NL9000912A - Werkwijze voor het vormen van zichtbare beelden, alsmede tonerpoeder ten gebruike in de werkwijze. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vormen van zichtbare beelden, alsmede tonerpoeder ten gebruike in de werkwijze

Werkwijze voor het vormen van zichtbare beelden waarin magnetisch aantrekbaar tonerpoeder, dat bestaat uit magnetisch aantrekbaar materiaal bevattende harsdeeltjes, wordt gevoerd in een beeldvor-mingszone tussen een beeldregistratiemediurn en een bewegend transportmedium dat een magnetische aantrekkingskracht op het tonerpoeder uitoefent, in welke beeldvormingszone het tonerpoeder door elektrostatische aantrekking volgens het te vormen beeldpatroon op het beeldregi strati emedi urn wordt afgezet.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit US-A-4 154 520. Volgens deze bekende werkwijze worden in een kopieerapparaat latente elektrostatische beeldpatronen op een beeldregistratiemediurn ontwikkeld met tonerpoeder dat door een magnetisch transportmedium in de vorm van een magneetborstel wordt aangevoerd.

De omtreksnelheid van de magneetborstel dient volgens deze werkwijze minstens twee keer zo groot te zijn als de transportsnelheid van het beeldregistratiemedium en bij voorkeur drie tot vijf keer zo groot.

De reden hiervoor is dat bij lage omtreksnelheid van de magneetborstel ontwikkel problemen blijken op te treden zoals onvoldoende gradatie, afzetting van tonerdeeltjes buiten de beeldpatronèn, tonerophoping of overontwikkeling. Deze ontwikkel problemen leiden uiteindelijk tot een slechte beeldkwaliteit op de kopie.

Weliswaar worden de gesignaleerde ontwikkel problemen door het kiezen van een veel hogere omtreksnelheid opgeheven, maar aan de hogere borstel snel heid zijn ook bezwaren verbonden die voortvloeien uit de verhoogde mechanische belasting van zowel het beeldregistrati emedi urn als het tonerpoeder. In de poederborstel ontstaat als gevolg van de hoge mechanische belasting fijn slijpstof dat uit de borstel wordt geslingerd en vervuiling van het kopieerapparaat veroorzaakt.

Om het correct functioneren van het kopieerapparaat te waarborgen dient dan regelmatig een schoonmaakaktie door een servicetechnicus te worden uitgevoerd.

Deels wordt het fijne slijpstof ook permanent op het beeldregi stratiemedium afgezet, waardoor de levensduur ervan wordt verkort.

Verrassenderwijs is volgens de uitvinding gebleken dat de gesignaleerde ontwikkel problemen, zelfs bij een lage omtreksnelheid van de magneetborstel, grotendeels kunnen worden voorkomen doordat in een werkwijze volgens de aanhef een transportmedium wordt toegepast dat in de beeldvormingszone aan het tonerpoeder-aantrekkende-oppervlak een magnetische induktie heeft van ten minste 0,2 T en doordat tonerpoeder wordt gebruikt dat ten hoogste 3 volumeprocent magnetisch aantrekbaar materiaal bevat.

Hiermee wordt bereikt dat het realiseren van een goede beeldkwaliteit vrijwel onafhankelijk is van de omtreksnelheid van de ontwikkel borstel en dat dus een lage omtreksnelheid kan worden gekozen om stofproblemen te vermijden.

Goede resultaten worden met de werkwijze volgens de uitvinding ook bereikt, wanneer als magnetisch aantrekbaar materiaal in het tonerpoeder een zachtmagnetisch materiaal, zoals carbonyl ijzer, wordt toegepast.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een tonerpoeder ten gebruike in de werkwijze volgens de uitvinding, welke tonerpoeder bestaat uit thermoplastische harsdeeltjes die magnetisch aantrekbaar materiaal en eventueel andere toevoegingen, zoals kleurgevend materiaal, ladingsregelmiddel of elektrisch geleidend materiaal, bevatten.

Het kenmerkende daarbij is dat de harsdeeltjes ten hoogste 3 volumeprocent zachtmagnetisch materiaal bevatten en een effectieve magnetische susceptibiliteit van ten minste 2 hebben.

De uitvinding zal nu nader worden toegeiicht aan de hand van de hiernavolgende beschrijving en de daarbijbehorende figuur, waarin een schematische doorsnede is weergegeven van een inrichting voor het ontwikkelen van elektrostatische beeldpatronen waarin de werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast.

De ontwikkel inrichting omvat een magneetrol 1 waarop via de opening 2 van de voorraadhouder 3 magnetisch aantrekbaar tonerpoeder wordt aangebracht. De magneetrol 1 transporteert het tonerpoeder naar de ontwikkel zone 4 waar het poeder in aanraking wordt gebracht met een vel- of bandvorming fotogeleidend materiaal 5, dat over de ondersteuningsrol 6 wordt aangevoerd en aan zijn naar de poederlaag toegekeerde zijde een latent elektrostatisch ladingsbeeld draagt. De magneetrol 1 omvat een mantel 7 van diamagnetisch materiaal, zoals bijvoorbeeld aluminium, messing of roestvrij staal, die op bekende wijze roteerbaar op een as 8 is gelagerd. Wanneer de inrichting in werking is wordt de magneetrol 1, in de door pijl A aangegeven richting, aangedreven door bekende niet in de figuur weergegeven aandrijfmiddelen. As 8 van de magneetrol 1 is vast in, in de figuur niet weergegeven, frameplaten van de inrichting bevestigd. Op de as 8 zijn cylindrische magneten 9, in axiale richting gezien, naast elkaar gemonteerd. Deze cylindrische magneten 9 kunnen of in omtreksrichting gezien een aantal malen zijn gemagnetiseerd om het gewenste aantal magneetpolen te realiseren of zijn opgebouwd uit een aantal, identieke cylindersegmenten die een of meer malen zijn gemagnetiseerd.

De magneten 9 zijn zo rond de as geplaatst dat gelijknamige polen in eikaars verlengde zijn gelegen en aldus samen een zich in axiale richting uitstrekkende magneetpool vormen. De buitendiameter van de cylindrische magneten 9 is kleiner dan de binnendiameter van de diamagnetische mantel 7.

Aldus wordt een homogeen sterk magnetisch veld verkregen aan het oppervlak van de diamagnetische mantel 7.

De voor de werkwijze volgens de uitvinding vereiste magnetische inductie van ten minste 0,2 T aan het oppervlak kan worden gerealiseerd door de magneten 9 uit sterk magnetische materialen, zoals een legering van Neodynium-ijzer-borium of van Samarium-cobalt, te vervaardigen.

Het magnetisch aantrekbare tonerpoeder wordt via de opening 2 van de voorraadhouder 3 op de mantel 7 van de magneetrol 1 aangebracht. De opening 2 strekt zich in axiale richting over de mantellengte uit, terwijl bij de opening 2 een schraper 15 is opgesteld, die zich eveneens in axiale richting over de mantellengte uitstrekt om het aangevoerde tonerpoeder in een egale laag over de mantel 7 uit te strijken.

De op de mantel 7 aangebrachte laag tonerpoeder wordt door de mantel 7 naar de ontwikkel zone 4 getransporteerd, waar het tonerpoeder in het magnetische veld dat heerst tussen een van de magneetpolen van de magneetrol 1 en de ondersteuningsrol 6 tot een ontwikkelborstel wordt gericht en zo met het te ontwikkelen elektrostatisch beeld in kontakt wordt gebracht, waardoor een poederbeeld ontstaat op het fotogeleidend materiaal 5.

Het niet op het elektrostatisch beeld overgedragen tonerpoeder wordt vervolgens door de overige magneetpolen tegen de mantel 7 gehouden en aldus door de mantel 7 weer naar de poederaanvoerzone teruggevoerd.

Volgens de werkwijze volgens de uitvinding wordt in de hiervoor beschreven ontwikkel inrichting een magnetisch aantrekbaar tonerpoeder toegepast, dat bestaat uit tonerdeeltjes die bindmiddel en tussen 0,25 en 3 volumeprocent magnetisch aantrekbaar materiaal bevatten.

Daarnaast kunnen de tonerdeeltjes desgewenst ook nog kleurende bestanddelen, een ladingsregelend materiaal en/of elektrisch geleidende deeltjes bevatten.

De beste resultaten worden bereikt door als magnetisch aantrekbaar materiaal een zachtmagnetisch materiaal, zoals bijvoorbeeld carbonyl ijzer, te nemen. De belangrijkste eigenschappen die zacht-magnetische materialen zo geschikt maken zijn de intrinsieke magnetische susceptibiliteit X(chi) die groter dan 10 is en de relatie tussen de aangelegde magnetische veldsterkte en de grootte van magnetisatie van het magnetische materiaal. Het grootste effect ten aanzien van de magnetisatie wordt bereikt als het magnetische materiaal niet magnetisch verzadigd raakt bij de in de ontwikkel zone aangelegde magnetische veldsterkte. In het verzadigingstraject wordt de magnetisatie niet of nauwelijks nog beïnvloed bij verhogen van de veldsterkte. Voor zachtmagnetische materialen geldt dat bij de volgens de uitvinding toegepaste magnetische veldsterkte het magnetische verzadig! ngsniveau voldoende hoog ligt. De magnetische susceptibiliteit X van het materiaal zelf wordt bij toepassing in tonerdeeltjes nog beïnvloed door de vorm van het magnetische materiaal en de interactie met andere magnetische materiaal deeltjes. Een waarde van de effectieve magnetische susceptibiliteit Xeff van de tonerdeeltjes, die tussen 2 en 6 is gelegen, blijkt een geschikte waarde te zijn om een goed resultaat met de werkwijze volgens de uitvinding te verkrijgen.

Met de volgens de stand der techniek gebruikelijke ontwikkel-inrichtingen, waarin een magneetrol met een magnetische inductie van ongeveer 0,08 T wordt toegepast in combinatie met een tonerpoeder dat minstens 20 volumeprocent magnetisch aantrekbaar materiaal bevat, wordt pas een goede beeldkwaliteit (geen ondergrond, hoge optische dichtheid e.d.) gerealiseerd als de omtreksnelheid van de ontwikkel-borstel minstens twee keer zo groot is als de transportsnelheid van het beeldregistratiemediurn.

Het blijkt dat bij de combinatie volgens de uitvinding, een magneetrol met een magnetische inductie van minstens 0,2 T en een tonerpoeder met ten hoogste 3 volumeprocent magnetisch materiaal, de goede beeldkwaliteit vrijwel onafhankelijk is van de omtreksnelheid van de ontwikkelborstel. Daardoor kan dus ook een lage snelheid worden gekozen, waarbij uiteraard minder stuifproblemen optreden. Bovendien draagt aan dit verminderde stuiven ook het sterke magneetveld bij, waardoor een compactere tonerborstel wordt gecreëerd waaruit niet gemakkelijk tonerdeeltjes zullen ontsnappen.

Bij proeven in een opstelling volgens Fig. l met een magneetrol 1 met een magnetische inductie van 0,32 T in de ontwikkelzone 4 bij gebruik van een tonerpoeder met 2 volumeprocent magnetisch aantrekbaar materiaal werd een uitstekende beeldkwaliteit behaald bij een omtreksnelheid van de magneetrol 1 die gelijk was aan de transportsnelheid van het fotogeleidend materiaal 5.

Uit proefnemingen met andere combinaties van de bepalende parameters (magnetische veldsterkte en volumepercentage magnetisch materiaal) werden dergelijke goede resultaten niet bereikt. Combinaties van een sterke magneetborstel (> 0,2 T) en een tonerpoeder met 20 volumepro-cent magnetisch pigment leverden onafhankelijk van de omtreksnelheid van de ontwikkelborstel altijd ondergrond op, terwijl bij een magneetborstel van 0,08 T met tonerpoeder met minder dan 3 volumeprocent magnetisch pigment bij geen enkele snelheid een enigszins acceptabele ontwikkeling van het ladingsbeeld mogelijk bleek.

De compactere tonerborstel die ontstaat volgens de uitvinding maakt het wel noodzakelijk dat aan de afstand tussen het fotogeleidend materiaal 5 en het oppervlak van de mantel 7 in de ontwikkelzone strenge eisen moeten worden gesteld om er voor te zorgen dat het tonerpoeder daar in kontakt komt met het elektrostatische ladingsbeeld.

Bij de hiervoor genoemde specificaties van magneetveld en toner-poedermateriaal moet daarom een maximale waarde van 0,1 mm voor deze afstand worden gehanteerd.

De tonerdeeltjes die in de werkwijze volgens de uitvinding worden toegepast kunnen worden bereid volgens een op zich bekende bereidingswijze. Daarin wordt het bindmiddel (veelal een ther- moplastische hars) gesmolten, de fijne vaste deeltjes zoals kleurende bestanddelen, ladingsregelaar of magnetisch aantrekbaar materiaal in de smelt verdeeld, waarna de massa, na afkoelen van de smelt, tot fijne deeltjes wordt gemalen. Een andere methode bestaat hierin dat de tonerpoederdeeltjes worden vervaardigd door een dispersie van de fijne vaste deeltjes in een oplossing of een dispersie van de hars te sproei drogen.

De tonerdeeltjes kunnen indien nodig ook elektrisch geleidend worden gemaakt door geleidende deeltjes (bijvoorbeeld kool stofdeeltjes) aan de smelt of de dispersie toe te voegen of door achteraf de tonerdeeltjes te verweken en geleidende deeltjes aan het oppervlak te doen hechten. Volgens deze laatste methode verankeren de fijne, geleidende deeltjes zich daarbij in het oppervlak van de verweekte poederdeel-tjes.

Een elektrisch geleidend tonerpoeder met 2 volumeprocent magnetisch aantrekbaar materiaal wordt bijvoorbeeld bereid door een thermoplastische hars in de vorm van een polyesterhars van het type Atlac van de firma Imperial Chemical Industries te smelten en fijne, vaste deeltjes koolstof en carbonylijzer homogeen in de smelt te verdelen, waarbij de verschillende materialen in de verhouding 86,81 gewichts-procent polyesterhars, 11,71 gewichtsprocent carbonylijzer en 1,48 gewichtsprocent koolstof worden toegepast.

De massa wordt, na afkoel en van de smelt, gemalen tot poederdeeltjes met een deeltjesgrootte tussen 5 en 40 /urn.

Een ander tonerpoeder volgens de uitvinding met 0,5 volumeprocent magnetisch aantrekbaar materiaal wordt bereid door een polyesterhars, van het type zoals hiervoor beschreven, te smelten en koolstof- en carbonylijzerdeeltjes in de smelt te verdelen, waarbij de materialen in de verhouding 95,4 gewichtsprocent polyesterhars, 3,13 gewichtsprocent carbonylijzer en 1,47 gewichtsprocent koolstof worden toegepast. Ook hier wordt de afgekoelde massa gemalen tot poederdeeltjes met een deeltjesgrootte tussen 5 en 40 /urn.

De poederdeeltjes, die volgens één van de hiervoor beschreven bereidingswijzen zijn vervaardigd, worden elektrisch geleidend gemaakt door de poederdeeltjes te verweken en geleidende deeltjes aan hun oppervlak te doen hechten op de wijze zoals beschreven in voorbeeld II van NL-A 7203523. Hiermee wordt een magnetisch aantrekbaar, elektrisch geleidend ontwikkel poeder verkregen, dat een specifieke weerstand beneden lO^ohm.cm en bij voorkeur tussen 10? en 10^ ohm.cm heeft, gemeten met behulp van de celweerstandsmeting zoals beschreven in diezelfde Nederlandse octrooiaanvrage.

Hoewel hiervoor de werkwijze volgens de uitvinding is beschreven voor toepassing in een magneetborstelontwikkel inrichting voor elektrostatische ladingsbeelden, is de uitvinding daartoe niet beperkt.

Enerzijds is het niet noodzakelijk de tonerpoederdeeltjes met behulp van een magneetborstel naar de ontwikkel zone te transporteren, dat kan uiteraard met elk gewenst transportmiddel.

Anderzijds kan de werkwijze volgens de uitvinding ook worden toegepast in een elektrostatische drukinrichting van het type zoals beschreven in US-A-4 704 621.

Een dergelijk drukinrichting omvat een beweegbaar beeldvormings-element met een diëlektrisch oppervlak, een langs de omloopbaan van het beeldvormingselement gelegen beeldvormingsstation, waarin een magneetrol met een elektrisch geleidende mantel nabij het oppervlak van het beeldvormingselement is opgesteld en middelen om overeenkomstig een informatiepatroon een elektrisch veld op te wekken tussen het beeldvormingselement en de magneetrol. Door nu elektrisch geleidend, magnetisch aantrekbaar tonerpoeder met de specificaties zoals hiervoor beschreven toe te voeren aan de zone tussen het beeldvormingselement en de magneetrol en daar een magnetisch veld aan te leggen conform de uitvinding, wordt ook met deze drukinrichting een uitstekende beeldkwaliteit gerealiseerd.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het vormen van zichtbare beelden waarin magnetisch aantrekbaar tonerpoeder, dat bestaat uit magnetisch aantrekbaar materiaal bevattende harsdeeltjes, wordt gevoerd in een beeldvor-mingszone tussen een beeldregistratiemediurn en een bewegend transportmedium dat een magnetische aantrekkingskracht op het tonerpoeder uitoefent, in welke beeldvormingszone het tonerpoeder door elektrostatische aantrekking volgens het te vormen beeldpatroon op het beeldregi strati emedi urn wordt afgezet, met het kenmerk, dat een transportmedium wordt toegepast dat in de beeldvormingszone aan het tonerpoeder , aantrekkende oppervlak een magnetische inductie heeft van ten minste 0,2 T en dat tonerpoeder wordt gebruikt dat ten hoogste 3 volume-procent magnetisch aantrekbaar materiaal bevat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het magnetisch aantrekbare materiaal in de tonerdeeltjes zachtmagnetisch is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het magnetisch aantrekbare materiaal in de tonerdeeltjes bestaat uit carbonyl ijzer.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tonerpoeder wordt toegepast waarvan de poederdeeltjes, tenminste aan hun oppervlak, een zodanige hoeveelheid elektrisch geleidend materiaal bevatten dat de poederdeeltjes een specifieke weerstand beneden 1()12 ohm.cm hebben.

5. Tonerpoeder ten gebruike in de werkwijze volgens conclusie 1, dat bestaat uit thermoplastische harsdeeltjes die magnetisch aantrekbaar materiaal en eventueel andere toevoegingen, zoals kleurgevend materiaal, ladingsregelmiddel of elektrisch geleidend materiaal bevatten, met het kenmerk, dat de harsdeeltjes ten hoogste 3 volumeprocent zachtmagnetisch materiaal bevatten en een effectieve magnetische susceptibiliteit van ten minste 2 hebben.

6. Tonerpoeder volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het magnetisch aantrekbare materiaal bestaat uit carbonyl ijzer.

7. Tonerpoeder volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de harsdeeltjes aan hun oppervlak zijn bekleed met elektrisch geleidend materiaal en dat de specifieke weerstand van het tonerpoeder kleiner is dan 10*2 ohm.cm.