magnetic particles, as described in connection with the carrier particles, • 25 is used and coloring or dye components, such as ■ carbon or soot, and a charge control agent, so-
i fern erforderlich, hinzugefügt werden.i remotely required to be added.
j Der erfindungsgemäß zu verwendende Entwickler wird durchj The developer to be used according to the invention is through
i 30 Vermischen der erwähnten Träger- und Tonerteilchen im * selben Mengenverhältnis wie beim bisherigen Zweikomponen-i 30 Mixing of the carrier and toner particles mentioned in the * same quantity ratio as the previous two-component
•3 tenentwickler zubereitet. Zusätzlich werden erforderli-• 3 developers prepared. Additionally required
i| chenfalls ein Fluidisierungsmittel zur Verbesserung deri | if necessary a fluidizing agent to improve the
4 Fließfähigkeit und Gleiteigenschaften der Teilchen, ein 4 flowability and sliding properties of the particles
$ 35 Reinigungsmittel für die Oberfläche des Bildträgers usw.$ 35 Cleaning agent for the surface of the image carrier, etc.
zugemischt. Beispiele für Fluidisierungsmittel sind kolloidales Siliziumoxid, Silikonfirnis, Metallseife,; nicht-ionische oberflächenaktive MIttel usw.. Beispiele für das Reinigungsmittel sinä Surfektanten bzw. oberflächenaktive Mittel, wie Metallsalze von Fettsäuren, mit organischen Gruppen substituiertes Silikon, Fluor und dergleichen.mixed in. Examples of fluidizing agents are colloidal silica, silicone varnish, metal soap ,; nonionic surfactants, etc. Examples for the cleaning agent sinä surfactants or surface-active Agents such as metal salts of fatty acids, silicone substituted with organic groups, fluorine and the same.
Unter Verwendung des Entwicklers D und der beschriebenen Entwicklungsbedingungen wird dann die Entwicklung in len beiden folgenden Fällen durchgeführt. Im ersten Fall besteht der an- den aufgeladenen Bereich des Bildträgers angelagerte Entwickler D ausschließlich aus den Tonerteilchen; im zweiten Teil werden sowohl Toner- als auch Trägerteilchen zur Bildung eines sichtbaren Bilds an den Bildträger 1 angelagert. In beiden Fällen kann bei zweckmäßiger Wahl der Bedingungen das angestrebte Ergebnis erzielt werden.Using developer D and the described Development conditions, development is then carried out in the following two cases. In the first case there is the developer D deposited on the charged area of the image carrier exclusively from the toner particles; in the second part, both toner and carrier particles are turned on to form a visible image the image carrier 1 attached. In both cases, the desired result can be achieved if the conditions are appropriately chosen be achieved.
1. Zur Durchführung der Entwicklung mit ausschließlich Tonerteilchen müssen die Trägerteilchen auf der Mantelfläche des Entwickler-Ubertragungsträgers 2 verbleiben und dürfen nur die Tonerteilchen zwischen Bildträger 1 und Übertragungsträger 2 oszillieren bzw. schwingen. Damit die Tonerteilchen die Anziehungskräfte., wie die Coulombsche Kraft mit den Trägerteilchen und die van der Waalsche Kraft, überwinden und sich von den Trägerteilchen trennen können, sind ein starkes schwingendes elektrisches Feld und eine hohe Ladungsmenge der Tonerteilchen in Verbindung mit einer hohen Zurückhaltekraft der Magnetrolle 2b erforderlich, um eine Schwingung dar Trägerteilchen zu verhindern. Um die Trägerteilchen an einem Schwingen zusammen mit den Tonerteilchen zu hindern, ist vorzugsweise die Teilchengröße der Trägerteilchen größer als diejenige der Tonerteilchen, ist die auf1. To carry out the development with exclusively Toner particles, the carrier particles must remain on the outer surface of the developer-transfer carrier 2 and only the toner particles are allowed to oscillate or vibrate between image carrier 1 and transfer carrier 2. In order to the toner particles the forces of attraction., like the Coulomb force with the carrier particles and the van der Waals force, overcome and separate from the carrier particles can separate are a strong oscillating electric field and a high amount of charge on the toner particles in connection with a high restraint force of the magnet roller 2b required to represent an oscillation To prevent carrier particles. In order to prevent the carrier particles from vibrating together with the toner particles, if the particle size of the carrier particles is preferably larger than that of the toner particles, that is
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die Trägerteilchen wirkende magnetische Restriktionskraft größer als die diese Teilchen zum Bildträger übertragende elektrostatische Kraft und ist die Ladungsmenge der Tonerteilchen größer als 1-3 μθ/g (vorzugsweise 3 - 300 \iC/g). Eine große Ladungsmenge ist insbesondere dann nötig, wenn die Teilchengröße klein ist.The magnetic restriction force acting on the carrier particles is greater than the electrostatic force which these particles transfer to the image carrier, and the amount of charge on the toner particles is greater than 1-3 μθ / g (preferably 3-300 ° C / g) . A large amount of charge is necessary especially when the particle size is small.
Das Verfahren zur Erzeugung des sichtbaren Bilds auf dem Bildträger 1 ausschließlich mittels der Tonerteilchen bietet den Vorteil, daß die Oberfläche des Bildträgers 1 durch die Trägerteilchen nicht beschädigt wird und das sichtbare Bild auf dem Bildträger 1 doppelt erzeugt werden kann, auf dem "bereits ein sichtbares Bild erzeugt worden ist.The method for generating the visible image on the image carrier 1 exclusively by means of the toner particles offers the advantage that the surface of the image carrier 1 is not damaged by the carrier particles and the visible image can be generated twice on the image carrier 1, on which "already a visible Image has been generated.
2. Wenn auf dem Bildträger 1 mittels sowohl der Tonerals auch der Trägerteilchen ein sichtbares Bild erzeugt wird, ist es nicht nötig, daß die Tonerteilchen die Anziehungskraft mit den bzw. an die Trägerteilchen überwinden und sich von diesen trennen. Aus diesem Grund sind die an Toner- und Trägerteilchen zu stellenden Anforderungen nicht so streng. Da die Trägerteilchen durch ein schwingendes elektrisches Feld zwischen Bildträger und Ubertragungsträger 2 in Schwingung versetzt werde;:! können, kann ihre Teilchengröße kleiner sein als die der Tonerteilchen; demzufolge kann die auf die Tonerteilchen wirkende magnetische Restriktions- bzw. Zurückhaltekraft schwach sein, und die Ladungsmenge der Tonerteilchen kann klein sein. In diesem Fall können Träger- und Tonerteilchen verwendet werden, die kleinere Teilchengrößen als die für den unter 1. beschriebenen Fall verwendeten Teilchen besitzen. Bei einer Entwick-2. When a visible image is formed on the image carrier 1 by means of both the toners and the carrier particles it is not necessary for the toner particles to overcome the force of attraction with the carrier particles and part with them. It is for this reason that the requirements to be met by the toner and carrier particles are not so strict. As the carrier particles through an oscillating electric field between the image carrier and transmission carrier 2 is set in vibration;:! their particle size may be smaller than that of the toner particles; consequently, the can affect the toner particles acting magnetic restriction or restraint force be weak, and the amount of charge of the toner particles can be small. In this case you can Carrier and toner particles are used which have smaller particle sizes than those described under 1 Own case used particles. When developing
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lung mit nur den Tonerteilchen läßt sich ein sichtbares
Bild hoher Güte nicht ohne weiteres erzielen, wenn die
Teilchengröße der Trägerteilchen unter 10 um und diejenige
der Tonerteilchen unter 5 um liegt. Bei Entwicklung
mit sowohl den Toner- als auch den Trägerteilchen kann mit einer mittleren Teilchengröße der Trägerteilchen
von etwa 5 um und der Tonerteilchen von etwa
1 um ein Bild hoher Güte erzeugt werden. Da die Toner- ·
teilchen in Schwingung versetzt werden, kann auch ihr
Zusammenhaften oder -klumpen verhindert werden.treatment with only the toner particles can be a visible
High quality image cannot be easily obtained if the
The particle size of the carrier particles is less than 10 µm and that of the toner particles is less than 5 µm. When developing with both the toner and carrier particles, the mean particle size of the carrier particles is about 5 µm and the toner particles about
1 to produce a high quality image. Since the toner
particles can be made to vibrate, you too
Sticking together or clumping are prevented.
Eine wirksame Maßnahme besteht zusätzlich auch darin,
ein Magnetfeld auf die Schwingzone des Entwicklers einwirken zu lassen und dieses Magnetfeld entweder zeitabhängig
oder räumlich zu ändern. ?|An effective measure also consists in:
to allow a magnetic field to act on the oscillating zone of the developer and to change this magnetic field either time-dependently or spatially. ? |
Im folgenden sind die Ergebnisse von unter den vorstehend
beschriebenen Entwicklungsbedingungen durchgeführten
Versuchen erläutert. >,-iThe following are the results from among the above
described development conditions carried out
Try explained. >, - i
11
Versuch A wAttempt A w
i'{i '{
Als Trägerteilchen wurden sphärische Ferritteilchen ;.·.Spherical ferrite particles;. ·.
einer mittleren Teilchengröße von 20 um, einer Magne- !;' tisierung von 50 emu/g und eines spezifischen Widerstands von 10 Α-cm verwendet; als Tonerteilchen wur- $ den nicht-magnetische Teilchen verwendet, die aus * 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol-Acryl- i? harzes, 10 Gew.-Teilen Ruß und 5 Gew.-Teilen (des J Farbstoffs) Nigrosine bestanden und eine mittlere 'i Teilchengröße von 10 um besaßen. Unter Verwendung der f' Vorrichtung gemäß Fig. 1 erfolgte die Entwicklung unter jj den Bedingungen, daß das Mengenverhältnis der Toner- ν teilchen zu den Trägerteilchen in dem im Entwickler- |: behälter 6 befindlichen Entwickler D 10 Gew.-% be- \\ trug. ·' ί;a mean particle size of 20 µm, a Magne-!; ' tization of 50 emu / g and a resistivity of 10 Α-cm used; than $ toner particles have not been report--magnetic particles are used, consisting of * 100 parts by weight of a commercially available styrene-acrylic i? resin, 10 parts by weight of carbon black and 5 parts by weight (of the dye) nigrosine and had an average particle size of 10 µm. ., Using the f 'device of Figure 1 was carried out the development under jj the conditions that the quantity ratio of toner particles to the carrier particles ν in which the developer | 6 developer located container D 10 wt .-% loading \\ wore. · 'Ί;
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Der Bildträger 1 bestand aus einem lichtempfindlichen Cd£-Element, das mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 180 mm/s umlief. Das höchste Potential des auf dem Bildträger 1 erzeugten Ladungsbilds betrug -500 V. Der Durchmesser der Hülse 2a betrug 30 mm, ihre Drehzahl 100/min. Die Magnetrolle 2b besaß eine Magnetflußdichte der N- und S-PoIe von 500 Gauss bei einer Drehzahl von 1000/min. Die Dicke der Entwicklerschicht an der Entwicklungseinheit oder -zone betrug 0,2 mm; der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 war auf 0,3 mm bzw. 300 μπι eingestellt. Die an die Hülse 2a anzulegende Vorspannung enthielt eine Gleichspannungskomponente von -250 V und eine Wechselspannungskomponente von 1,5 kHz, 400 ".The image carrier 1 consisted of a photosensitive Cd £ element, which at a peripheral speed of 180 mm / s circulated. The highest potential of the charge image produced on the image carrier 1 was -500 V. Der The diameter of the sleeve 2a was 30 mm and its speed of rotation was 100 rpm. The magnet roller 2b had a magnetic flux density the N and S poles of 500 Gauss at a speed of 1000 rpm. The thickness of the developer layer on the development unit or zone was 0.2 mm; the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 0.3 mm or 300 μπι set. The bias voltage to be applied to the sleeve 2a contained a direct voltage component of -250 V and an AC component of 1.5 kHz, 400 ".
Nach der Entwicklung wurde das Bild auf Normalpapier übertragen und durch Hindurchleiten des Proierblatts durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichfung mit einer Oberflächentemperatur von 140°C fixiert. Das auf dem Aufzeichnungs- oder Kopierpapier erzeugte Bild war klar bzw. scharf, besaß eine außerordentlich hohe Dichte und zeigte weder Kanteneffekt noch Verschleierung. Auch nach der Herstellung von 50 000 Kopien blieben die Kopiebilder bis zum Schluß gleichbleibend einwandfrei. Zu Vergleichizwecken wurde eine Vervielfältigung unter denselben Bedingungen, wie oben beschrieben, jedoch mit dem Unterschied durchgeführt, daß an die Hülse 2a eine nur aus der Gleichspannungskomponente bestehende Vorspannung angelegt wurde. In diesem Fall wurde ein unscharfes Kopiebild geringer Dichte erhalten. Ebenso wurde ein Versuch unter denselben Bedingungen mit dem Unterschied durchgeführt, daß der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 auf 3,0 mm (3000 μπι) und die Dicke der Entwicklerschicht auf der Entwicklungseinheit auf 0,7 mm geändert wurden. Die in diesem Fall erhaltenen Kopie-After the development, the image was transferred onto plain paper and passed through the sample sheet by a heat roller fixing device with a surface temperature fixed at 140 ° C. The image formed on the recording or copying paper was clear or clear. sharp, had an extremely high density and showed neither edge effect nor fogging. Even after the When producing 50,000 copies, the copy images remained flawless until the end. For comparison purposes a reproduction was made under the same conditions, as described above, but carried out with the difference that on the sleeve 2a only one the existing bias voltage has been applied to the DC voltage component. In this case, the copy image was blurred low density obtained. An experiment was also carried out under the same conditions with the difference carried out that the distance between sleeve 2a and image carrier 1 to 3.0 mm (3000 μπι) and the thickness of the The developer layer on the development unit was changed to 0.7 mm. The copies received in this case
24116552411655
-21-bilder zeigten Kinteneffekt und geringe Dichte.-21 images showed kinten effect and low density.
Versuch BAttempt B
B Als Trägerteilchen wurden isolierende sphärische Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 15 um, einer Magnetisierung von 70 emu/g und eines spezifischen Widerstands von mindestens 10 ji-cm, nit einem Kunstharz beschichtet, verwendet. Als Tonerteilchen dienten nicht-magnetische Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 um. Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 2 unter der Bedingung, daß bei dem im Entwicklerbehälter 6 befindlichen Entwickler D das Verhältnis von Tonerteilchen zu Trägerteilchen 5 Gew.-% betrug.B As the carrier particles, insulating spherical ferrite particles having an average particle size of 15 µm, one Magnetization of 70 emu / g and a resistivity of at least 10 ji-cm with a synthetic resin coated, used. Non-magnetic particles having an average particle size were used as the toner particles of 5 µm. The development was carried out by means of the apparatus shown in FIG. 2 under the condition that at the developer D in the developer container 6 is the ratio of toner particles to carrier particles Was 5% by weight.
In diesem Fall wurden am Bildträger 1 dieselben Bedingungen wie im Fall des Versuchs A aufrechterhalten. Die einen Durchmesser von 30 mm besitzende Hülse (Zylinder) 2a wurde mit einer Drehzahl von 150/min angetrieben. Die Magnetflußdichte . des der Entwicklungseinheit oder -zone A gegenüberstehenden Magnetpols der Magnetrolle 2b betrug 1200 Gauss. Die Entwicklerschicht im Entwicklungsbereich war 0,3 mm dick. Der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 betrug 0,4 mm (400 um). Die der Hülse 2a aufgeprägte Vorspannung bestand aus einer Gleichspannungskomponente von -100 V und einer Wechselspannungskomponente von 3 kHz, 1200 V.In this case, the same conditions as in the case of Experiment A were maintained on the image carrier 1. The sleeve (cylinder) 2a, which had a diameter of 30 mm, was driven at a speed of 150 rpm. The magnetic flux density. of the magnetic pole facing the developing unit or zone A of the Magnet roller 2b was 1200 gauss. The developer layer in the development area was 0.3 mm thick. The distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 0.4 mm (400 µm). The bias applied to the sleeve 2a existed from a direct voltage component of -100 V and an alternating voltage component of 3 kHz, 1200 V.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das Bild auf Normalpapier übertragen und durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperatur von 1400C geleitet. Das erhaltene Bild war äußerst klar bzw. scharf, besaß eine hohe Dichte und zeigte weder Kanteneffekt noch Verschleierung. Auch nachAfter the development under the above conditions, the image was transferred to plain paper and passed through a heat roller fixing device having a surface temperature of 140 0 C. The image obtained was extremely clear, had a high density, and showed no edge or fogging. Even after
ι -22-ι -22-
der Herstellung von 50 000 Kopien erwies sich die BiIdgüte bis zum Schluß als gleichbleibend einwandfrei.the production of 50,000 copies proved the image quality to the end as consistently flawless.
Unter denselben Bedingungen wurde ein VervielfältiguHgs-Vorgang mit dem Unterschied durchgeführt, daß die de:! Hülse 2a aufgeprägte Vorspannung ausschließlich aus der Gleichspannungskomponente bestand. Die dabei erhaltenen Kopiebilder erwiesen sich bezüglich Dichte und Klarheit oder Schärfe als unzufriedenstellend.A duplication process was carried out under the same conditions, with the difference that the de :! The bias voltage applied to the sleeve 2a consisted exclusively of the direct voltage component. The copied images thus obtained were found to be unsatisfactory in terms of density and clarity or sharpness.
1010
Weiterhin wurden auf die beschriebene Weise, jedoch mit dem Unterschied, daß der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 auf 3,0 mm (3000 μπι) und die Dicke der Entwicklerschicht an der Entwicklungseinheit auf 0,7 mm geändert wurden, weitere Kopien hergestellt. Die in diesem Fall erhaltenen Kopiebilder zeigten bei geringer Dichte einen Kanteneffekt.Furthermore, in the manner described, but with the difference that the distance between the sleeve 2a and image carrier 1 to 3.0 mm (3000 μπι) and the thickness of the The developer layer on the development unit was changed to 0.7 mm, additional copies were made. In the Copy images obtained in this case showed an edge effect at a low density.
Versuch CAttempt C
In Harz bzw. Kunstharz dispergierte Trägerteilchen, hergestellt durch Dispergieren von 50 Gew.-% feiner Ferritteilchen in einem Harz bzw. Kunstharz, mit einer mittleren Teilchengröße von 10 um, einer Magnetisierung von 3O emu/g und einem spezifischen Widerstand von minde-Carrier particles dispersed in resin, prepared by dispersing 50% by weight of fine ferrite particles in a resin, with an average particle size of 10 µm, a magnetization of 3O emu / g and a specific resistance of at least
1 4
stens 10 Λ-cm wurden als Trägerteilchen verwendet.1 4
at least 10 Λ-cm were used as carrier particles.
Magnetische Teilchen aus 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol-Acrylharzes, 10 Gew.-Teilen Ruß, 5 Gew.-Teilen Nigrosine und 5 Gew.-Teilen feiner lerritteilchen (mittlere Teilchengröße 3 um) wurden als Tonerteilchen verwendet. Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 1 unter der Bedingung, daß bei dem im Behälter 6 befindlichen Entwickler D das Verhältnis der Tonerteilchen zu den Trägerteilchen 10 Gew.-% betrug.Magnetic particles made from 100 parts by weight of a commercially available styrene-acrylic resin, 10 parts by weight of carbon black, 5 parts by weight of nigrosine and 5 parts by weight of fine particles of ferrite (mean particle size 3 µm) were made used as toner particles. The development was carried out by means of the device according to FIG. 1 under the condition that in the case of the developer D in the container 6, the ratio of the toner particles to the carrier particles Was 10% by weight.
-23--23-
In diesem Fall bestand der Bildträger 1 aus einem jIn this case, the image carrier 1 consisted of a j
lichtempfindlichen CdS-Element, und seine Umfangsgeschwindigkeit betrug 180 mm/s. Das höchste Potential des auf dem Bildträger 1 erzeugten Ladungsbilds betrug ''; CdS photosensitive member, and its peripheral speed was 180 mm / s. The highest potential of the charge image generated on the image carrier 1 was ″ ;
-500 V. Die einen Außendurchmesser jvon 30 mm besitzende Hülse 2a wurde mit 100/min angetrieben. Die Magnetflußdichte der N- und S-PoIe der Magnetrolle 2b, die sich mit 1000/min drehte, betrug 500 Gauss. Die Entwicklerschicht an der Entwicklungseinheit war 0,2 mm dick. [ -500 V. The sleeve 2a, which had an outside diameter of 30 mm, was driven at 100 rpm. The magnetic flux density of the N and S poles of the magnet roller 2b rotating at 1000 rpm was 500 gauss. The developer layer on the development unit was 0.2 mm thick. [
Der Abstand zwischen der Hülse 2a und dem Bildträger *■ betrug 0,3 mm (300 μΐη) . Die der Hülse 2a aufgeprägte Vorspannung bestand aus einer Gleichspannungskomponen ο "·■ von -2 50 V und einer Wechselspannungskomponente von 1,5 kHz, 400 V. 'The distance between the sleeve 2a and the image carrier * ■ was 0.3 mm (300 μm). The bias voltage impressed on the sleeve 2a consisted of a direct voltage component ο "· ■ of -2 50 V and an alternating voltage component of 1.5 kHz, 400 V. '
i'l Nach der unter den angegebenen Bedingungen durchgeführ- |j ten Entwicklung wurde das (Toner-) Bild auf Normalpapier ■■'. übertragen, und das Papierblatt (mit dem Tonerbild) ;jAfter i'l under the specified conditions durchgeführ- | j th development, the (toner) image on plain paper was ■■ '. transferred, and the sheet of paper (with the toner image); j
wurde durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperatur von 140 0C geführt. Das dabei erhaltene Kopiebild war außerordentlich klar bzw. scharf und besaß eine hohe Dichte ohne Kanteneffekt und Ver- ιwas passed through a heat roller fixing device having a surface temperature of 140 0 C. The copy image obtained was extraordinarily clear or sharp and had a high density without any edge effect or distortion
schleierung. Auch nach Herstellung von 50 000 Kopien >veil. Even after making 50,000 copies>
blieben die Ergebnisse praktisch unverändert. ■the results remained practically unchanged. ■
2525th
Andererseits erfolgte eine Kopienherstellung mit der ^On the other hand, a copy was made with the ^
Abwandlung, daß die der Hülse 2a aufgeprägte Vorspannung V; lediglich aus der Gleichspannungskomponente bestand. ti Modification that the bias voltage V; consisted only of the direct voltage component. ti
Die dabei erhaltenen Kopiebilder waren unscharf und be- :i saßen niedrige Dichte. Der Versuch wurde auch unter den Ii angegebenen Bedingungen durchgeführt, jedoch mit dem ;·ίThe copied images obtained were blurred and had a low density. The attempt was also made among the II specified conditions, but with the; · ί
Unterschied, daß der abstand zwischen Hülse 2a und ·«Difference, that the distance between sleeve 2a and · «
Bildträger 1 auf 3,0 mm und die Dicke der Entwickler- $Image carrier 1 to 3.0 mm and the thickness of the developer- $
schicht an der Entwicklungseinheit auf 0,7 mm geändert (i ; layer on the developing unit changed to 0.7 mm (i ;
wurden. In diesem Fall zeigten die erhaltenen Kopiebil- ύ became. In this case, the copied images obtained showed ύ
"· 34116 ί"· 34116 ί
-24-der, die niedrige Dichte besaßen, einen Kanteneffekt.-24-those who had low density had an edge effect.
Versuch DAttempt D
Die Trägerteilchen bestanden aus isolierenden sphärischen Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 4 μπι, einer Magnetisierung von 70 emu/g und einem spezifischen Widerstand von 1014A-cm. Als Tonerteilchen wurden nicht-magnetische Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 μπι verwendet. Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung gemäß Pig. 3* v/obei beim Entwickler D im Behälter 6 ein Verhältnis von Tonerteilchen zu Trägerteilchen von 5 Gew.-% aufrechterhalten wurde.-The carrier particles consisted of insulating spherical ferrite particles with an average particle size of 4 μm, a magnetization of 70 emu / g and a specific resistance of 10 14 A-cm. The toner particles used were non-magnetic particles with an average particle size of 5 μm. The development was carried out by means of the apparatus according to Pig. 3 * v / ob with developer D in container 6 a ratio of toner particles to carrier particles of 5% by weight was maintained.
In diesem Fall wurde derselbe Bildträger 1 wie' in ~Ver-. .".'-. such A verwendet. Die einen Außendurchmesser von 30 mm besitzende Hülse 2a wurde jedoch mit 150/min angetrieben. Die Magnetflußdichte des dem Entwicklungsbereich A gegenüberstehenden Pols der Magnetrolle 2b betrug 1200 Gauss, während die Dichte zwischen den Polen 800 Gauss betrug. Die Entwicklerschicht im Entwicklungsbereich war 0,3 mm dick, der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 betrug 0,4 mm. Die an die Hülse 2a angelegte Vorspannung bestand aus einer Gleich-Spannungskomponente von -100 V und einer Wechselspannungskomponente von 3 kHz, 1200 V.In this case, the same image carrier 1 as' in ~ Ver. . ".'-. such A is used. The sleeve 2a, which had an outside diameter of 30 mm, was driven at 150 rpm. The magnetic flux density of the pole of the magnet roller 2b opposite to the developing area A was 1200 gauss, while the density between the poles was 800 gauss. The developer layer in the development area was 0.3 mm thick, the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 0.4 mm. The to the Bias voltage applied to sleeve 2a consisted of a DC voltage component of -100 V and an AC voltage component of 3 kHz, 1200 V.
Nach der Entwicklung unter den .angegebenen Bedingungen wurde das Bild auf Normalpapier übertragen und dann zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperatur von 140 -0C hindurchgeleitet. Das auf dem Kopierpapier erhaltene^ppiebild war außerordentlich klar bzw. scharf und besaB eine hohe Dichte ohne Kanteneffekt und Verschleierung.: Auch.nach Herstellung von 50 000 Kopien blieben die Ergebnisse unverändert. After development the .angegebenen conditions, the image was transferred to plain paper, and then for fixing by a heat roller fixing device having a surface temperature of 140 - passed 0 C. The image obtained on the copier paper was extremely clear or sharp and had a high density without edge effects or fogging. Even after 50,000 copies had been made, the results remained unchanged.
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Wenn an die Hülse 2a als Vorspannung nur die Gleichspannungskomponente angelegt wurde, zeigten die erhal-If only the DC voltage component is applied to the sleeve 2a as a preload was created, showed the received
δ tenen Kopiebilder eine geringfügig geringere Dichte | δ ten copy images have a slightly lower density |
und Klarheit bzw. Schärfe als im oben angegebenen Fall.and clarity than in the above case.
Zu Vergleichszwecken wurden der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 auf 3,0 mm und die Dicke der Entwicklerschicht an der Entwicklungseinheit auf 0,7 mm geändert. Die in diesem Fall erhaltenen Kopiebilder zeigten Kanteneffekt bei geringer Dichte.For comparison purposes, the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was set to 3.0 mm and the thickness of the developer layer changed to 0.7 mm on the developing unit. The copy images obtained in this case showed edge effect at low density.
Darüber hinaus war bei den Versuchen A und B keine Schwingung der Trägerteilchen zu beobachten. Es kann daher angenommen werden, daß die Trägerteilchen unter den bei diesen Versuchen angewandten Bedingungen praktisch nicht schwingen.In addition, no oscillation of the carrier particles could be observed in experiments A and B. It can therefore, it is believed that the carrier particles will be practical under the conditions used in these experiments not swing.
Die Fig. 4 und 5 zeigen in graphischer Darstellung jeweils die Beziehung zwischen der Frequenz und der Größe der Wechselspannung zur Erzeugung des schwingenden elektrischen Felds unter den Bedingungen, die bei den Versuchen A und B zufriedenstellende Ergebnisse lieferten. Dabei geben die querschraffierten Abschnitte den Bereich an, in welchem eine Bildverschleierung zu beobachten war, während die längsschraffierten Abschnitte den Bereich angeben, in welchem ein dielektrischer Durchschlag oder Durchbruch erfolgte. Die diagonal schraffierten Abschnitte stehen für den Bereich, in welchem sich die Bildqualität verringerte; die unschraffierten Abschnitte zeigen den Bereich, in welchem sich ein sichtbares Bild hoher Güte erzielen läßt. Die gepunkteten Abschnitte stehen für einen Niederfrequenzbereich, in welchem eine ungleichmäßige Entwicklung zu beobachtenFigs. 4 and 5 are graphs showing the relationship between the frequency and the Magnitude of the alternating voltage for generating the oscillating electric field under the conditions that are used in Tests A and B gave satisfactory results. The cross-hatched sections indicate indicate the area in which image fogging was observed, while the longitudinally hatched sections indicate the area in which a dielectric breakdown or breakdown occurred. The diagonally hatched Sections represent the area in which the image quality deteriorated; the unshaded sections show the area in which a high quality visible image can be achieved. The dotted Sections represent a low frequency range in which an uneven development can be observed
"····■ "·■■■·■■ *·"* 3: "···· ■" · ■■■ · ■■ * · "* 3 :
-26-war. -26-was.
Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen jeweils die Beziehung :wischen der Spannung und del: Frequenz des Wechselütroms zur Erzeugung des schwingenden elektrischen l'eldi unter den Bedingungen, die bei den Versuchen C und D zufriedenstellende Ergebnisse lieferten. Wie sich aus diesen graphischen Darstellungen ergibt, sind die Ergebnisse gemäß Versuch C und D denen bei den Versuchen A und B analog.Figs. 6 and 7 each illustrate the relationship : wipe the voltage and del: frequency of the alternating current to generate the oscillating electric l'eldi under the conditions used in the experiments C and D gave satisfactory results. As can be seen from these graphs, are the results according to experiments C and D are analogous to those of experiments A and B.
Bei den Versuchen C und D wurde festgestellt, daß die Schwingung der Trägerteilchen im oberen Abschnitt innerhalb des durch die gestrichelten Linien angegebenen nutzbaren Bereichs, nicht aber im unteren Abschnitt dieses nutzbaren Bereichs auftrat. Innerhalb des nutzbaren oder effektiven Bereichs wurden im Abschnitt oberhalb der gestrichelten Linien Kopiebilder erhalten, die ausgezeichnete Dichte, Tonabstufung und Auflösung besaßen. Die Wellenform der erfindungsgemäß verwendeten Wechselspannungskomponente braucht nicht nur einer Sinuswelle zu entsprechen, sondern kann auch eine Rechteck- bzw. Sägezahn- oder Dreieckswelle sein. Solange der Toner des Zweikomponentenentwicklers magnetisch ist, lassen sich unter den angegebenen Entwick-; lungsbedingungen auch magnetische Latentbilder in sichtbare Bilder überführen.In Experiments C and D, it was found that the vibration of the carrier particles occurred in the upper portion within the useful range indicated by the dashed lines, but not in the lower portion of this useful range. Within the useful or effective range, copy images excellent in density, tone gradation and resolution were obtained in the portion above the broken lines. The waveform of the alternating voltage component used according to the invention need not only correspond to a sine wave, but can also be a square, sawtooth or triangular wave. As long as the toner of the two-component developer is magnetic, can be under the specified developer ; conditions also convert magnetic latent images into visible images.
Beim bisherigen Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren lassen sich dagegen Aufzeichnungs- bzw. Kopiebilder hoher Güte nicht erzielen, weil die Teilchengröße der Toner- und Trägerteilchen bei Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers nicht verringert werden kann.In the previous magnetic brush development process, on the other hand, recorded or copied images can be made high quality cannot be achieved because of the particle size of the toner and carrier particles when using a two-component developer cannot be reduced.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Entwickeln einesIn the method according to the invention for developing a
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elektrostatischen bzw, Ladungsbilds werden Tonerteilchen U electrostatic or charge image are toner particles U
einer mittleren Teilchengröße von 1 - 20 um und Träger- Ia mean particle size of 1-20 µm and carrier-I
teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 - 50 um ύη·- j|particles with a mean particle size of 5 - 50 µm ύη · - j |
ter Einwirkung einer Schwingung (oscillation) auf diesa jöter effect of a vibration (oscillation) on this jö
Teilchen verwendet, wobei sich in diesem Fall eine Auf-· ^ Particles are used, in which case there is an on- · ^
zeichnung zufriedenstellender Bilddichte, Tonabstufung |.drawing of satisfactory image density, tone gradation |.
und Auflösung erzielen läßt. §and can achieve resolution. §
Da der Entwickler aus zwei (oder mehr) Komponenten bell 0 steht, kann die Ladung des Toners besser stabilisiertSince the developer consists of two (or more) components bell 0, the charge of the toner can be better stabilized
werden, während ein Zusammenklumpen des Toners nicht so ?j leicht auftritt wie beim Einkomponentenentwickler. i while the toner clumping does not occur so easily as with the one-component developer. i
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung -;5According to another embodiment of the invention -; 5
werden sphärische magnetische Teilchen als magnetische iispherical magnetic particles are called magnetic ii
Trägerteilchen des Zweikomponentenentwicklers verwendet | und die Entwicklung im schwingenden elektrischen Feld i Carrier particles of the two-component developer used | and the development in the oscillating electric field i
ausgeführt. In diesem Fall lassen sich magnetische 1executed. In this case, magnetic 1
Trägerteilchen sowie Tonerteilchen in Form eines feinen
Pulvers ohne Schwierigkeiten einsetzen. Der bei diesem :
Ausführungsbeispiel verwendete Träger des Entwicklers
entspricht vorzugsweise den im folgenden angegebenen - ■
zweckmäßigen Bedingungen.Carrier particles as well as toner particles in the form of a fine one
Use powder without difficulty. The one at this:
Embodiment used carrier of the developer
preferably corresponds to the following - ■ expedient conditions.
Wenn die magnetischen Trägerteilchen sphärisch bzw. ..:If the magnetic carrier particles are spherical or ..:
kugelförmig sind, lassen sich die Umwälz- bzw. Rühr- !are spherical, the circulating or stirring!
fähigkeit von Toner und Träger sowie die Ubertragbarkeit des Entwicklers verbessern, so daß ein Zusammenklumpen (aggregation) der Tonerteilchen miteinander undability of toner and carrier as well as transferability of the developer, so that a clumping (aggregation) of the toner particles with each other and
der Tonerteilchen mit den Trägerteilchen verhindertprevents the toner particles with the carrier particles
werden kann. Falls dabei jedoch die magnetischen Träger- ;
teilchen eine große mittlere Teilchengröße besitzen,
treten die folgenden Probleme auf:can be. If, however, the magnetic carrier; particles have a large mean particle size,
I have the following problems:
1.Da der Flor (ear) der auf dem Entwickler-Ubertra-1. Since the pile (ear) on the developer transfer
gungsträger erzeugten Magnetbürste grob ist, können sich Ungleichmässigkeiten im Tonerbild ergeben, auch wenn das Ladungsbild entwickelt wird, während die Teilchen durch das elektrische Feld in Schwingung versetzt werden,Magnetic brush generated by the carrier is coarse, can there are non-uniformities in the toner image even if the charge image is developed while the Particles are set into oscillation by the electric field,
2. Da die Tonerdichte in Flor abnimmt, läßt sich eine Entwicklung mit hoher Dichte (des Kopiebilds) nicht erreichen.2. As the density of the toner in pile decreases, one can Cannot achieve high density development (of the copy image).
Das erstgenannte Problem kann durch Verkleinerung der mittleren Teilchengröße der Trägerteilchen ausgeschaltet werden. Wie Versuche gezeigt haben, ergibt sich diese Wirkung ab einer mittleren Teilchengröße von unter 50 um. Insbesondere bei einer mittleren Teilchengröße von unter 30 \im zeigt es sich, daß das erstgenannte Problem praktisch nicht mehr auftritt. Das zweitgenannte Problem kann ebenfalls durch Verkleinerung der mittleren Teilchengröße des magnetischen Trägers gelöst werden. In diesem Fall ist die Tonerdichte im Flor hoch, und die Entwicklung kann mit hoher Dichte realisiert werden. Falls jedoch die Trägerteilchen zu fein sind, ergeben sich die Probleme, daßThe former problem can be eliminated by reducing the mean particle size of the carrier particles. As tests have shown, this effect occurs from an average particle size of less than 50 μm. In particular, with an average particle size of less than 30 μm , it is found that the first-mentioned problem practically no longer occurs. The second problem can also be solved by reducing the mean particle size of the magnetic carrier. In this case, the density of the toner in the pile is high and the development can be realized with a high density. However, if the carrier particles are too fine, there are problems that
3. die Trägerteilchen sich zusammen mit den Tonerteilchen an die Oberfläche des Bildträgers anlagern können und daß3. the carrier particles can attach to the surface of the image carrier together with the toner particles and that
4. die Tonerteilchen zu einem Verstreuen bzw. Umherfliegen neigen.4. The toner particles tend to scatter or fly around.
Diese Erscheinungen hängen mit der Intensität des Magnetfelds, das auf die Trägerteilchen einwirkt, sowie mit der Intensität der Magnetisierung der Trägerteilchen infolge des Magnetfelds zusammen. Im allgemeinen beginnenThese phenomena are related to the intensity of the magnetic field acting on the carrier particles as well as the intensity of the magnetization of the carrier particles due to the magnetic field. Generally start
3Ά11Β553Ά11Β55
-29--29-
jedoch diese Erscheinungen allmählich aufzutreten, wenn die mittlere Teilchengröße der Trägerteilchen unter 15 um liegt, während sie bei einer mittleren Teilchengröße von unter 5 um besonders deutlich werden.however, these phenomena gradually occur, though the mean particle size of the carrier particles below 15 µm is, while they are particularly noticeable at an average particle size of less than 5 µm.
Ein Teil der an die Oberfläche des Bildttägers angelagerten Trägerteilchen wird zusammen mit dem Toner auf das Kopierpapier überführt, während der Rest zusammen mit dem Toner durch eine Abstreifklinge, eine FeIlbürste o.dgl. vom Bildträger abgestreift wird. Die bisherigen Trägerteilchen, die nur aus einer magnetischen Substanz bestehen, werfen jedoch die folgenden Probleme auf:Part of the accumulated on the surface of the picture carrier Carrier particles are transferred to the copy paper together with the toner, while the rest is transferred together with the toner through a doctor blade, a felbrush or the like. is stripped from the image carrier. The previous carrier particles that only consisted of a magnetic Substance exist, but pose the following problems:
5. Die auf das Kopierpapier übertragenen Trägerteilchen werden ihrerseits nicht auf dem Kopierpapier fixiert, so daß sie sich von diesem leicht trennen können.5. The carrier particles transferred to the copy paper are not fixed on the copy paper, so that they can easily part with it.
6. Wenn die auf der Oberfläche des Bildträgers verbliebenen Trägerteilchen mittels der Reinigungsvorrichtung entfernt werden, können sie die aus einem lichtempfindlichen Element bestehende Oberfläche des Bildträgers leicht beschädigen.6. When the carrier particles remained on the surface of the image carrier by means of the cleaning device removed, they can be removed from the surface of the photosensitive element Slightly damage the image carrier.
Die unter 5. und 6. genannten Probleme lassen sich dadurch lösen, daß den magnetischen Trägerteilchen ein Stoff, z.B. ein Kunstharz, einverleibt wird, der sich auf dem Aufzeichnungs- oder Kopierpapier fixieren läßt. Wenn nämlich die magnetischen Trägerteilchen mit einem auf dem Kopierpapier fixierbaren Stoff beschichtet sind oder der Träger aus einem Material besteht, in welchem das magnetische Pulver dispergiert ist und der auf dem Kopierpapier fixiert werden kann, oder wenn für die magnetischen Trägerteilchen ein thermoplastisches Kunstharz verwendet wird, lassen sich die am Kopierpapier an-The problems mentioned under 5. and 6. can be solved in that the magnetic carrier particles Material such as a synthetic resin is incorporated which can be fixed on the recording or copying paper. This is because the magnetic carrier particles are coated with a substance that can be fixed on the copy paper or the carrier is made of a material in which the magnetic powder is dispersed and that on which Copy paper can be fixed, or if a thermoplastic resin is used for the magnetic carrier particles is used, the information on the copy paper can be
-30--30-
haftenden Trägerteilchen durch Wärme- oder Druckeinwirkung ebenfalls (auf dem Kopierpapier) fixieren, und sie verursachen keine Beschädigung der Oberfläche des Bildträgers, wenn sie von diesem mittels der Reinigungsvo·:- richtung entfernt wenden. Wenn diese Trägerteilchen eine mittlere Teilchengröße von 5 - 15 μη» besitzen, tritt das unter 3. genannte Problem praktisch nicht auf, auch wenn die Trägerteilchen auf die Oberfläche des Bildträgers und auf das Kopierpapier übertragen warden. Falls dennoch eine Trägeranlagerung (Problem 3) auftreten sollte, kann zweckmäßig ein Rückgewinnungsmechanismus vorgesehen werden. Adhering carrier particles also fix (on the copy paper) by the action of heat or pressure, and they do not cause any damage to the surface of the image carrier if they are removed from it using the cleaning device: - turn away. If these carrier particles have an average particle size of 5-15 μη », the problem mentioned under 3 practically does not occur, even if the carrier particles are on the surface of the image carrier and transferred to the copy paper. If, however, there is a build-up of beams (problem 3) should occur, a recovery mechanism can expediently be provided.
Aus den obigen Überlegungen ergibt sich, daß die Teilchengröße des sphärischen magnetischen Trägers unterFrom the above considerations it follows that the particle size of the spherical magnetic carrier below
50 um und vorzugsweise im Bereich von 30 - 5 um liegen sollte. Bevorzugt enthalten die sphärischen magnetischen Trägerteilchen auch eine Substanz, die sich auf dem Aufzeichnungs- oder Kopierpapier fixieren läßt. 2050 µm and preferably in the range of 30-5 µm should. Preferably, the spherical magnetic carrier particles also contain a substance that can act can be fixed to the recording or copying paper. 20th
Für diesen Zweck lassen sich herkömmliche magnetische Trägerteilchen verwenden.Conventional magnetic carrier particles can be used for this purpose.
Beispiele für geeignete Trägerteilchen sind sphärische Teilchen aus den vorher auf Seite 14 genannten Stoffen sowie sphärische Teilchen, deren Oberflächen mit den auf derselben Seite genannten Kunstharzen usw. beschichtet sind, sowie Teilchen, die in an sich bekannten Klassiereinrichtungen bezüglich ihrer mittleren Teilchengröße klassiert worden sind, bzw. Kunstharzteilchen mit darin dispergieren oder von einem Fettsäurewachs sphärisch umschlossenen Feinteilchen.Examples of suitable carrier particles are spherical particles made from the substances previously mentioned on page 14 and spherical particles whose surfaces are coated with synthetic resins, etc. mentioned on the same page are, as well as particles that are in per se known classifying devices with respect to their mean Particle size have been classified, or synthetic resin particles dispersed therein or from a fatty acid wax spherically enclosed fine particles.
Wenn Trägerteilchen mit einem Kunstharz o.dgl, sphärisch bzw. kugelförmig umhüllt (sphered) werden, ergeben sichWhen carrier particles with a synthetic resin or the like, spherical or sphered, result
I ♦ · ·I ♦ · ·
neben der bereits beschriebenen Wirkung die zusätzli- .,jIn addition to the effect already described, the additional., j
chen Wirkungen, daß auf dem Entwickler-Ubertragungsträ- | . ger eine gleichmäßige Entwicklerschicht ausgebildet undchen effects that on the developer transfer carrier | . ger a uniform developer layer is formed and
eine hohe Vorspannung an den Ubertragungsträger angelegt . t· a high bias is applied to the transmission carrier. t
werden kann. In diesem Fall lassen sich insbesondere die ,;',can be. In this case, the ';',
folgenden Wirkungen erzielen: p'achieve the following effects: p '
: J Vl: J Vl
1. Die Trägerteilchen lassen sich im allgemeinen leicht }?j magnetisieren und in Richtung der Hauptachse anziehen, |1. The carrier particles are generally easy to collect magnetize and attract in the direction of the main axis, |
doch verlieren sie bei einer sphärischen Gestalt iHre ' Richtwirkung Infolgedessen läßt sich eine gleicii-but with a spherical shape they lose their Directivity As a result, an equal
mäßige Entwicklerschicht ausbilden, und das Auftre- ; ι ten eines Bereichs mit örtlich niedrigem WiderstandForm moderate developer layer, and the Auftre-; ι an area of locally low resistance
sowie einer Ungleichförmigkeit der Entwicklerschicht- bas well as non-uniformity of the developer layer - b
dicke kann verhindert werden. (Ithickness can be prevented. (I.
2. Bei höherem Widerstand der Trägerteilchem wird der | bei den Trägerteilchen auftretende Kanteneffekt vei- j mieden, und es tritt keine Konzentration des elektri-2. If the resistance of the carrier particles is higher, the | Avoid the edge effect occurring in the carrier particles, and there is no concentration of the electrical
sehen Felds am Kanten- bzw. Randabschnitt auf, so ;look at the field at the edge or edge section, so;
daß auch bei Anlegung einer hohen Vorspannung an dnn ,: Entwickler-Ubertragungsträger weder eine das latente Ladungsbild störende Entladung zur Oberfläche des Bildträgers noch ein Durchbruch oder Durchschlag derthat even if a high prestress is applied to thin,: Developer carrier neither the latent Charge image disruptive discharge to the surface of the image carrier nor a breakthrough or breakdown of the
Vorspannung auftritt. .-; Bias occurs. .- ;
Diese Möglichkeit der Anlegung einer hohen Vorspannung l.,This possibility of applying a high prestress l.,
bedeutet, daß sich die angegebenen Wirkungen voll erzie- 'means that the specified effects are fully achieved
len lassen, wenn die erfindungsgemäße Entwicklung unter ;:let len if the development according to the invention under ; :
dem schwingenden elektrischen Feld bei Anlegung einer jthe oscillating electric field when a j
schwingenden Vorspannung durchgeführt wird. Obgleich für '■'" oscillating preload is carried out. Although for '■'"
die sphärischen Trägerteilchen ein Wachs der angegebenen !the spherical carrier particles a wax of the specified!
Art verwendet werden kann, wird im Hinblick auf die IKind can be used in terms of I.
Dauerhaftigkeit des Trägers ein Kunstharz der vorher be- |Durability of the carrier a synthetic resin previously loaded |
schriebenen Art bevorzugt. Vorteilhaft werden etwa ■.;}type preferred. For example, ■ .;}
sphärische magnetische Trägerteilchen verwendet, be:spherical magnetic carrier particles are used, be:
denen das Verhältnis von Hauptachse zu Nebenachse unter mindestens 3 liegt und die keine scharfen Kanten aufweisen. Bevorzugt besitzen die magnetischen Trägertüilchen einen spezifischen Widerstand von mindestens K) £l-cmwhich the ratio of major axis to minor axis below at least 3 and which have no sharp edges. The magnetic carrier particles preferably have a specific resistance of at least K) £ l-cm
13 '13 '
und vorzugsweise von mindestens 10 /1-cm.and preferably at least 10/1 cm.
Die magnetischen Trägerteilchen der angegebenen Art lassen sich wie folgt herstellen: Wenn die Trägerteilchen sphärische magnetische Teilchen erhöhten Widerstands oder mit Kunstharz beschichtete Trägerteilchen sind, werden möglichst sphärische bzw. runde magnetische Teilchen gewählt, die dann mit einem Kunstharz überzogen werden. Wenn die Trägerteilchen feine magnetisehen Teilchen des Dispersionstyps sind, werden möglichst stark magnetische Feinteilchen gewählt, die dann nach der Erzeugung von in Kunstharz dispergierten Teilchen einer Abrundungsbehandlung (sphering treatment) nach einem Sprühtrocknungsverfahren zur Gewinnung von in Kunstharz dispergierten Teilchen unterworfen werden.The magnetic carrier particles of the specified type can be produced as follows: If the carrier particles spherical magnetic particles of increased resistance or carrier particles coated with synthetic resin, If possible, spherical or round magnetic particles are selected, which are then coated with a synthetic resin will. When the carrier particles are dispersion-type magnetic fine particles, as possible highly magnetic fine particles are selected, which then after the formation of particles dispersed in synthetic resin a rounding treatment (sphering treatment) according to a spray drying process for the recovery of in Resin dispersed particles are subjected.
Versuch ETry
Mit Kunstharz beschichtete sphärische Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 30 um, "einer Magnetisierung von 50 emu/g und einem spezifischen WiderstandSpherical ferrite particles coated with synthetic resin and having an average particle size of 30 µm, "a magnetization of 50 emu / g and a specific resistance
1 4
von mindestens 10 η-cm wurden als Träger verwendet.1 4
of at least 10 η-cm were used as the support.
Der Toner bestand aus nach einem Mahlgranulationsver-After a grinding granulation process, the toner consisted of
•\ fahren erhaltenen, nicht-magnetischen Teilchen aus • \ move out preserved, non-magnetic particles
30 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol-Acrylharzes, ν 10 Gew.-Teilen Ruß und 5 Gew.-Teilen Nigrosine (mittlere30 100 parts by weight of a commercially available styrene-acrylic resin, ν 10 parts by weight of carbon black and 5 parts by weight of nigrosine (middle
§ Teilchengröße 10 um) . Die Entwicklung erfolgte mitte,ls § particle size 10 µm). The development took place in the middle, ls
der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei beim Entwickler D im Entwicklerbehälter 6 das Verhältnis von Tonerteilchenthe device according to FIG. 1, wherein in the developer D in the developer container 6, the ratio of toner particles
'] 35 zu Trägerteilchen 10 Gew.-% betrug. Die mittlere Ladungs-'] 35 to carrier particles was 10% by weight. The mean charge
-33- j-33- j
menge des Toners betrug 15 μϋ/g. ιamount of the toner was 15 μϋ / g. ι
Der aus einem lichtempfindlichen CdS-Element bestehende Bildträger 1 drehte sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 180 mm/s. Das höchste Potential des auf dem Bildträger 1 erzeugten Ladungsbilds betrug -500 V. Die eilten Außendurchmesser von 30 mm besitzende Hülse 2a wurde mit 100/min angetrieben. Die Magnetflußdichte der N- Ind S-PoIe der Magnetrolle 2b (Drehzahl 1000/min) betrug 900 Gauss. Die Dicke der Entwicklerschicht in der Entwicklungszone A betrug 0,6 mm, der Abstand-zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 0,5 mm. Die an die Hülse 2a angelegte Vorspannung bestand aus einer Gleichspannungskomponente von -250 V und einer Wechselspannungskomponente von 1,5 kHz, 500 V. Gemäß Fig. 1 gelangte dabei die Entwicklerschicht mit der Oberfläche des Bildträgers 1 in Berührung.The one consisting of a light-sensitive CdS element Image carrier 1 rotated at a peripheral speed of 180 mm / s. The highest potential of the image carrier 1 generated charge image was -500 V. The rapid outer diameter of 30 mm possessing sleeve 2a was driven at 100 rpm. The magnetic flux density of the N-Ind S-PoIe of the magnetic roller 2b (speed 1000 / min) was 900 gauss. The thickness of the developer layer in the development zone A was 0.6 mm, the distance between Sleeve 2a and image carrier 1 0.5 mm. The bias voltage applied to the sleeve 2a consisted of a direct voltage component of -250 V and an alternating voltage component of 1.5 kHz, 500 V. According to FIG. 1, the developer layer reached the surface of the image carrier 1 in touch.
Nach der Bildentwicklung unter den angegebenen Bedingingen wurde das Bild mittels einer Koronaentladungs-Ubertragungsvorrichtung auf Normalpapier übertragen und anschließend durch Hindurchleiten des Kopierpapiers durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentomperatur von 140 C fixiert. Das letztlich auf dem Kopierpapier erhaltene Kopiebild besaß eine hohe Dichte, was außerordentlich klar bzw. scharf und zeigte weder Kanteneffekt noch Verschleierung. Auch nach Herstellung von 50 000 Kopien blieben die Bildeigenschaften praktisch unverändert.After the image development under the specified conditions the image was obtained by means of a corona discharge transfer device onto plain paper and then by passing the copy paper through a heat roller fixing device a surface temperature of 140 C. The one ultimately obtained on the copy paper The copy image had a high density, which was extremely clear or sharp and showed neither edge effect nor Obfuscation. Even after 50,000 copies were made, the image properties remained practically unchanged.
Wenn dagegen als Trägerteilchen gemahlene Ferritteilchen mit praktisch denselben Eigenschaften wie die vorstehend beschriebenen Trägerteilchen, jedoch mit einem Kunstharzüberzug und einer mittleren Teilchengröße von 30 \im verwendet wurden, betrug der Spannungswert der anlegbaren WechselSpannungskomponente höchstens etwaIf on the other hand, however, were used as carrier particles milled ferrite particles having virtually the same properties as the carrier particles described above with a resin coating and an average particle size of 30 \ in which the voltage value which can be applied AC voltage component was at most about
I » · tI »· t
• t Il• t Il
JAI1655JAI1655
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2/3 der angegebenen Spannunc^ und das erhaltene Kopiebild zeigte Grobkörnigkeit (coarseness).2/3 of the specified tension and the copy image obtained showed coarseness.
Versuch FTry F
Durch Dispergieren von 50 Gew.-% feiner Ferritteilchen in einem Kunstharz hergestellte, einer Abrundungsbehandlung durch Erwärmung unterworfene magnetische Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 20 um, einer Magnetisierung von 30 emu/g und eines spezifischen Widerstands von mindestens 10 η-cm wurden als Trägerteilchen verwendet. Die Tonerteilchen bestanden aus nicht-magnetischen Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 um. Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 3, wobei beim Entwickler D im Behälter 6 das Verhältnis von Tonerteilchen zu Trägerteilchen auf 5 Gew.-% eingestellt war. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug 30 μθ/g.Rounding treatment made by dispersing 50% by weight of fine ferrite particles in a synthetic resin magnetic particles subjected to heating having an average particle size of 20 µm, one Magnetization of 30 emu / g and a specific resistance of at least 10 η-cm were used as carrier particles used. The toner particles consisted of non-magnetic particles of an average particle size of 5 µm. The development was carried out by means of the device according to FIG. 3, with developer D in the container 6, the ratio of toner particles to carrier particles was set to 5% by weight. The middle The amount of charge of the toner was 30 μθ / g.
Bei diesem Versuch wurde derselbe Bildträger verwendet wie im Versuch E. Die einen Außendurchmesser von 30 mm besitzende Hülse 2a wurde mit einer Drehzahl von 150/min angetrieben. Die Magnetflußdichte des der Entwicklungszone A gegenüberstehenden Pols der Magnetrolle 2b betrug 1200 Gauss. Die Entwicklerschicht war 0,5 mm dick, und der Abstand zwischen der Hülse 2a und dem Bildträger 1 betrug 0,7 mm. Die an die Hülse 2a anzulegende Vorspannung bestand aus eirer Gleichspannungskomponente von -200 V und einer Wechselspannungskomponente von 2 kHz, 1000 V. Bei diesem Versuch gelangte die Entwicklerschicht auf der Hülse 2a nicht in Berührung mit der Oberfläche des Bildträgers 1.In this experiment, the same image carrier was used as in experiment E. It had an outside diameter of 30 mm Owning sleeve 2a was driven at a speed of 150 / min. The magnetic flux density of the development zone A opposite pole of the magnet roller 2b was 1200 gauss. The developer layer was 0.5 mm thick, and the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 0.7 mm. The to the sleeve 2a The bias voltage to be applied consisted of a direct voltage component of -200 V and an alternating voltage component of 2 kHz, 1000 V. This experiment succeeded the developer layer on the sleeve 2a is not in contact with the surface of the image carrier 1.
Nach der Durchführung der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte Bild durchAfter the development was carried out under the specified conditions, the developed image was passed through
Koronaentladung auf Normalpapier übertragen und dann f'Transfer corona discharge to plain paper and then f '
zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung |;for fixing by a heat roller fixing device |;
einer Oberflächentemperatur von 140°C hindurchgeleitet. % a surface temperature of 140 ° C passed through. %
Das erhaltene Kopiebild besaß eine hohe Dichte und war ü The copy image obtained had a high density and was above
äußerst klar (d.h. scharf bzw. feinkörnig) und ohne Kan- s4extremely clear (i.e. sharp or fine-grained) and without Kan- s4
teneffekt und Verschleierung. Auch nach Herstellung von f*effect and obfuscation. Even after making f *
50 000 Kopien verschlechterte sich die Bildgüte prak- [j50,000 copies, the image quality deteriorated practically [j
tisch nicht. U table not. U
Wenn daqegen als Trägerteilchen solche Teilchen verwen- |If, on the other hand, such particles are used as carrier particles
det wurden, die der beschriebenen Abrundungsbehandlung ν;det were those of the described rounding treatment ν;
(sphering treatment) durch Erwärmung nicht unterworfen H(sphering treatment) not subjected by heating H
worden waren, betrug der Spannungswert der anlegbaren jhad been, the voltage value of the applicable j
Wechsel Spannungskomponente (nur) etwa 2/3 der ange- fiChange of voltage component (only) about 2/3 of the indicated
gebenen Spannung, wobei ein grobkörniges Kopiebild er- ;given voltage, resulting in a coarse-grained copy image;
halten wurde. i;was holding. i;
Versuch GAttempt G
Als Trägerteilchen wurden magnetische Teilchen verwendet,
die durch Dispergieren von 50 Gew.-% feiner Ferritteilchen in einem Kunstharz hergestellt worden waren und eine
mittlere Teilchengröße von 20 \im, eine Magnetisierung
von 30 emu/g und einen spezifischen Widerstand vonMagnetic particles were used as carrier particles,
prepared by dispersing 50% by weight of ferrite fine particles in a synthetic resin, and a
mean particle size of 20 \ im, one magnetization
of 30 emu / g and a specific resistance of
mindestens 10 x^-cm besaßen. Außerdem waren diese Teilchen
der Abrundungsbehandlung durch Erwärmung unterworfen worden. Als Tonerteilchen wurden nicht-magnetische
Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 um verwendet. Die Entwicklung erfolgte mittels einer praktischpossessed at least 10 x ^ -cm. In addition, these particles were subjected to the rounding treatment by heating. The toner particles became non-magnetic
Particles with an average particle size of 5 µm are used. The development was carried out by means of a practical
der Vorrichtung gemäß Fig. 1 entsprechenden Vorrichtung
unter den Bedingungen, daß beim Entwickler D im Behälter 6 das Verhältnis der Tonerteilchen zu den Trägerteilchen
5 Gew.-% betrug und die Entwicklerschicht mit
der Oberfläche des Bildträgers 1 nicht in Berührung ge-the device according to FIG. 1 corresponding device
under the conditions that the ratio of the toner particles to the carrier particles in the developer D in the container 6 was 5% by weight and the developer layer was also
the surface of the image carrier 1 is not in contact
langte. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug
30 /reached. The mean charge amount of the toner was
30 /
1010
1515th
2020th
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Als Bildträger 1 wurde derjenige gemäß Versuch E verwendet. Die einen Außendurchmesser von 30 mm besitzende Hülse 2a wurde mit einer Drehzahl von 100/min angetrieben. Die Magnetflußdichte der N- und S-Po.".e betrug 700 Gauss, die Drehzahl der Magnetrolle lag bei 500/min. Die Entwicklerschicht war 0,7 mm dick. Lie an die Hülse 2a angelegte oder anzulegende Vorspannur g bestand aus einer Gleichspannungskomponente von -20C V und einer Wechselspannungskomponente von 2 kHJ 1000 V.The image carrier 1 used was that according to Experiment E. The one with an outside diameter of 30 mm Sleeve 2a was driven at a speed of 100 rpm. The magnetic flux density of the N- and S-Po. ". E was 700 Gauss, the speed of the magnetic roller was 500 / min. The developer layer was 0.7 mm thick. Lie on the sleeve 2a applied or to be applied bias voltage consisted of a direct voltage component of -20C V and a AC voltage component of 2 kHJ 1000 V.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte (Toner-)Bild durch Koronaentladung auf Normalpapier übertragen und sodann zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Ober- , flächentemperatur von 140 0C geleitet. Das erhaltene Bild besaß eine hohe Dichte und war äußerst klar (feinkörnig bzw. scharf), und es zeigte keinerlei Kanteneffekt bzw. Verschleierung. Außerdem war es dem gemäi Versuch F erhaltenen Bild überlegen, weil es höhere Auflösung und Dichte besaß. Auch nach der Herstellung von 50 000 Kopien zeigte sich praktisch keine Beeinträchtigung der Bildgüte.After development under the specified conditions, the developed (toner) image was transferred to normal paper by corona discharge and then passed through a heating roller fixing device with a surface temperature of 140 ° C. for fixing. The image obtained had a high density and was extremely clear (fine-grained or sharp) and did not show any edging or fogging. In addition, it was superior to the image obtained in Experiment F because it had higher resolution and density. Even after 50,000 copies had been made, there was practically no deterioration in the image quality.
Bei Verwendung von der Abrundungsbehandlung durch Erwärmung nicht unterworfenen Teilchen als Trägerteilchen betrug der Spannungswert der anlegbaren Wechselspannungskomponente höchstens 2/3 der angegebenen Spannung, wobei ein grobkörniges Bild erhalten wurde.When using the rounding treatment by heating, non-subjected particles as the carrier particles the voltage value of the alternating voltage component that can be applied was at most 2/3 of the specified voltage, where a grainy image was obtained.
Wenn bei den Versuchen E, F und G Frequenz und Spannung der an die Hülse 2a angelegten Wechselspannungskomponente geändert wurden, wurden die in den Fig. 8 bzw. dargestellten Ergebnisse erzielt.If, in experiments E, F and G, the frequency and voltage of the alternating voltage component applied to the sleeve 2a were changed, the results shown in Figs. 8 and 8 respectively were obtained.
Die Fig. 8 und 9 zeigen jeweils die Beziehung zwischenFigs. 8 and 9 each show the relationship between
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der Spannung und der Frequenz des Wechselstroms zur Erzeugung des schwingenden elektrischen Felds unter den Bedingungen, die in den Versuchen E, F- oder G zufriedenstellende Ergebnisse lieferten. Wie aus diesen graphi ■>■ sehen Darstellungen hervorgeht, sind die Ergebnisse der Versuche E, F und G denen der Versuche A und B analogithe voltage and the frequency of the alternating current for generating the oscillating electric field under the Conditions that were satisfactory in experiments E, F or G. Delivered results. As can be seen from these graphs, the results are the Experiments E, F and G are analogous to those of experiments A and B.
In Fig. 8 (Versuch E) und Fig. 9 (Versuch F und G) geben die Bereiche über der gestrichelten Linie die dielektrischen Durchschlagbereiche für den Fall nichtsphärischer Trägerteilchen an.In Fig. 8 (Experiment E) and Fig. 9 (Experiment F and G), the areas above the dashed line indicate the dielectric Strike-through areas for the case of non-spherical carrier particles.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung gewährleistet vorteilhafterweise, daß ein klares, feinkörniges Wiedergabebild ohne jede Verschleierung mittels eines Trägers einer mittleren Teilchengröße von 30 um oder darunter und eines Toners einer mittleren Teilchengröße von bis zu 1O um erzeugt werden kann.The described embodiment of the invention ensures advantageously that a clear, fine-grained reproduction picture without any obscuration by means of a carrier having an average particle size of 30 µm or below and a toner having an average particle size of up to 10 µm can be produced.
Beim Entwicklungsverfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Entwicklung unter Verwendung eines sphärischen Toners des Zweikomponentenentwicklers unter dem schwingenden elektrischen Feld, so daß feine Tonerteilchen und feine magn£- tische Trägerteilchen ohne jede Schwierigkeit verwendet werden können. Für den bei diesem Ausführungsbeispiel eingesetzten Entwickler wird vorzugsweise ein Toner der nachstehend angegebenen Art verwendet.In the development method according to another embodiment According to the invention, development is carried out using a spherical toner of the two-component developer under the oscillating electric field, so that fine toner particles and fine magnetic table carrier particles can be used without any difficulty. For the in this embodiment When the developer used is used, a toner of the type specified below is preferably used.
Die Tonerteilchen bilden zunächst zusammen mit den magnetischen Trägerteilchen die Entwicklerschicht auf dem Entwickler-Übertragungsträger. Sodann werden die Tonerteilchen durch das zwischen Übertragungsträger und Bildträger erzeugte elektrische Feld von der Entwicklerschicht getrennt und durch Anziehung an das elektro-The toner particles together with the magnetic carrier particles first form the developer layer the developer transfer medium. Then the toner particles are through the between transfer carrier and Image carrier generated electric field separated from the developer layer and attracted to the electro-
♦ t♦ t
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statische oder magnetische Latentbild auf dem Bildträger angelagert. Anschließend wird das erhaltene Tonerbild entweder unmittelbar oder über ein Zwischenübertraijungselement auf das Kopierpapier übertragen und auf diesem fixiert. Der Toner muß daher im Zusammenwirken mit den Trägerteilchen die Entwicklerschicht mit einer zweckmäßigen Dichte ausbilden und sich von den Trägerteilchen der Entwicklerschicht trennen und selektiv an das jeweilige Latentbild anlagern lassen. Außerdem muß er solche Eigenschaften besitzen, daß er leicht vom Bildträger übertragen werden kann.static or magnetic latent image attached to the image carrier. Then the obtained toner image becomes transferred to the copy paper either directly or via an intermediate transfer element and fixed on this. The toner must therefore form the developer layer in cooperation with the carrier particles form with an appropriate density and separate from the carrier particles of the developer layer and selectively attach to the respective latent image. In addition, it must have such properties that it can be easily transferred from the image carrier.
Um diesen Anforderungen zu entsprechen, werden erfindungsgemäß sphärische Tonerteilchen verwendet. Derartige Tonerteilchen besitzen eine bessere Fließfähigkeit, verbessern die Aufladung infolge Reibung mit den Trägerteilchen und bilden demzufolge im Zusammenwirken mit den Trägerteilchen eine Entwicklerschicht zweckmäßiger Dichte. Bei der Entwicklung können sphärische Tonerteilchen gleichmäßig von der Entwicklerschicht getrennt, selektiv an das Ladungsbild o.dgl. angelagert und außerdem leicht von der Oberfläche des Bildträgers übertragen werden. Es wird angenommen, daß bei Verwendung sphärischer Tonerteilchen die Berührungsflächen zwischen diesen und den Trägerteilchen sowie zwischen ihnen und der Oberfläche des Bildträgers verkleinert werden, so daß die nicht ohne weiteres zu steuernde, ungleichförmige Kraft, wie die van der Waalsche Kraft, auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden kann. Außerdem bewirkt die sphärische Form (Kugelform) im Gegensatz zu einer solchen mit nadelartigen Vorsprüngen, Kanten o.dgl. oder einer dünnen langgestreckten Form keine Ladungskonzentration und foeutralisierung der Entladung. Die Tonerteilchen werden daher derart sphärisch oder kugelig ausgebildet, daß das Verhältnis von Hauptachse zu Neben-In order to meet these requirements, spherical toner particles are used in the present invention. Such Toner particles have better flowability and improve charging due to friction with the carrier particles and consequently form a developer layer more expediently in cooperation with the carrier particles Density. During development, spherical toner particles can be separated evenly from the developer layer, selectively to the charge image or the like. attached and also easily transferred from the surface of the image carrier will. It is believed that when spherical toner particles are used, the interfaces between them and the carrier particles and between them and the surface of the image carrier are reduced so that the uneven force, which cannot be easily controlled, such as the van der Waals force, to a minimum can be reduced. In addition, the spherical shape (spherical shape) causes in contrast to such with needle-like projections, edges or the like. or a thin elongated shape no charge concentration and neutralization of the discharge. The toner particles are therefore made spherical or spherical in such a way that that the ratio of major axis to minor
ί . ιί. ι
achse zumindest unter 3 liegt. taxis is at least below 3. t
Die sphärischen Tonerteilchen lassen sich nach verschiedenen,
im folgenden angegebenen Verfahren herstellen. ... Die Ausgangsstoff«: bestehen aus Harzen bzw. Kunstharzen, .'·;■',
z.B. einem Harz dt;s Styrol- oder Vinyltyps, einem
kolophoniummodifliierten karz , einem Harz des Acry.'! oder
Polyamidtyps, einem Epoxyharz, einem Polyesterharz
o.dgl., einer Anfärbekomponente bzw. einem Farbstoff,
wie Ruß, und einem gegebenenfalls zuzusetzenden Ladungssteuermittel.
Wenn der Toner vom magnetischen Typ ist, ψ The spherical toner particles can be produced by various methods indicated below. ... The starting material «: consist of resins or synthetic resins,. '·;■', e.g. a resin dt; s styrene or vinyl type, a
rosin-modified karz, a resin of acrylic. ' ! or a polyamide type, an epoxy resin, a polyester resin
or the like, a coloring component or a dye,
such as carbon black, and a charge control agent that may be added. If the toner is magnetic type, ψ
enthält er weiterhin feine Teilchen ferromagnetischer t it also contains fine particles of ferromagnetic t
h oder magnetischer Substanzen, etwa aus einem Metall, ii h or magnetic substances, for example made of a metal, ii
z.B. Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt o.dgl., deren Ver- < for example, iron, chromium, nickel, cobalt or the like., the encryption <
bindungen und Legierungen, z.B. Fe-O4, f- bonds and alloys, e.g. Fe-O 4 , f-
α-Eisenoxid, Chromdioxid, Manganoxid, Ferrit, Mangan- l··α-iron oxide, chromium dioxide, manganese oxide, ferrite, manganese oil
Kupfer-Legierung o.dgl.. Der Toner wird aus diesen Aus- |Copper alloy or the like. The toner is made from these components
gangsstoffen beispielsweise nach dem Sprühtrocknungs- j raw materials, for example after spray drying j
verfahren hergestellt, bei dem diese Stoffe zusammenge- 'process in which these substances come together '
schmolzen und -geknetet und anschließend in einem Lö- 1 sungsmittel gelöst werden, die erhaltene Lösung ausmelted and kneaded and then in a 1 solvents are dissolved, the resulting solution from
einer Düse in Heißluft ausgepreßt und dabei das Lösungs- ;squeezed out of a nozzle in hot air and thereby the solution;
mittel der ausgestoßenen Tröpfchen zur Gewinnung /means of the ejected droplets for extraction /
sphärischer Teilchen verdampft wird. In einer Fließbe- :spherical particles is evaporated. In a flow-:
Schichtungsvorrichtung (flow coater) werden die verfestigten oder getrockneten Teilchen des aufgeschmolzenen $ und gekneteten Gemisches gemahlen, und die erhaltenen ' gemahlenen Teilchen werden über eine Düse in Heißluft I ausgeblasen, um dabei die Kunstharzkomponente der Teil- jA flow coater is the solidified or dried particles of the melted oil ground and kneaded mixture, and the resulting 'ground particles are through a nozzle in hot air I blown out to thereby remove the synthetic resin component of the part j
chen anzuschmelzen und letzteren damit eine sphärische ito melt the surface and give the latter a spherical i
Gestalt zu verleihen. In einem Granulations-Polymerisa- ;To give shape. In a granulation polymerisation;
tionsverfahren wird las Kunstharz in einer Lösung eines ition process is the synthetic resin in a solution of an i
Vorpolymerisats, von der der Farbstoff o.dgl. getrennt \ ist, polymerisiert und ausgefällt,. AnstellePrepolymer from which the dye or the like. is \ separately polymerized and precipitated ,. Instead of
des erwähnten Fließbeschichtungsverfahrens können dieof the flow coating process mentioned, the
Tonerteilchen nach einem anderen Verfahren in heißes Wasser eingerührt, um den Kunstharzanteil zu erweichen und ihn eine kugelförmige Gestalt annehmen zu lassen, und dann gefiltert und getrocknet werden. Weiterhin können die Tonerteilchen auch als Mikrokapseln ausgebildet werden; die beschriebenen Herstellungs- und Behandlungsverfahren sind auch auf derartige Tonerteilchen anwendbar.Another method is used to stir toner particles into hot water to soften the synthetic resin content and to make it spherical in shape, and then filtered and dried. Farther the toner particles can also be formed as microcapsules; the manufacturing and treatment processes described are also applicable to such toner particles.
Mit kleinerer mittlerer Teilchengröße der Tonerteilchen nimmt im allgemeinen die Ladungsmenge qualitativ im Verhältnis zum Quadrat der Teilchengröße ab, während die nicht einfach steuerbare Anziehungskraft, z.B. die van der Waalsche Kraft, dagegen zunimmt. In diesem Fall lassen sich daher die Tonerteilchen schwierig von den Trägerteilchen trennen, und sobald sich die Tonerteilchen an den bildfreien Bereichen der Oberfläche des Bildträgers anlagern, können sie nicht ohne weiteres durch die Reibung der herkömmlichen Magnetbürste abgestreift werden, so daß eine Bildverschleierung auftritt. Dieses Problem tritt beim üblichen Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren besonders dann deutlich zutage, wenn die mittlere Teilchengröße der Tonerteilchen unter 10 μηι liegt. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch Verwendung sphärischer Tonerteilchen und durch Durchführung der Entwicklung mittels der Entwicklerschicht in einem schwingenden elektrischen Feld gelöst. Dies bedeutet, daß die Tonerteilchen unter der Wirkung des schwingenden elektrischen Felds leicht aus der Entwicklerschicht auf die Bildbereiche und bildfreien Bereiche der Oberfläche des Bildträgers übertragen und außerdem leicht von diesen Bereichen getrennt werden können. Wenn die Entwicklerschicht mit der Oberfläche des Bildträgers in Reibungsberührung gebracht wird, können die sich an den bildfreien Bereichen anlagernden Tonerteilchen ohneIn general, as the average particle size of the toner particles becomes smaller, the amount of charge qualitatively decreases Ratio to the square of the particle size, while the gravitational force, which is not easily controllable, e.g. the van der Waal's force, on the other hand, increases. In this case, therefore, the toner particles are difficult to remove from the Carrier particles separate, and as soon as the toner particles adhere to the non-image areas of the surface of the Adhere to the image carrier, they cannot easily be stripped off by the friction of the conventional magnetic brush so that image fogging occurs. This problem occurs in the usual magnetic brush development process particularly clearly evident when the mean particle size of the toner particles is below 10 μm lies. This problem is addressed by use of the present invention spherical toner particles and by carrying out development by means of the developer layer in one vibrating electric field solved. This means that the toner particles under the action of the vibrating electric field easily from the developer layer onto the image areas and non-image areas of the surface of the image carrier and can also be easily separated from these areas. If the The developer layer is brought into frictional contact with the surface of the image carrier toner particles adhering to the non-image areas without
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weiteres entfernt oder leicht in die Ladi ngsbildbereiche überführt werden.further removed or slightly in the loading image areas be convicted.
Wenn die Dicke der Entwicklerschicht kleiner ist als der Abstand zwischen der Oberfläche des Bildträgers und dem Entwickler-Ubertragungsträger, werden Tonerteilchen mit einer kleinen L idungsmenge kaum an die Bildbereiche und bildfreien jiereiche angelagert und kaum in Reibungsberührung mit der Oberfläche des Bildträgers gebracht. In diesem Fall lagern sich somit die Tonerteilchen nicht unter einer Reibungsaufladung an den Bildträger an, und es können Tonerteilchen einer mittleren Teilchengröße von bis zu 1 μιη herab verwendet wrden. Demzufolge kann ein latentes Ladungsbild mit hoher Wiedergabetreue und guter Wiederholbarkeit zu einem klaren, feinkörnigen Tonerbild entwickelt werden. Da weiterhin das schwingende elektrische Feld die Bindung zwischen Toner- und Trägerteilchen schwächt, kann das Anhaften der Trägerteilchen an den Tonerteilchen herabgesetzt werden. Insbesondere dann, wenn - wie erwähnt - die Dicke der Entwicklerschicht kleiner ist als der Abstand zwischen Bildträgeroberfläche und Übertragungsträger, schwingen die eine große Ladunasmenge besitzenden Tonerteilchen im schwingenden elektrischen Feld an den Bildbereichen und bildfreien Bereichen; je nach der Intensität des elektrischen Felds schwingen auch die Trägerteilchen, und demzufolge wird der Toner selektiv auf die Ladungisbildbereiche an der Bildträgeroberfläche übertragen, während die Anlagerung des Trägers an diese Oberfläche deutlich vermindert werden kann.When the thickness of the developer layer is less than the distance between the surface of the image carrier and the developer-transfer carrier, become toner particles with a small amount of L idung hardly attached to the image areas and non-image areas and hardly brought into frictional contact with the surface of the image carrier. In this case, they are stored the toner particles do not adhere to the image carrier under frictional charging, and toner particles may occur a mean particle size of up to 1 μm down were used. As a result, a latent Charge image with high fidelity and good repeatability for a clear, fine-grained toner image to be developed. Since the oscillating electric field continues the bond between the toner and Carrier particles weakens, the adhesion of the carrier particles to the toner particles can be reduced. In particular when - as mentioned - the thickness of the developer layer is smaller than the distance between The image carrier surface and the transfer carrier vibrate the toner particles having a large amount of charge in the oscillating electric field at the image areas and non-image areas; Depending on the intensity of the electric field, the carrier particles also vibrate, and as a result, the toner becomes selective to the charged image areas transferred to the image carrier surface, while the attachment of the carrier to this surface can be significantly reduced.
Falls dagegen die mittlere Teilchengröße des Toners groß ist, nimmt - wie erwähnt - die Grobkörnigkeit (coarseness) des Kopiebilds deutlich zu. Im allgemeinenOn the other hand, if the mean particle size of the toner is large, the graininess decreases as mentioned (coarseness) of the copy image increases significantly. In general
Ii · ( MIi (M
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kann bei Verwendung eines feinen Toners einer mittleren Teilchengröße von etwa 20 μΐη eine Entwicklung mit einer Wiedergabeauflösung entsprechend 10 Linien/mm erzielf werden. Bei Verwendung eines feinen Toners einer miti leren Teilchengröße von unt«r 10 μΐη läßt sich dagegen die Auflösung noch ganz erheblich verbessern, so daß ein Kopiebild hoher Güte erhalten wird, in welchem die Dichtenabstufungen mit hohe): Wiedergabetreue wiedergegeben sind. Aus den genannten Gründen sollte die mittlere Teilchengröße des Toners unter 20 μιη und bevorzugt unter 10 um liegen. Damit die Tonerteilchen dem elektrischen Feld zu folgen vermögen, sollte ihre Ladungsmenge vorzugsweise größer sein als 1-3 uC/g. Eine größere Ladungsmenge ist insbesondere bei einer kleinen Teilchengröße erforderlich. Ein diesen Anforderungen genügender Toner läßt sich nach den beschriebenen Verfahren herstellen; erforderlichenfalls kann der Toner auch in an sich bekannten Klassiereinrichtungen nach mittlerer Teilchengröße klassiert werden.when using a fine toner having an average particle size of about 20 μΐη a development with a Achieve a reproduction resolution of 10 lines / mm will. On the other hand, when using a fine toner with a mean particle size of less than 10 μm improve the resolution still quite considerably, so that a high quality copy image is obtained in which the Density gradations with high): reproduced fidelity. For the reasons mentioned, the middle Particle size of the toner below 20 μm and preferably below 10 μm. So that the toner particles to the electrical Able to follow the field, their amount of charge should preferably be greater than 1-3 µC / g. A bigger one Charge amount is required especially when the particle size is small. One that meets these requirements Toner can be produced by the methods described; if necessary, the toner can also be in on known classifying devices are classified according to average particle size.
Die zu verwendenden Toner bestehen bevorzugt aus magnetischen Tonerteilchen, die feine magnetische Teilchen enthalten. Bevorzugt beträgt der Anteil der feinen magnetischen Teilchen bis zu 60 Gew.-% und insbesondere bis zu 30 Gew.-%. Die magnetische Teilchen enthaltenden Tonerteilchen werden durch die Magnetkraft des im Ubertragungsträger vorhandenen Magneten beeinflußt, so daß die gleichmäßige Ausbildung der Magnetbürste weiter verbessert wird, eine Bildverschleierung verhindert wirdThe toners to be used are preferably composed of magnetic toner particles which are fine magnetic particles contain. The proportion of the fine magnetic particles is preferably up to 60% by weight, and particularly up to at 30% by weight. The toner particles containing magnetic particles are transferred by the magnetic force of the carrier affects existing magnets, so that the uniform design of the magnetic brush is further improved image fogging is prevented
3Q und ein Verstreuen bzw. Umherfliegen von Tonerteilchen kaum auftritt. Falls jedoch die Menge an magnetischer Substanz zu groß ist, wird die zwischen Toner-und Trägerteilchen wirkende Magnetkraft zu groß, um eine ausreichende Entwicklungsdichte zu erzielen. Außerdem werden die feinen magnetischen Teilchen an die Oberfläche der3Q and scattering of toner particles hardly occurs. However, if the amount of the magnetic substance is too large, that between the toner and carrier particles will become Acting magnetic force is too great to achieve a sufficient development density. Also be the fine magnetic particles to the surface of the
··<··< ι ι ■ um SJ1 ·· <·· <ι ι ■ at SJ 1
Tonerteilchen angezogen, so daß din Steuerung der Rei- |Toner particles are attracted, so that din control of the travel |
bungsaufladung schwierig wird und die Tonerteilchen ?|exercise charging becomes difficult and the toner particles? |
brechen und zwischen den TrSgerteilchen verklumpen kön- [|break and clump between the carrier particles [|
nen. ■.;''?nen. ■ .; ''?
yiyi
Versuch H | Attempt H |
Als Toner wurden nicht-magnetische Teilchen aus H Non-magnetic particles of H
100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol-Acryl- ^'100 parts by weight of a commercially available styrene-acrylic ^ '
harzes, 10 Gew.-Teilen Ruß und 5 Gew.-Teilen Nigrosine ;, verwendet, die nach dem Mahlen und Granulieren nach ahm resin, 10 parts by weight of carbon black and 5 parts by weight of nigrosine; used, which after grinding and granulating according to ahm
erwähnten Fließbeschichtungsverfahren sphärisch geformt ]} (sphered) wurden und eine mittlere Teilchengröße vonThe flow coating process mentioned above were spherically shaped ]} (sphered) and a mean particle size of
10 um besaßen. Der Träger bestand aus mit Kunstharz ba- y 10 um owned. The support consisted with resin ba- y
schichteten sphärischen Ferritteilchen einer mittleren |layered spherical ferrite particles of a middle |
Teilchengröße von 30 um, einer Magnetisierung von & Particle size of 30 µm, a magnetization of &
14 t 14 t
50 emu/g und einem spezifischen Widerstand von 10 η-cm. \\ 50 emu / g and a specific resistance of 10 η-cm. \\
Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung gemäß :The development took place by means of the device according to:
Fig. 1 mit einem Toner/Träger-Verhiiltnis des im Ent- 'Fig. 1 with a toner / carrier ratio of the '
Wicklerbehälter 6 befindlichen Entwicklers D vonWinder container 6 located developer D of
10 Gew.-%. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug
15 uC/g.10% by weight. The mean charge amount of the toner was
15 µC / g.
Der aus einem lichtempfindlichen CdS-Element bestehende
Bildträger 1 lief mit einer Umfangsgeschwindigkeit von
180 mm/s um. Das höchste Potential des auf dem Bildträger 1 erzeugten elektrostatischen bzw. Ladungsbilds
betrug -500 V. Die einen Außendurchmesser von 30 mm besitzende Hülse (Zylinder) 2a drehte sich mit einer Drehzahl
von 100/min. Die Magnetflußdichte der N- und S-PoIe
der Magnetrolle 2b (Drehzahl 1000/min) betrug 900 Gauss.
Die Entwicklerschicht war 0,6 mm dick, und der Abstand
zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 betrug 0,5 mm. Die
an die Hülse 2a angelegte Vorspannung bestand aus einer
Gleichspannungskomponente von -250 V und einer Wechsel-The one consisting of a light-sensitive CdS element
Image carrier 1 ran at a peripheral speed of
180 mm / s around. The highest potential of the electrostatic or charge image generated on the image carrier 1
was -500 V. The sleeve (cylinder) 2a, which had an outside diameter of 30 mm, rotated at a speed of 100 rpm. The magnetic flux density of the N and S poles
the magnetic roller 2b (speed 1000 / min) was 900 Gauss.
The developer layer was 0.6 mm thick, and the gap
between sleeve 2a and image carrier 1 was 0.5 mm. the
Bias applied to the sleeve 2a consisted of one
DC voltage component of -250 V and an alternating
-44--44-
Spannungskomponente von 1,5 kHz, 500 V. Die Entwicklung erfolgte hierbei, während sich die Entwicklerschicht mit dem Bildträger 1 in Berührung befand.Voltage component of 1.5 kHz, 500 V. The development took place while the developer layer was in contact with the image carrier 1.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte !Toner-)Bild mittels einer Koronaentladungsvorrichtung auf Normalpapier übertragen und zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung geleitet. Das auf dem Kopierpapier erzeugte Bild war bei hoher Dichte außerordentlich klar bzw. feinkörnig ohne Kanteneffekt und Verschleierung. Nach 50 000 Kopien zeigte sich praktisch keine Bildverschlechterung .After developing under the specified conditions, the developed (toner) image was made by means of a Corona discharge device transferred to plain paper and fixed by a heat roller fixing device directed. The image formed on the copy paper was extremely clear or fine-grained at high density without edge effect and obfuscation. After 50,000 copies, there was practically no image deterioration .
Wenn dagegen ein Toner verwendet wurde, welcher nicht der Abrundungsbehandlung mittels Heißluft in der Fließbeschichtungsvorrichtung unterworfen worden war, war das in diesem Fall erhaltene Kopiebild bezüglich Verschleierung und Feinkörnigkeit dem auf vorstehend beschriebene Weise erzeugten Bild auch dann unterlegen, wenn die restlichen Bedingungen dieselben waren, wie vorstehend beschrieben.On the other hand, when a toner which did not undergo the hot air rounding treatment in the flow coater was used was subjected, the copy image obtained in this case was in terms of fogging and fine grain are inferior to the image generated in the manner described above, when the remaining conditions were the same as described above.
Versuch IAttempt I.
Der Toner bestand aus nicht-magnetischen Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 um, nach dem Fließbeschichtungsverfahren sphärisch geformt. Als Träger wurden durch Dispergieren von 50 Gew.-% feiner Ferritteilchen in einem Kunstharz hergestellte magnetische Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 20 um, einer Magnetisierung von 30 emu/g und eines spezifischen Widerstands von mindestens 10 η-cm verwendet, welche der Abrundungsbehandlung unterworfen worden waren. Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 3The toner consisted of non-magnetic particles to an average particle size of 5, spherically shaped by the flow coating method. As the carrier, magnetic particles made by dispersing 50% by weight of fine ferrite particles in a synthetic resin and having an average particle size of 20 µm, a magnetization of 30 emu / g and a specific resistance of at least 10 η-cm, which were subjected to the rounding treatment, were used was. The development took place by means of the device according to FIG. 3
-45--45-
mit einem Toner/Träger-Verhältnis im Entwickler D von 5 Gew.-%. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug 30 μθ/g.with a toner / carrier ratio in developer D of 5% by weight. The mean charge amount of the toner was 30 μθ / g.
Der Bildträger 1 war derselbe wie in Versuch H. Die einen Außendurchmessor von 30 mm besitzende Hülse 2a wurde jedoch mit einer Drehzahl von 150/min angetrieben. Die Magnetflußdichte des der Entwicklungszone A gegenüberstehenden Magnetpols betrug 1200 Gauss, die Dicke der Entwicklerschicht 0,6 mm. Zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 wurde ein Abstand von Ol77 mm aufrechterhalten. Die der Hülse 2a aufgeprägte Vorspannung bestand aus einer Gleichspannungskomponente von -200 V und einer Wechselspannungskomponente von 2 kHz, 1000 V. Bei diesem Ausführungsbeispiel bzw. Versuch war die Dicke der Entwicklerschicht auf der Hülse 2a kleiner als der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1.The image carrier 1 was the same as in experiment H. The sleeve 2a, which had an outside diameter of 30 mm, was, however, driven at a speed of 150 rpm. The magnetic flux density of the magnetic pole facing the development zone A was 1200 Gauss, and the thickness of the developer layer was 0.6 mm. A distance of 17.7 mm was maintained between the sleeve 2a and the image carrier 1. The bias voltage impressed on sleeve 2a consisted of a direct voltage component of -200 V and an alternating voltage component of 2 kHz, 1000 V. In this exemplary embodiment or experiment, the thickness of the developer layer on sleeve 2a was smaller than the distance between sleeve 2a and image carrier 1.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte Bild auf Normalpapier übertragen und dann zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperatur von 140°C geleitet. Das auf dem Aufzeichnungs- oder Kopierpapier erzeugte Bild besaß eine hohe Dichte und war außerordentlich klar bzw. scharf und ohne Kanteneffekt und Verschleierung. Diese Bildgüte verschlechterte sich auch nach 50 000 hergestellten Kopien praktisch nicht.After developing under the specified conditions, the developed image was transferred onto plain paper and then passed through a heat roller fixing device having a surface temperature of 140 ° C for fixing. That produced on the recording or copying paper The image had a high density and was extremely clear or sharp with no edge effects or fogging. This image quality practically did not deteriorate even after 50,000 copies were made.
Bei Verwendung eines Toners, der nicht der geschilderten
Abrundungsbehandlung unterworfen worden war, zeigte dagegen das erhaltene Bild schlechtere Eigenschaften bezüglich
Verschleierung und Klarheit bzw. Feinkörnigkeit, auch wenn die anderen, vorstehend angegebenen Bedingungen
eingehalten wurden.
35On the other hand, when a toner which was not subjected to the above-mentioned rounding treatment was used, the image obtained showed inferior fogging and clarity or fine-grain properties even if the other conditions mentioned above were met.
35
• ·• ·
-4 δ--4 δ- Versuch JTry J
Die Entwicklung erfolgte un-;er Verwendung eines Entwicklers D der in Verbindung mit Versuch I beschriebenen Art und mittels einer Vorrichtung praktisch entsprechend derjenigen gemäß Fic. 1, wobei das Tonerteilchen/Trä^erteilchen-Verhältnis des Entwicklers D im Behälter 6 Auf 5 Gew.-% eingestellt war. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug dabei 30 uC/g.The development was carried out using a developer D of the type described in connection with experiment I and practically corresponding by means of a device those according to Fic. 1, where the toner particle / carrier particle ratio of the developer D in the container 6 was set to 5% by weight. The mean amount of charge of the The toner was 30 µC / g.
Es wurde derselbe Bildträger 1 verwendet wie in Versuch H. Die Hülse 2a mit einem Außendurchmesser von 30 mm drehte sich mit einer Drehzahl von 100/min. Die Magnetflußdichte der N- und S-PoIe betrug 700 Gauss (Magnetrollendrehzahl 500/min). Die Entwicklerschicht war 0,6 mm dick. Der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 betrug 0,7 mm. Die an die Hülse 2a angelegte Vorspannung bestand aus einer Gleichspannungskomponente von -200 V und einer Wechselspannungskompönente von 2 kHz, 1000 V.The same image carrier 1 was used as in experiment H. The sleeve 2a with an outer diameter of 30 mm rotated at a speed of 100 / min. The magnetic flux density of the N and S poles was 700 gauss (Magnetic roller speed 500 / min). The developer layer was 0.6 mm thick. The distance between sleeve 2a and Image carrier 1 was 0.7 mm. The bias voltage applied to the sleeve 2a consisted of a direct voltage component of -200 V and an alternating voltage component of 2 kHz, 1000 V.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte Bild mittels Koronaentladung aiif Normalpapier übertragen und dann zum Fixieren durch dine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperiitür von 140 0C geleitet. Auf dem Kopierpapier wurde <§in hohe Dichte besitzendes, außerordentlich klares bzw. feinkörniges, von Kanteneffekt oder Verschleierung freies Bild erhalten. Dieses Bild besaß höhere Auflösung und Dichte als das nach Versuch I erzeugte Bild. Eine BiId-Verschlechterung trat auch nach 50 000 Kopien praktisch nicht auf.After the development, under the specified conditions, the developed image was transferred to plain paper by corona discharge and then through AIIF dine heat roller fixing device passed an Oberflächentemperiitür of 140 0 C for fixing. An extremely clear or fine-grained image free of edge effects or fogging was obtained on the copy paper. This image had a higher resolution and density than the image produced in Experiment I. Image deterioration practically did not occur even after 50,000 copies.
Ein mittels eines Toners, welcher der Abrundungsbehandlung nicht unterworfen worden war, erzeugtes Bild war andererseits wie im Fall des Vergleichsversuchs nachOne by means of a toner which is the rounding treatment was not subjected, on the other hand, the image formed was as in the case of the comparative experiment
Versuch I, bezüglich Verschleierung und Feinkörnigkeit \ Experiment I, regarding obfuscation and fine-grainedness \
dem auf vorstehend beschriebene Weise erzeugten IdId |the IdId | generated in the manner described above
unterlegen.inferior.
Für eine Änderung von Frequenz und Spannung der ^n die jFor a change in frequency and voltage of the ^ n the j
Hülse 2a angelegten Wec iselspannungskomponente in den jSleeve 2a applied alternating stress component in the j
Versuchen H, I und J si.id die Ergebnisse in Fig. 10 IExperiments H, I and J see the results in Fig. 10 I.
(Versuch H) bzw. Fig. 11 (Versuch I und J) dargestellt.(Experiment H) and FIG. 11 (Experiment I and J).
Wie aus den vorstehend beschriebenen Versuchen deutlich hervorgeht, liefert das erfindungsgemäße Entwicklungs-As can be clearly seen from the experiments described above, the inventive development
,\ verfahren, bei dem die Entwicklung mittels des Zwei , \ procedure in which the development by means of the two
komponentenentwicklers mit sphärischen Tonerteilchen in einem schwingenden elektrischen Feld durchgeführt wird, ein Aufzeichnungs- oder Kopiebild ohne jede Verschleierung und mit ausgezeichneter Feinkörnigkeit, wie es sich nach den bisherigen Verfahren nicht erzielen läßt.Component developer carried out with spherical toner particles in an oscillating electric field becomes a recorded or copied image without any obfuscation and with excellent fineness, which cannot be achieved with previous methods leaves.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die magnetischen Trägerteilchen, des Zweikomponentenentwicklers beispielsweise aus magnetischen Teilchen und einem Kunstharz, etwa einem in einem Kunstharz dispergierten Magnetpulver oder mit Kunstharz beschichteten magnetischen Teilchen; außerdem sind diese Teilchen vorzugsweise sphärisch. Die magnetischeh Trägerteilchen besitzen eine mittlere Teilchengröße von vorzugsweise bis zu 50 μΐη und insbesondere von 30 - 5 μΐη.According to a further embodiment of the invention, the magnetic carrier particles consist of the two-component developer for example, magnetic particles and a synthetic resin such as one in a synthetic resin dispersed magnetic powder or synthetic resin-coated magnetic particles; besides, these are Particles preferably spherical. The magnetic carrier particles have an average particle size of preferably up to 50 μm and in particular from 30-5 μm.
Der hierbei verwendete, bevorzugte Toner besteht aus dem Kunstharz und weiter den feinen Teilchen def magnetischen Substanz, wie sie für den Träger beschrieben worden ist, und er enthält gegebenenfalls auch einen Farbstoff, wie 9 Ruß, und ein Ladungssteuermittel. Der Toner, der nach einem an sich bekann-The preferred toner used here is composed of the synthetic resin and further the fine particles of the magnetic Substance as it has been described for the wearer, and it may also contain one Dye such as 9 carbon black and a charge control agent. The toner that is known after a
-48--48-
ten Verfahren hergestellt werden kann, besitzt eine mittlere Teilchengröße von bis zu 20 μπι und vorzugsweise bis zu 10 μπι.th process can be produced, has an average particle size of up to 20 μm and preferably up to 10 μπι.
Versuch K Attempt K
Die Trägerteilchen bestanden aus mit Kunstharz beschichteten sphärischen Trägerteilchen, die wie folgt hergestellt wurden: Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 25 μπι werden in Heißluft in Schwebe gebracht, und das auch für die Tonerteilchen verwendete Styrol-Acrylharz wird in einem Lösungsmittel aufgelöst. Die Lösung wird mittels einer Düse auf die Tonerteilchen aufgesprüht, die dann getrocknet werden und anschließend eine mittlere Teilchengröße von 30 μπι, eine Magnetisierung von 50 emu/g und einen spezifischen Widerstand von mindestens 1014n-cm besitzen. Nichtmagnetische Teilchen, durch Mahlen und Granulieren eines Gemisches aus 100 Gew.-Teilen eines handelsübliehen Styrol-Acrylharzes, 10 Gew.-Teilen Ruß und 5 Gew.-Teilen Nigrosine hergestellt, mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μΐη werden der Abrundungsbehandlung (Behandlung zur Erzielung einer sphärischen Gestalt) mittels heißer Luft unterworfen. Die auf diese Weise hergePttlJten nicht-magnetischen Teilchen werden als Tonerteilchen verwendet. Die Entwicklung erfolgt in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei einem Tonerteilchen/Trägerteilchen-Verhältnis des im Behälter 6 befindlichen Entwicklers D von 10 Gew.-%. Die mittlere Ladungsmenge der Tonerteilchen beträgt 15 μθ/g.The carrier particles consisted of spherical carrier particles coated with synthetic resin, which were produced as follows: Ferrite particles with an average particle size of 25 μm are suspended in hot air, and the styrene-acrylic resin also used for the toner particles is dissolved in a solvent. The solution is sprayed onto the toner particles by means of a nozzle, which are then dried and then have an average particle size of 30 μm, a magnetization of 50 emu / g and a specific resistance of at least 10 14 n-cm. Non-magnetic particles, produced by grinding and granulating a mixture of 100 parts by weight of a commercially available styrene-acrylic resin, 10 parts by weight of carbon black and 5 parts by weight of nigrosine, with an average particle size of 10 μm, are subjected to the rounding treatment (treatment to achieve a spherical shape) by means of hot air. The non-magnetic particles thus prepared are used as toner particles. The development takes place in the device according to FIG. 1 with a toner particle / carrier particle ratio of the developer D in the container 6 of 10% by weight. The mean amount of charge on the toner particles is 15 μθ / g.
Der Bildträger 1 wies wiederum ein lichtempfindliches CdS-Element auf und lief mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 180 mm/s um. Das höchste Potential des auf dem Bildträger 1 erzeugten Ladungsbilds betrug -500 V.The image carrier 1 was again photosensitive CdS element and ran at a peripheral speed of 180 mm / s. The highest potential of the charge image generated on the image carrier 1 was -500 V.
Die Drehzahl der einen Außendurchmesser von 30 mm besitzenden Hülse 2a betrug 100/min. Die Magnetflußdichte der N- und S-PoIe der Magnetrolle betrug 90 Gauss, die Drehzahl der Magnetrolle 1000/min. Bei einer Dicke der Entwicklerschicht in der Entwicklungszone A von 0,6 mm betrug der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 0,5 mm. Die an die Hülse 2a anzulegende Vorspannung bestand aus einer Gleichspannungskomponente von -250 V und einer Wechselspannungskomponente von 1,5 kHz, 500 V.The speed of rotation of the one with an outside diameter of 30 mm Sleeve 2a was 100 rpm. The magnetic flux density of the N and S poles of the magnet roller was 90 gauss, the Speed of the magnetic roller 1000 / min. With a thickness of the developer layer in the development zone A of 0.6 mm the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 0.5 mm. The bias to be applied to the sleeve 2a consisted of a direct voltage component of -250 V and an alternating voltage component of 1.5 kHz, 500 V.
Nach Durchführung der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte (Toner-)Bild mittels einer Koronaentladungsvorrichtung auf Normalpapier übertragen und dann zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperatur von 140 C geführt. Das auf dem Kopierpapier erzeugte Bild besaß wiederum hohe Dichte bei außerordentlich großer Schärfe bzw. Feinkörnigkeit, ohne Kanteneffekt oder Verschleierung zu zeigen. Auch nach Herstellung von 50 000 Kopien blieb die Bildgüte praktisch unverändert.After development was carried out under the specified conditions, the developed (toner) image was made using transferred to plain paper by a corona discharge device and then fixed by a heat roller fixing device a surface temperature of 140 C. The image formed on the copy paper possessed again high density with extremely high sharpness or fine grain, without edge effect or obscuration to show. Even after 50,000 copies were made, the image quality remained practically unchanged.
Versuch LAttempt L
Das auch in Versuch K verwendete Styrol-AcryJLharz, in welchem 50 Gew.-% feiner Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 0,2 um dispergiert waren, wurde gemahlen und dann einer Heißluftbehandlung unterworfen, um sphärische Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 20 um, einer Magnetisierung von 30 emu/g und einesThe styrene-acrylic resin also used in experiment K, in in which 50% by weight of fine ferrite particles having an average particle size of 0.2 µm were dispersed, was ground and then subjected to a hot air treatment to obtain spherical particles having an average particle size of 20 µm, a magnetization of 30 emu / g and one
gQ spezifischen Widerstands von mindestens 10 O-cm zu erhalten. Diese Teilchen wurden als Trägerteilchen verwendet. Als Tonerteilchen wurden nach dem Fließbeschichtungsverfahren erhaltene, sphärishce,nicht-magnetische Teilchen derselben Zusammensetzung wie die entsprechendengQ to obtain a specific resistance of at least 10 O-cm. These particles were used as carrier particles. As the toner particles, the flow coating method obtained spherical non-magnetic particles of the same composition as the corresponding ones
3g Teilchen gemäß Versuch K verwendet. Die Entwicklung er-3g particles according to experiment K used. The development
I ·I ·
-50--50-
folgte mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 3, wobei da! Verhältnis von Tonerteilchen in dem im Behälter 6 enthaltenen Entwickler D zu den Trägerteilchen 5 Gew.-% betrug. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug 2 0 uC/g.followed by means of the device according to FIG. 3, where there! Ratio of toner particles in developer D contained in container 6 to carrier particles 5% by weight fraud. The mean amount of charge on the toner was 20 µC / g.
Es wurde derselbe Bildträger 1 wie in Versuch K verwendet. Die einen Außendurchmesser von 30 mm besitzende Hülse (Zylinder) 2a wurde jedoch mit einer Drehzahl von 150/min angetrieben. Die Magnetflußdichte des der Entwicklungszone A gegenüberstehenden Magnetpols der Magnetrolle 2b betrug 1200 Gauss. Bei einer Dicke der Entwicklerschicht von 0,6 mm betrug der Abstand zwischen der Hülse 2a und dem Bildträger 1 0,7 nun. Die Vorspannung an der Hülse 2a besaß eine Gleichspannungskomponente von -200 V und eine Wechselspannungskomponente von 2 kHz, 1000 V.The same image carrier 1 as in experiment K was used. The one with an outside diameter of 30 mm However, the sleeve (cylinder) 2a was driven at a speed of 150 rpm. The magnetic flux density of the development zone A opposing magnetic pole of the magnet roller 2b was 1200 gauss. With a thickness of A developer layer of 0.6 mm was the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 0.7 now. The bias voltage on the sleeve 2a had a direct voltage component of -200 V and an alternating voltage component of 2 kHz, 1000 V.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte Bild durch Koronaentladung auf Normalpapier übertragen und dann zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperatur von 140 0C geleitet. Das auf dem Kopierpapier erhaltene Bild besaß eine hohe Dichte, war äußerst klar bzw. feitvkörnig und frei von Kanteneffekt und Verschleierung.After developing under the specified conditions, the developed image was transferred to plain paper by corona discharge and then passed through a heat roller fixing device having a surface temperature of 140 ° C. for fixing. The image obtained on the copy paper had a high density, was extremely clear or fine-grained and free from edge effects and fogging.
Auch nach 50 000 hergestellten Kopien änderte sich die1 Bildgüte praktisch nicht.Even after 50,000 copies produced, the one image quality did not change practically.
Versuch MTry M
Die Entwicklung erfolgte unter Verwendung des Entwicklers D, dessen Träger- und Tonerteilchen denjenigen beim Entwickler D gemäß Versuch L entsprachen, und mittels einer Entwicklungsvorrichtung praktisch entsprechend derjenigen gemäß Fig. 1, wobei das Toner/Trägerteilchen-Development was carried out using Developer D, its carrier and toner particles being the same as those at Developer D corresponded to Experiment L, and practically corresponded by means of a developing device that of FIG. 1, wherein the toner / carrier particle
Verhältnis des Entwicklers D im Entwicklerbehälter 6Ratio of developer D in developer tank 6
5 Gew.-% betrug. Die mittlere Ladungsmenge dieses TonersWas 5% by weight. The average amount of charge on this toner
beitrug 30contributed 30
Bei diesem Versuch wurde derselbe Bildträger 1 wie in
Versuch K verwendet. Die einen Außendurchmesser vonIn this experiment, the same image carrier 1 as in
Trial K used. The one outside diameter of
30 mm besitzende Hülse 2a drehte sich mit einer Dreh- A 30 mm sleeve 2a rotated with a rotating A
zahl von 100/min. Bei einer Magnetflußdiel· te der N- und finumber of 100 / min. In the case of a magnetic flux dielectric, the N and fi
S-PoIe von 700 Gauss betrug die Drehzahl (der Magnet- |fS-PoIe of 700 Gauss was the speed (the magnet | f
rolle) 500/min. Die Entwicklerschicht war 0,6 mm dick. (jroll) 500 / min. The developer layer was 0.6 mm thick. (j
Der Abstand zwischen der Hülse 2a und dem Bildträger 1 ■]The distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 ■]
betrug C-7 mm. Die an der Hülse 2a anliegende Vor- j'|was C-7 mm. The protrusion lying on the sleeve 2a
spannung bestand aus einer Gleichspannungskomponente ^voltage consisted of a DC voltage component ^
von -200 V und einer Wechselspannungskomponente von Q of -200 V and an AC component of Q
2 kHz, 1000 V. - 12 kHz, 1000 V. - 1
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen p]After development under the specified conditions p]
wurde das entwickelte Bild durch Koronaentladung auf f the developed image was corona discharged onto f
Normalpapier übertragen und dann durch eine Heizwalzen- '.\ Plain paper transferred and then passed through a heat roller- '. \
Fixiervorrichtung mit einer Oberflächentemperatur von 1Fixing device with a surface temperature of 1
140 °C geführt. Das auf dem Vervielfältigungs- oder > 140 ° C out. The one on the duplication or >
Kopierpapier erzeugte Bild besaß eine hohe Dichte und ,;: war außerordentlich klar bzw. scharf oder feinkörnigCopy paper formed image had a high density and ,; : was extremely clear or sharp or fine-grained
und frei von Kanteneffekt und Verschleierung. Dieses '>and free from edge effects and obscuration. This'>
Bild war bezüglich Auflösung und Dichte dem nach Ver- ;·:Image was in terms of resolution and density according to; ·:
such L erhaltenen Bild überlegen. Auch nach 50 000 her- ·;; gestellten Kopien änderte sich die Bildgüte praktisch " ,'such L obtained picture superior. Even after 50,000 her- · ;; made copies changed the quality of the image practically ", '
nicht. Für eine Änderung von Frequenz und Spannung der ;not. To change the frequency and voltage of the;
an der Hülse 2a anliegenden Wechselspannungskomponente :AC voltage component applied to sleeve 2a:
in den obigen Versuchen sind die Ergebnisse in Fig. 12 Kin the above experiments, the results are in Fig. 12K
für Versuch K und in Fig. 13 für Versuche L und M dar- h gestellt.provided for experimental and K in Fig. 13 for experimental L and M DAR h.
Wie sich aus den vorstehend beschriebenen Versuchen ergibt, können beim erfindungsgemäßen Verfahren in vorteil-As can be seen from the experiments described above, in the method according to the invention in advantageous
3 4· Ί Ί ο b b3 4 · Ί Ί ο b b
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hafter Weise ein Träger einer mittleren Teilchengröße von unter 30 um und oin Toner einer mittleren Teilchengröße von unter 10 um verwendet werden, wobei ein ausgezeichnetes, klares bzw. feinkörniges Wiedergabebild ohne Verschleierung erhalten werden kann, ohne daß sich praktische Probleme ergeben.adherently a carrier having an average particle size below 30 µm and a toner having an average particle size of less than 10 µm can be used, with an excellent, clear or fine-grain reproduced image without fogging can be obtained without being practical Problems arise.
Bei einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Entwicklung unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers aus Tonerteilchen für Druckfixierung und Trägerteilchen unter einem schwingenden elektrischen Feld, um damit die Schwieri leiten zu vermeiden, daß die genannten Tonerteilchen an den Trägerteilchen anhaften und möglicherweise zusammenklumpen.In yet another embodiment of the invention the development is carried out using a two-component developer composed of toner particles for pressure fixing and carrier particles under an oscillating electric field in order to avoid the difficulties that said toner particles adhere to the carrier particles and possibly clump together.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Teilchengröße der Toner- und Trägerteilchen weiter verkleinert werden, um die Fixierung des Tonerbilds auf dem Kopierpapier zu vereinfachen und die Güte des Wiedergabebilds zu verbessern. In this embodiment, the particle size of the toner and carrier particles can be further reduced, to simplify the fixing of the toner image on the copy paper and to improve the quality of the reproduced image.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden an sich bekannte Druckfixier-Tonerteilchen, die mit einem Liniendruck von etwa 20 kg/cm mittels einer entsprechenden Druckrolle oder -walze auf dem Kopierpapier fixiert werden können, als die Tonerteilchen des Zweikomponentenentwicklers verwendet. Derartige Tonerteilchen können nach verschiedenen an sich bekannten Verfahren aus den angegebenen Ausgangsstoffen hergestellt werden. Ein Farbstoff (tinting component), '■'·* ° gnMonefnff .^m- Ruß, und gegebenenfalls ein·Ladungssteuermittel werden viskosen Harzen bzw. Kunstharzen z.B. einem Polyolefin, einem Ethylen-Vinylacetat-Mischpolymerisat, einem Polyurethan, einem Kautschuk o.dgl. oder einem aliphatischen Wachs, wie Palmitinsäure, Stearinsäure o.dgl. zugemischt. Wenn der Toner magnetisch sein soll, werdenIn this embodiment of the invention, known pressure fixing toner particles which can be fixed on the copying paper with a line pressure of about 20 kg / cm by means of a suitable pressure roller are used as the toner particles of the two-component developer. Such toner particles can be produced from the specified starting materials by various processes known per se. A dye (tinting component), '■' · * ° gnMonefnff. ^ M - carbon black, and optionally a · charge control agent are viscous resins or synthetic resins, for example a polyolefin, an ethylene-vinyl acetate copolymer, a polyurethane, a rubber or the like . or an aliphatic wax such as palmitic acid, stearic acid or the like. mixed in. If you want the toner to be magnetic, be
^1655^ 1655
-53--53-
feine ferromagnetische oder magnetische Teilchen von Metallen, wie Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt u.dgl., oder ihren Verbindungen oder Legierungen, wie Fe3O4, γ-Eisenoxid, Chromdioxid, Manganoxid, Ferrit, Mangan-Kupfer-Legierung o.dgl., in Kunstharz dispergiert. An sich bekannte Tonerteilchen i;'i Mikrokapselform erhält man durch Beschichtung der Außenseite dieser « Teilchen/mit einem Kunstharz hoher Aufladbarkeit (gegebenenfalls mit dem Farbstoff o.dgl.), wie es allgemein für Tonerteilchen für Wärmefixierung verwendet wird. Bevorzugt werden die sphäri-, ,, sehen dispergierten Tonerteilchen/ o-o &i—fine ferromagnetic or magnetic particles of metals such as iron, chromium, nickel, cobalt and the like, or their compounds or alloys such as Fe 3 O 4 , γ-iron oxide, chromium dioxide, manganese oxide, ferrite, manganese-copper alloy or the like. Like., dispersed in synthetic resin. Microcapsule-shaped toner particles known per se are obtained by coating the outside of these particles with a synthetic resin of high chargeability (optionally with the dye or the like), as is generally used for toner particles for heat setting. The spherical, " see dispersed toner particles" are preferred
</« Touts &hibotf(h .i ,</ « Touts & hibotf (h .i,
-n verwendet, die durch Abrundung (sphering) der beschriebenen Teilchen nach dem Sprühtrocknungsv&rfahren, dem Fließbeschichtungsverfahren, dem Granulations-Polymerisationsverfahren o.dgl. hergestellt wurden. Die Behandlung zur Erzielung abgerundeter bzw. sphärischer Teilchen nach dem Fließbeschichtungsverfahren kann unter Verwendung von entweder heißem Wasser oder heißer Luft erfolgen.<m^ Vtstosti&i €&»> /k*fi*A» -n used, which by rounding (sphering) of the particles described by the spray drying process, the flow coating process, the granulation polymerization process or the like. were manufactured. The flow coating process to achieve rounded or spherical particles can be carried out using either hot water or hot air. <M ^ Vtstosti & i € &»> / k * fi * A»
Bei Verwendung der vorstehend beschriebenen sphärischen Tonerteilchen ist deren Fließfähigkeit verbessert, so daß vermieden wird, daß die Tonerteilchen fest an den Trägerteilchen anhaften oder zusammenklumpen. Außerdem wird auch das Aufladen der Tonerteilchen durch Reibung mit den Trägerteilchen verbessert, so daß nur die Tonerteilchen in zweckmäßiger Dichte aus der zusammen mit den Trägerteilchen gebildeten Entwicklerschicht an das elektrostatische Latentbild angelagert werden und damit die Ubertragungsleistung von der Oberfläche des Bildträgers auf das Aufzeichnungs- oder Kopierpapier sowie die Fixierbarkeit verbessert werden können.When the above-described spherical toner particles are used, their flowability is improved, see above that it is avoided that the toner particles adhere firmly to the carrier particles or clump together. aside from that the charging of the toner particles by friction with the carrier particles is also improved, so that only the toner particles in an appropriate density from the developer layer formed together with the carrier particles to the electrostatic latent images are deposited and thus the transmission power from the surface of the image carrier on the recording or copying paper and the fixability can be improved.
Da die Entwicklung erfindungsgemäß in einem schwingendenSince the development according to the invention in an oscillating
•: ' 34Ί 1655• : '34Ί 1655
elektrischen Feld erfolgt, können die sich aus der Verwendung von Druckfixier-Tonerteilchen des Z^eikomponentenentwicklers und aus der Verkleinerung der Teilchengröße der Tonerteilchen ergebenden Probleme vermieden werden. Mit anderen Worten: die in der Entwicklerschicht gebundenen Tonerteilchen können sich unter der Schwingung des an sie angelegten elektrischen Felds ohne weiteres von der Entwicklerschicht trennen und sich an die Bildbereiche der Oberfläche des BiIdträgers anlagern. Wenn die Bildträgeroberfläche in Reibungsberührung (frictionized) mit der Entwicklerschicht steht, können die an den bildfreien Bereichen dieser Oberfläche haftenden Tonerteilchen leicht von dieser Oberfläche entfernt oder zu den Ladungsbildbereichen überführt werden. Wenn die Dicke der Entwicklerschicht kleiner ist als der Abstand zwischen der Oberfläche des Bildträgers und dem Entwickler-Ubertragungsträger, kann eine Wanderung der eine kleine Ladungsmenge aufweisenden Tonerteilchen zu den Bildbereichen und bildfreien Bereichen beträchtlich unterdrückt werden. Da die Tonerteilchen nicht in Reibungsberührung mit der Bildträgeroberfläche gelangen, haften sie nicht aufgrund von Reibungsaufladung am Bildträger an, so daß Tonerteilchen einer Größe von etwa 1 um verwendet werden können. Auf diese Weise läßt sich ein scharfes bzw. feinkörniges Tonerbild erzielen, welches das latente Ladungsbild mit hoher Wiedergabetreue und guter Wiederholbarkeit wiedergibt.electric field occurs, can result from the use of pressure fixing toner particles of the Z ^ eikomponentenentwickler and problems resulting from the reduction in the particle size of the toner particles are avoided will. In other words: the toner particles bound in the developer layer can get under easily separate from the developer layer by the vibration of the electric field applied to them and attach to the image areas on the surface of the image carrier. When the image carrier surface is in Frictionized contact with the developer layer can occur in the non-image areas Toner particles adhering to this surface are easily removed from that surface or to the charge image areas be convicted. When the thickness of the developer layer is less than the distance between the surface of the image carrier and the developer-transfer carrier, There may be migration of the small amount of charge toner particles to the image areas and non-image areas can be suppressed considerably. Since the toner particles do not come into frictional contact with the image carrier surface, they adhere does not apply it to the image carrier due to frictional charging, so toner particles about 1 µm in size are used can be. In this way, a sharp or fine-grained toner image can be achieved, which reproduces the latent charge image with high fidelity and good repeatability.
Da weiterhin das schwingende elektrische Feld die Bindung zwischen Toner- und Trägerteilchen schwächt, wird die Zusammenhaftung zwischen den Träger- und Tonerteilchen verringert. Der Einfluß des schwingenden elektrischen Felds verstärkt sich noch bei Verwendung sphärischer Tonerteilchen. Insbesondere dann, wenn dieSince the oscillating electric field continues to weaken the bond between the toner and carrier particles, the adhesion between the carrier and toner particles is reduced. The influence of the vibrating The electric field increases when spherical toner particles are used. Especially if the
Dicke der Entwicklerschicht kleiner ist als~der Abstand O The thickness of the developer layer is less than ~ the distance O
zwischen der Oberfläche des Bildträgers und dem Ent- ?,·between the surface of the image carrier and the ent-?, ·
wickler-Ubertragungsträger, schwingen die eine große Lm- ' , dungsmenge aufweisenden Tonerteilchen unter dem schwin·- "■·. winder transfer carrier, vibrate the toner particles, which have a large amount of liquid, under the Schwin · - "■ ·.
g.»nden elektrischen Feld in di»n Bildbereichen und bildfreien Bereichen, und die Trägerteilchen schwingen in Abhängigkeit von der Intensität des elektrischen Felds ebenfalls, so daß sich der Toner selektiv zum Ladungs- ;g. »nd the electric field in the image areas and non-image areas Areas, and the carrier particles oscillate depending on the intensity of the electric field also, so that the toner is selective to the charge;
bildbereich auf der Oberfläche des Bildträgers verlagert. Hierdurch wird die Anlagerung von Trägerteilchen an dieimage area shifted on the surface of the image carrier. This prevents the accumulation of carrier particles on the
Fläche des Bildträgers merklich verringert. :The area of the image carrier is noticeably reduced. :
Versuch N ?. Try N ?.
Nicht-magnetische Teilchen aus 100 Gew.-Teilen eines KNon-magnetic particles made from 100 parts by weight of a K.
Ethylen-Vinylacetat-Mischpolymerisats, 10 Gew.-Teile $Ethylene-vinyl acetate copolymer, 10 parts by weight $
Ruß und 5 Gew.-TeilenNigrosine, nach dem Mahlen und 3Carbon black and 5 parts by weight nigrosine, after grinding and 3
Granulieren nach den Fließbeschichtungsverfahren sphä- .1Granulating according to the flow coating process spherical .1
risch ausgebildet und eine mittlere Teilchengröße von 10 um besitzend, wurden als Tonerteilchen verwendet. Als Trägerteilchen dienten sphärische Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 30 μΐη, einer Magnetisierung von 50 emu/g und eines spezifischen Wider-Risch formed and an average particle size of 10 to possessing were used as toner particles. The carrier particles used were spherical ferrite particles with an average particle size of 30 μm, a magnetization of 50 emu / g and a specific resistance
1 4
stands von etwa 10 η-cm, beschichtet mit einem Styrol-Acrylharz. Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung
gemäß Fig. 1 bei einem Toner/Träger-Verhältnis des im Behälter 6 befindlichen Entwicklers D von 10 Gew.-%* ■1 4
stand of about 10 η-cm, coated with a styrene-acrylic resin. The development took place by means of the device according to FIG. 1 with a toner / carrier ratio of the developer D in the container 6 of 10% by weight * ■
Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug 15 uC/g.The mean amount of charge on the toner was 15 µC / g.
Der Bildträger 1 wies ein lichtempfindliches CdS-ElemerttThe image carrier 1 had a photosensitive CdS element
auf lief mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 180 mm/s ;on ran at a peripheral speed of 180 mm / s;
um. Das höchste Potenzial des auf dem Bildträger 1 er- -h around. The highest potential of the -h on the image carrier 1
zeugten Ladungsbilds betrug -500 V. Die einen Außen- |,igenerated charge image was -500 V. The one external |, i
durchmesser von 30 mm besitzende Hülse 2a drehte sich !,diameter of 30 mm own sleeve 2a turned!,
mit 100/min. Die Magnetflußdichte der N- und S-PoIe der h with 100 / min. The magnetic flux density of the N and S poles of the h
'·'■ -56-'·' ■ -56-
;- 1 Magnetrolle 2b (Drehzahl 1C00/min) betrug 900 Gauss* Bei il einer 0,6 mm dicken Entwicklerschicht betrug der Ab-'; - 1 magnetic roller 2b (speed 1C00 / min) was 900 Gauss * at In a developer layer 0.6 mm thick, the
I stand zwischen der Hülse 2a und dem Bildträger 1 0,£ mm.I stood between the sleeve 2a and the image carrier 10.6 mm.
ι Die an die Hülse 2a angelegte oder anzulegende Vor-ι The pre-applied or to be applied to the sleeve 2a
5 spannung besaß eine Gleichspannungskomponente von -2 50 V und eine Wechselspannüngskomponente von 1,5 kHz, 500 V.5 voltage had a DC component of -250 V and an AC voltage component of 1.5 kHz, 500 V.
A Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen A After development under the specified conditions
£ wurdedas entwickelte (Toner-)Bild mittels einer Korona-£ was the developed (toner) image by means of a corona
';] 10 entladungsvorrichtung auf Normalpapier übertragen und"';] 10 discharge device transferred to plain paper and "
U dann zum Fixieren durch eine Druckfixiervorrichtung ge- U then used for fixing by a pressure fixing device
tl führt, die eine mit einem Liniendruck bzw. linearen tl leads, the one with a line pressure or linear
λ Druck von 20 kg/cm arbeitende Kalander- bzw. Druckwalzeλ pressure of 20 kg / cm working calender or pressure roller
aufwies. Das auf dem Kopierpapier erzeugte Tonerbildexhibited. The toner image created on the copy paper
15 zeigte einen hohen Fixiergrad und eine hohe Dichte, und15 showed a high degree of fixation and a high density, and
es war außerordentlich klar bzw. scharf oder feinkörnigit was extremely clear or sharp or fine-grained
I und frei von Kanteneffekt und Verschleierung. Dieses Er- I and free from edge effects and obscuration. This he-
;■ gebnis änderte sich auch nach 50 000 hergestellten Kopien; ■ The result changed even after 50,000 copies were made
ij nicht.
;| 20ij not.
; | 20th
': ': Versuch 0Attempt 0
ij Als Tonerteilchen wurden dieselben nicht-magnetischenij As the toner particles, they became non-magnetic
' Teilchen wie in Versuch N, jedoch mit einer mittleren'Particles as in experiment N, but with a medium one
25 Teilchengröße von 5 um verwendet. Die Trägerteilchen bestanden aus sphärisch geformten Ferritteilchen, hergestellt durch Dispergieren von 50 Gew.-% feiner Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 0,2 um in demselben Kunstharz, wie dem für den Toner benutzten, 30 anschließendes Kneten und Mahlen des Gemisches und25 particle size of 5 µm was used. The carrier particles consisted of spherically shaped ferrite particles prepared by dispersing 50% by weight of fine ferrite particles having an average particle size of 0.2 µm in the same synthetic resin as that used for the toner, then kneading and grinding the mixture and
daraufhin erfolgende Abrundungsbehandlung (zur Ausbildung sphärischer Teilchen) mittels heißer Luft; die hergestellten Teilchen besaßen eine mittlere Teilchengröße von 20 um, eine Magnetisierung von 30 emu/g und 35 einen spezifischen Widerstand von mindestens 10 Q-cm..subsequent rounding treatment (to form spherical particles) using hot air; the particles produced had a mean particle size of 20 µm, a magnetization of 30 emu / g and 35 has a resistivity of at least 10 Ω-cm ..
-57--57-
Die Entwicklung erfolgte mittels einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 mit einem 5 Gew.-%rbetragenden Toneranteil des
Entwicklers D im Behälter 6. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug 30 \iC/g.
BThe development took place by means of a device according to FIG. 3 with a 5% by weight toner content of the developer D in the container 6. The average charge amount of the toner was 30 \ iC / g.
B.
Der Bildträger 1 war hierbei derselbe wie in Versuch N. Die 30 mm dicke Hülse 2a drehte sich mit 150/min. Die Magnetflußdichte des der Entwicklungszone A gegenüberstehenden Magnetpols des Magneten bzw. der Magnetrolle 2b betrug 1200 Gauss. Bei einer 0,6 mm dicken Entwicklerschicht betrug der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 0,7 mm. Die an der Hülse 2a anliegende Vorspannung bestand aus einer Gleichspannungskomponente von -200 V und einer Wechselspannungskompönente von 2.kHz, 1000 V.The image carrier 1 was the same as in experiment N. The 30 mm thick sleeve 2a rotated at 150 rpm. the Magnetic flux density of the magnetic pole of the magnet or magnet roller facing the development zone A 2b was 1200 gauss. In the case of a developer layer 0.6 mm thick, the distance between the sleeve was 2a and image carrier 1 0.7 mm. The one lying on the sleeve 2a Bias voltage consisted of a direct voltage component of -200 V and an alternating voltage component of 2.kHz, 1000 V.
Das entwickelte Bild wurde wiederum mittels Koronaentladung auf Normalpapier übertragen und dann unter denselben Bedingungen wie in Versuch N fixiert. Das erzeugte Bild besaß dieselben Eigenschaften, wie sie in Versuch N beschrieben sind. Die Bildgüte verschlechterte sich auch nach 50 000 hergestellten Kopien nicht.The developed image was again corona discharged onto plain paper and then under the same Conditions fixed as in experiment N. The image produced had the same properties as those in the experiment N are described. The image quality did not deteriorate even after 50,000 copies were made.
Versuch PTry P
Die Entwicklung erfolgte mit demselben Toner und Träger wie in Versuch 0 und mittels einer Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 1 (mit Ausnahme eines unterschiedlichen Abstands zwischen Bildträger 1 und Entwickler-Ubertragungsträger); das Toner/Träger-Verhältnis des Entwicklers D im Behälter 6 betrug 5 Gew.-%. Die mittlere Ladungsmenge des Toners lag bei 30 uC/g.Development was carried out with the same toner and carrier as in Experiment 0 and by means of a developing device according to FIG. 1 (with the exception of a different distance between image carrier 1 and developer-transfer carrier); the toner / carrier ratio of the developer D in the container 6 was 5% by weight. The mean amount of charge of the toner was 30 µC / g.
Der Bildträger 1 war hierbei derselbe wie in Versuch N. Die Hülse 2a mit einem Außendurchmesser von 30 mm drehteThe image carrier 1 was the same as in experiment N. The sleeve 2a rotated with an outer diameter of 30 mm
sich mit 100/nin. Die Magnetflußdichte der N- und S^Pole betrug 700 Gauss bei einer Drehzahl von 500/min. Ώίέ Dicke der Entwicklerschicht betrug 0,6 mm, der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 0,7 nun. Die Vorspannung an der Hülse 2a besaß eine Gleichspannungskomponente von -200 V und eine Wechselspannungskomponente von 2 kHz, 1000 V.with 100 / nin. The magnetic flux density of the N and S poles was 700 Gauss at a speed of 500 rpm. The thickness of the developer layer was 0.6 mm, the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 0.7 now. The bias voltage on the sleeve 2a had a direct voltage component of -200 V and an alternating voltage component of 2 kHz, 1000 V.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte Bild durch Koronaentladung auf Normalpapier übertragen und dann unter den in Versuch N beschriebenen Bedingungen fixiert. Das fixierte Bild besaß die gleichen vorteilhaften Eigenschaften wie das in Versuch N erhaltene Bild. Es war bezüglich Auflösung und Dichte dem bei Versuch 0 erzeugten Bild überlegen. Nach anschließender Herstellung von 50 000 Kopien blieb die Bildgüte bis zur letzten Kopie praktisch unverändert erhalten.After development under the specified conditions the developed image was transferred to plain paper by corona discharge and then placed under the conditions in Experiment N conditions described. The fixed image had the same advantageous properties as that image obtained in experiment N. It was superior to the image produced in Experiment 0 in terms of resolution and density. After 50,000 copies were made, the image quality remained practically unchanged until the last copy obtain.
Für eine Änderung von Frequenz und Spannung der an der Hülse 2a anliegenden WechselSpannungskomponente sind die Ergebnisse in Fig. 14 für Versuch N und in Fig. für Versuche 0 und P dargestellt.To change the frequency and voltage of the alternating voltage component applied to the sleeve 2a the results are shown in FIG. 14 for experiment N and in FIG.
Aufgrund der Entwicklung unter Anlegung des schwingenden elektrischen Felds an die Entwicklerschicht aus dem Zweikomponentenentwickler in der Entwicklungszone kann als Toner ein Druckfixierungstoner verwendet werden, so daß sich die Fixierung des Tonerbilds auf dem Kop'ierpapier einfacher als bei den bisherigen Verfahren durchführen läßt. Zusätzlich kann auf diese Weise ein Wiedergabe- oder Kopiebild ohne jede Verschleierung, aber mit ausgezeichneter Klarheit bzw. Feinkörnigkeit gewährleistet werden. Due to the development with application of the oscillating electric field to the developer layer from the Two-component developer in the development zone can be used as the toner a pressure fixing toner, so that the fixation of the toner image on the copying paper can be carried out more easily than with previous methods leaves. In addition, in this way a reproduced or copied image can be produced without any obfuscation, but with excellent clarity or fine grain can be guaranteed.
-59- If-59- If
Die Fig. 16 bis 18 veranschaulichen andere Ausführungs- | formen von Entwicklungsvorrichtungen zur Durchführung |FIGS. 16 through 18 illustrate other embodiments shaping of development devices for implementation |
des erfindungsgemäßen Verfahrens. |jof the method according to the invention. | j
Diese Ausführungsformen umfassen jeweils einen trommel- 'ξ förmigen Bildträger 1 mit einer elektrophotographischen, p,These embodiments each comprise a drum-type 'ξ-shaped image carrier 1 with an electrophotographic, p,
lichtempfindlichen Schicht oder dielektrischen Schicht, '■■photosensitive layer or dielectric layer, '■■
auf der ein elektrostatisches Latentbild bzw. latentes ■on which an electrostatic latent image or latent ■
Ladungsbild mittels einer entsprechsnden Vorrichtung
mit herkömmlicher Auflade- und Belichtungseinheit, ti Charge image by means of a corresponding device
with conventional charging and exposure unit, ti
Mehrnadelelektrode oder Ionensteuerelektxode (nicht ^Multi-needle electrode or ion control electrode (not ^
dargestellt) erzeugt werden kann, eine aus Aluminium 'j\ shown), one made of aluminum 'j \
o.dgl. hergestellte Hülse (Zylinder) 2a und eine Magnet- ^or the like. manufactured sleeve (cylinder) 2a and a magnet ^
rolle 2b bzw. 2c, die in der Hülse 2a angeordnet ist und U roll 2b or 2c, which is arranged in the sleeve 2a and U
um ihren Umfang herum eine Anzahl von Magnetpolen N und 'f. around its circumference a number of magnetic poles N and 'f.
S aufweist. ί|S has. ί |
Die Hülse 2a und die Magnetrolle 2b oder 2c bilden einen
Entwickler-Ubertragungsträger und sind relativ zueinander
drehbar. Gemäß Fig. 16 drehen sich die Magnetrolle 2bThe sleeve 2a and the magnet roller 2b or 2c form one
Developer and carrier are relative to each other
rotatable. 16, the magnet roller 2b rotates
im Uhrzeigersinn und die Hülse 2a entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Magnetpole N, S der Magnetrolle 2b sind allge- ';
mein auf eine Magnetflußdichte von 500 - 1500 Gauss
magnetisiert.clockwise and the sleeve 2a counterclockwise. The magnetic poles N, S of the magnetic roller 2b are general '; mine to a magnetic flux density of 500-1500 Gauss
magnetized.
Eine sogenannte Magnetbürste wird dadurch gebildet, daß
sich an der Mantelfläche der Hülse 2a eine Schicht eines
Entwicklers 2b aus Tonerteilchen und Trägerteilchen aufgrund des Magnetflusses anlagert. Die Magnetbürste bewegtA so-called magnetic brush is formed in that
a layer of a on the outer surface of the sleeve 2a
Developer 2b made of toner particles and carrier particles is deposited due to the magnetic flux. The magnetic brush moves
sich bei der Drehung der Hülse 2a und der Magnetrolle 2b
mit der Hülse 2a mit und wird in einen Entwicklungsbereich 2a eingeführt. ·;the rotation of the sleeve 2a and the magnet roller 2b
with the sleeve 2a and is inserted into a developing area 2a. ·;
Eine aus einem magnetischen oder nicht-magnetischen
Element bestehende Regulier- bzw. Abstreifklinge 4 dientOne of a magnetic or non-magnetic
Element existing regulating or scraper blade 4 is used
34T165534T1655
-60--60-
1 zur Einstellung der Höhe und damit der Menge der Magnetbürste auf der Mantelfläche der Hülse 2a. Eine Reinigungsklinge 5 dient zum Abstreifen der Magnetbürste von det Hülse 2a nach dem Durchlauf durch den Entwicklungsbe- 1 to adjust the height and thus the amount of the magnetic brush on the outer surface of the sleeve 2a. A cleaning blade 5 serves to wipe the magnetic brush from the sleeve 2a after it has passed through the development area.
5 reich A. In einem Entwicklungsbehälter 6 ist eine Rührschnecke 7 zur Vergleichmäßigung des Mengenverhältnisses von Tonerteilchen zu Trägerteilchen durch Umwälzung des Entwicklers D angeordnet. Ein Tonertrichter 8 dient zum Nachfüllen von Tonerteilchen T. Die Tonerteilchen T 1^ werden durch eine Zufuhrrolle 9 mit in ihrer Mantelfläche ausgebildeten Vertiefungen in den Entwicklerbehälter 6 eingebracht. Letzterer ist demzufolge mit § einem Zweikomponentenentwickler aus Toner- und Träger- 5 rich A. In a developing tank 6, a stirring screw 7 is arranged for equalizing the quantitative ratio of toner particles to carrier particles by circulating the developer D. A toner funnel 8 is used to refill toner particles T. The toner particles T 1 ^ are introduced into the developer container 6 by a feed roller 9 with recesses formed in their outer surface. The latter is therefore with § a two-component developer consisting of toner and carrier
I teilchen gefüllt.I filled with particles.
»% ι κ »% Ι κ
I Die beschriebene Entwicklungsvorrichtung entspricht be-I The developing device described corresponds to
S züglich ihres Aufbaus im wesantlichen der bisherigenS plus their structure in the essentials of the previous one
i:| Entwicklungsvorrichtung für Zweikompohentenentwxckler.i: | Developing device for two-component developers.
f| Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 16 besitzendie N- undf | In the device of Fig. 16, the N and
I 20 S-PoIe der Magnetrolle 2b jeweils gleiche Magnetfluß-I 20 S-PoIe of the magnetic roller 2b each same magnetic flux
: dichte, und die Magnetrolle 2b läuft gegenläufig zur1 : dense, and the magnetic roller 2b runs in the opposite direction to the 1
; Hülse 2a um. Die Vorrichtung gemäß Fig. 17 unterscheid; Sleeve 2a around. The device according to FIG. 17 differs
; det sich von derjenigen nach Fig. 16 dadurch, daß sicli; det is different from that of Fig. 16 in that sicli
j; die Magnetrolle nicht dreht. Bei der Vorrichtung ge-j; the magnetic roller does not turn. The device
y 25 maß Fig. 18 besitzen die einzelnen N- und S-PoIe der ;y 25 measure Fig. 18 have the individual N and S poles;
\i Magnetrolle 2c nicht dieselbe Magnetflußdichte. Insbe^ \ i Magnet roller 2c does not have the same magnetic flux density. In particular ^
\ sondere unterscheidet sich die Vorrichtung nach Fig.itj \ Sondere the device differs by Fig.itj
;. von derjenigen gemäß Fig. 17 dadurch, daß die Magnet- ; . from that according to FIG. 17 in that the magnet
; flußdichte des dem Bildträger 1 gegenüberstehenden Magnet-; flux density of the magnet opposite to the image carrier 1
30 pols von derjenigen der anderen Magnetpole verschieden30 poles different from that of the other magnetic poles
' ist und daß (in Gegenüberstellung zum Bildträger) zwei N-PoIe, die zwischen sich ein abstoßendes Magnetfeld erzeugen, nebeneinander angeordnet sind.'is and that (in contrast to the image carrier) two N-PoIe, which generate a repulsive magnetic field between them, are arranged next to one another.
35 Zur weiteren Vergrößerung der Magnetflußdichte des dem35 To further increase the magnetic flux density of the dem
34Ί 165534Ί 1655
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1 gegenüberstehenden Magnetpols können ein N- und fein S-PoI dicht nebeneinander angeordnet sein, anstatt an dieser Stelle, wie in Fig. 18, zwei Magnetpole gleicher Polarität dicht nebeneinander anzuordnen. Mit ein* ^ solchen Anordnung kann eine stabile, d.h. sichere Entwicklung gewährleistet werden.1 opposite magnetic pole, an N- and a fine S-PoI can be arranged close to each other, instead of arranging two magnetic poles of the same polarity close to one another at this point, as in FIG. 18. With such an arrangement a stable, i.e. safe development can be guaranteed.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen sind der Abstand zwischen der Hülse 2a und der Klinge 5 zur Einstellung der Dicke der Entwicklerschicht sowie der. Abstand zwischen der Hülse 2a und dem Bildträger 1 so eingestellt,- daß die auf der Hülse 2a gebildete Magnetbürste nicht mit der Oberfläche des Bildträgers 1 in Berührung kommt. Eine Steuerelektrode 12, die ihrerseits di-e Übertragung der Tonerteilchen von der Magnetbürste zum Bildträger 1 nicht behindert, beispielsweise ein parallel zur Axialrichtung der Hülse 2a gespannter Draht, i-st so angeordnet, daß eine eine Wechselspannunoskomponer.^e besitzende Spannung entweder an diese Steuc-relektrode 12 oder die Hülse 2a anlegbar ist, um im Bereich ά*--- Entwicklungszone A ein schwingendes elektrisches F* Id zu erzeugen. Die Entwicklung erfolgt auf die· in Fig. '6 gezeigte Weise unter diesem schwingenden elektrischen Feld. Dabei sind eine Stromquelle 13 zur Anlegun';' der Spannung an die Hülse 2a und ein Schutzwiders t*-»d 14 vorgesehen.In the embodiments described above, the distance between the sleeve 2a and the blade 5 for adjusting the thickness of the developer layer and the. The distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 is set so that the magnetic brush formed on the sleeve 2a does not come into contact with the surface of the image carrier 1. A control electrode 12, which in turn does not hinder the transfer of the toner particles from the magnetic brush to the image carrier 1, for example a wire stretched parallel to the axial direction of the sleeve 2a, is arranged in such a way that a voltage having an alternating voltage component is applied either to it Control electrode 12 or the sleeve 2a can be placed in order to generate an oscillating electrical F * Id in the area ά * --- development zone A. Development takes place in the manner shown in FIG. 6 under this oscillating electric field. A current source 13 for applying ';' the tension on the sleeve 2a and a protective resistor t * - »d 14 is provided.
Die Steuerelektrode 12 erstreckt sich vorzugsweise dur'„·,-, den Zwischenraum zwischen Magnetbürste und Bildträger 1, so daß ci^r Abstand zwischen der Hülse 2a und der Steucrelektrcii« 12 mindestens ein Mehrfaches von 10 um (dozer,» of mlcrczr.s) beträgt. Der Abstand zwischen Steuerelektrode 12 ursi Bildträger 1 liegt in derselben Größenordnung, während öer Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 bis zu i-OOO um beträgt. Wenn der Abstand zwischen HUl**-The control electrode 12 extends preferably through the space between the magnetic brush and the image carrier 1, so that the distance between the sleeve 2a and the control electrode 12 is at least a multiple of 10 µm (dozer, of mlcrczr.s ) is. The distance between control electrode 12 ursi image carrier 1 is of the same order of magnitude, while Oer distance between the sleeve 2a and image carrier 1 to an i-OOO .mu.m. If the distance between HUl ** -
ι -62-ι -62-
2a und Steuerelektrode 12 zu klein ist, ist es schwierig, einen gleichmäßigen Flor (ear) der Magnetbürste auszubilden, und die Tonerteilchen können nicht in ausreichender Weise zur Entwicklungseinheit zugeführt werden, so daß die Entwicklung nicht stabil bzw. gleichbleibend sicher erfolgen kann. Wenn der Abstand zwischen Steuerelektrode 12 und Bildträger 1 zu klein is<;, kann eine Entladung auftreten. Wenn dagegen der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 größer ist als :.000 um (2 m), verringert sich der Elektrodeneffekt der Hülse 2a, so daß keine ausreichend große Entwicklungsdichte erzielt werden kann und der Kanteneffekt deutlicher zutage tritt. Die Steuerelektrode 12 besteht insbesondere aus 100 1000 um dicken Drähten, die iin genannten Zwischenraum mit Abständen von 0,5 - 5 mm parallel zueinander gespannt sind. Wahlweise kann ein Gitter mit einer Maschenweite von 0,5 - 5 mm verwendet werden. Eine solche Steuerelektrode 12 bietet die vorteilhaften Wirkungen, daß sie auf die von der Magnetbürste zum elektrostatisehen bzw. Ladungsbild auf dem Bildträger 1 übertragenen Tonerteilchen eine ausreichend große Steuerwirkung ausübt, den Flug der Tonerteilchen kaum behindert und etwa an ihr anhaftende Tonerteilchen sich von ihr trennen läßt.2a and control electrode 12 is too small, it is difficult to Form an even pile (ear) of the magnetic brush, and the toner particles can not be sufficient Manner to be supplied to the developing unit, so that the development is not stable or steady can be done safely. If the distance between the control electrode 12 and the image carrier 1 is too small, a Discharge occur. If, on the other hand, the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 is greater than: .000 µm (2 m), the electrode effect of the sleeve 2a decreases, so that a sufficiently large development density cannot be obtained and the edge effect becomes more apparent. The control electrode 12 consists in particular of 100 1000 around thick wires, the iin called interspace are stretched parallel to each other at intervals of 0.5 - 5 mm. Optionally, a grid with a mesh size 0.5 - 5 mm can be used. Such a control electrode 12 offers the advantageous effects that they are transferred to the electrostatic charge image on the image carrier 1 by the magnetic brush Toner particles exerts a sufficiently large control effect, hardly hindered the flight of the toner particles and about toner particles adhering to it can be separated from it.
Die Entwicklung im schwingenden elektrischen Feld erfolgt durch Anlegung der eine Wechselspannungskomponen!;e enthaltenden Spannung an die auf beschriebene Weise angeordnete Steuerelektrode 12 oder die Hülse 2a auf nachstehend erläuterte Weise.The development in the oscillating electric field takes place through the application of an alternating voltage component ! ; e containing voltage to the control electrode 12 arranged in the manner described or the sleeve 2a in the manner explained below.
1. Die Spannung mit einer Wechselspannungskomponente wird nur der Steuerelektrode 12 aufgeprägt. Dabei wird bevorzugt eine einer Gleichspannung von bis zu 600 V überlagerte Wechselspannung von 200 - 4000 V einer1. The voltage with an alternating voltage component becomes impressed only on the control electrode 12. A DC voltage of up to 600 V is preferred superimposed alternating voltage of 200 - 4000 V.
-63- O-63- O
Frequenz von 100 Hz bis 10 kHz, vorzugsweise von 'Frequency from 100 Hz to 10 kHz, preferably from '
1-5 kHz oder mehr, zusammen mit der Gleichspannung f\ 1-5 kHz or more, together with the DC voltage f \
von bis zu 600 V der Hülse 2a aufgeprägt. Zur Ver- % of up to 600 V impressed on the sleeve 2a. To the %
hinderung einer Schleierbildung durch den Toner ist r. -l prevention of fogging by the toner is r. -l
diese Gleichspannung vorzugsweise auf ein höheres % this DC voltage preferably to a higher %
Potential als das Potential in den bildfreien Be- |Potential than the potential in image-free loading |
reichen des Bildträgers 1 eingestellt. |range of the image carrier 1 set. |
2. Die eine Wechselspannungskomponente enthaltende2. The one containing an alternating voltage component
Spannung wird sowohl an Steuerelektrode 12 als auch ■Voltage is both at control electrode 12 and ■
an Hülse 2a angelegt. Wenn dabei beide Wechsel- : applied to sleeve 2a. If both change :
Spannungskomponenten dieselbe Frequenz besitzen, ·Voltage components have the same frequency,
wird bevorzugt im allgemeinen an die Hülse 2a eine ■ · v\is generally preferred to the sleeve 2a a ■ · v \
höhere Wechselspannung angelegt als an die Steuer- . |higher AC voltage applied than to the control. |
elektrode 12. Bei Verwendung unterschiedlicher '·."·■_■.; · |electrode 12. When using different '·. "· ■ _ ■ .; · |
Frequenzen ist vorzugsweise die eine Frequenz um pFrequencies is preferably the one frequency around p
einige Größenordnungen verschieden von der anderen * $some orders of magnitude different from the other * $
Frequenz, um das Auftreten von Schwebung im elektri- ί-Frequency to prevent beating in the electrical ί-
sehen Feld zu verhindern. Die die höhere Frequenz r-see box to prevent. The higher frequency r-
besitzende Wechselspannungskomponente wird bevor- ^own AC voltage component is preferred ^
zugt der Hülse 2a aufgeprägt, weil in diesem Fall ■:':■. towards the sleeve 2a, because in this case ■: ': ■.
eine gleichmäßige Wolke der Tonerteilchen zwischen );;a uniform cloud of toner particles between) ;;
der Hülse 2a und der Steuerelektrode 12 auftreten c kann. Die an die Hülse 2a anzulegende Wechselspan-the sleeve 2a and the control electrode 12 can occur c . The alternating voltage to be applied to the sleeve 2a
nungskomponente ist vorzugsweise größer -als die an !voltage component is preferably greater than that on!
der Steuerelektrode 12. Weiterhin wird vorteilhaft ithe control electrode 12. Furthermore, i
eine überlagerte Gleichspannung von bis zu 600 V an -a superimposed direct voltage of up to 600 V to -
die Hülse 2a und die Steuerelektrode 12 angelegt. % the sleeve 2a and the control electrode 12 are applied. %
Die an die Hülse 2a anzulegende Gleichspannung sollte . ftThe DC voltage to be applied to the sleeve 2a should. ft
dabei größer sein als das Potential des .bildfreien " : ?!be greater than the potential of the .image-free " : ?!
Bereichs des Bildträgers 1, um eine Verschleierung ' j ,- .: ü Area of the image carrier 1 to a concealment 'j, -.: Ü
durch den Toner zu verhindern.. In
die Größen von Frequenz und Spannung der Wechsel- . Spannungskomponente ebenfalls bevorzugt in dem oben:
unter 1. beschriebenen Bereich. ' "'■by preventing the toner .. In
the magnitudes of frequency and voltage of the alternating. Stress component also preferably in the range described under 1. above. '"' ■
-64--64-
3. Die eine Wechselspannungskomponente aufweisende Spannung wird nur der Hülse 2a aufgeprägt. In diesem Fall wird eine Wechselspannung von 200 - 4000 V bei einer Frequenz von 100 Hz bis 10 kHz, vorzugsweise von 1-5 kHz, an die Hülse 2a angelegt. Bevorzugt ist diese Wechselspannung mit einer Gleichspannung von bis zu 600 V überlagert. Vorteilhaft wird auch eine Gleichspannung von bis zu 600 V an die Steuerelektrode 12 angelegt. In diesem Fall ist ebenfalls die Gleichspannung an der Hülse 2a auf ein höheres Potential als das des bildfreien Bereichs am Bildträger 1 eingestellt, um eine Verschleierung durch den Toner zu verhindern.3. The voltage having an alternating voltage component is only impressed on the sleeve 2a. In this case an alternating voltage of 200-4000 V at a frequency of 100 Hz to 10 kHz, preferably of 1-5 kHz, applied to the sleeve 2a. This alternating voltage is preferred with a direct voltage of up to 600 V superimposed. A direct voltage of up to 600 V to the control electrode is also advantageous 12 created. In this case, too, the DC voltage at the sleeve 2a is at a higher potential than that of the non-image area on the image carrier 1 is set to be obscured by to prevent the toner.
Neben einer Sinuswellenform kann die Wechselspannungskomponente auch eine Rechteck- oder Dreieckwellenform besitzen. Obgleich eine gewisse Abhängigkeit von der Frequenz besteht, schwingt die Magnetbürste des Entwicklers um so heftiger, je höher die Spannung ist, so daß dabei die Trennung und Abschleuderung der Tonerteilchen von den Trägerteilchen leichter erfolgt. Andererseits k^nn^^UiTdielektrischer Durchschlag ujn (■V-sl-Acc-/eher auftreten. Eine Verschleierung (des Tonerbilds) kann durch die Wechselspannungskomponente verhindert werden. Der dielektrische Durchschlag oder Durchbruch kann auch durch vollständige oder teilweise Isolierung der Oberflächen der Steuerelektrode 12 und der Hülse 2a mittels eines Kunstharz- oder Oxidüberzugs oder durch Verwendung isolierender Trägerteilchen, wie sie nachstehend noch näher beschrieben werden sollen, verhindert werden.In addition to a sinusoidal waveform, the alternating voltage component can also have a square or triangular waveform. Although there is a certain dependence on the frequency, the higher the voltage, the more violently the magnetic brush of the developer vibrates, so that the separation and throwing off of the toner particles from the carrier particles takes place more easily. On the other hand, dielectric breakdown ujn (■ V-sl-Acc- / tends to occur. Fogging (of the toner image) can be prevented by the AC voltage component. Dielectric breakdown or breakdown can also be achieved by completely or partially isolating the surfaces of the control electrode 12 and the sleeve 2a by means of a synthetic resin or oxide coating or by using insulating carrier particles, as will be described in more detail below.
Beim Entwicklungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Magnetbürste aus dem Zweikomponentenentwickler außer Berührung mit dem Bildträger 1 gehalten,In the development method according to this embodiment the magnetic brush from the two-component developer is kept out of contact with the image carrier 1,
aufon
und die Steuerelektrode 12 ist dazwischen so angeordnet, daß die Entwicklung mittels der Magnetbürste unter dem schwingenden elektrischen Feld erfolgt. Hierdurch werden Trennung und Abschleuderung (übertragung) der Tonerteilchen von der Magnetbürste verbessert, e«ine Anlagerung von Trägerteilchen am Bildträger 1 verhindert und damit die Verwendung von Toner- und Trägerteilchen in feinpulveriger Form ermöglicht, remzufolge läßt sich auf diese Weise ein Tonerbild hoher Güte erzeugen.and the control electrode 12 is arranged therebetween so that the development by means of the magnetic brush under the oscillating electric field takes place. This causes separation and throwing off (transfer) of the toner particles Improved by the magnetic brush, an accumulation of carrier particles on the image carrier 1 is prevented and thus the use of toner and carrier particles in fine powdery form enables, remnachzu can be produce a high quality toner image in this way.
Da hierbei der Magnetbürstenflor nicht mit dem Bildträger in Berührung steht, die Steuerelektrode dazwischen angeordnet ist und die Entwicklung im schwingenden elektrischen Feld erfolgt, lassen sich die durch einen Zweikomponentenentwickler aus feinen Toner- und Trägerteilchen gebotenen Vorteile zur Erzeugung eines scharfen bzw. feinkörnigen Bilds hoher Güte voll nutzen.Since here the magnetic brush pile is not with the picture carrier is in contact, the control electrode is arranged in between and the development in the oscillating If there is an electric field, these can be reduced by a two-component developer made up of fine toner and carrier particles Make full use of the advantages offered to produce a sharp or fine-grained image of high quality.
Versuch QTry Q
Als Träger wurden kunstharzbeschichtete sphärische Ferritteilchen einer mittleren Teilchengröße von 30 einer Magnetisierung von 50 emu/g und eines spezifischen Widerstands von mindestens 1014n-cm verwendet.Resin-coated spherical ferrite particles having a mean particle size of 30, a magnetization of 50 emu / g and a specific resistance of at least 10 14 n-cm were used as the carrier.
Der Toner bestand aus nicht-magnetischen Teilchen aus 100 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Styrol-Acrylharzes, 10 Gew.-Teilen handelsüblichen Rußes und 5 GeW.-Teilen Nigrosine, und er besaß eine mittlere Teilchengröße von 10 um und wurde durch Mahlen und Granulieren hergestellt. Die Entwicklung erfolgte mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 16 mit einem Verhältnis von Tonerteilchen des Entwicklers D im Entwicklerbehälter 6 zu den Trägerteilchen von 10 Gew.-%. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug 15 uC/g.The toner consisted of non-magnetic particles of 100 parts by weight of a commercially available styrene-acrylic resin, 10 parts by weight of commercially available carbon black and 5 parts by weight of Nigrosine, and it had an average particle size of 10 µm and was prepared by grinding and granulating. The device was used for development 16 with a ratio of toner particles of the developer D in the developer container 6 to the carrier particles of 10% by weight. The mean amount of charge on the toner was 15 µC / g.
Der verwendete Bildträger 1 wies ein lichtempfindliches Element aus CdS auf; seine Umfangsgeschwindigkeit betrug 180 mm/s. Das höchste Potential des auf dem Bildträger 1 erzeugten elektrostatischen bzw. Ladungsbilds betrug -500 V, das Potential der bildfreien Bereiche -100 V.The image carrier 1 used had a photosensitive one Element made of CdS on; its peripheral speed was 180 mm / s. The highest potential of the 1 generated electrostatic or charge image was -500 V, the potential of the image-free areas -100 V.
Die einen Außendurchmesser von 30 mm besitzende Hülse 2a drehte sich mit 100/min. Die Magnetflußdichte der N- und S-PoIe der Magnetrolle 2b betrug 900 Gauss bei einer Drehzahl von 1000/min. Bei einer 0,4 mm dicken Entwicklerschicht betrug der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 1,5 mm (d.h. 1500 μΐη) . Die Steuerelektrode 12 war 0,5 mm weit von der Oberfläche des Bildträgers 1 entfernt. An die Steuerelektrode 12 wurde eine Überlagerungsspannung aus einer Gleichspannung von -200 V und einer Wechselspannung von 1,5 kHz und 1000 V angelegt, während an die Hülse 2a eine Gleichspannung von -250 V angelegt wurde. Zur Bildung der Steuerelektrode 12 waren einen Durchmesser von 0,2 mm besitzende Drähte mit gegenseitigen Abständen von 1 mm parallel zur Hülse 2a gespannt.The sleeve 2a, which has an outer diameter of 30 mm turned at 100 / min. The magnetic flux density of the N and The S-PoIe of the magnet roller 2b was 900 Gauss at a speed of 1000 rpm. With a 0.4 mm thick developer layer the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 1.5 mm (i.e. 1500 μm). The control electrode 12 was 0.5 mm far from the surface of the image carrier 1. A superposition voltage was applied to the control electrode 12 applied from a direct voltage of -200 V and an alternating voltage of 1.5 kHz and 1000 V, while a DC voltage of -250 V was applied to the sleeve 2a. To form the control electrode 12 were 0.2 mm diameter wires spaced 1 mm apart parallel to the sleeve 2a excited.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwicklete (Toner-)Bild mittels einer Koronaentladungsvorrichtung auf Normalpapier übertragen und dann zum Fixieren durch eine Heizwalzen-Fixiervorrichtung einer Oberflächentemperatur von 140 0C geleitet. Das auf dem Vervielfältigungs- oder Kopierpapier erzeugte Bild besaß eine hohe Dichte und war außerordentlich klar bzw. scharf .(feinkörnig) und frei von Kanten-After development under the specified conditions, the developed (toner) image was transferred to normal paper by means of a corona discharge device and then passed through a heating roller fixing device with a surface temperature of 140 ° C. for fixing. The image produced on the duplicating or copying paper had a high density and was extremely clear or sharp.
3Q effekt und Verschleierung. Auch nach 50 000 hergestellten Kopien war die Bildgüte praktisch unverändert.3Q effect and concealment. Even after 50,000 manufactured Copies, the image quality was practically unchanged.
Versuch R
Als Trägerteilchen wurden durch Dispergieren von 50 Gew.-% Attempt R
As carrier particles, by dispersing 50% by weight
''·'" "' '"'"**' %e34i 1655 I'' · '""''"'" ** ' % e 34i 1655 I.
feinen Ferrits in äinem Kuhstharz hergestellte magm'ti- |ί sehe Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 20 |Jm, || einer Magnetisierung von 30 emu/g und eines spezifi4chen |magm'ti- | ί made of fine ferrite in a cow resin see particles with a mean particle size of 20 | Jm, || a magnetization of 30 emu / g and a specific |
Widerstands von mindestens 10 η-cm verwendet; die4e Teilchen wurden durch Erwärmung der Abrundungsbehanälung (zur Bildung sphärischer Tauchen) unterworfen. Die Tonerteilchen bestanden auii nicht-magnetischen Teilchen einer mittleren Teilchengröße von 5 um. Die Entwicklung erfolgte in der Vorrichtung gemäß Fig. 17- mit einem Tonerteilchen/Trägerteilchtin-Verh'iltnis von 5 Gew.-% im Entwickler D im Entwicklerbehälter 6. Die mittlere Ladungsmenge des Toners betrug 30 uC/g.Resistance of at least 10 η-cm used; die4e Particles were subjected to rounding treatment (to form spherical dips) by heating. the Toner particles consisted of non-magnetic particles an average particle size of 5 µm. The development took place in the device according to FIG. 17 with a Toner particles / carrier particle ratio of 5% by weight im Developer D in developer container 6. The average amount of charge of the toner was 30 µC / g.
Es wurde derselbe Bildträger 1 wie in Versuch Q verwendet. Die Hülse 2a besaß wiederum einen Außendurchmesser von 30 mm, doch betrug ihre Drehzahl 150/min. Die M4gnetflußdichte des der Entwicklungszone A gegenüberstehenden Magnetpols der Magnetrolle 2b betrug 1200 Gauss. Bei einer Dicke der Entwicklerschicht von 0,5 mm betrug der Abstand zwischen Hülse 2a und Bildträger 1 1,0 mm. Die Steuerelektrode 12 bestand aus einem.Maschengefüge, bei dem 50 um dicke Drähte schräg zur Axialrichtung der Hülse 2a und einander unter Bildung von 1 mm weiten Öffnungen kreuzend angeordnet waren. Diese Steuerelektrode 12 war in einem Abstand von 0,3 mm von der Oberfläche des Bildträgers 1 angeordnet. Eine Vorspannung aus einer Wechselspannungskomponente von 300 Hz und 700 V wurde an die Steuerelektrode 12 angelegt, während eine Vorspannung mit einer Gleichspannungskomponente von -200 V der Hülse 2a aufgeprägt wurde.The same image carrier 1 as in experiment Q was used. The sleeve 2a again had an outer diameter of 30 mm, but its speed of rotation was 150 rpm. The magnetic flux density of the magnetic pole of the magnet roller 2b facing the development zone A was 1200 gauss. With a developer layer thickness of 0.5 mm, the distance between the sleeve 2a and the image carrier 1 was 1.0 mm. The control electrode 12 consisted of einem.Maschengefüge, wherein 50 to thick wires obliquely to the axial direction of the sleeve 2a and each of 1 mm to form wide openings were arranged crossing. This control electrode 12 was arranged at a distance of 0.3 mm from the surface of the image carrier 1. A bias voltage consisting of an alternating voltage component of 300 Hz and 700 V was applied to the control electrode 12, while a bias voltage with a direct voltage component of -200 V was impressed on the sleeve 2a.
Nach der Entwicklung unter den angegebenen Bedingungen wurde das entwickelte Bild auf die in Versuch Q beschriebene Weise auf das Papier übertragen und fixiert. Das so erzeugte Bild besaß dieselben Eigenschaften, wieAfter developing under the specified conditions, the developed image became that described in Experiment Q. Way transferred to the paper and fixed. The image thus produced had the same properties as
sie in Versuch Q angegeben sind. Nach 50 000 Kopien trat ebenfalls praktisch keine Verschlechterung der Bildgüte auf.they are given in experiment Q. After 50,000 copies there was also virtually no deterioration in image quality.
Versuch STry S
Entwicklung, Übertragung und Fixierung erfolgten auf dieselbe Weise wie in Versuch Q, nur mit dem Unterschied, daß ein Drahtabstand von 2 nun für die Steuerelektrode gewählt wurde, die Wechselspannungskomponente der an die Steuerelektrode 12 angelegten Überlagerungsspannung 300 kHz bei 500 V betrug und eine Wechselspannung von 2 kHz und 1000 V zusätzlich zur Gleichspannung an die Hülse 2a angelegt wurde. Das auf diese Weise erhaltene Bild auf dem Kopierpapier besaß dieselben Eigenschaften wie in Versuch Q und blieb auch nach Herstellung von 50 000 Kopien praktisch unverändert.Development, transfer and fixation were carried out in the same way as in experiment Q, only with the difference that that a wire spacing of 2 has now been chosen for the control electrode, the alternating voltage component of the the superimposition voltage applied to the control electrode 12 was 300 kHz at 500 V and an alternating voltage of 2 kHz and 1000 V in addition to the direct voltage was applied to the sleeve 2a. The one obtained in this way The image on the copy paper had the same properties as in Experiment Q and remained even after production of 50,000 copies practically unchanged.
Versuch TTries
Entwicklung übertragung und Fixierung erfolgten wiederum auf dieselbe Weise wie in Versuch R, nur mit dem Unterschied, daß die Drähte der Steuerelektrode 12 einander unter Festlegung von 2 mm weiten Maschen kreuzten und an die Hülse 2a zusätzlich zur Gleichspannungskomponente eine Wechselspannungskomponente von 2 kH und 400 V angelegt wurde. Die Bildgüte entsprach derjenigen gemäß Versuch R und blieb auch nach Herstellung von 50 000 Kopien praktisch unverändert.Development, transfer and fixation took place again in the same way as in experiment R, the only difference being that the wires of the control electrode 12 overlap while establishing 2 mm wide meshes and crossed the sleeve 2a in addition to the direct voltage component an alternating voltage component of 2 kH and 400 V was applied. The image quality corresponded to that according to Experiment R and remained practically unchanged even after 50,000 copies had been made.
3030th
Versuch UTry u
Entwicklung, Übertragung und Fixierung wurden auf die anhand von Versuch S beschriebene Weise durchgeführt, nur mit dem Unterschied, daß an der SteuerelektrodeDevelopment, transfer and fixation were carried out in the manner described in Experiment S, only with the difference that on the control electrode
3Ϊ1Ϊ6553-1655
eine Gleichspannung von >-150 V lag und der Hülse 2a eine Uberlagerungsspannung aus einer Gleichspannungskomponente von -250 V und einer Wechselspannungskomponente von 1,5 kHz und 2000 V aufgeprägt wurde. Das unter diesen Bedingungen erzeugte Bild besaß dieselben Eigenschaften wie bei Versuchen Q und S.a DC voltage of> -150 V was and the sleeve 2a a Superimposed voltage from a direct voltage component of -250 V and an alternating voltage component of 1.5 kHz and 2000 V was impressed. The image formed under these conditions had the same properties as in experiments Q and S.
Versuch VExperiment V
Unter sonst gleichen Bedingungen wie ii Versuch T wurden im Unterschied dazu eine Gleichspannung von -200 V an die Steuerelektrode 12 angelegt und eine Überlagerungsspannung aus einer Gleichspannung von -200 V und einer Wechselspannung von 1 kHz und 800 V der Hülse 2a aufgeprägt. Dabei wurden dieselben Ergebnisse erzielt wie in Versuchen R und T.Under otherwise the same conditions as II experiment T. In contrast to this, a direct voltage of -200 V is applied to the control electrode 12 and a superimposed voltage of a direct voltage of -200 V and a AC voltage of 1 kHz and 800 V impressed on the sleeve 2a. The same results were obtained as in experiments R and T.
Bei Verwendung eines Zweikomponontenentwicklers beim bisherigen Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren kann die Teilchengröße der Toner- und Trägerteilchen nicht wesentlich verringert werden, so daß sich auch ein Wiedergabe- oder Kopiebild hoher Güte nicht erzielen läßt.When using a two-component developer with the previous magnetic brush development processes have not made the particle size of the toner and carrier particles materially can be reduced, so that a reproduced or copied image of high quality cannot be obtained either.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen die Steuerelektrode zur Erzeugung des schwingenden elektrischen Felds in der Entwicklungszone und zur Steuerung dieses Felds so angeordnet, daß die Tonerteilchen innerhalb des schwingenden elektrischen Felds eine Wolke bilden können Demzufolge können ein Toner mit einer mittleren Teilchen·* größe von 1 - 20 μπι und ein Träger mit einer mittleren Teilchengröße von 4-50 μΐη, bevorzugt 5-50 μΐη, verwendet werden. Auf diese Weise läßt sich ein Wiedergabebild zufriedenstellender Dichte sowie einer hohen Tonabstufung und Auflösung erzielen.In the method according to the invention, however, the control electrode to generate the oscillating electric field in the development zone and to control it Field arranged so that the toner particles can form a cloud within the oscillating electric field Accordingly, a toner with an average particle · * size of 1-20 μπι and a carrier with an average Particle size of 4-50 μm, preferably 5-50 μm, is used will. In this way, a reproduced image of satisfactory density and high density can be obtained Achieve tonal gradation and resolution.
-70--70-
Da ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird (ein Mehrkomponentenentwickler kann ebenfalls verwendet werden), kann die Ladung des Toners im Vergleich zum Toner beim Einkomponentenentwicikler besser stabilisiert werden, so daß ein Zusammenklumpen (aggregation) des Toners weniger leicht auftritt.Since a two-component developer is used (a multi-component developer can also be used the charge of the toner can be better stabilized compared to the toner in the one-component developer so that aggregation of the toner is less likely to occur.
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Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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