NL8320383A - Electrografische ontwikkelaarsamenstelling en werkwijze voor het gebruik daarvan. - Google Patents

Description

- 1 - Z O 3 8 3

Electrografische ontwikkelaarsamenstelling en werkwijze voor het gebruik daarvan.

De uitvinding hierin heeft betrekking op het gebied van electrografie en op de ontwikkeling van electrosta-tische beelden.Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op nieuwe electrografische ontwikkelaar 5 samenstellingen en bestanddelen daarvan, en op een werkwijze voor het aanbrengen van dergelijke samenstellingen op elect trostatische beelden om ontwikkeling daarvan tot stand te brengen.

In electrografie wordt een electrostatisch beeld 10 gevormd op een diëlectrisch oppervlak, karakteristiek het oppervlak van een fotogeleidend opname-element.Ontwikkeling van dit beeld wordt gewoonlijk bereikt, door het in aanraking te brengen met een twee-^komponenten ontwikkelaar, die een mengsel bevat van gepigmenteerde harsachtige deeltjes(bekend als 15 "toner"), en magnetisch aantrekbare deelt jes (bekend als "drager").De dragerdeeltjes dienen als plaatsen waartegen de niet-magnetische tonerdeeltjes kunnen botsen en daardoor een triboelectrische lading kunnen verkrijgen, tegengesteld aan die van het electrostatische beeld.Tijdens kontakt tussen het 20- electrostatische beeld en het ontwikkelaarmengsel worden de tonerdeeltjes verwijderd van de dragerdeeltjes, waaraan ze voorheen gehecht waren door triboelectrische krachten) door de betrekkelijk streke electrostatische krachten die gepaard geen met het ladingbeeld.Op deze manier worden de tonerdeel-25 tjes afgezet op het electrostatische beeld om het zichtbaar te maken.

Het is uit de stand van de techniek bekend om ontwikkelaarsamenstellingen van het bovenstaande type aan te brengen op electrostatische beelden door middel van een mag-30 netische aanbrenger, die een cilindrische manchet van niet-magnetisch materiaal bevat, die een magnetische kern daarin geplaatst bevat.De kern bevat gewoonlijk een aantal evenwijdige magnetische stroken, die om het kernoppervlak zijn gegroepeerd om afwisselende noord-zuid magnetische velden te 35 verschaffen.Deze velden steken radiaal door de manchet en dienen om de omtwikkelaarsamenstelling op het buitenoppervlak van de manchet aan te trekken om een borstelneep.te vormen.

8320383 - 2 - Eén van beide of zowel de cilindrische manchet Als de magnétische kern worden ten opzichte van elkaar geroteerd om de ontwikkelaar van een voorraadbak voort te bewegen naar een plaats waarin hij in aanraking komt met het tè ^ontwikkelen 5 eledtrostétische beeld.Na ontwikkeling worden de toner-ver-armde dragerdeeltjes teruggevoerd naar de voorraad voor aanvulling met toner.

Amerikaans Octrooischrift Nr.4.345.014 openbaart een magnetische borstel ontwikkelaarapparaat, dat een twee-10 komponenten ontwikkelaar van het beschreven type gebruikt.De .magnetische aanbrenger is van het type, waarin de magnetische kern met meervoudige poól roteert om beweging van de ontwikkelaar in een ontwikkelzone tot stand te brengen.De in dit octrooischrift geopenbaarde magnetische drager is van de ge-15 bruikelijke soort, aangezien hij een betrekkelijk "zacht" magnetisch materiaal(b.v. magnetiet, zuiver ijzer, ferriet of een yorm van Ee^O^) bevat, dat een magnetische coërciviteit, Hc, heeft van ongeveer 100 gauss of minder.Dergelijke zachte magnetische materialen werd tot nu toe de voorkeur aan gege-20 ven omdat ze inherent een lage magnetische remanentie, BR, (b.v. minder dan ongeveer 5 EMU/g) en een hoog geïnduceerd magnetisch moment in het door de borstelkern aangelegde veld vertonen.Daar ze een lage magnetische remanentie hebben houden zachte magnetische dragerdeeltjes slechts een kleine hoe-25 veelheid vast van het magnetische moment, dat door een magnetisch veld is opgewekt, na verwijdering uit een dergelijk veld; zo mengen ze gemakkelijk en vullen aan met tonerdeel-tjes na voor ontwikkeling te zijn gebruikt.Daar ze een betrekkelijk hoog magnetisch moment hebben als ze worden aange-30 trokken door de borstelkern, worden dergelijke materialen ge-makkelijk verplaatst door de roterende borstel en worden voor komen te worden opgenomen door het opname-element tijdens ontwikkeling.

Ofschoon de magnetische dragermaterialen, geopen-35 baard in het boven geïdentificeerde octrooischrift en andere dergelijke magnetische dragers bruikbaar zijn bij de ontwikkeling van beelden op opname-elemtenten, die met matige snelheden van, zeg minder dan ongeveer 10 cm/sec bewegen, hebben we gevonden dat de ontwikkeling beeldkwaliteit snel achteruit 40. gaat als de snelheid van het opname-element toeneemt. In feite 8 3 2 0 3 P 7? - 3 - * is bij een snelheid van het opname-element van ongeveer 40 cm/sec ontwikkeling met dergelijke dragers praktisch nihil, hetgeen aangeeft, dat de dragers niet in staat zijn bij hoge snelheden toner af te geven aan de fotoontvanger.

5 Het is een doel van de onderhavige uitvinding daar om een electrografische ontwikkelaar te verschaffen, die,:iri-dien gebruikt met een magnetische opbrenger met roterende : kern, onwikkelingsnelheden vertoont, die geschikt zijn voor hoog^vólume kopieertoepassingen zonder verlies van beeldkwa-10 liteit.Dit doel wordt bereikt met een electrografische, twee-komponenten droge! ontwikkelaarsaménstelling, die geladen tonerdeelt jes bevat ren tegerigestéld geladen dragèrdeelt jes, die (a)_ een hard magnetisch materiaal bevatten dat een coër-civiteit vertoont van tenminste 300 gaus indien magnetisch 15 verzadigd, en (b) een geïnduceerd magnetisch moment vertoont van tenminste 20 EMU/g indien in een aangelegd magnetisch veld van 1000 gauss.

In de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt de bovenstaande ontwikkelaar gebruikt in combinatie met 20 een magnetische opbrenger met roterende kern om electrostati-sche beelden te ontwikkelen.De werkwijze omvat het in aanraking brengen van een electrostatisch beeld met tenminste één magnetische borstel, die omvat (a) een roterende magnetische kern met een vooraf gekozen magnetisch-veld sterkte, (b) een 25 buitenste niet-magnetische omhulling en (c) een electrografische twee^komponenten droge ontwikkelaarsamenstelling, die geladen tonerdeeltjes bevat en tegengesteld geladen, magnetische dragerdeeltjes, die (a) een magnetisch materiaal bevatten dat een coërciviteit van tenminste 300 gauss vertoont 3Q indien magnetisch verzadigd en (b) een geïnduceerd magnetisch moment vertoont van tenminste 20 EMU/g indien in een aangelegd magnetisch veld van 1000 gauss en welk magnetisch moment voldoende is om te voorkomen dat genoemde drager op genoemd electrostatisch beeld wordt overgedragen.

35 In de volgende bespreking zal verwezen worden naar de bijgaande tekeningen, waarin:

Fig.1 een dwa-rsdoorsnede aanzicht toont van een magnetische aanbrenger met een roterende magnetische kern en een büitenomhulling voor gebruik met de twee-komponenten dro-40 ge ontwikkelaar van de onderhavige uitvinding.

8 3 2 0 3 8 3 - 4 -

Fig.2 is een grafiek die het hysteresegedrag weergeeft van "harde" magnetische dragerdeeltjes, die gebruikt worden in de ontwikkelaar van de onderhavige uitvinding.

In de praktijk van de werkwijze volgens de onder-5 havige uitvinding wordt een magnetische aanbrenger met roterende kern voor de ontwikkelaar gebruikt.Dergelijke aanbrengers zijn goed bekend, zoals bijvoorbeeld weergegeven in Amerikaanse Octrooischriften Nr.4.235.194, uitgegeven 25 november 1980 aan K.Wada c.s., Nr.4,239.845, uitgegeven 16 decem-10 ber 1980 aan S.Tanaka c.s. en Nr.3.552.355, uitgegeven 5 januari 1971 aan T.J.Flint.

Onder verwijzing naar Fig.1 bevat een magnetische aanbrenger 1 met roterende kern, een kern-mantel opstelling die is samengesteld uit een meervoudig polaire magnetische 15 kern 2 die roteerbaar gehuisd is in een buitenmantel 3.Mantel 3 is samengesteld uit een niet-magnetiseerbaar materiaal, dat dient als het dragende oppervlak voor de hieronder beschreven ontwikkelaarsamenstelling.Afstelmes 4 wordt verschaft om de dikte van de ontwikkelaarlaag te regelen(neepdikte) op mantel 20 3 tijdens rotatie van kern 2.Snijmes 5 verwijdert alle ontwikkelaar van mantel 3 nadat ontwikkelaar door het ontwikkelge-bied is gegaan.

De meervoudig polaire magnetische kern 2 bevat een opstelling van magneten langs de omtrek opgesteld in een 25 noord-zuid-noord^zuid polaire configuratie die radiaal naaf buiten gekeerd is.Als de kern roteert loopt het veld van elke pool langs de omtrek rond het buitenoppervlak van de mantel.

De twee-^komponenten ontwikkelaar volgens de onderhavige uitvinding oefent een wisselwerking uit met deze bewegende vel-30 den om een turbulente, snelle stroom ontwikkelaar te veroorzaken, zoals duidelijk zal worden hieronder in de bespreking met betrekking tot de drager.

Het gedrag van de dragerdeeltjes, die gebruikt worden in de ontwikkelaar en werkwijze volgens de onderhavige 35 uitvinding is uniek.Als magnetische dragerdeeltjes, die (a) magnetisch materiaal bevatten, dat een coërciviteit van ten minste 300 gauss vertoont en (b) een geïnduceerd magnetisch moment hebben van tenminste 20 EMU/g indien in een uitwendig magnetisch veld van 1000 gauss, gebruikt worden, veroorzaakt 40 blootstelling aan een opeenvolging van magnetische velden, ® 3 2: 0 3 8 3 - 5 - die voortkomen uit de aanbrenger met roterende kern, dat de deeltjes omklappen of draaien om in ieder nieuw veld in magnetische uitlijning te bewegen.Iedere omklapping gaat bovendien als een gevolg van zowel het magnetische moment van de 5 deeltjes als de coërciviteit van het magnetische materiaal, gepaard met een snelle stap langs de omtrek van elk deeltje in een richting tegengesteld aan de beweging van de roterende kern.Het waargenomen resultaat is, dat de ontwikkelaars volgens de uitvinding rustig en met een hoge snelheid rond de !10 mantel stromen, terwijl de kern roteert in de tegengestelde richting, waardoor aldus snel verse toner aan de fotoontvan-ger wordt afgegeven en hoog-volume kopieertoepassingen vergemakkelijkt worden.

De magnetische kern van de aanbrenger is samenge-15 steld uit elke één of meer uit een verscheidenheid van welbekende permanent magnetische materialen.To representatieve magnetische materialen behoren gamma-ijzer(III)oxide en "harde" ferrieten zoals geopenbaard in Amerikaans Octrooischrift Nr.4.042.518, uitgegeven 16 augustus 1977 aan L.O.Jones.

20- De sterkte van het kernmagnetische veld kan sterk variëren, maar een sterkte van tenminste 450 gauss, zoals gemeten aan het oppervlak van de kern met een Hall-effekt sonde, geniet de voorkeur en een sterkte van ongeveer 800 tot 160.0. gauss geniet de grootste voorkeur.

25 In het algemeen zal de kerngrootte bepaald worden door de grootte van de gebruikte magneten, en de magneetgroot-te wordt gekozen in overeenstemming met de gewenste magne-tisch-veld sterkte.Een bruikbaar aantal magnetische polen voor een kern met een diameter van 5 cm is van 8 tot 24 met 30 een voorkeursaantal van 12 tot 20; deze parameter zal echter i afhangen van de kerngrootte en en rotatiesnelheid.Bij voor- . keur is de mantel-tot-fotogeleider afstand betrekkelijk klein, b.v. in het trajekt van ongeveer 0,03 cm tot ongeveer 0,09 cm ï teneinde voldoende borstelaanraking met de fotogeleider te 35 verschaffen.

De rotatiesnelheid van de magnetische kern kan variëren, maar is bij voorkeur tussen 1000 en 3000 omwentelingen per minuut(rpm).De keuze van een geschikte snelheid zal afhangen van een verscheidenheid aan faktoren, zoals de uit-40 wendige diameter van de mantel van de aanbrenger, de grootte 8320383 - 6 - van de dragerdeeltjes en de gewenste ontwikkelingsnelheid zoals weerspiegeld door de lineaire snelheid waarmee fotogelei-dende elementen, die ladingbeelden dragen, door het óntwik-kelaarstation gaan, 5 De mantel die de kern omhult is samengesteld uit elk geschikt niet-magnetisch materiaal, dat werkt als een ontwikkelingelectrode voor het proces, zoals een niet-magnetisch roestvrij staal.

Het is zeer gewenst(uit het oogpunt van verkrijgen 10 van voorkeurs minimum ontwikkelingniveaux) ieder deel van een fotogeleidend element dat door de ontwikkelingzone gaat, te onderwerpen aan tenminste 5 pool overgangen binnen het werkzame ontwikkelinggebied, zoals geopenbaard in eveneens lopende Amerikaanse Octrooiaanvrage Serie Nr.519.476, ingediend 15 1 augustus 1983, getiteld "Electrographic apparatus, method and systen employing image development adjustment".

Terwijl het essentieel is voor de praktijk van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, dat de magnetische kern geroteerd wordt tijdens gebruik, kan de mantel al 20 dan niet ook roteren.Als de mantel inderdaar roteert, kan hij dat doen ofwel in dezelfde richting als of in een andere richting dan de kern.

Zoals eerder opgemerkt, verschaft de onderhavige uitvinding een twee-komponenten, droge electrografische ont-25 wikkelaarsamenstelling, die geladen dragerdeeltjes bevat, die gespecificeerde magnetische eigenschappen vertonen, en tegengesteld geladen toner deeltjes.Indien gebruikt in combinatie met de roterende magnetische kern aanbrenger, vertoont de gedefinieerde twee-komponenten ontwikkelaar een hoge stroomsnel !30 heid en zorgt aldus voor volledige ontwikkeling van een elec-trostatisch beeld bij hoog-volume kopieersnelheden, zoals onder gedefinieerd.

De nieuwe ontwikkelaars volgens de onderhavige uitvinding bevatten twee afwisselend bevoorkeurde typen drager-35 deeltjes.De eerste van deze dragers bevat een bindmiddel-vrij deeltjesvorraig materiaal dat de vereiste coërciviteit en het geïnduceerde magnetische moment vertoont.

In de tweede ontwikkelaar is elk dragerdeeltje heterogeen en bevat een samenstelling van een bindmiddel en 40. een magnetisch materiaal, dat de vereiste coërciviteit en het 832Θ583 - 7 - geïnduceerde magnetische moment vertoont.Het magnetische materiaal is als afzonderlijke kleinere deeltjes door het gehele bindmiddel gedispergeerd; dat wil zeggen dat elk 'samengesteld dragerdeeltje een discontinue, deeltjesvormige magnetisch ma-5 teriaal fase bevat met de vereiste coërciviteit in een continue bindmiddel fase.

De afzonderlijke stukjes van het magnetische materiaal dienen bij voorkeur van een betrekkelijk gelijkmatige grootte te zijn en voldoende kleiner in diameter dan het te 10 vormen samengestelde dragerdeeltje.Karakteristiek dient de gemiddelde diameter van het magnetische materiaal niet meer dan ongeveer 20 procent te zijn van de gemiddelde diameter van het dragerdeeltje.Met voordeel kan een veel lagere verhouding van gemiddelde diameter van magnetisch bestanddeel 15 tot drager gebruikt worden.Uitstekende resultaten worden verkregen met magnetische peoders van de orde van 5 micrometer af tót 0,05 micrometer gemiddelde diameter.Zelfs fijne poeders kunnen gebruikt worden als de mate van onderverdeling geen ongewenste modificaties in de magnetische eigenschappen 20. veroorzaakt en de hoeveelheid en aard van het gekozen bindmiddel bevredigende sterkte geeft, samen met andere wenselijke mechanische eigenschappen in het verkregen dragerdeeltje.

De concentratie van het magnetische materiaal kan sterk variëren.Hoeveelheden fijnverdeeld magnetisch materiaal 25 van ongeveer 20 gewichtprocent tot ongeveer 90 gewichtprocent van samengestelde drager kunnen gebruikt worden.

Het geïnduceerde moment van samengestelde dragers in een 1000 gauss aangelegd veld is afhankelijk van de concentratie van magnetisch materiaal in het deeltje.Het zal !30 derhalve duidelijk zijn, dat het geïnduceerde moment van het i magnetische materiaal voldoende groter dan 20 EMU/g dient te zijn om te compenseren voor het effekt op dergelijk geïnduceerd moment door verdunning van het magnetische materiaal in het bindmiddel.Men kan bijvoorbeeld vinden dat voor een con-i 35 centratie van 50 gewichtprocent magnetisch materiaal in de samengestelde deeltjes, het 1000 gauss geïnduceerde magnetische moment van het magnetische materiaal tenminste 40 EMU/g dient te zijn om het minimumniveau van 20 EMU/g voor de samengestelde deeltjes te bereiken.

40. Het met het fijnverdeelde magnetische materiaal 8320383 - 8 - gebruikte bindmiddelmateriaal wordt gekozen om de vereiste mechanische en electrische eigenschappen te verschaffen.Het dient (1) goed te hechten aan het magnetische materiaal, (2) vorming van sterke deeltjes met glad oppervlak te vergemakke-5 lijken en (3). bij voorkeur voldoende verschil in triboëlec-trische eigenschappen ten opzichte van de tonerdeeltjes te bezitten , waarmee het gebruikt zal worden om de juiste polariteit en orde van grootte van electrische lading te verzekeren tuseen de toner en drager als de twee gemengd worden.

10 De matrix kan organisch of anorganisch zijn, zoals een matrix samengesteld uit glas, metaal, silicium! ihars of dergelijke.Bij voorkeur wordt een organisch materiaal gebruikt, zoals een natruuilijke of synthetische polymeerhars of een mengsel van dergelijke harsen, dat geschikte mechanics sche eigenschappen heeft.Geschikte monomeren(die gebruikt kunnen worden om harsen voor dit gebruikt te bereiden) omvatten bijvoorbeeld vinylmonomeren, zoals alkylactylaten en me-thacrylaten, styreen en gesubstitueerde styrenen, basische monomeren, zoals vinylpyridinen, enz.Copolymeren, bereid met 20. deze en andere vinylmonomeren, zoals zure monomeren, b.v. acryl·*- of methacrylzuur, kunnen gebruikt worden.Dergelijke copolymeren kunnen gunstig kleine hoeveelheden polyfunktione-le monomeren bevatten, zoals divinylbenzeen, glycoldimeth-acrylaat, triallylcitraat en dergelijke.Condensatiepolymeren, 25 zoals polyesters, polyamiden of polycarbonaten kunnen ook gebruikt worden.

Bereiding van samengestelde dragerdeeltjes volgens deze uitvinding kan gepaard gaan met de toepassing van warmte om thermoplastisch materiaal te verweken of thermohardend ma- i30. teriaal te harden; drogen door verdampen om vloeibare drager te verwijderen; het gebruik van druk, of warmte en druk, bij vormen, gieten, extruderen, enz,, en bij snijden of knippen om de dragerdeeltjes te vormen; malen, b.v. in een kogelmolen om dragermateriaal te verkleinen tot geschikte deeltjesgroot-'35 te; en zeefbewerkingen om de deeltjes te classificeren.

Volgenx één bereidingstechniek wordt het gepoederde magnetische materiaal gedispergeerd in een dope of oplossing van de bindmiddelhars.Het oplosmiddel kan dan verdampt worden en de verkregen vaste massa onderverdeeld door malen 40 en zeven om dragerdeeltjes van geschikte grootte te verschaf- 8320383 - 9 - fen.

Volgens een andere techniek wordt emulsie- of sus-pensiepolymerisatie gebruikt om gelijkmatige dragerdeeltjes met uitstekende gladheid en bruikbare levensduur te verschaf-5 fen,

De coërciviteit van een magnetisch materiaal heeft betrekking op de minimum uitwendige magnetische kracht, die nodig is om de remanentie, :.Br, tot nul te verminderen terwijl het stationair in het uitwendige veld gehouden wordt, en na-:10i dat het materiaal magnetisch verzadigd is, d.w.z. het materiaal permanent gemagnetiseerd is.Een verscheidenheid aan apparaten en methoden voor het meten van de coërciviteit van de onderhavige dragerdeeltjes kunnen gebruikt worden.Voor de onderhavige uitvinding wordt een Princeton Applied Research 15 Model 155 Vibrating Sample Magnetometer, verkrijgbaar bij Princeton Applied Research Co., Princeton, New Jersey, gebruikt om de coërciviteit van poederdeeltjesmonsters te meten Het poeder werd gemengd met een niet-magnetisch polymeerpoe-der(90 procent magnetisch poeder:10 procent polymeer op ge-20 wicht).Het mengsel werd in een capillairbuisje gebracht, verhit boven het smeltpunt van het polymeer, en daarna afkoelen gelaten tot kamertemperatuur.Het gevulde capillairbuisje werd dan in de monsterhouder van de magnetometer geplaatst en een magnetische hystereselus van uitwendig veld(in gauss eenhe-25 den) tegen geïnduceerd magnetisme(in EMU/g) werd uitgezet. Tijdens deze meting werd het monster blootgesteld aan een uitwendig veld van 0 tot 8000 gauss.

Figuur 2 toont een hystereselus L voor een karakteristiek "hard" magnetisch poeder indien magnetisch verza-30 digd.Als een gepoederd materiaal magnetisch verzadigd wordt en gemobiliseerd wordt in een aangelegd magnetisch veld H met geleidelijk toenemende sterkte, zal een maximum, of verzadigd magnetisch moment, Bsat, in het materiaal geïnduceerd worden.Als het aangelegde veld H verder verhoogd wordt, zal I 35 het in het materiaal geïnduceerde moment in het geheel niet meer toenemen,Als het aangelegde veld anderzijds geleidelijk verlaagd wordt door 0, omgekeerd in aangelegde polariteit en daarna weer verhoogd, zal het geïnduceerde moment B van het poeder uiteindelijk nul worden en aldus op de drempel van om-40. kering in geïnduceerde polariteit zijn.De waarde van het aan- 8320383 - 10 - gelegde veld H, die nodig is om de afname van de remanentie, Br, tot nul tot stand te brengen, wordt de coërciviteit, Hc, van het materiaal genoemd.De dragers in de ontwikkelaars volgens de onderhavige uitvinding bevatten magnetisch materiaal, 5 dat een coërciviteit vertoont van tenminste 300 gauss, indien magnetisch verzadigd, bij voorkeur een coërciviteit van tenminste 500 gauss en liefst een coërciviteit van tenminste 1000 gauss.In dit opzicht schijnt er, ofschoon magnetische materialen met coërciviteitniveaux van 2800 en 4100 gauss 10 bruikbaar zijn bevonden, geen theoretische reden te zijn, waarom hogere coërciviteitniveaux niet bruikbaar zouden zijn.

Naast de minimum coërciviteit vereisten van het magnetische materiaal, vertonen de dragerdeeltjes in de ontwikkelaar volgens deze uitvinding een geïnduceerd magnetisch 15 moment, B, van tenminste 20:';EMU/g, betrokken op het gewicht van de drager, indien in een aangelegd veld van 100 gauss.

Bij voorkeur in B bij een 1000 gauss voor onze dragers tenminste 25 EMU/g en liefst van ongeveer 30 tot ongeveer 50 EMU/g.Om dit punt toe te lichten wordt verwezen naar Fig.2, 20 dat de magnetische parameters weergeeft van twee verschillende bindmiddel-vrije dragers, waarin het geïnduceerde magnetische moment van het magnetische materiaal hetzelfde is als het geïnduceerde moment voor de dragerdeeltjes.In Fig.2 is de hystereselus bij- verzadiging,- L/ voor de twee verschillen-25 de materialen hetzelfde voor toelichtingsdoeleinden.Alvorens tot verzadiging gemagnetiseerd te zijn, reageren deze materialen verschillend op magnetische velden, zoals weergegeven door hun permeabiliteitkrommen, en P2*Voor een aangelegd veld van 1000 gauss zal magnetisch materiaal 1 een magnetisch |30 moment hebben van ongeveer 5 EMU/g, terwijl materiaal 2 een moment zal hebben van ongeveer 15 EMU/g.Om het moment van één j van beide materialen te verhogen bij 1000 gauss aangelegd veld tot het vereiste niveau van tenminste 20 EMU/g, kan men het materiaal voor-magnetiseren buiten de lijn met een veld 35 hoger dan 1000 gauss tot het materiaal een zodanige hystereselus verkrijgt, dat, als het materiaal weer in een 1000 gauss veld wordt gebracht, het het vereiste geïnduceerde moment vertoont.In dergelijke behandeling buiten de lijn, waarnaar we zullen verwijzen als voor-magnetisering, wordt het 40 materiaal bij voorkeur tot verzadiging voor-gemagnetiseerd, G3?.0'3&3 - 11 - in welk geval elk van de materialen als weergegeven in Fig.2 een geïnduceerd moment, B, zal vertonen van ongeveer 40 EMU/g Bij voorkeur is een dergelijk geïnduceerd moment tenminste 25 EMU/g en liefst in het trajekt van ongeveer 30 EMU/g tot 5 ongeveer 50 EMU/g.In dit opzicht zijn dragerdeeltjes met geïnduceerde velden bij 1000 gauss van 50 tot 100 EMU/g ook bruikbaar.

De uitvinding brengt, zoals vermeld, met zich mee het gebruik van ontwikkelaardragers waarin coërciviteit en 10 geïnduceerd moment belangrijk zijn.Het coërciviteitvereiste heeft betrekking op het vermogen van de ontwikkelaars om op een aanbrenger met roterende kern te stromen, terwijl het geïnduceerde moment vereiste betrekking heeft op de hoge snelheid waarmee de ontwikkelaar op dergelijke aanbrenger stroomt 15 Het is echter ook belangrijk, dat er voldoende magnetische aantrekking is tussen de aanbrenger en de dragerdeeltjes om de laatste op de aanbrengermantel te houden tijdens het draaien van de kern en daardoor te voorkomen dat de drager wordt overgebracht op het beeld.Dergelijke aantrekking wordt 20 ook verschaft als de dragerdeeltjes een geïnduceerd moment hebben van tenminste 20 EMU/g, indien in een aangelegd veld van 1000 gauss.

Bruikbare "harde" magnetische materialen omvatten ferrieten en gamma-ijzer(III)oxide.De dragerdeeltjes zijn bij 25 voorkeur samengesteld uit ferrieten, die verbindingen zijn van magnetische oxiden, die ijzer als een hoofd metallisch bestanddeel bevatten.Bijvoorbeeld verbindingen van ijzer(III) oxide, Fe202, gevormd met basische metaaloxiden met de algemene formule MFe02 of MFe20^, waarin M een één- of tweewaar-! 30 dig metaal voorstelt en het ijzer in de oxidatietoestand +3 is, zijn ferrieten.

Ferrieten omvatten ook die verbindingen van barium en/of strontium, zoals BaFe^O^, SrFe^O^g en de magnetische ferrieten met de formule M0.6Fe202, waarin M barium, stronti-35 um of lood is, zoals geopenbaard in Amerikaans Octrooischrift Nr.3.716.630, uitgegeven 13 februari 1973 aan B.T.Shirt, waarvan de beschrijving hiermee door verwijzing is opgenomen. De voorkeur wordt gegeven aan strontium of bafium ferrieten.

De grootte van de "harde" magnetische dragerdeel-40. tjes volgens de onderhavige uitvinding kan binnen ruime gren- 8320385 - 12 - zen variëren, maar in het algemeen is de gemiddelde deeltjesgrootte minder dan 100 micrometer.Een voorkeurs gemiddelde dragerdeeltjesgrootte ligt in het trajekt van ongeveer 5 tot 65 micrometer.In dit verband hebben de uitvinders vastgesteld 5 dat kleinere deeltjes binnen de aangegeven trajekten gebruikt kunnen worden met weinig of geen drager opname(d.w.z. overdracht van drager) op het beeld, dat ontwikkeld wordt.

Dragerdeeltjes volgens de uitvinding worden gebruikt in combinatie met tonerdeeltjes om een droge, twee-: 10 komponenten samenstelling te vormen.Tijdens gebruik worden de tonerdeeltjes electrostatisch aangetrokken naar het elec-trostatische ladingpatroon op een element terwijl de dragerdeeltj es op de aanbrengermantel blijven.Dit wordt tot stand gebracht ten dele door met elkaar mengen van de toner en 15 dragerdeeltjes, zodat de dragerdeeltjes een lading met één polariteit verkrijgen en de tonerdeeltjes een lading met de tegengestelde polariteit verkrijgen.De ladingpolariteit op de drager is zodanig, dat hij niet electrisch aangetrokken zal worden naar het electrostatische ladingpatroon.Ook wordt 20 voorkomen, dat de dragerdeeltjes afzetten op het electrostatische ladingpatroon, omdat de magnetische aantrekking uitgeoefend tussen de roterende kern en de dragerdeeltjes groter is dan de electrostatische aantrekking, die kan optreden tussen de dragerdeeltjes en het ladingbeeld.

25 Tribolading van toner en "harde" magnetische dra ger wordt tot stand gebracht door materialen te kiezen, die zo gelegen zijn in de triboelectrische reeks dat ze de gewenste polariteit en ladings groötteorde geven als de toner en dragerdeeltjes met elkaar mengen.Als de dragerdeeltjes 130 niet naar wens beladen met de gebruikte toner, kan de drager j bovendien worden bekled met een materiaal, dat dat doet.Der-! gelijke bekleding kan aangebracht worden op hetzij samengestelde of bindmiddel-vrije deeltjes, zoals hierin beschreven, i Zoals eerder vermeld, is het ladingsniveau in de toner bij '35 voorkeur tenminste 5 μοούΐ per gram tonergewicht.De polariteit van de tonerlading kan bovendien hetzij positief of negatief zijn.

Verschillende harsmaterialen kunnen gebruikt worden als een bekleding op de "harde" magnetische dragerdeel-40 tjes.Voorbeelden omvatten die, beschreven in Amerikaanse Oc- 8320383.....

- 13 - trooischriften Nr.3.795.617, uitgegeven 5 maart 1974 aan J. McCabe, Nr.3.795.618, uitgegeven 5 maart 1974 aan G.Kasper, en Nr.4.076.857 aan G.Kasper.De harskeuze zal afhangen van zijn triboëlectrisch verband met de beoogde toner.Voor ge-5 bruik met toners, waarvan gewenst is dat ze positief geladen zijn, omvatten voorkeursharsen voor de dragerbekleding fluor-koolstof polymeren, zoals poly(tetrafluorethyleen), polyvinyl ideenfluóride, en polyvinylideenfluoride-co-tetrafluorethyleen.

10 De dragerdeeltjes kunnen bekleed worden met een triboladende hars met een verscheidenheid aan technieken, zoals oplosmiddelbekleding, sproeiaanbrengen, met metaal overtrekken, dompelen of smeltbekleden.Bij smeltbekleden wordt een droog mengsel van "harde" magnetische deeltjes, met 15 een kleine hoeveelheid gepoederde hars, b.v. 0,05 tot 5,0 gewichtprocent hars, gevormd, en het mengsel verhit om de hars te smelten.Een dergelijke lage harsconcentratie zal een dunne of discontinue harslaag op de dragerdeeltjes vormen.

De ontwikkelaar wordt gevormd door mengen van de 20 deeltjes met tonerdeeltjes in een geschikte concentratie. J3innen ontwikkelaars volgens de uitvinding kunnen hoge concentraties toner gebruikt worden.Dienovereenkomstig bevat de onderhavige ontwikkelaar bij voorkeur van ongeveer 70 tot 99 gewichtprocent drager en ongeveer 30 tot 1 gewichtprocent 25 toner, betrokken op het totale gewicht van de ontwikkelaar; liefst is dergelijke concentratie van ongeveer 75 tot 99 gewichtprocent drager en van ongeveer 25 tot 1 gewichtprocent toner.

Het tonerbestanddeel volgens de uitvinding kan 30 een gepoederde hars zijn, die desgewenst gekleurd is.Het | wordt gewoonlijk bereid door een hars te mengen met een kleurmiddel, d.w.z.; een kleurstof of pigment, en elk ander gewenst toevoegsel.Als een ontwikkeld beeld met geringe on-: doorzichtigheid gewenst wordt, behoeft geen kleurmiddel toe-135 gevoegd te worden.Gewoonlijk wordt echter een kleurmiddel opgenomen en het kan in principe elk van de materialen zijn genoemd in Colour Index, Vols.I en II, 2de editie.Roet is in het bijzonder bruikbaar.De hoeveelheid kleurmiddel kan over een breed trajekt variëren, b.v. van 3 tot 20 gewichtprocent : 40. yan het polymeer.Combinaties van kleurmiddelen kunnen ge- 8320383 - 14 - bruikt worden.

Het mengsel wordt verhit en gemalen om het kleur-middel en andere toevoegsels in de hars te dispergeren.De : massa wordt gekoeld, tot klonten gebroken en fijngemalen.De 5 verkregen tonerdeeltjes lopen in diameter van 0,5 tot 25 micrometer met een gemiddelde grootte van 1 tot 16 micrometer. Bij voorkeur ligt de gemiddelde deeltjesgrootteverhouding van drager tot toner binnen het trajekt van ongeveer 15:1 tot on- : geveer 1:1.Gemiddelde deeltjesgrootteverhoudingen van drager i 10 tot toner van zo hoog als 50:1 zijn echter ook bruikbaar.

De tonerhars kan worden gekozen uit een grote verscheidenheid materialen, met inbegrip van zowel natuurlijke als synthetische harsen en gemodificeerde natuurlijke harsen, zoals bijvoorbeeld geopnebaard in het octrooi aan Kasper c.s., 15 Amerikaans Octrooischrift Nr.4.076.857, uitegegeven 28 februari 1978.Bijzonder bruikbaar zijn de verknoopte polymeren, geopenbaard in het octrooi aan Jadwin c.s., Amerikaans Octrooischrift Nr.3.938.992, uitgegeven 17 februari 1976 en het octrooi aan Sadamatsu c.s., Amerikaans Octrooischrift Nr.

20 3,941.898, uitgegeven 2 maart 1976.De verknoopte en onverknoopte copolymeren van styreen of korte keten alkylstyrenen met acrylmonomeren, zoals alkylacrylaten of methacrylaten zijn bijzonder bruikbaar.Ook bruikbaar zijn concensatiepoly-meren zoals polyesters.

25 De vorm van de toner kan onregelmatig zijn, zoals in het geval van gemalen toners, of bolvormig.Bolvormige deeltjes worden verkregen door sproeidrogen van een oplossing van de tonerhars in een oplosmiddel.Inplaats daarvan kunnen bolvormige deeltjes bereid worden door de polymeerparel zwel-iSO techniek, geopenbaard in Europees Octrooischrift Nr.3905, gepubliceerd 5 september 1979 aan J.Ugelstad.

I De toner kan ook ondergeschikte bestanddelen be vatten zoals ladingregelmiddelen en antiblokmiddelen.Bij zonder bruikbare ladingregelmiddelen worden geopenbaard in Ame-35 rikaans Octrooischrift Nr.3.893.935 en Brits Octrooischrift Nr.l.501.065.Kwaternaire ammoniumzout ladingmiddelen, zoals geopenbaard in Research Disclosure, Nr.21030, Volume 210, oktober 1981(uitgegeven door Industrial Opportunities Ltd., Homewell, Havant, Hampshire, P09 1EF, Verenigd Koninkrijk) 40 zijn ook bruikbaar.

8 3 2 0 3 8 3 - 15 -

Zoals eerder opgemerkt, vertonen de in de onderhavige uitvinding gebruikte dragers zonder uitzondering een hoge remanentie, BR.De magnetische materialen, weergegeven door de verzadiginghystereselus, L, in Fig.2, vertonen bijvoor- Λ 5 beeld een remanentie(d.w.z. een nul-veld moment) van ongeveer 39 EMU/g.Als gevolg daarvan gedragen uit deze materialen vervaardigde dragers als nat zand, wegens de magnetische aantrekking die tussen de deeltjes wordt uitgeoefend.Aanvulling van de onderhavige ontwikkelaar met verse toner biedt daarom wat 10 moeilijkheden,Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt aanvulling van de ontwikkelaar verbeterd als de toner zodanig gekozen wordt, dat zijn lading, zoals hieronder gedefinieerd, tenminste 5 microcoulomb per gran toner is.Ladingniveaux van ongeveer 10 tot 30 microcoulomb 35 per gram toner verdienen de voorkeur, terwijl ladingniveaux tot ongeveer 150 microcoulomb per gram toner ook bruikbaar zijn.Bij dergelijke ladingniveaux is de electrostatische aantrekkingskracht tussen tonerdeeltjes en dragerdeeltjes voldoende om de magnetische aantrekkingskrachten tussen drager-2Q deeltjes te verbreken, waardoor aanvulling vergemakkelijkt wordt.Hoe deze ladingniveaux verkregen worden wordt hieronder beschreven.

De lading van de in de onderhavige ontwikkelaars gebruikte toner wordt bepaald door de toner met metaal te 25 overtrekken door electrische bias op de electrisch isolerende laag van een proefelement.Dit element is samengesteld uit in volgorde een filmdrager, een electrisch geleidende(d.w.z. geaarde) laag en de isolerende laag.De hoeveelheid metaalover-trek wordt geregeld om een midden-trajekt terugkaatsing opti-13Q sche dichtheid(OD) te verschaffen.Voor doeleinden van de onderhavige uitvinding werd toner met metaal overtrokken tot i een OD van ongeveer 0,3.Het proefelement, dat de met metaal overtrokken toner bevat, wordt via de geaarde laag verbonden ijiet een electrometer .De met metaal overtrokken toner wordt :35 dan snel verwijderd in een stroom drukluchty die een stroom doet lopen die in de electrometer gemeten wordt als een lading in microcoulomb.De gemeten lading wordt gedeeld door het gewicht van de met metaal overtrokken toner om de tonerlading te verkrijgen.Het zal duidelijk zijn, dat de drager in dit 40 verband ongeyeer dezelfde lading zal dragen als, maar tegen- 8320383 * - 16 - gesteld in polariteit aan die van de toner.

In de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt een electrostatisch beeld in kontakt gebracht met een magnetische borstel die een roterende magnetische kern, een .

1 5 buitenste, niet-magnetische mantel en de bovenbeschreven twee-komponenten, droge ontwikkelaar bevat.Het aldus ontwikkelde electrostatische beeld kan met eeen aantal methoden gevormd worden, zoals door beeldgewijze fotoöntleding van een fotoreceptor, of beeldgewijs aanbrengen van een ladingpatroon 10 op het oppervlak van een diëlectrisch opnameelement.Als foto-receptoren gebruikt worden, zoals in hoge-snelheid electro-fotografische kopieerapparaten, is het gebruik van halftoon zeven om een electrostatisch beeld te wijzigen, bijzonder gewenst, daar de combinatie van zeven met ontwikkeling overeen-15 komstig de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding hoge kwaliteit beelden geeft, die hoge Dmax en uitstekend ^toontra-jekt vertonen.Representatieve zeefmethoden die degene omvatten die fotoreceptoren gebruiken met samenhangende halftoon zeven worden geopenbaard in lopende Amerikaanse Octrooiaanvrage 20 Serie Nr.133.077, ingediend 24 maart 1980, ten name van G.E. Kasper c.s,

De ontwikkelaars en de magnetische borstel volgens de onderhavige uitvinding zijn in staat toner af te geven aan een geladen beeld met hoge snelheden en zijn derhalve bijzon-25 der geschikt voor hoog-volume electrofotografische kopieer-toepassingen.Hoog-volume kopieëren betekent een vermogen om volledig ontwikkelde beelden te verschaffen op een fotoreceptor die langs de magnetische borstel gaat met een lineaire snelheid van 25 cm per seconde en hoger; dat wil zeggen dat :30 voor een gegeven stel borstelomstandigheden de ontwikkelaars volgens de uitvinding getoonde beelden zullen geven met een gegevem optische dichtheid bij hogere fotoreceptorsnelheden ’ in vergelijking met ontwikkelaars waarin de drager niet voldoet aan het minimum geïnduceerd moment vereiste of die mag-35 netisch materiaal van minder dan 300 gauss coërciviteit bevat. Bovendien zijn goed-ontwikkelde beelden verkregen met de ontwikkelaars van deze uitvinding op fotoreceptoren die lopen met 75 cm per seconde.

De volgende voorbeelden worden gegeven om te hel-40 pen bij de uitvoering van de dnderhavige uitvinding.

8320383 - 17 -

In het eerste voorbeeld werden dragers, die harde magnetische eigenschappen vertonen, zoals hierin gedefinieerd beoordeeld op hun stromingskenmerken op een magnetische aanbrenger met roterende kern, overeenkomend met de aanbrenger 5 weergegeven in Figuur 1.Toner werd tijdens stromingbeoorde-lingen niet gebruiit met de drager.

De magnetische aanbrenger bevatte een niët-magne-tische roestvrij stale mantel met 5,1 cm uitwendige diameter. Een kern, die twaalf afwisselende poolmagneten bevat, werd in 110 de mantel ingesloten.Elke magneet was 1000 gauss in sterkte en 3 inches in axiale lengte.De proeven werden uitgevoerd terwijl de magneten tegen de klok in roteerden met 1000 en 2000 rpm.Drager werd op de mantel verdeeld uit een toevoer-hopper en bewoog kloksgewijze langs de mantel.Een afstelmer 15 werd ingesteld om een neepdikte van 0,05 cm toe te laten.Drager werd van de borstel verwijderd door middel van een vast mes op 7,6 cm benedenstrooms van de toevoer-hopper en werd in een hopper opgevangen.Eerst werden de magneten draaien gelaten terwijl ze met drager werden gevoed.Nadat de mantel ge-20 lijkmatig met drager bedekt was, werd de motoraandrijving naar de magnetische kern stilgezet.De vang-hopper werd geledigd, gewogen, en teruggeplaatst naast de mantel.De magnetische kern werdopnieuw gedurende een tijdsduur van 15 minuten gedraaid, en dan werd de vang-hopper gewogen met de drager 25 die van de borstel verwijderd was.Het gewicht van de hopper werd van het totaal afgetrokken en de netto hoeveelheid werd bepaald in grammen per minuut.

Vergelijkingsvoorbeeld 1;

Bindmiddel-vrije dragerdeeltjes met de kenmerken 130 als opgesomd in Tabel 1 hieronder, werden beoordeeld op hun | vermogen om langs vernauwingen op een magnetische aanbrenger i met roterende kern te stromen en op hun stroomsnelheid op de aanbrenger.

Tabel 1 : 35 Deeltjes Coërciviteit Geïnduceerd grootte bij moment bij trajekt verzadiging 1000 gauss

Drager Type (micron) (gauss) (EMU/g)_ A strontium 53-62 300 16,4 ferriet B strontium 53-62 500 18,6 40 ferriet 83 20 3 8 3 - 18 -

Tabel 1(vervolg)

Deeltjes Coërciviteit Geïnduceerd grootte bij moment bij trajekt verzadiging 1000 gauss 5 Drager Type (micron) (gauss) (EMU/g) C strontium 53-62 1500 14,5 ferriet D strontium 53-62 1500 14,5 ferriet 110 E strontium 53-62 2850 13,2 ferriet E strontium 53-62 2730 13,8 ferriet G strontium 53-62 1360 13,9 15 ferriet H strontium 53-62 2800 16,4 ferriet I strontium 53-62 4100 14,1 ferriet 20 Elke drager uit Tbel 1 stroomde onbelemmerd op de aanbrenger met roterende kern.In vergelijking verzamelden bindmiddel-vrije dragers met een coërciviteit beneden 100 gauss zich echter ongewenst aan de bovenstroomse kant van het mes dat de neepdikte regelt.

25 De stromingemetingen voor elke drager werden op de boven uiteengezette wijze bepaald en de vastgèlegde stroomwaarden worden weergegeven in Tabel 2.De snelheden werden bepaald voor een kernsnelheid van 2000 rpm.

Tabel 2 30 Stroomsnelheid

Drager (gram/minuut) A 374,8 B 365,2 C 343,2 35 D 318,4 E 302 F 286,4 G 298,8 H 354 40 I 298,8

De resultaten van de bovenstaande stroomsnelheid bepalingen geven aan dat dragers A-I onbelemmerd verplaatsen op aanbrengers met roterende magnetische kern, maar dat hun 8320383 - 19 - stroomsnelheden langzamer waren in vergelijking met dragers die in de ontwikkelaars van de onderhavige uitvinding get. bruikt worden als weergegeven in Voorbeeld 2.

Voorbeeld 2 5 Dit laat dragers zien voor gebruikt in ontwikke laars van de uitvinding, die permanent gemagnetiseerd zijn in een uitwendig veld teneinde hun geïnduceerde moment bij 1000 gauss te verhogen tot boven 20 EMU/g.

Niet-gemagnetiseerde monsters dragerpoeders A, B, 10 H en I werden onderworpen aan de volgende voor-behandeling buiten de lijn:

Eerst werden de losse poeders in glaze flakons die 1\ inch in diameter en 4½ inch in lengte meten, geplaatst.De beladen flakons werden in een 96149 magnetiseerspiraal, ont-15 worpen door RFL Industries uit Boonton, New Jersey, geplaatst Deze magnetische spiraal had een veldtrajekt van 6000 tot 10000 gauss.Energie om de magnetiseringsinrichting te aktive-ren werd geleverd door een Model 595 Magnetreater/Charger, ook verkregen van RFL Industries.Elk monster kreeg een enkele 20 ladingpuls, die voldoende was om de ferrieten tot verzadiging te magnetiseren.

Tabel 3 hieronder somt de geïnduceerde momenten op van ferrieten bij een 1000 gauss uitwendig veld voor en na magnetische verzadiging en de overeenkomstige drager stroom-25 snelheden bij 1000 rpm en 2000 rpm rotatie van de kern.De geïnduceerde momenten waren na magnetische verzadiging verhoogd Dit verhoogde magnetische moment verhoogt de aantrekking tussen de ferriet dragerdeeltjes en de magnetische borstelmantel Als gevolg daarvan is de stroomsnelheid van de deeltjes aan-30 merkelijk toegenomen, zoals weergegeven, na verzadigingsmag-netisering.

Tabel 3

Geïnduceerd moment Stroomsnelheid bij 1000 gauss 1000 rpm 2000 rpm

Drager (EMU/g) (g/min) (g/min) 35 A - onbehandeld 18,3 ---- X 317 - verzadigd 23,4 ---- 346 B - onbehandeld 18,6 ---- & 338 ^ verzadigd 27,3 ---- 358 H - onbehandeld 16,4 199,2 354 — verzadigd 31,79 340,8 628,8 4Q I ~ onbehandeld 14,1 180,0 298,8 ^verzadigd 30,06 313,2 585 8320383 - 20 -

Deze waarden weken iets af van de 2000 rpm stroomsnelheden van dragers A en B in vergelijkend Voorbeeld 1, daar de monsters van A en B een verdeling van deeltjes van grotere afmetingen bevatten, hetgeen een tragere stroomsnelheid in Voor-5 beeld 2 veroorzaakte.

Voorbeeld 3

Dit voorbeeld late een ontwikkelaar volgens de onderhavige uitvinding toe.

Bindmiddel-vrije strontiumferriet dragerdeeltjes 10 met een geïnduceerd magnetisch moment bij 1000 gauss van 30,9 EMU/g en een coërciviteit van 3500 gauss werden bekleed met 1,0 deel per honderd Kynar 301 fluorkoolstof polymeer (Pennwalt Chemical Company, King of Prussia, Pennsylvania), wat de drager in staat stelde toner positief te laden.De 15 tonerlading, zoals hierin bepaald, liep van 11,4 tot 11,6 microcoulomb per gram toner.

De tonerdeeltjes bevatten een gepigmenteerd styreen-^acryl-copolymeer .De tonerdeelt jes liepen in deeltjesgrootte van 5 tot 20 micrometer.

20 De ontwikkelaar werd geformuleerd door de drager en de toner te mengen.De tonerconcentratie was 13 gewicht% van de totale ontwikkelaar.

Voorbeeld 4:

Dit licht de werkwijze volgens de onderhavige uit-25 vinding toe met gebruik van de ontwikkelaar van Voorbeeld 4 op een magnetische opbrenger met roterende kern, zoals beschreven in verband met stroomsnelheid bepalingen.

Na schudden werden 1500 g ontwikkelaar aan de op-brengermantel toegevoerd.De instelpunten voor de verkregen I 30 borstel waren een 0,05 opéning tussen het ladingdragende oppervlak en ontwikkelaar, en een neepdikte van 0,06 cm.De kern van de magnetische aanbrenger werd geroteerd met 1250 omwentelingen per minuut in een richting tegengesteld aan de richting waarin de fotoontvanger bewoog.De mantel van de aanbren-| 35 ger werd geroteerd met 30 omwentelingen per minuut.

Het in het voorbeeld gebruikte fotogeleidende element was een negatief geladen herhaald bruikbare fotogeleidende film.Electrostatische beelden werden daarop gevormd door het element gelijkmatige te laden tot -500 Volt en het ; 40 geladen element bloot te stellen aan een origineel.Het ver- 8320383 - 21 - kregen ladingbeeld liep van -50 Volt tot -350 Volt en werd ontwikkeld door het element óver de magnetische borstel te voeten met een snelheid van 28,9 cm/sec in de richting van de ontwikkelaarstroom.De borstel werd electrisch gebiast tot 5 -115 Volt.

Na ontwikkeling werd het tonerbeeld electrosta-tisch overgebracht op een papierontvanger en daarop gefixeerd door walssmelten bij 149-177°C.

Hoge-kwaliteit beelden werden verkregen uit het : 10 oogpunt van volledigheid en gelijkmatigheid van de ontwikkeling. Ontwikkeling op deze wijze is ook met succes bekroond bij fotoontvanger snelheden oplopend tot ongeveer 75 cm/sec.

"Electrografie" en "electrografisch" zoals hierin gebruikt zijn ruime termen, die beeld-vorming processen in-15 houden die gepaard gaan met de ontwikkeling van een electro-statisch ladingpatroon, gevormd op een oppervlak met of zonder blootstelling aan licht, en omvat aldus electrofotografie en andere processen.

Ofschoon de uitvinding in aanmerkelijk detail be-20 schreven is met bijzonder verwijzing naar bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, kunnen variaties en modificaties binnen de'gedachte en het kader van de uitvinding uitgevoerd worden.

25 8320383

Claims (43)

1. Een electrografische, twee-komponenten, droge ont wikkelaar samenstelling, die geladen tonerdeeltjes bevat en tegengesteld geladen dragerdeeltjes, die (a) een magnetisch materiaal bevatten, dat een coërciviteit van tenminste 300 5 gauss, indien magnetisch verzadigd, vertoont en (b) een geïnduceerd magnetisch moment van tenminste 20 EMU/g drager, indien in een aangelegd veld van 1000 gaussjvertoont.

2. De samenstelling volgens conclusie 1, waarin het geïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes tenminste 25 EMU/g is.

3. De samenstelling volgens conclusie 1, waarin het 15 geïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes van ongeveer 30 tot ongeveer 50 EMU/g is.

4. De samenstelling volgens conclusie 1, 2 of 3, waarin genoemd magnetisch materiaal voorbehandeld is tot 20 magnetische verzadiging.

5. De samenstelling volgens conclusie 2, waarin de coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal teminste 500 gauss is. 25

6. De samenstelling volgens conclusie 3, waarin de coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal tenminste 1000 : gauss is. j

7. De samenstelling volgens conclusie 1, 2 of 5, waarin de lading van genoemde toner tenminste 5 microcoulomb , per gram toner is.

8. De samenstelling volgens conclusie 7, waarin ge-35 noemd hard magnetisch materiaal een strontium of barium fer- riet is.

9, Een electrografische, twee-komponenten, droge 8320383 - 2> ontwikkelaarsamenstelling die geladen tonerdeeltjes bevat en tegengesteld geladen bindmiddel-vrije dragerdeeltjes, die (a) een magnetisch materiaal bevatten, dat een coërciviteit van tenminste 300 gauss, indien magnetisch verzadigd, vertoont en 5 (b)_ een geïnduceerd magnetisch moment van tenminste 20 EMU/g drager, indien in een aangelegd veld van 1000 gauss, vertoont

10. De samenstelling volgens conclusie 9, waarin het geïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes 10 tenminste 25 EMU/g is.

11. De samenstelling volgens conc-usie 9, waarin het geïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes van ongeveer 30 tot ongeveer 50 EMU/g is. 15

12. De samenstelling volgens conclusie 9, 10 of 11, waarin genoemd magnetisch materiaal voorbehandeld is tot magnetische verzadiging.

13. De samenstelling volgens conclusie 10, waarin de coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal tenminste 500 gauss is,

14. De samenstelling volgens conclusie 11, waarin de 25 coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal tenminste 1000 gauss is.

15. De samenstelling volgens conclusie 9, 10 of 13, waarin de lading van genoemde toner tenminste 5 microcoulomb 30 per gram toner is.

16. De samenstelling volgens conclusie 15, waarin genoemd hard magnetisch materiaal een strontium of barium fer-riet is. 35

17. Een electrografische twee-komponenten, droge ont-wikkelaarsamenstelling, die geladen tonerdeeltjes bevat en tegengesteld geladen samengestelde dragerdeeltjes, die (a) een bindmiddel en een veelvoud magnetische deeltjes die ge- 40 dispergeerd zijn in genoemd bindmiddel, bevatten, die samen- 8320383 - Jf- gesteld zijn uit een magnetisch materiaal, dat een coërcivi-teit van tenminste 300 gauss, indien magnetisch verzadigd, vertoont, en (b) een geïnduceerd moment van tenminste 20 EMU/ g drager, indien in een aangelegd veld van 1000 gauss, ver-5 toont.

18. De samenstelling volgens conclusie 17, waarin het geïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes tenminste 25 EMU/g is. 10

19. De samenstelling volgens conclusie 17, waarin het geïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes van ongeveer 30 tot ongeveer 50 EMU/g is.

20. De samenstelling volgens conclusie 17, 18 of 19, waarin genoemd magnetisch materiaal voorbehandeld is tot magnetische verzadiging.

21. De samenstelling volgens conclusie 18, waarin de 20 coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal tenminste 500 gauss is.

22. De samenstelling volgens conclusie 19, waarin de coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal tenminste 1000 25 gauss is.

23. De samenstelling volgens conclusie 17, 18 of 21, waarin de lading van genoemde toner tenminste 5 microcoulomb per gram toner is. 30

24. De samenstelling volgens conclusie 23, waarin ge-! noemd hard magnetisch materiaal een strontium of barium fer- riet is.

25. De samenstelling volgens conclusie 5, 13 of 21, waarin de gemiddelde grootte van genoemde dragerdeeltjes in het trajekt van ongeveer 5 tot 65 micrometer is.

26, De samenstelling volgens conclusie 25, waarin de 4Q verhouding van de gemiddelde deeltjesgrootte van genoemde 83 2 0 3 8 3 - A6~- dragerdeeltjes tot de gemiddelde deeltjesgrootte van genoemde tonerdeeltjes in het trajekt van ongeveer 1:1 tot ongeveer 15:1 is.

27. De samenstelling volgens conclusie 25, waarin de concentratie van genoemde toner in het trajekt van ongeveer 1 tot ongeveer 25 procent is, op gewicht van genoemde ontwik-kelaarsamenstelling.

28. De samenstelling volgens conclusie 25, waarin ge noemde tonerdeeltjes bolvormig zijn.

29. Een werkwijze voor het ontwikkelen van een electro statisch beeld, dat omvat het in aanraking brengen van het 15 beeld met tenminste één magnetische borstel, 'die (a) een roterende magnetische kern met een voorgekozen magnetische veldsterkte, (b) een niet-magnetische buitenmantel en (c) een electrografische twee-komponenten droge ontwikkelaarsamenstel ling, die dragerdeeltjes bevat welke (i) een magnetisch mate- 20 riaal bevatten, dat een coërciviteit van tenminste 300 gauss, indien magnetisch, verzadigd, vertoont, en (ii) een geïnduceerd magnetisch moment van tenminste 20 EMU/g, indien in een uitwendig aangelegd veld van 1000 gauss, vertoont, en welk magnetisch moment voldoende is om te voorkomen dat genoemde 25 drager wordt overgebracht op genoemd electrostatisch beeld, bevat,

30. De werkwijze volgens conclusie 29, waarin genoemde roterende magnetische kern een magnetische veldsterkte 30 van tenminste 450 gauss vertoont.

31. De werkwijze volgens conclusie 30, waarin de veldsterkte van genoemde roterende kern in het trajekt van ongeveer 800 tot ongeveer 1600 gauss is. ;35

32. De werkwijze volgens conclusie 29, 30 of 31, waar in genoemde kern roteert met een snelheid van ongeveer 1000 tot ongeveer 3000 omwentelingen per minuut.

33. De werkwijze volgens conclusie 29, waarin genoemde 8320383 f * - «/- dragerdeeltjes bindraiddel-vrij zijn.

34. De werkwijze volgens conclusie 29, waarin genoemde dragerdeeltjes samengestelde deeltjes zijn die een bindmiddel 5 en een veelvoud aan magnetische deeltjes, samengesteld uit genoemd magnetisch materiaal, gedispergeerd in genoemd bindmiddel, bevatten.

35. De werkwijze volgens conclusie 33 of 34, waarin 10 genoemd .magnetisch materiaal een strontium of barium ferriet is.

36. De werkwijze volgens conclusie 33 of 34, waarin de coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal tenminste 500 15 gauss is.

37. De werkwijze volgens conclusie 33 of 34, waarin de coërciviteit van genoemd magnetisch materiaal tenminste ongeveer 1000 gauss is. 20

38. De werkwijze volgens conclusie 36, waarin het geïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes tenminste 25 EMU/g is.

39. De werkwijze volgens conclusie 36, waarin het ge ïnduceerde magnetische moment van genoemde dragerdeeltjes van ongeveer 30 tot ongeveer 50 EMU/g is.

40. De werkwijze volgens conclusie 39, waarin genoemd I30 magnetisch materiaal voorbehandeld is tot magnetische verza-| diging.

41. De werkwijze volgens conclusie 39, waarin de lading van genoemde toner tenminste 5 microcoulomb per gram 35 toner is.

42. Een werkwijze voor het ontwikkelen van een electros tatisch beeld, die omvat het in aanraking brengen van het beeld met tenminste één magnetische borstel die voorzien is 40 van (a) een roterende magnetische kern met een voorgekozen 83 2 0 3 8 3 ' * - magnetische veldsterkte, (b) een niet-magnetische buitenmantel en (c) een electrografische twee-komponenten droge ontwikkelaarsamenstelling, die geladen tonerdeeltjes bevat en tegengesteld geladen bindmiddel-vrije ferriet dragerdeeltjes, 5 die (i) een coërciviteit vertonen van tenminste 500 gauss, indien voldoende magnetisch verzadigd om genoemde ontwikkelaar langs de omtrek over genoemde mantel te doen stromen in een richting tegengesteld aan de rotatierichting van de magnetische kern en (ii) een geïnduceerd magnetisch moment van i :10 tenminste 25 EMU/g, indien in een uitwendig aangelegd veld van 1000 gauss, en welk magnetisch veld voldoende is om te voorkomen, dat genoemde drager wordt overgedragen op genoemd electrostatisch beeld, Waarbij genoemde toner en dragerdeel-tjes in genoemde ontwikkelaar een triboëlectrische aantrek-15 kingskracht hebben, die groter is dan de magnetische aantrek-kingskrachttussen dragerdeeltjes in genoemde ontwikkelaar.

43. Een werkwijze volgens conclusie 42, waarin de ge middelde grootte van genoemde dragerdeeltjes van ongeveer 5 20 tot ongeveer 65 micrometer is en de verhouding van de gemiddelde deeltjesgrootte van genoemde dragerdeeltjes tot de gemiddelde ddeltjesgrootte van genoemde tonerdeeltjes van ongeveer 1:1 tot ongeveer 15:1 is. 25 j 30 ] 8320383