DE69106073T2

DE69106073T2 - Entwicklungsprozess mit Magnetbürste.

Info

Publication number: DE69106073T2
Application number: DE69106073T
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Edahiro; Kazuo Fuji; Masahiko Kubo; Yoshihisa Kuramae; Akira Nakakuma; Toshio Nishino; Noriaki Tsubota; Akihiro Watanabe; Naruo Yabe
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: EP0469876A2; US5296328A; EP0469876A3; EP0469876B1; DE69106073D1

Description

(1) Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Entwicklungsprozeß in der elektrostatischen Photographie. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Entwicklungsprozeß mit Magnetbürste unter Verwendung eines magnetischen Zwei-Komponenten-Entwicklers.

(2) Beschreibung der verwandten Technik

Auf dem Gebiet der elektrostatischen Photographie wird der Entwicklungsprozeß mit Magnetbürste unter Verwendung eines magnetischen Zwei-Komponenten-Entwicklers, umfassend einen elektroskopischen Toner und einen magnetischen Träger, weit verbreitet durchgeführt.
Entsprechend dem Entwicklungsprozeß mit Magnetbürste wird ein magnetischer Zwei-Komponenten-Entwickler in Form einer Magnetbürste durch eine Entwicklerhülse, die in ihrem Inneren angebrachte Magneten aufweist, aufgetragen, und die Magnetbürste wird in Gleitkontakt mit der Oberfläche einer Walze aus lichtempfindlichem Material gebracht. An diesem Punkt wird lediglich der mit einer vorher bestimmten Polarität aufgeladener Toner auf ein auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material gebildetes elektrostatisches latentes Bild aufgetragen, und das latente Bild wird unter Bildung eines Tonerbilds sichtbar gemacht. Das gebildete Tonerbild wird zur Bildung des angestrebten Bilds auf ein vorher bestimmtes Papierblatt übertragen.
Bei diesem Entwicklungsprozeß wird eine Methode der Erhöhung der Intensität eines zwischen der Entwicklungshülse und der Walze aus lichtempfindlichem Material gebildeten elektrischen Felds allgemein als Mittel zur Erhöhung der Bilddichte angewandt, und zu diesem Zweck wird die zwischen der Entwicklungshülse und der Walze aus lichtempfindlichem Material angelegte Spannung erhöht oder die Entfernung zwischen ihnen verkürzt.
Falls das oben erwähnte Mittel angewandt wird, wird sogenanntes Träger-Verschleppen (carrier dragging) verursacht, d.h. ein Problem der Übertragung und Adhäsion von Träger- Partikeln in der Magnetbürste auf die Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material. Darüber hinaus wird das Träger-Verschleppen noch deutlicher erkennbar, falls, um ein Bild mit hoher Qualität zu erhalten, die magnetische Bindekraft der Magnetbürste durch Verwendung eines Trägers mit niedriger Sättigungsmagnetisierung geschwächt wird.
Als Mittel, um das Auftreten dieses Träger-Verschleppens zu verhindern wurden vorgeschlagen (i) eine Methode, bei der die Größe der Magnetkraft auf der Oberfläche der Entwicklungshülse erhöht wird, oder die Position des Flußzentrums des in der Entwicklungshülse angeordneten Hauptmagneten um 2 bis 15º von der Position der größten Nähe zum lichtempfindlichen Material stromabwärts in Entwicklerauftragsrichtung verschoben wird (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 62-17775), und (ii) eine Methode, bei der die auf die Magnetbürste ausgeübte Magnetkraft, wenn die Magnetbürste in die Entwicklerzone eintritt (die Zone, wo die Magnetbürste in Gleitkontakt mit der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material gebracht wird) verschieden von der auf die Magnetbürste ausgeübten Kraft eingestellt wird, wenn die Magnetbürste aus der Entwicklerzone herauskommt.
Entsprechend diesen Methoden (i) und (ii) kann das Auftreten von Träger-Verschleppen in gewissem Ausmaß kontrolliert werden. Da jedoch eine starke Magnetkraft in der Entwicklerzone wirkt, wird die Magnetbürste hart, mit dem Ergebnis, daß die Trägerpartikel in der Magnetbürste einen unerwünschten Einfluß auf die latente Bildfläche auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichen Material ausüben und daß ein neues Problem der Verminderung der Bildqualität des erhaltenen Bilds entsteht.
IBM Technical Disclosure Bulletin Bd. 17 Nr. 9, Februar 1975, beinhaltet auf Seiten 2684 bis 2686 einen Bericht "Magnetic Configuration for Magnetic Brush Developer" von A.H. Knight, der einen Entwicklungsprozeß für ein latentes elektrostatisches Bild unter Verwendung eines Zwei-Komponenten-Entwicklers offenbart, wobei eine Magnetbürste auf einer Entwicklerhülse mit darin vorgesehenen Magneten verwendet wird und die Bürste zum Aufbringen des Entwicklers auf diese Oberfläche in Gleitkontakt mit der Oberfläche eines lichtempfindlichen Materials gebracht wird zur Entwicklung eines elektrostatischen Bildes. Die magnetischen Felder in der Entwicklerzone sind graphisch abgebildet und diskutiert, und es ist möglich, aus dem Graph der zu der Oberfläche der Entwicklerhülse normalen und zur Oberfläche der Entwicklerhülse tangentialen Magnetfelder die Bedingung abzuleiten, daß
Px ≥ 430, oder
Px ≤ 430 und Py > - Px + 800,
worin Px die in Gauss gemessene Magnetkraft darstellt, die in der tangentialen Richtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse wirkt und Py die in Gauss gemessene Magnetkraft darstellt, die in Normalrichtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse wirkt.
IBM Technical Disclosure Bulletin Bd. 29 Nr. 6, November 1986, beinhaltet auf Seiten 2776 bis 2778 einen Bericht "Magnetic Brush Developer Structure", in dem Figur 3 zeigt, daß sich die Komponenten des Magnetfelds von vorwiegend radial (normal zur Oberfläche der Entwicklungshülse) zu vorwiegend tangential zur Oberfläche der Entwicklungshülse ändern, wenn die Magnetbürste von der "nip" ("Berührungslinien") zur "post-nip"-Position ("post-Berührungslinien") wandert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein primäres Ziel der Erfindung, einen Entwicklungsprozeß unter Verwendung eines magnetischen Zwei-Komponenten-Entwicklers zur Verfügung zu stellen, in dem Träger- Verschleppen effizient kontrolliert wird und ein Bild mit einer hohen Qualität bei einer hohen Bilddichte erhalten werden kann.
Genauer gesagt, wird entsprechend der Erfindung ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bild zur Verfügung gestellt, das umfaßt Verwendung eines Zwei- Komponenten-Entwicklers, Auftragen des magnetischen Entwicklers in Form einer Magnetbürste durch eine Entwicklungshülse mit im Innern angebrachten Magneten, und in-Gleitkontant- Bringen der Magnetbürste des Entwicklers mit der Oberfläche einer Walze aus lichtempfindlichem Material (24) zur Entwicklung eines auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichen Material gebildeten elektrostatischen latenten Bilds,
worin das Entwickler-Belegungs-Verhältnis R in der Entwicklerzone, dargestellt durch die folgende Formel, die Bedingung 30 < R < 75 erfüllt:
R = M x (T/D x 1/δt + C/D x 1/δc)/H
worin M die Menge (g/cm²) des pro Flächeneinheit der Entwicklungshülse aufgetragenen Entwicklers darstellt, H die Entfernung (cm) zwischen der Walze aus lichtempfindlichem Material und der Entwicklungshülse an Position (S) darstellt, wo beide sich einander am nächsten annähern, T/D die Tonerkonzentration, Gew.-%, im Entwickler darstellt, C/D die Trägerkonzentration, Gew.-%, im Entwickler darstellt, δt die wahre Dichte (g/cm³) des Toners darstellt, und δc die wahre Dichte (g/cm³ des Trägers darstellt; und
worin das Entwickeln unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß die Position, wo der Gleitkontakt der Magnetbürste mit der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material endet, die folgende Bedingung erfüllt ist:
Px ≥ 430, oder
Px < 430 und Py ≥ - + 800,
worin Px die in tangentialer Richtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse ausgeübte Magnetkraft in Gauss darstellt, und Py die in normaler Richtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse ausgeübte Magnetkraft in Gauss darstellt.
Entsprechend dem Entwicklungsprozeß der Erfindung kann die Entwicklung effektiv ausgeführt werden, sogar wenn eine Entwicklungshülse mit einem kleinen Durchmesser verwendet wird, und daher kann die Entwicklungsapparatur in vorteilhafter Weise kompakt ausgestaltet werden. Darüber hinaus kann Träger-Verschleppen effizient verhindert werden, sogar wenn ein Träger mit einer kleinen Sättigungsmagnetisierung verwendet wird, und daher kann ein Bild mit sehr hoher Qualität erhalten werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein Diagramm, das den Zustand der Entwicklerzone im erfindungsgemäßen Verfahren illustriert.
Figur 2 ist ein Diagramm, das die magnetische Kraft auf die Entwicklungshülse an der Position darstellt, wo der Gleitkontakt der Magnetbürste mit der Walze aus lichtempfindlichem Material in der Entwicklerzone endet (am Endpunkt der Entwicklerzone).
Figur 3 ist ein Diagramm, das die Verteilung der Magnetkraft in Normalrichtung der Entwicklungshülse bei Durchgang 4-2 von Beispiel 4 zeigt.
Figur 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung der Komponenten der Magnetkraft in tangentialer und normaler Linienrichtung am Endpunkt der Entwicklerzone zum gebildeten Bild in Beispiel 1 darstellt.
Figur 5 ist ein Diagramm, das die Verteilung der Magnetkraft in Normallinienrichtung auf die Entwicklungshülse in Durchgang 4-10 von Beispiel 4 zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung basiert auf der neuen Entdeckung, daß, falls die Magnetkraft auf der Oberfläche der Entwicklungshülse in Vektoren in tangentialer Richtung und Normalrichtung am Endpunkt des Gleitkontakts der Magnetbürste des Zwei-Komponenten-Entwicklers mit der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material aufgeteilt wird und die Größe der Magnetkraft in jeder Richtung in einem spezifischen Bereich eingestellt wird, Träger-Verschleppen wirksam kontrolliert werden kann und ein Mangel wie Fehler am Ende eines festen Bildbereichs effizient überwunden werden kann.
Genauer gesagt, unter Bezug auf Fig. 1, die den Zustand der Entwicklerzone im erfindungsgemäßen Verfahren darstellt, ist eine Entwicklungshülse 16 aufgebaut aus einem nicht-magnetischen Material wie Aluminium, und eine magnetische Walze 52 ist in der Hülse 16 angebracht. Die magnetische Walze 52 hat eine Struktur, bei der Pole N und Pole S abwechselnd angeordnet sind, und durch Drehen der Hülse 16 in Pfeilrichtung wird ein der Hülse 16 zugeführter Entwickler in Form einer Magnetbürste 18 aufgetragen, und die Entwicklung wird bewirkt durch den Gleitkontakt der Magnetbürste 18 mit einer Walze aus lichtempfindlichem Material 24.
Erfindungsgemäß wird in einer Entwicklerzone, wo die Magnetbürste 18 in Kontakt mit der Walze aus lichtempfindlichen Material 24 (dargestellt durch A in Fig. 1) in Kontakt gebracht wird, die auf die Oberfläche P der Hülse 16 an der Endposition dieses Gleitkontakts wirkende Magnetkraft in zwei Vektoren der Tangentialrichtungs-Komponente Px (Gauss) und der Normalrichtungs-Komponente Py (Gauss) aufgeteilt, wie in Fig. 2 dargestellt, und die Entwicklung wird durchgeführt unter Bedingungen, die die Bedingung Px ≥ 430, oder Px < 430 und Py ≥ - Px + 800 erfüllen, wodurch Träger-Verschleppen wirksam kontrolliert werden kann.
Die obigen bedingenden Formeln wurden empirisch gefunden, und der Grund, warum Träger-Verschleppen effektiv kontrolliert werden kann, wenn die obige Bedingung erfüllt wird, wurde nicht ausreichend aufgeklärt, die Erfinder vermuten jedoch folgendes.
Im Fall wenn Px mindestens 430 Gauss ist wirkt eine große magnetische Kraft in tangentialer Richtung der Hülse 16 auf die Magnetbürste 18, wenn die Magnetbürste 18 sich von der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material 24 trennt, und die Magnetbürste 18 liegt daher auf der Oberfläche der Hülse 16. Entsprechend kann Übertragung des Trägers auf die Walze aus lichtempfindlichen Material 24 von der magnetischen Bürste, d.h. Träger-Verschleppen, wirksam kontrolliert werden.
Darüber hinaus ist die Anziehungskraft der Magnetbürste 18 zu der Oberfläche der Hülse 16 groß, falls die magnetische Kraftkomponente Py in Normalrichtung nicht kleiner ist als -Px + 800, obwohl Px kleiner ist als 430 Gauss, und daher kann Träger-Verschleppen ebenfalls wirksam kontrolliert werden.
Erfindungsgemäß kann Träger-Verschleppen wirksam kontrolliert werden, indem die Größe der Tangentialrichtungs-Komponente der Magnetkraft auf die Oberfläche der Entwicklungshülse der oben erwähnten Art eingestellt wird, und solange die obige Bedingung erfüllt ist, kann ein magnetischer Träger mit einer kleinen Sättigungsmagnetisierung verwendet werden, beispielsweise durch Verminderung der-Intensität der Magneten in der Entwicklungshülse. Das heißt, daß ein Bild mit einer hohen Qualität erhalten werden kann, während Träger-Verschleppen verhindert wird.
Die Einstellung der Magnetkraft Px in tangentialer Richtung und der Magnetkraft Py in Normalrichtung kann beispielsweise erreicht werden, indem die Positionen der Pole N und der Pole S in der Magnetwalze 52 entsprechend dem Durchmesser der Entwicklungshülse 16 geeignet angeordnet werden. Es ist bevorzugt, daß die maximale Magnetkraft jedes der Pole N und S in der Magnetwalze 52 kleiner ist als 1500 Gauss, insbesondere kleiner als 1200 Gauss. Falls die Magnetkraft den oben erwähnten Bereich übersteigt, wird die Magnetbürste hart, und die Qualität des erhaltenen Bildes neigt zur Verminderung.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die Entwicklung durchgeführt, indem der Entwickler so zugeführt wird, daß das Entwickler-Belegungs-Verhältnis R in der Entwicklerzone, dargestellt durch die folgende Formel, die Bedingung von 30 < R < 40 erfüllt:
R = M x (T/D x 1/ δt + C/D x 1/ δc)/H
worin M die Menge (g/cm²) des pro Flächeneinheit der Entwicklungshülse aufgetragenen Entwicklers darstellt, H die Entfernung (cm) zwischen der Walze aus lichtempfindlichem Material und der Entwicklungshülse an Position (S) darstellt, wo beide sich einander am nächsten nähern, T/D die Toner-Konzentration (Gew.-%) im Entwickler darstellt, C/D die Trägerkonzentration (Gew.-%) im Entwickler darstellt, δt die wahre Dichte (g/cm³) des Toners darstellt und δc die wahre Dichte (g/cm³) des Trägers darstellt.
Das Entwickler-Belegungs-Verhältnis R ist eine dimensionslose Zahl, die das Verhältnis (%) des durch den Zwei-Komponenten-Entwickler belegte Volumens im Volumen der Entwicklerzone A ausdrückt. Dieser Wert R definiert den Fließzustand des Entwicklers und bestimmt die Nachschubkapazität des Toners im Entwickler und die Kontrollkraft für die Tonerstreuung. Beispielsweise wird, wenn der Wert R klein wird, das Verhältnis des die Entwicklerzone A belegenden Entwicklers reduziert, und daher bilden sich Luftströme, die durch die Entwicklerzone A entlang der Rotationsrichtung der Walze aus lichtempfindlichem Material 24 und in Rotationsrichtung der Entwicklungshülse 16 verlaufen. Daher wird der Toner leicht entlang dieser Luftströme von der Entwicklerzone (A) verstreut. Falls der Wert R weiter abnimmt, wird die Bilddichte nicht nur durch Verstreuen des Toners, sondern auch durch Verminderung der Toner-Nachschubkakazität vermindert. Andererseits nimmt, wenn der Wert R groß wird, das Verhältnis des die Entwicklerzone A belegenden Entwicklers zu, Zusetzen der Entwicklerzone mit dem Entwickler wird leicht verursacht, und leichtes Fließen des Entwicklers wird behindert, mit dem Ergebnis, daß eine Ablagerung auf der Entwicklungshülse 16 auftritt. Entsprechend kann die Entwicklungshülse 16 nicht gleichmäßig rotieren, die Magnetbürste des Entwicklers wird gestört, und Verstreuen des Toners wird leicht verursacht. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Prozeß wird durch Durchführung der Entwicklung unter solchen Bedingungen, daß der Wert R größer ist als 30 %, aber kleiner als 40 %, Verstreuen des Toners von der Entwicklerzone A wirksam verhindert, und es kann ein Bild mit einer geeigneten Dichte geformt werden.
Die Einstellung des Werts R kann erreicht werden durch Einstellen der Magnetkraft der magnetischen Walze 52 in der Entwicklungshülse 16, die Schnittlänge der Magnetbürste, die Charakteristika des Entwicklers, die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungshülse und ähnliches.
Im erfindungsgemäßen Entwicklungsprozeß wie in Fig. 1 dargestellt ist die Entwicklungshülse 16 mit einer Stromquelle 50 verbunden, und es wird eine Wechselspannung angelegt, die ein alternierendes elektrisches Feld zwischen dem maximalen Potential und dem minimalen Potential eines auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material 24 gebildeten latenten Bilds bildet, wodurch Bildungleichmäßigkeit, Bildverschleierung und Verstreuen des Toners auf die Nicht-Bild- Fläche wirksam verhindert werden kann. Es wird angenommen, daß ein Nachteil wie Verstreuen des Toners hauptsächlich zurückgeführt werden muß auf Zufuhr einer überschüssigen Menge des Toners auf das latente Bild auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material 24. Durch Anlegen der obenerwähnten Wechselspannung kann der auf der latenten Bildfläche oder in Nachbarschaft davon haftende überschüssige Toner wieder zur Entwicklungshülse 16 zurückgeführt werden, mit dem Ergebnis, daß Verstreuen des Toners verhindert werden kann. Es kann eine Wechselspannung mit einer Spitzenspannung zwischen dem maximalen Potential und dem minimalen Potential des elektrostatischen latenten Bilds verwendet werden, und die Spitzenspannung beträgt bevorzugt 60 bis 90 % der Spannungsdifferenz zwischen dem maximalen Potential und dem minimalen Potential. Die Wechselspannung beträgt im allgemeinen 100 bis 800 Volt und bevorzugt 300 bis 700 Volt. Beispielsweise ist es bevorzugt, daß in dem Zustand, in dem die Wechselspannung angelegt wird, das Potential der Entwicklungshülse 16 einen Wert zwischen dem Oberflächenpotential und dem Restpotential der Walze aus lichtempfindlichem Material ist. Es ist auch bevorzugt, daß die Frequenz der Wechselspannung 0.2 bis 4 kHz, insbesondere 0.5 bis 3 kHz beträgt.
Falls dieser die Anwendung einer Wechselspannung umfassende Entwicklungsprozeß zur Bildung eines Rasterbilds angewendet wird, kann Verstreuen des Toners in den Randbereich eines Rasterbilds wirksam verhindert werden, und daher kann dieser Entwicklungsprozeß besonders vorteilhaft für die Bildung von Abbildungen durch ein sogenanntes digitales Kopiergerät angewandt werden.
Unter Bezug auf Fig. 3, die die Verteilung der magnetischen Kraft in der Normalrichtung der Oberfläche der Entwicklungshülse in der Entwicklungszone A darstellt, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Position Yp, die die maximale magnetische Kraft auf der Oberfläche der Entwicklungshülse zeigt, etwa 0.035 bis 0.6 Radian, insbesondere 0.14 bis 0.42 Radian stromaufwärts der Flußrichtung des Entwicklers verschoben ist von der Position S, an der die Entwicklungshülse 16 und die Walze aus lichtempfindlichem Material 24 sich am stärksten aneinander annähern. Durch Verschieben der Position der maximalen magnetischen Kraft in einem gewissen Ausmaß in der Normalrichtung von der zentralen Position S der Entwicklerzone kommt nämlich die Magnetbürste S in der Stromaufwärtsrichtung des Entwicklers zu liegen, und daher trifft in der Entwicklerzone A die Magnetbürste 18 nicht stark auf die Walze aus lichtempfindlichen Material 24 auf, und die Freiheit der Magnetbürste, d.h. des magnetischen Trägers, nimmt zu. Entsprechend kann die Bildung einer Schleifspur des Trägers auf dem geformten Bild effektiv verhindert werden.
In dem Fall, in dem die Position Yp der maximalen magnetischen Kraft in der oben angegebenen Weise eingestellt wird, kann ein Bild hoher Qualität sogar unter Bedingungen erhalten werden, bei denen der Bereich des Entwickler-Belegungs- Verhältnisses R auf 30 < R < 75 ausgedehnt wird, und die Beschränkungen der Entwicklungsbedingungen können abgeschwächt werden. Auch in dieser Ausführungsform kann Verstreuen des Toners wirksam verhindert werden, indem eine Wechselspannung wie oben erwähnt an die Entwicklungshülse 16 angelegt wird.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungshülse 60 bis 800 mm/sec beträgt, insbesondere 90 bis 450 mm/sec, und es ist bevorzugt, daß die Schnittlänge der Magnetbürste 0.6 bis 1.6 mm, insbesondere 0.8 bis 1.4 mm beträgt, obwohl die bevorzugte Schnittlänge in gewissem Ausmaß von der Flußdichte abhängt.
Es ist auch bevorzugt, daß die D-5-Distanz (H) 0.4 bis 1.6 mm beträgt, insbesondere 0.6 bis 1.4 mm. Erfindungsgemäß kann der Durchmesser der Entwicklungshülse 12 15 bis 50 mm betragen, und das Belegungsverhältnis der Entwicklungshülse 12 im Entwicklungsmechanismus kann reduziert werden.
Erfindungsgemäß kann als lichtempfindliches Material jedes üblicherweise für die Elektrophotographie verwendete lichtempfindliche Material eingesetzt werden, wie lichtempfindliches Selen-Material, ein amorphes lichtempfindliches Siliciummaterial, ein lichtempfindliches Zinkoxidmaterial, ein lichtempfindliches Cadmiumselenidmaterial, ein lichtempfindliches Cadmiumsulfidmaterial, und verschiedene lichtempfindliche organische Materialien.
Die Gleichstrom-Gittervorspannungen, die zwischen der Entwicklungshülse und dem elektrisch leitenden Substrat der Walze aus lichtempfindlichem Material angelegt werden muß, wird bevorzugt so gewählt, daß die mittlere elektrische Feldintensität 100 bis 1000 V/mm, insbesondere 125 bis 700 V/mm beträgt.
Der im erfindungsgemäßen Entwicklungsprozeß verwendete Entwickler wird nun beschrieben.
Bevorzugt wird ein magnetischer Träger mit einer dichte δc von 3.50 bis 6.50 g/cm³, insbesondere 4.00 bis 5.50 g/cm³ verwendet, obwohl die bevorzugte Dichte in gewissem Ausmaß von der Trägerkonfzentration C/D abhängt. Ein magnetischer Träger vom Ferrittyp wird besonders bevorzugt verwendet.
Als Ferrit wurden gesinterte Ferrit-Partikel verwendet, aufgebaut aus mindestens einem aus der aus Zinkeisenoxid (ZnFe&sub2;O&sub4;), Yttriumeisenoxid (Y&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2;), Cadmiumeisenoxid (CdFe&sub2;O&sub4;), Gadoliniumeisenoxid (Gd&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2;), Kupfereisenoxid (CuFe&sub2;O&sub4;), Bleieisenoxid (PbFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9;), Nickeleisenoxid (NiFe&sub2;O&sub4;), Neodymeisenoxid (NdFeO&sub3;) Bariumeisenoxid (BaFe&sub1;&sub2;O&sub1;&sub9;), Magnesiumeisenoxid (MgFe&sub2;O&sub4;), Manganeisenoxid (MnFe&sub2;O&sub4;) und Lanthaneisenoxid (LaFeO&sub3;) bestehenden Gruppe ausgewählten Bestandteil. Insbesondere wurden weiche Ferrite, enthaltend mindestens einen Bestandteil, bevorzugt mindestens zwei Bestandteile, ausgewählt aus der aus Cu, Zn, Mg, Mn und Ni bestehenden Gruppe verwendet, beispielsweise ein Kupfer/Zink/Magnesium-Ferrit. Erfindungsgemäß werden von diesen Ferriten die die obige Bedingungen erfüllenden verwendet.
Es ist bevorzugt, daß die Sättigungsmagnetisierung des Trägers 40 bis 65 emu/g, insbesondere 45 bis 56 emu/g beträgt. Ein Ferrit-Träger, insbesondere ein sphärischer Ferrit-Träger, der diese Bedingung erfüllt, wird bevorzugt als magnetischer Träger verwendet. Es ist bevorzugt, daß die Partikelgröße des Ferritträgers 20 bis 140 um, insbesondere 50 bis 100 um beträgt.
Selbstverständlich variiert der elektrische Widerstand des Ferrit-Trägers entsprechend der chemischen Zusammensetzung, der elektrische Widerstand hängt jedoch ebenfalls von der partikulären Struktur, dem Herstellungsverfahren und der Art und Dicke des Überzugs ab. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß der Volumenwiderstand des Ferrit-Trägers 5 x 10&sup8; bis 5 x 10¹¹ Ω-cm, insbesondere 1 x 10&sup9; bis 1 x 10¹¹ Ω-cm beträgt.
Ein Toner mit einer Dichte δt von 1.00 bis 1.40 g/cm³, insbesondere 1.10 bis 1.20 g/cm³ wird verwendet, obwohl sich die bevorzugte Dichte entsprechend der Dichte des magnetischen Trägers oder der Tonerkonzentration sich ändert.
Der erfindungsgemäß verwendete Toner wird gebildet durch Einarbeiten eines Färbungsmittels, eines ladungskontrollierenden Mittels und gegebenenfalls bekannten Toneradditiven in ein Binderharzmedium, und ein Toner mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 1 x 10&supmin;¹¹ bis 5 x 10&supmin;&sup9; S/cm, insbesondere 5 x 10&supmin;¹&sup0; bis 1 x 10&supmin;&sup9; S/cm wird bevorzugt verwendet, und es ist bevorzugt, daß die Dielektrizitätskonstante des Toners 2.5 bis 4.5, insbesondere 2.5 bis 4.2 beträgt.
Das Binderharzmedium, Färbemittel, ladungskontrollierende Mittel und andere Toneradditive werden so ausgewählt und kombiniert, daß die oben erwähnten Charakteristika erhalten werden. Als Binderharzmedium kann verwendet werden ein Styrolharz, ein Acrylharz, ein Styrol/Acrylharz, ein Polyester, ein Epoxyharz, ein Kolophonium-modifiziertes Maleinsäureharz, ein Silikonharz, ein Xylolharz und ein Polyvinylbutyralharz. Es ist bevorzugt, daß das zu verwendende Harz einen Säurewert von 0 bis 25 hat. Im Hinblick auf die Fixierungseigenschaften ist es bevorzugt, daß die Glasübergangstemperatur 50 bis 65ºC beträgt.
Bekannte anorganische und organische Pigmente und Farbstoffe können einzeln oder in Form von Mischungen von zwei oder mehr von ihnen als Farbmittel verwendet werden, das in das Harz eingearbeitet wird. Beispielsweise können erwähnt werden Ruße, wie Ofenruß und Channel-Black, Eisenschwarz wie Trieisentetroxid, Titandioxid vom Rutiltyp, Titandioxid vom Anatastyp, Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Cadmiumgelb, Molybdänorange, Pyrazolonrot und Echtviolett B.
Bekannte ladungskontrollierende Mittel können eingesetzt werden. Beispielsweise können erwähnt werden öllösliche Farbstoffe, wie Nogrosin-Base (CI 504125), Ölschwarz (CI 20150) und Spilonschwarz, 1:1 oder 2: 1-Typ-Metallkomplexfarbstoffe, und Metall-(Komplex)-Salze von (Alkyl)salicylsäure und Naphthoesäure.
Die Partikelgröße der Tonerpartikel ist bevorzugt so, daß der volumenbezogene mittlere Durchmesser, gemessen mit einem Coulter-Zähler, 8 bis 14 um, insbesondere 10 bis 12 um beträgt. Die partikuläre Form kann eine unbestimmte Form, gebildet durch Schmelzkneten und Pulverisieren, oder eine sphärische Form, gebildet durch Dispersions- oder Suspensionspolymerisation sein.
Das Gewichtsverhältnis T/D des Toners im Entwickler beträgt bevorzugt 0.03 bis 0.08, insbesondere 0.035 bis 0.075.
Um das Ziel der Erfindung zu erreichen ist es bevorzugt, daß der elektrische Widerstand des Entwicklers als Ganzes 1 x 10&sup8; bis 1 x 10¹¹ Ω-cm, insbesondere 5 x 10&sup9; bis 5 x 10¹&sup0; Ω- cm beträgt. In dem Fall, wo das Gewichtsverhältnis T/D des Tomers im Entwickler erhöht wird, ist es, um wirksam Verstreuen des Toners zu verhindern, bevorzugt, daß die zugeführte Menge (M) reduziert wird und der Abstand zwischen Walze und Hülse (H) erhöht wird.

Beispiele

Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, die auf keinen Fall den Umfang der Erfindung beschränken.

Beispiel 1

Die Entwicklung wurde durchgeführt unter Verwendung eines verbesserten Modells des Laserdruckers LPX-1, geliefert von Mita Kogyo, unter im folgenden beschriebenen Bedingungen, während die Position und magnetische Kraft der Magneten in der Hülse verändert wurden, wodurch Abbildungen gebildet wurden.
Bei jedem der erhaltenen Bilder wurde das Auftreten von Träger-Verschleppen überprüft, und die magnetischen Kraftkomponenten der tangentialen Richtung und Normalrichtung im Endpunkt (Position P) der Entwicklungszone wurden gemessen. Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 1 und Fig. 4 dargestellt.

Entwicklungsbedingungen:

Hülsendurchmesser: 20 mm
Umfangsgeschwindigkeit der Hülse: 175 mm/sec
Walze aus lichtempfindlichem Material:
Negativ geladenes organisches lichtempfindliches Material Walzendurchmesser: 60 mm
Umfangsgeschwindigkeit der Walze: 70 mm/sec
Verhältnis Hülsendurchmesser/Walzendurchmesser: 1/3
Verhältnis Umfangsgeschwindigkeit Hülse/Walze: 2.5
Entfernung Walze/Hülse: 0.7 mm
Schnittabstand der Magnetbürste: 0.8 mm
Oberflächenpotential der Walze: -700V
Entwicklungsgittervorspannung: -400V
Entwickler: Zwei-Komponenten-Entwickler, umfassend Ferrit-Träger mit mittlerer Partikelgröße von 90 um und Toner mit Partikelgröße 12 um und elektrischem Widerstand 10&sup9; Ω-cm. Tabelle 1 Magnetische Kraft (Gauss) am Endpunkt der Entwicklerzone Träger-Dragging (Adhäsion in normaler Richtung in tangentialer Richtung Resultierende aus magnetischer Kraft in Normalrichtung und tangentialer Richtung nicht verursacht dto. verursacht

Beispiel 2

Bilder wurden unter Verwendung eines verbesserten Modells des Laserdruckers LPX-1, gelierfert von Mita Kogyo, unter im folgenden beschriebenen Bedingungen gebildet, während die Menge M des zugeführten Entwicklers, das Gewichtsverhältnis T/D des Toners, das Gewichtsverhätnis C/D des Trägers und der Abstand Walze-Hülse verändert wurde.
Die Eigenschaften der erhaltenen Bilder wurden bewertet und das Entwickler-Belegungs-Verhältnis R wurde bei jedem Durchgang berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Entwicklungsbedingungen

Hülsendurchmesser: 20 mm
Umfangsgeschwindigkeit der Hülse: 210 mm/sec
Walze aus lichtempfindlichem Material: negativ geladenes organisches lichtempfindliches Material
Oberflächenpotential der Walze: -700V
Entwicklungs-Gittervorspannung: -500V
Magnetische Kraft (Gauss) am Endpunkt (Position P) in der Entwicklungszone:
330 in Normalrichtung und 440 in tangentialer Richtung
Toner: umfassend in Polyester dispergierten Ruß und volumenbezogener mittlerer Durchmesser von 11 um und wahre Dichte von 1.11 g/cm³
Träger: umfassend einen Ferritkern, überzogen mit einem Harz, mit einer Sättigungsmagnetisierung von 55 emu/g, mit einem elektrischen Widerstand von 5 x 10&sup9; Ω-cm und einer wahren Dichte von 5 g/cm³. Tabelle 2 Durchgang Nr. zugeführte Menge M (g/cm²) Toner-gewichts-verhältn. (Gew.-%) Träger-gewichts-verh. (Gew.-%) Abstand Walze/Hülse (mm) Entwickler-Belegungs-Verhältnis (%) Bildeigenschaften Bild hoher Dichte gewisse Dichte-Ungleichmäßigkeit

Beispiel 3

In den Durchläufen von Beispiel 1, wo Träger-Verschleppen nicht auftrat, wurden Bilder auf die gleiche Art hergestellt, indem weiterhin als Entwicklungsgittervorspannung eine Wechselspannung (Frequenz: 1 kHz) von -150 bis -650V (Durchgang 3-1), -150 bis -800V (Durchgang 3-2), -50 bis -650V Druchgang 3-3 oder -50 bis -750V (Durchgang 3-4) an der Entwicklungshülse angelegt wurde. In jedem Durchgang wird das Verstreuen des Toners in der Nachbarschaft des gebildeten Rasterbilds reduziert, und besonders in Durchgang 3-1 war der Effekt deutlich sichtbar, und ein klares und scharfes Bild wurde erhalten. In Durchgang 3-2 war der Grad des Auftretens von Verschleierungen höher als in dem Durchlauf, bei dem nur eine Gleichspannung angelegt wurde. In Durchgang 3-3 war der Grad des Anhaftens des Trägers höher als in dem Durchlauf, bei dem nur eine Gleichspannung angelegt wurde. In Durchgang 3-4 war Verstreuen des Toners deutlicher sichtbar als in dem Durchlauf, bei dem nur eine Gleichspannung angelegt wurde.

Beispiel 4

Bilder wurden auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, indem verschiedene Magnetwalzen verwendet wurden.
Die Ergebnisse der Bewertung der hergestellten Bilder, und die Position der maximalen Kraft auf der Entwicklungshülse und die magnetischen Kräfte in Normalrichtung und tangentialer Richtung an Endpunkt (Position P) der Entwicklungshülse in jedem Durchlauf sind in Tabelle 3 dargestellt.
Übrigens wird die Position Yp der maximalen magnetischen Kraft dargestellt durch den Abstand (Radian) von der Position (S), an der Walze der Hülse am nächsten kam.
Die Verteilung der magnetischen Kraft in Normalrichtung bei Durchgang 4-2 ist in Fig. 3 dargestellt, und die Verteilung der magnetischen Kraft in Durchgang 4-10 ist in Fig. 5 dargestellt. Tabelle 3 Durchgang Nr. Position Yp (Radian) der maximalen magnetischen Kraft in Normalrichtung maximale magnetische Kraft (Gauss) in Normalrichtung magnetische Kraft (Gauss) in Normalrichtung am Punkt P magnetische Kraft (Gauss) in tangentialer Richtung an Punkt A Eigenschaften des gebildeten Bildes Kein Träger-Veschleppen (Adhäsion), leichte Schleifspur, schlechtes Linienbild Kein Träger-Veschleppen (Adhäsion), keine Schleifspur Träger-Veschleppen (Adhäsion), leichte Schleifspur kein Träger-Veschleppen (Adhäsion), keine Schleifspur, gutes Linienbild dto. kein Träger-Veschleppen (Adhäsion), Verminderung der Bilddichte, Bild-Ungleichmäßigkeit Tabelle 4 Durchgang Nr. Zugeführte Menge M (g/cm²) Toner-gew.-verhältnis (Gew.-%) Träger-gew.-verhältnis (Gew.-%) Abstand Walze/Hülse (mm) Entwickler-belegungs-verhältnis (%) Position Yp (Radian) der maximalen magnetischen Kraft magnetische Kraft (Gauss) in Normalrichtung am Punkt P magnetische Kraft (Gauss) in tangentialer Richtung an Punkt P Eigenschaften des gebildeten Bilds gute Dichte, Adhäsion des Trägers gute Dichte, gute Linienreproduzierbarkeit, keine Schleifspur, keine Trägeradhäsion gute Dichte, gute Linienreproduzierbarkeit, Träger-Adhäsion dto. Verstreuen des Toners, Bildverschleierung, Verminderung der Dichte Verminderung der Bilddichte, Träger-Adhäsion, Schleifspur

Beispiel 5

Bilder wurden unter denselben Bedingungen wie bei Durchgängen 4-5 und 4-6 von Beispiel 4 gebildet, indem ein Träger mit einer Sättigungsmagnetisierung von 45 emu/g und einer mittleren Partikelgröße von 65 um verwendet wurde, der empfindlich ist für Träger-Verschleppen. Es wurde jedoch kein Träger-Verschleppen verursacht, sondern es wurde ein Bild mit einem guten weichen Bild erhalten.

Beispiel 6

Bilder wurden auf die gleiche Art wie in Beispiel 4 beschrieben gebildet, während das Entwickler-Belegungs-Verhältnis R und die Positionen der magnetischen Pole der Magnetwalze verändert wurden.
Die Eigenschaften der gebildeten Bilder und die Verteilungen der magnetischen Kraft in der Entwicklerzone sind in Tabelle 4 dargestellt.

Claims

1. Ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bilds, das umfaßt Verwendung eines Zwei-Komponenten-Entwicklers, Zufuhr des magnetischen Entwicklers in Form einer Magnetbürste (18) durch eine Entwicklungshülse (52) mit in ihrem Innern angebrachten Magneten (N,S), und In-Gleitkontakt-Bringen der Magnetbürste des Entwicklers mit der Oberfläche einer Walze aus einem lichtempfindlichen Material (24) zur Entwicklung eines auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material geformten elektrostatischen latenten Bildes, worin das Entwickler-Belegungs-Verhältnis R % in der Entwicklungszone, dargestellt durch die folgende Formel, die Bedingung 30 < R < 40 erfüllt:

R = M x (T/D x 1/δt + C/D x 1/δc)/H

wobei M die Menge des pro Flächeneinheit der Entwicklungshülse aufgetragene Menge des Entwickers darstellt, H den Abstand zwischen der Walze aus lichtempfindlichem Material und der Entwicklungshülse an der Position (S) darstellt, an der beide sich einander am nächsten annähern, T/D die Tonerkonzentration, Gew.-%, im Entwickler darstellt, C/D die Trägerkonzentration, Gew.-%, im Entwickler darstellt, δt die wahre Dichte des Toners darstellt, und δc die wahre Dichte des Trägers darstellt; und

wobei die Entwicklung unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß an der Position, wo der Gleitkontakt der Magnetbürste mit der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichen Material endet, die folgende Bedingung erfüllt ist:

Px ≥ 430, oder

Px ≤ 430 und Py > - Px + 800,

wobei Px die magnetische Kraft in Gauss darstellt, die in tangentialer Richtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse wirkt, und Py die magnetische Kraft in Gauss darstellt, die in Normalrichtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse wirkt.

2. Ein Entwicklungsprozeß entsprechend Anspruch 1, wobei die Entwicklung ausgeführt wird, indem an die Entwicklungshülse eine Wechselspannung angelegt wird, die zur Bildung eines alternierenden elektrischen Felds zwischen dem maximalen Potential und dem minimalen Potential des auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material gebildeten elektrostatischen latenten Bildes in der Lage ist.

3. Ein Entwicklungsprozeß entsprechend Anspruch 1, wobei die Entwicklung unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß die magnetische Kraft in Normalrichtung zur Oberfläche der Entwicklungshülse in der Entwicklungszone maximal wird an der Position, die von der Position, an der die Entwicklungshülse der Walze aus lichtempfindlichem Material am nächsten kommt, um 0.035 bis 0.5 Radian stromaufwärts in Fließrichtung des Entwicklers lokalisiert ist.

4. Ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bilds, das umfaßt Verwendung eines Zwei-Komponentenentwicklers, Zufuhr des magnetischen Entwicklers in Form einer Magnetbürste (18) durch eine Entwicklungshülse (52) mit in ihrem Innern angebrachten Magneten (N,S), und In-Gleitkontakt-Bringen der Magnetbürste des Entwicklers mit der Oberfläche einer Walze aus lichtempfindlichem Material (24) zur Entwicklung eines auf der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichem Material geformten elektrostatischen latenten Bildes,

wobei das Entwickler-Belegungs-Verhältnis R % in der Entwicklungszone, dargestellt durch die folgende Formel, die Bedingung 30 < R < 75 erfüllt:

R = M x (T/D x 1/δt + C/D x 1/δc)/H

wobei M die Menge des pro Flächeneinheit der Entwicklungshülse aufgetragene Menge des Entwickers darstellt, H den Abstand zwischen der Walze aus lichtempfindlichem Material und der Entwicklungshülse an der Position (S) darstellt, an der beide sich einander am nächsten annähern, T/D die Tonerkonzentration (Gew.-%) im Entwickler darstellt, C/D die Trägerkonzentration, Gew.-%, im Entwickler darstellt, δt die wahre Dichte des Toners darstellt, und δc die wahre Dichte des Trägers darstellt; und

wobei die Entwicklung unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß an der Position, an der der Gleitkontakt der Magnetbürste mit der Oberfläche der Walze aus lichtempfindlichen Material endet, die folgende Bedingung erfüllt ist:

Px ≥ 430, oder

Px ≤ 430 und Py > - Px + 800,

wobei Px die magnetische Kraft in Gauss darstellt, die in tangentialer Richtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse wirkt, und Py die magnetische Kraft in Gauss darstellt, die in Normalrichtung auf die Oberfläche der Entwicklungshülse wirkt; und

wobei die Entwicklung unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß die magnetische Kraft in Normalrichtung zur Oberfläche der Entwicklungshülse in der Entwicklungszone maximal wird an der Position, die von der Position, an der die Entwicklungshülse der Walze aus lichtempfindlichem Material am nächsten kommt, um 0.035 bis 0.5 Radian stromaufwärts in Fließrichtung des Entwicklers lokalisiert ist.

5. Ein Entwicklungsprozeß entsprechend Anspruch 1 oder 4, wobei die Entwicklung durchgeführt wird, während die in Anspruch 2 definierte Wechselspannung angelegt wird.