DE2723868A1

DE2723868A1 - Elektrisches aufzeichnungsverfahren

Info

Publication number: DE2723868A1
Application number: DE19772723868
Authority: DE
Inventors: Eiichi Prof Inoue; Nobuhiro Miyakawa; Takashi Prof Yamaguchi
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1977-05-26
Publication date: 1977-12-08
Also published as: JPS52143826A; US4156245A; FR2352672A1; JPS5755142B2; DE2723868B2; CA1102396A; DE2723868C3; FR2352672B1; GB1552288A

Description

TELEFON: 55547« 8000 M ö N C H E N 2, TELEGRAMME: KARPATENT MATHIIDENSTRASSE 12 TELEX: 529068 KARP D

26. Mai 1977

W. 42 887/77

Mita Industrial Company Limited Osaka (Japan)

Elektrisches Aufzeichnungsverfahren

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf ein elektrisches Aufzeichnungsverfahren und betrifft insbesondere ein elektrisches Aufzeichnungsverfahren, bei welchem Fehler, wie Unscharfe, Fahnen-, Schleier- und Moire*- Bildung dadurch wirksam beseitigt werden, daß Hochfrequenzsignale, die durch Verstärken und Modulieren von Bildsignalen entstanden sind, als elektrische Aufzeichnungsignale angelegt werden und ein magnetischer, elektrisch leitender Entwickler als Entwickler zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes verwendet wird, das auf einem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial ausgebildet ist.

Als herkömmliches, elektrisches Aufzeichnungsverfahren ist ein Verfahren bekannt, bei welchem zwei Elektroden in Form einer Aufzeichnungselektrode und einer Gegenelektrode und ein zwischen den beiden Elektroden elektrisch verbundenes,

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elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial relativ gegeneinander bewegt werden, ein elektrisches Aufzeichnungssignal zwischen den beiden Elektroden angelegt wird, um ein elektrostatisches, latentes Bild auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial auszubilden, das elektrostatische latente Bild mit einem Entwickler entwickelt und das entwickelte Bild je nach Wunsch fixiert wird.

Bei diesem bekannten, elektrischen Aufzeichnungsverfahren werden im allgemeinen Gleichstromsignale als anzulegende elektrische Aufzeichnungssignale verwendet. Eine an eine Aufzeichnungsnadel angelegte hohe Gleichstromspannung bildet jedoch nicht nur ein latentes Bild auf der Aufzeichnungsfläche aus, sondern führt auch zu Fehlern und unangenehmen Begleiterscheinungen, wie Unscharfe, Verschwommenheit, Fahnen- und Schleierbildung. Die Herren Haneda, Ito und Hashigami vertreten beispielsweise die Auffassung, daß gleichzeitig mit der vorstehend erwähnten Ausbildung eines latenten Bildes Ladungen der entgegengesetzten Polarität in der Nähe des latenten Bildes gehäuft auftreten und zu einer Unscharfe oder Verschwommenheit führen, wobei angenommen wird, daß die Ladungen der entgegengesetzten Polarität auf Induktion oder elektrische Kraftlinien zurückzuführen sind. Wenn die Aufzeichnungsnadel bewegt wird, werden die auf der Aufzeichnungsnadel und auf anderen Aufzeichnungseinrichtungen angesammelten Ladungen an die Aufzeichnungsfläche angelegt und auf diese übertragen, wobei eine Fahnenbildung auftritt. Die gesamte Aufzeichnungsfläche wird aufgrund des Potentials zur Herstellung des latenten Bildes mit der gleichen Polarität wie die Stellen des latenten Bildes aufgeladen, wobei allerdings die Intensität der Aufladung auf der gesamten

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Aufzeichnungsfläche geringer als an den Stellen des latenten Bildes ist. Diese Aufladung führt jedoch zu einer Schleierbildung (vergleiche Journal of the Electrophotographic Association, April 1970, Seiten 37 bis 43). Bei einem fertigen Bild, das durch ein elektrostatisches Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung einer hohen Gleichstromspannung als elektrisches Aufzeichnungssignal erzielt worden ist, wird daher das Auflösungsvermögen durch die vorstehend erwähnten, unerwünschten Erscheinungen, wie Verschwommenheit, Fahnen- und Shleierbildung herabgesetzt. Die entstehenden Bilder werden daher unklar und verschwommen. Wenn darüberhinaus der Aufzeichnungsvorgang mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird, d.h_vwenn die relative Abtastgeschwindigkeit der Aufzeichnungsnadel und des Aufzeichnungsmaterials erhöht wird, treten die vorstehend erwähnten Fehler besonders deutlich hervor.

In den japanischen Patentveröffentlichungen 33516/71 und 21311/65 sind bereits Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchen als elektrische Aufzeichnungssignale Hochfrequenzsignale verwendet werden, die durch Verstärken und Modulieren von Bildsignalen erzielt worden sind. Da bei dem Verfahren nach der zuerst genannten Patentveröffentlichung Ladungen unterschiedlicher Polaritäten abwechselnd angelegt werden, ist angenommen worden, daß keine in vertikaler Richtung eines Aufzeichnungspapiers ausgerichtete Ladungen gebildet werden und ein pulverförmiger Entwickler entweder am Umfangsabschnitt oder im Mittelabschnitt eines latenten Bildes auf dem Aufzeichnungspapier gleichmäßig haftet, wodurch der Bandeffekt beseitigt ist und ein Bild mit guter Qualität erzielt wird. Die zuletzt genannte Pa-

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tentveröffentlichung offenbart, daß aufgrund des beanspruchten, mit Wechselstrom arbeitenden Aufζeichnungsverfahrens der gesamte Schaltungsaufbau vereinfacht, irgendein Entwickler ungeachtet der Polarität des Toners verwendet und ein Bild mit einem ausreichenden Auflösungsvermögen erzielt werden kann.

Da bei dem bekannten, mit Wechselstrom arbeitenden Aufzeichnungsverfahren auf der Aufzeichnungsfläche wechselnde Ladungen ausgebildet werden, bei welchen die Polarität bei jedem halben Zyklus abwechselnd geändert wird, entstehen auf dem fertigen Bild viele sehr kleine weiße Flecken, sogenannte Punkte. Die Bilddichte wird daher erheblich herabgesetzt und auf dem fertigen Bild erscheint ein Moire-Rand, d.h. ein periodischer Wechsel der Dichte, welcher in der Vorlage nicht vorhanden ist und bei bestimmten Wellen (beats) der Punkt- und Liniendichten in Abhängigkeit vom Wert der Liniendichte erzeugt wird.

Es wurden Untersuchungen am elektrischen Aufzeichnungsverfahren mit dem Ziel vorgenommen, die den herkömmlichen Verfahren anhaftenden und vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseitigen oder zu verringern. Es wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß sämtliche vorstehend erwähnte Nachteile und Fehler, wie Unscharfe, Fahnen-,Schleier- und Moire-Bildung mit einem Schlag beseitigt werden können und ein klares aufgezeichnetes Bild erreicht werden kann, wenn ein elektrostatisches, latentes Bild, welches durch das vorstehend erwähnte, mit Wechselstrom arbeitende Aufzeichnungsverfahren hergestellt worden ist, mit einem magnetischen, elektrisch leitenden, pulverförraigen Entwickler entwickelt wird,

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der im nachstehenden näher beschrieben wird.

Es ist daher hauptsächlich Ziel und Zweck der Erfindung, ein elektrisches Aufzeichnungsverfahren zu schaffen, das durch eine neue Kombination aus einem wechselnden Aufzeichnungsstrom und einem magnetischen, elektrisch leitenden, pulverförmigen Entwickler gekennzeichnet ist.

Ferner ist es Ziel und Zweck der Erfindung, ein elektrisches Aufzeichnungsverfahren zu schaffen, bei welchem unliebsame Erscheinungen und Fehler, wie Unscharfe, Fahnen-, Schleier- und Moire-Bildung wirksam beseitigt werden können und ein Bild erzielt werden kann, das hervorragend in Kontrast, Auflösungsvermögen und Gradation ist.

Weiterhin ist es Ziel und Zweck der Erfindung, ein elektrisches Aufzeichnungsverfahren zu schaffen, bei welchem das elektrische Aufzeichnen mit einer Abtastgeschwindigkeit durchgeführt werden kann, die viel höher als die Abtastgeschwindigkeit bei den bekannten, elektrischen Aufzeichnungsverfahren ist.

Die Erfindung schafft daher nach ihrem grundlegenden Gesichtspunkt ein elektrisches Aufzeichnungsverfahren, bei welchem zwei Elektroden aus einer Aufzeichnungselektrode und einer Gegenelektrode und ein zwischen den beiden Elektroden elektrisch verbundenes, elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial relativ gegeneinander bewegt werden, ein elektrisches Aufzeichnungssignal zwischen den beiden Elektroden angelegt wird, um ein elektrostatisches Bild auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial auszubilden, das elektrostatische Bild mit einem Entwickler entwickelt

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und das entwickelte Bild je nach Wunsch fixiert wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Hochfrequenzsignal, welches durch Verstärken und Modulieren eines Bildsignals erzielt worden ist, als elektrisches Aufzeichnungssignal angelegt und das auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial ausgebildete elektrostatische Bild mit einem elektrisch leitenden, pulverförmigen Entwickler entwickelt wird, der ein feines Pulver aus einem magnetischen Material enthält.

Die Erfindung wird im Aachstehenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1-A eine schematische Darstellung, in welcher der Vorgang zum Ausbilden eines elektrostatischen latenten Bildes beim Verfahren gemäß der Erfindung gezeigt ist,

Fig. 1-B eine schematische Darstellung, in welcher der Entwicklungsvorgang beim Verfahren gemäß der Erfindung gezeigt ist,

Fig. 1-C eine schematische Darstellung, in welcher der Fixiervorgang beim Verfahren gemäß der Erfindung gezeigt ist,

Fig. 2-A eine schematische Darstellung, in, welcher die Wellenform einer Trägerwelle eines Aufzeichnungswechselstrooes gezeigt ist,

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Pig. 2-B eine schematische Darstellung, in welcher die Verteilung der statischen Ladungen auf einem Aufzeichnungsmaterial gezeigt ist,

Fig. 2-C eine schematische Darstellung, in welcher

ein Bild gezeigt ist, das mit einem Entwickler mit negativer Polarität entwickelt worden ist,

Fig. 2-Γ eine schematische Darstellung, in welcher

ein Bild gezeigt ist, das mit einem Entwickler mit positiver Polarität entwickelt worden ist, und

Fig. 2-E eine schematische Darstellung, in welcher

ein Bild gezeigt ist, das mit einem Entwickler gemäß der Erfindung entwickelt worden ist.

Die Figuren 1-A, 1-B und 1-C zeigen die Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine Ausgangseinrichtung 3 überträgt ein wechselndes Aufzeichnungssignal, d.h. ein Hochfrequenzsignal, welches durch Verstärken und Modulieren eines Bildsignals entstanden ist. Die Ausgangseinrichtung 3 ist mit einer Aufzeichnungselektrode 1 (Aufzeichnungsnadel) und einer Gegenelektrode 2 verbunden. Zwischen den Elektroden 1 und 2 ist ein elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial 4 so angeordnet, daß es mit den Elektroden 1 und 2 elektrisch verbunden ist. Das elektrostatische Aufzeichnungsmaterial 4 besitzt eine dielektrische Materialschicht 5 und eine elektrisch leitende Schicht 6. Die elektrisch leitende Schicht 6 ist in der Nähe der Gegenelektrode 2 angeordnet oder steht mit dieser in Berührung. Die dielektrische Materialschicht 5 ist in der Nahe der Aufzeichnungs-

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AO

elektrode 1 angeordnet oder steht mit dieser in Berührung. Wenn die Aufzeichnungselektrode 1 und das elektrostatische Aufzeichnungsmaterial 4 relativ gegeneinander bewegt werden und ein wechselndes Aufzfichnungssignal zwischen den beiden Elektrode 1 und 2 angelegt wird, wird auf der dielektrischen Materialschicht 5 in Abhängigkeit von der Frequenz des Aufzeichnungssignals ein elektrostatisches latentes Bild 7 gebildet, das abwechselnd mit Ladungen entgegengesetzter Polaritäten aufgeladen ist.

Bei der in Fig. 1-B gezeigten nachfolgenden Entwicklungsstufe wird das elektrostatische latente Bild 7 auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial 4 mit einem magnetischen, elektrisch leitenden,pulverförmigen Entwickler 8 entwickelt. Dieser magnetische, elektrisch leitende, pulverförmige Entwickler 6 wird in Form einer magnetischen Bürste auf einer Entwicklerwalze 9 gehalten, die einen nicht dargestellten Magnet aufweist, der im Inneren der Walze angeordnet ist. Wenn ein Stift der magnetischen Bürste mit der Oberfläche der dielektrischen Materialschicht des elektrostatischen Aufzeichnungsmaterials 4 in Berührung tritt, wird ein sichtbares Tonerbild 10 gebildet.

Bei der letzten, in Fig. 1-C dargestellten Fixierstufe wird das elektrostatische Aufzeichnungsmaterial 4 mit dem sichtbaren Tonerbild 10 zwischen zwei Druckwalzen 11 hindurchgeführt, wobei das sichtbare Tonerbild 10 unter Druck fixiert wird, worauf ein fixiertes Bild 12 entsteht.

Es konnte nicht vollständig geklärt werden, weshalb Fehler, wie Unscharfe, Fahnen-,Schleier- und Moire-Bildung durch die erfindungsgemäße kombinierte Verwendung eines

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Wechselstrom-Aufzeichnungssignals und eines magnetischen, elektrisch leitenden, pulverförmigen Entwicklers wirksam beseitigt werden. Es wird jedoch angenommen, daß die Wirkung wahrscheinlich aufgrund der nachfolgenden Zusammenhänge erzielt wird.

Wenn ein Aufzeichnungssignal in Form einer in Fig. 2-A dargestellten Wechselwelle an das Aufzeichnungsmaterial 4 angelegt wird, entstehen abwechwelnd positive Ladungen © und negative Ladungen (9> in einem bestimmten Abstand, welcher von der Frequenz des Aufzeichnungssignals und der Abtastgeschwindigkeit beim Aufzeichnungsvorgang abhängt. Die Teilchen der bisher zum elektrostatischen Aufzeichnen verwendeten Entwickler haben während ihres Einsatzes Ladungen mit einer bestimmten Polarität. Wenn beispielsweise ein pulverförmiger Entwickler 13 mit einer negativen Polarität zum Entwickeln verwendet wird, wie dies in Fig. 2-C gezeigt ist, werden die Bereiche selektiv entwickelt, die den positiven ladungen auf dem Aufzeichnungsmaterial entsprechen. Wenn ein pulverförmiger Entwickler 14 mit einer positiven Polarität zum Entwickeln verwendet wird, wie dies in Fig. 2-D gezeigt ist, werden die Bereiche selektiv entwickelt, die den negativen Ladungen auf dem Aufzeichnungsmaterial entsprechen. Bei den bekannten, mit Wechselstrom arbeitenden Aufzeichnungsverfahren werden daher nur getüpfelte Tonerbilder gebildet. Ferner entsteht ein Unterschied zwischen der Kante eines elektrostatischen latenten Bildes und der Kante eines tatsächlichen Bildes, was auf die Phase des Aufzeichnungsstromes oder die Polarität des verwendeten Toners aurückzuführen ist, wodurch die vorstehend erwähnte Moire-Bildung auftritt.

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- ie- -

Wenn dagegen ein elektrisch leitender, magnetischer, pulverförmiger Entwickler 15 gemäß der Erfindung zum Entwickeln verwendet wird, werden aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Entwicklers ohne weiteres Ladungen mit einer Polarität, die der Polarität der Ladungen des elektrostatischen Bildes auf dem Aufzeichnungsmaterial entgegengesetzt ist, im Entwicklerpulver über eine als Entwicklerelektrode wirkende Entwicklerwalze oder über eine Leitungsbrücke induziert, die zwischen den Teilchen des Entwicklers gebildet wird. Auf diese V/eise werden daher entsprechend der Darstellung in Pig. 2-E sowohl die Bereiche der positiven Ladungen als auch die Bereiche der negativen Ladungen auf dem Aufzeichnungsmaterial vom Entwicklerpulver gleichmäßig entwickelt, so daß die Entstehung eines vorstehend genannten getüpfelten Bildes oder das Auftreten einer Moire-Bildung wirksam verhindert wird.

Da gemäß der Erfindung ein Hochfrequenzsignal verwendet wird, tritt keine Induktion von Ladungen der gleichen oder entgegengesetzten Polarität auf den außerhalb des elektrostatischen latenten Bildes liegenden Bereichen auf. Das Auftreten von Unscharfe oder Schleierbildung kann daher wirksam verhindert werden. Da sich die Ladungen nicht an den Aufzeichnungseinrichtungen und dgl. ansammeln, kann ferner die Erscheinung der sogenannten Fahnenbildung nicht auftreten.

Die Art des elektrostatischen Aufzeichnungsmaterials für das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht besonders kritisch, sofern das Aufzeichnungsmaterial eine dielektrische Materialschicht und eine elektrisch leitende Schicht aufweist. Die dielektrische Materialschicht kann beispielsweise eine Dicke von 5 bis 15 Mikron haben und aus Stoffen beste-

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Al

hen, die aus Vinylchloridvinylacetat-Copolymeren, Methacrylharzen, Vinylätherharzen, Vinylacetaterotonsäureharzen, Styrolpolymeren, Acrylharzen, Siliconharzen, Styrolbutadien-Copolymeren, chioriniertem Kautschuk, Alkydharzen und Cellulosederivaten ausgewählt sind. Die elektrisch leitende Schicht kann ein elektrisch leitendes Substrat mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10 bis 10 JT-cm, beispielsweise ein Papiersubstrat sein, das durch Behandlung mit mindestens einem Stoff elektrisch leitend gemacht worden ist, welcher aus kationischen, anionischen und nicht-ionischen Polymeren leitenden Mitteln, wasserlöslichen anorganischen Salzen, verschiedenen oberflächenaktiven Mitteln und organischen, Feuchtigkeit absorbierenden Mitteln, wie Glycerin, ausgewählt ist.

Ein Hochfrequenzsignal, das durch Verstärken und Modulieren eines Bildsignals entstanden ist, wird direkt als Wechselstrom-Aufzeichnungssignal verwendet, welches zwischen den beiden Elektroden angelegt wird. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß dieses Hochfrequenzsignal nicht in ein Gleichstromsignal umgewandelt zu werden braucht. Die Frequenz der Trägerwelle des Hochfrequenzsignals ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht sonderlich kritisch, soweit Ladungen auf der dielektrischen Materialschicht erzeugt werden. Eine Hochfrequenz von 5 bis 1000 KHz, insbesondere von 10 bis 800 KHz wird vorteilhafterweise ausgewählt und in Abhängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit beim AufζeichnungsVorgang verwendet. Die anzulegende Spannung liegt in Abhängigkeit von der Art und Dicke der dielektrischen Materialschicht im Bereich von 300 bis 1500 V eff., insbesondere von 400 bis 1300 V eff..

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- tar -

Wenn die Aufzeichnungsgeschwindigkeit niedrig ist, kann eine einzige Nadel oder ein einziger Stift als Aufzeichnungselektrode (Aufzeiohnungsnadel) verwendet werden. Wenn jedcch die Aufzeichnungsgeschwindigkeit hoch ist, können vorteilhafterweise buchstabenartige Elektroden und Elektroden verwendet werden, die in einer Reihe oder in einer Vielzahl von Reihen (Nadelelektroden und Nadelmatrizenelektroden) angeordnet sind.

Die beim Abtasten übliche Relativbewegung zwischen der Aufzeichnungselektrode und dem Aufzeichnungsmaterial kann durch irgend ein bekanntes Abtastverfahren erfolgen, bei welchem beispielsweise ein Zylinder oder eine Scheibe gedreht, ein Band augetrieben, ein spiralförmiger Zylinder gedreht oder eine Reihe von Aufnahmeköpfen aufeinanderfolgend umgeschaltet wird. Diese Abtastverfahren sind im einzelnen in einem Bericht von Herrn Yoshida beschrieben. Dieser Bericht ist in Image Techniques, August 1971, Seiten 56 bis 66 veröffentlicht.

Die Geschwindigkeit beim relativen Abtasten zwischen der Aufzeichnungselektrode und dem Aufzeichnungsmaterial hängt von der Frequenz der Trägerwelle des hochfrequenten Aufzeichnungssignals ab. Die Geschwindigkeit liegt im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 100 m/sec, insbesondre von 1 bis 50 m/sec.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete magnetische, elektrisch leitende, pulverförmige Entwickler kann irgend ein pulverförmiger Entwickler sein, der magnetisch angezogen wird, eine elektrische Leitfähigkeit besitzt und fixierbar ist. Ein bevorzugter, pulverförmiger Entwickler mit den

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4?

drei vorstehend genannten Eigenschaften besteht aus einem feinen Pulver aus einem anorganischen magnetischen Material, einem leitenden Mittel und einem Fixiermittel.

Die in der Technik allgemein verwendeten anorganischen magnetischen Materialien sind beispielsweise Trieisentetroxyd (Pe₅O₄), Dieisentrioxyd (Y-Fe₂O,), Zinkeisenoxyd (ZnFe₂O₄), Yttriuraeisenoxyd (Y-FecO^)» Cadmiumeisenoxyd (CdFe₂O₄), Gadoliniumeisenoxyd (Gd,FecO₁₂), Kupfereisenoxyd (CuFe₂O₄), Bleieisenoxyd (PbFe₁₂O₁Q), Nickeleisenoxyd (NiFe₂O₄), Neodymeisenoxyd (NdFe₂O₅), Bariumeisenoxyd (BaFe₁₂O₁Q), Magnesiumeisenoxyd (MgFe₂O₄), Manganeisenoxyd (MnFe₂O₄), Lanthaneisenoxyd (LaFeO,), Eisenpulver 0?e), Kobaltpulver (Co) und Nickelpulver (Ni). Diese magnetischen Materialien können allein oder in Form einer Mischung aus zwei oder mehr dieser Materialien verwendet werden. Ein feines Pulver aus Trieisentetroxyd oder γ-Dieisentrioxyd eignet sich besonders als magnetisches Material, um das Ziel der Erfindung zu erreichen.

Die elektrisch leitenden Mittel können beispielsweise feinpulvrige leitende Mittel, wie Ruß, Aluminiumpulver, Kupferpulver und Silberpulver, sowie polymere leitende Mittel sein. Die zuerst genannten leitenden Mittel, insbesondere Ruß, werden bevorzugt verwendet.

Natürliche, halbsynthetische und synthetische Harze, Kautschuke und Wachse, die unter Anwendung von Wärme oder Druck haftend oder klebrig werden, können als Fixiermittel in Verbindung mit dem vorstehend erwähnten, feinpulvrigen, magnetischen Material und dem leitenden Mittel verwendet

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werden. Die Harzbindemittel können entweder thermoplastische Harze oder ungehärtete Produkte oder Vorkondensate von hitzehärtbaren Harzen sein. Wertvolle Naturharze umfassen Balsamharze, Kolophonium, Schellack und Kopal. Diese Naturharze können mit mindestens einem Stoff modifiziert werden, der aus Vinylharzen, Acrylharzen, Alkydharzen, Phenolharzen, Epoxyharzen und Fettharzen ausgewählt ist. Synthetische Harze sind beispielsweise Vinylharze, wie Vinylchloridharze, Vinylidenchloridharze, Vinylacetatharze, Vinylacetalharze, wie Polyvinylbutyral, und Vinylätherpolymere, Acrylharze, wie Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester, Acrylsäurecopolymere und Methacrylsäurecopolymere, Olefinharze,wie Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, hydrierte Styrolharze, Äthylenvinylacetat-Copolymere und Styroleopolymere, Polyamidharze, wie Nylon 12, Nylon 6 und Polymere, Fettsäure modifizierte Polyamide, Polyester, wie Polyäthylenterephthalat/lsophthalat und Polytetramethylenterephthalat/lsophthalat, Alkydharze, wie Phthalgäureharze und Maleinsäureharze, Phenolformaldehydharze, Ketonharze, Kumarcn-Inden-Harze, Aminoharze, wie Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharze und Melamin-Formaldehydharze, und Epoxyharze. Diese synthetischen Harze können in Form einer Mischung von zwei oder mehr Harzen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Mischung aus einem Phenolharz und einem Epoxyharz oder eine Mischung aus einem Aminoharz und einem Epoxyharz verwendet werden.

Natürliche oder synthetische Kautschukmaterialien sind beispielsweise Naturkautschuk, chlorierter Kautschuk, cyclisierter Kautschuk, Polyisobutylen, Äthylenpropylen-

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kautschuk (EPR), Äthylenpropylendien-Kautschuk (EPDM), Polybutadien, Butylkautschuk, Styrolbutadienkautschuk (SBR) und Acrylnitrilbutadienkautschuk (ABR).

Natürliche, synthetische oder modifizierte Wachse sind beispielsweise Paraffinwachs, Vaseline, Polyäthylenwachs, mikrokristalines Wachs, Bienenwachs, wäßriges Lanolin, Baumwollwachs, Carnaubawachs, Montanwachs, hydrierter Rindertalg, höhere Fettsäuren, höhere Fettsäureamide, Seifen und andere höhere Fettsäurederivate.

Gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, einen Entwickler zu verwenden, der 100 Gew.-Teile eines feinpulvrigen, magnetischen Materials, 10 bis 150 Gew.-Teile, vorzugsweise 25 bis 100 Gew.-Teile eines Bindemittels und 1 bis 30 Gew.-Teile, vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-Teile eines elektrisch leitenden Mittels aufweist. Vorzugsweise wird ein Bindemittel verwendet, das nur aus Harz besteht oder 55 bis 95 Gew.-^ eines Harzes und 5 bis 45 Gew.-% eines Wachses enthält. Der Entwickler wird dadurch erzielt, daß ein feinpulvriges, magnetisches Material und mindestens ein Teil eines elektrisch leitenden Mittels in einer Schmelze oder einer Lösung eines vorstehend erwähnten Bindemittels dispergiert wird und die Dispersion in die Form von feinen Teilchen gebracht wird. Wenn die elektrische Leitfähigkeit oder Fließfähigkeit der auf diese Weise entstandenen Teilchen erhöht v/erden soll, wird der Rest des elektrisch leitenden Mittels in trockenem Zustand unter die Teilchen gemischt, um das leitende Mittel auf den Oberflächen der Teilchen in Form von Bröseln aufzubringen oder einzubetten.

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Der für die Zwecke der Erfindung geeignete elektrisch leitende magnetische Pulverentwickler besitzt eine Teilchengröße von 1 bis 30 Mikron, vorzugsweise 2 bis 10 Mikron, und einen spezifischen Durchgangswiderstand unter 10 Jir-cm,

A ft

vorzugsv/eise zwischen 10 und 10 JL-cm.

Die sogenannte magnetische Bürstenentwicklung wird zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe des vorstehend erwähnten, elektrisch leitenden Magnetentwicklers verwendet. Eines der Merkmale der Erfindung liegt darin, daß ein besonderer magnetischer Träger für die EntwicHung nicht erforderlich ist. Bei der magnetischen Bürstenentwicklung werden magnetische Bürsten aus dem elektrisch leitenden magnetischen Pulverentwickler auf einer Drehbüchse gebildet, in deren Inneren ein Magnet angeordnet ist. Die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials mit dem elektrostatischen latenten Bild kommt mit diesen magnetischen Bürsten in Berührung, wodurch ein sichtbares Tonerbild entsteht. Die Oberfläche der Drehbüchse kann entweder aus einem elektrisch leitenden Material, wie Metall, oder aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Im ersten Fall wird die Oberfläche der Drehbüchse geerdet und eine Leitungsbrücke zwischen der Oberfläche der Drehbüchse und dem Stift der Magnetbürste als Entwictlungselektrode gebildet. Im letzten Fall wird eine Leitungsbrücke zwischen der Oberfläche der Drehbüchse und der Magnetbürste aus den Entwicklerteilchen gebildet, so daß am Stift der Magnetbürste Ladungen mit einer Polarität induziert werden, die der Polarität der zu entwickelnden Ladungen entgegengesetzt ist.

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Das Bild der Entwicklerteilchen auf dem Aufzeichnungsmaterial kann auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials in beliebiger Weise, beispielsweise durch Druckfixierung, Wärmefixierung und Lösungsfixierung fixiert werden. Beim Druckfixieren läßt sich die Fixierung sehr einfach mit einer hohen Geschwindigkeit erreichen, indem das Aufzeichnungsmaterial lediglich durch zwei Druckwalzen hindurchgeschickt wird. Ferner istkeine Zeit zum Aufwärmen der Fixiervorrichtung erforderlich. Das Druckfixieren ist daher für die Zwecke der Erfindung sehr vorteilhaft. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, daß der an die Druckwalzen angelegte lineare Druck mindestens 15 kp/cm der Walzenlänge, vorzugsweise mindestens 30 kp/cm der Walzenlänge beträgt. Wenn die Druckfixierung angewandt wird, wird vorteilhaft erweise ein Entwickler verwendet, dessen Bindemittel aus einer Mischung aus einem Harz und einem Wachs besteht. Beim Wärmefixieren läßt sich der Fixiervorgang vorteilhafterweise dadurch vornehmen, daß das Aufzeichnungsmaterial mit dem Tonerbild mit einer Walze in Berührung gebracht wird, die mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet ist. Diese Heizwalze besitzt vorteilhafterweise einen hitzebeständigen und inaktiven Überzug, der aus Polytetrafluoräthylen, einem Silikonharz oder dgl. besteht und ein Mittel zur Verhinderung eines Zersetzens (offset preventing agent), wie ein Silikonöl aufweist, das auf die Oberfläche des Überzuges aufgebracht wird. Ein derartiges Mittel zur Verhinderung eines Zersetzens kann auch dem Entwickler selbst einverleibt werden und braucht nicht auf die Oberfläche der Heizwalze aufgetragen zu werden.

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-W-

Das elektrische Aufzeichnungsverfahren gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere für Faksimile, elektrostatischen Druck, einen Drucker für einen Computer und dgl_v und gewährleistet, daß Bilder mit hoher Geschwindigkeit aufgeeeichnet werden können, die frei von Fehlern, wie Unscharfe, Fahnen-,Schleieimnd Moire-Bildung sind.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand von Beispielen näher erläutert.

Yergleichsbeispiel 1

Ein Acrylharz wurde auf ein Grundpapier aufgetragen, das eine Dicke von 65 Mikron und einen spezifischen Durchgangswiderstand von 3 x 10 -ß»-cm hatte. Der spezifische Durchgangswiderstand wurde bei einer Temperatur von 20⁰C und einer relativen Feuchte von 58 % gemessen. Der auf das Grundpapier aufgebrachte Überzug hatte eine Dicke von etwa 8 Mikron, wobei der Überzug nach dem Trocknen gemessen wurde. Das hierdurch entstandene elektrostatische Aufzeichnungspapier wurde auf einer Signale empfangenden Trommel einer elektrostatischen Aufzeichnungsmaschine befest igt, und ein Testbild Nr. 2 der Academic Society of Images and Electronics wurde einer Signale aussendenden Trommel aufgegeben. Der Aufzeichnungsvorgang wurde dadurch ausgeführt, daß eine negative Gleichstromspannung angelegt wurde. Es wurde eine Wolframnadel mit einem Durchmesser von 150 Mikron verwendet. Der Nadeldruck betrug 10p. Die Liniendichte betrug 10 Linien pro Millimeter und die Frequenz der Trägerwelle lag bei 10 KHz. Die Aufzeichnungsgeschwindigkeit (Abtastgeschwindigkeit) wurde von O₄8 m/sec um jeweils 0,4 m/sec auf 3,2 m/sec geändert. Das aufgezeichnete Bild wurde mit einem flüssigen Entwick-

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ler entwickelt und anschließend fixiert.

Bei einer Aufzeichnungsgeschwindigkeit über 2,/ m/sec trat eine Fahnenbildung bei Buchstaben mit einer Größe von 8 Punkt im entwickelten iiild deutlich zutage.Es war schwierig, chinesische Schriftzeichen in einer Größe von δ Punkt mit IO oder mehr Strichen au lesen. Die Linien des aufgezeichneten Bildes nahmen in der Breite zu und das Auflösungsvermögen und die Schärfe der Linien des aufgezeichneten Bildes waren sehr gering. Ähnliche Ergebnisse wurden auch erzielt, wenn die Polarität der angelegten Spannung während des Aufzeichnungsvorganges auf die positive Polarität gewechselt wurde. Selbst wenn anstelle des flüssigen Entwicklers ein pulverförmiger, trockener Entwickler verwendet wurde, waren die erzielten Ergebnisse gleichermaßen dürftig, wobei keine Gradation beobachtet wurde.

Yergleichsbeispiel 2

Der AufζeichnungsVorgang wurde in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, daß eine verstärkte und modulierte Welle direkt an das Aufzeichnungspapier als Aufzeichnungssignal ohne Gleichrichtung angelegt wurde. Die Aufzeichnungsgeschwindigkeit wurde in gleicher Weise von 0,8 m/sec auf 3,2 m/sec geändert. Die Entwicklung wurde mit einem positiven, flüssigen Entwickler oder einem positiven, pulverförmigen trockenen Entwickler durchgeführt. Bei einer Aufzeichnungsgeschwindigkeit von 0,8 m/sec betrug eine Periode 80 Mikron und bei einer Aufzeichnungsgeschwindigkeit von 3,2 m/sec betrug eine Periode 320 Mikron. Die wechselnden Ladungen wurden in jedem Fall bei jeder halben Periode ausgebildet. Die nach dem Entwicklungsvorgang beobachteten Ladungen waren jedoch negativ.

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Bei einem mit niedriger Geschwindigkeit aufgezeichnetem Linienbild war die aufgezeichnete Punktdichte und das Auflösungsvermögen hoch. Fehler, wie Fahnenbildung, traten ungeachtet der Aufzeichnungsgeschwindigkeit überhaupt nicht auf. Die Bilddichte war jedoch im Ganzen geringerem«! bei der Zunahme der Aufzeichnungsgeschwindigkeit war es schwierig, chinesiche Schriftzeichen in der Größe von 8 Punkt mit 10 oder mehr Strichen zu lesen, da das Bild ein Bild mit Punktaufzeichnung war. Darüberhinaus trat eine Moire-Bildung bei einem Testbild von Siemensstar für das Auflösungsvermögen auf. Es war daher nicht möglich, mit dem Entwicklungsverfahren nach diesem Vergleichsbeispiel ein aufgezeichnetes Bild mit einer hohen Qualität zu erreichen.

Beispiel 1

Eine verstärkte und modulierte Welle wurde in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 2 direkt an ein elektrostatisches Aufzeichnungspapier angelegt. Nach dem Aufzeichnen wurde der Intwicklungsvorgang gemäß dem in Fig. 1-B gezeigten Verfahren durchgeführt, indem ein elektrisch leitender, pulverförmiger Entwickler für Wärmefixierung verwendet wurde, der ein feines Pulver aus einem magnetischen Material enthielt. Das entwickelte Bild wurde fixiert, indem das Aufzeichnungsmaterial zwischen zwei Heizwalzen hindurchgeführt wurde.

Der verwendete Entwickler wurde in der folgenden Weise hergestellt:

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Eine Masse mit 34 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes (Epiclon 4050 von der Dainippon Ink Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha), 61 Gew.-Teilen eines Trieisentetroxyds und 5 Gew.-Teilen ^Auß wurde unter Rühren in 200 Gew.-Teile Aceton gegeben. Die Mischung wurde 30 Minuten lang mit einem Homogenisiermischer gemischt und dispergiert, um eine Dispersion für Zerstäubungsgranulation zu erzielen. Die Dispersion wurde in heißer Luft mit 13<ft gesprüht, um feine, trockene kugelförmige Teilchen zu erzielen. Teilchen mit einer Größe von 5 bis 40 Mikron wurden durch Klassifikation gesammelt. Dann wurden 0,1 Gew.-Teile Ruß in 100 Gew.-Teile der klassifizierten Teilchen gegeben und in diesen Teilchen mit einem V-Mischer homogen dispergiert, so daß ein Entwickler entstand.

Das aufgezeichnete Linienbild hatte eine hohe Dichte und ein hohes Auflösungsvermögen und war frei von Fehlern,wie Fahnen- und Schleierbildung. Selbst wenn mit einer Geschwindigkeit von 3,2 m/sec aufgezeichnet wurde, konnten chinesische Schriftzeichen in der Größe von 8 Punkt mit 10 oder mehr Strichen leicht gelesen werden. Darüberhinaus trat eine Moire-Bildung überhaupt nicht auf und die Gradation war in ausreichendem Maße wiedergegeben. Das aufgezeichnete Bild dieses Beispiels hatte daher eine hohe Qualität.

Beispiel 2

Die Vorgänge zum Aufzeichnen und Entwickeln wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, daß ein magnetischer, elektrisch leitender, pulverförmiger Entwickler für Druckfixierung verwendet wurde. Das elektrostatische Aufzeichnungspapier wurde dann entsprechend der Darstellung in Fig. 1-C zwischen zwei Druck.-

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walzen hindurchgeführt, um eine Druckfixierung zu bewirken. Das aufgezeichnete Bild hatte die gleiche hohe Qualität wie in Beispiel 1.

Der in diesem Beispiel verwendete Entwickler wurde in der folgenden Weise hergestellt:

Eine Masse mit 35 Gew.-Teilen eines hydrierten Styrolharzes (Arkon P-125 von der Arakawa Rinsan Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha), 15 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes (Epikote 1002 von der Shell Chemical Co.), 20 Gew.-Teilen eines Fettsäureamids (Diamit 0-200 von der Nippon Kasei Kabushiki Kaisha mit einen Schmelzpunkt über 70⁰C) und 20 Gew.-Teilen eines Äthylenvinylacetat-Copolymeren (Evaflex 410 von der Mitsui Polychemical Kabushiki Kaisha) wurde unter Rühren in 800 Gew.-Teilen eines heißen Toluols gelöst. Dann wurden 260 Gew.-Teile Trieisentetroxyd und 10 Gew.-Teile Ruß der Lösung zugegeben. Die Mischung wurde 30 Minuten lang mit einem Homogenisiermischer gemischt und dispergiert, um eine Dispersion für Zerstäubungsgranulation zu erzielen.

Die Dispersion wurde bei 70⁰C gehalten und in heiße Luft mit 150⁰C gesprüht, um feine, kugelförmige trockene Teilchen zu erzielen.

Teilchen mit einer Größe von 5 bis 40 Mikron wurden durch Klassifikation gesammelt. Anschließend wurden 0,08 Gew.-Teile Ruß in 100 Gew.-Teile der klassifizierten Teilchen gegeben. Die Mischung wurde mit einem V-Mischer homogen gemischt, so daß ein Entwickler entstand.

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Beispiel 3

Es wurde ein elektrostatisches Aufzeichnungspapier hergestellt, indem eine Aufzeichnungsschicht aus dielektrischem Material ausgebildet wurde, wobei anstelle des im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten Acrylharzes ein Vinylchloridvinylacetat-Copolymeres verwendet wurde. Das elektrostatische Aufzeichnungspapier wurde auf der Signale empfangenden Trommel der im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten elektrostatischen Aufzeichnungsmaschine befestigt. Eine Signalspannung einer verstärkten und modulierten Welle wurde direkt an das elektrostatische Aufzeichnungspapier angelegt. Es wurde eine Wolframnadel mit einem Durchmesser von 150 Mikron verwendet. Der Nadeldruck betrug 10 p. Die Liniendichte betrug 13 Linien pro Millimeter und die Aufzeichnungsgeschwindigkeit lag bei 10 m/sec. Die Frequenz der Trägerwelle betrug 100 KHz. Nach dem Aufzeichnen wurde der Entwicklungsvorgang durchgeführt, indem der gleiche magnetische, elektrisch leitende, pulverförmige Entwickler für Wärmefixierung wie in Beispiel 1 verwendet wurde. Das entwickelte Bild wurde unter Wärmeeinwirkung fixiert, worauf ein Bild mit einer hohen Dichte entstand, das frei von Fehlern, wie Unscharfe, Fahnen-, Schleier- und Moire-Bildung war.

Beispiel 4

Das Aufzeichnen und Entwickeln wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme durchgeführt, daß der gleiche magnetische, elektrisch leitende, pulverförmige Entwickler für Druckfixierung wie in Beispiel 2 verwendet wurde. Nach dem Entwickeln wurde durch Anwendung von Druck fixiert, worauf ein Bild mit einer hohen Dichte ent-

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stand, das frei von Fehlern, wie Unscharfe, Fahnen-, Schleierund Moire-Bildung war.

Die Erfindung schafft also ein elektrisches Aufzeichnungsverfahren, bei welchem zwei Elektroden in Form einer Aufzeichnungselektrode und einer Gegenelektrode sowie ein zwischen den beiden Elektroden elektrisch verbundenes, elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial relativ gegeneinander bewegt werden, ein elektrisches Aufzeichnungssignal zwischen den beiden Elektroden angelegt wird, um ein elektrostatisches Bild auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial auszubilden, das elektrostatische Bild mit einem Entwickler entwickelt und das entwickelte Bild gegebenenfalls fixiert wird, und bei welchem Bilder mit hoher Qualität und ohne Fehler wie Unscharfe, Fahnen-, Schleier- und Moire-Bildung auch mit hohen Aufzeichnungsgeschwindigkeiten erzielt werden können, wenn ein Hochfrequenzsignal, das durch Verstärken und Modulieren eines Eildsignals entstanden ist, als elektrisches Aufzeichnungssignal angelegt und das elektrostatische Bild auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial mit einem elektrisch leitenden, pulverförmigen Entwickler entwickelt wird, der ein feines Pulver aus einem magnetischen Material enthält.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Elektrisches Aufzeichnungsverfahren, bei welchem zwei Elektroden in Form einer Aufzeichnungselektrode und einer Gegenelektrode sowie ein zwischen den beiden Elektroden elektrisch verbundenes, elektrostatisches Aufzeichnungsmaterial relativ gegeneinander bewegt v/erden, ein elektrisches Aufzeichnungssignal zwischen den beiden Elektroden angelegt wird, um ein elektrostatisches Bild auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial auszubilden, das elektrostatische Bild mit einem Entwickler entwickelt und das entwickelte Bild gegebenenfalls fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochfrequenzsignal, das durch Verstärken und Modulieren eines Bildsignals entstanden ist, als elektrisches Aufzeichnungssignal angelegt und das elektrostatische EiId auf dem elektrostatischen Aufzeichnungsmaterial mit einem elektrisch leitenden, pulverfÖrmigen Entwickler entwickelt wird, der ein feines Pulver aus einem magnetischen Material enthält.

2. Elektrisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerwelle des Hochfrequenzsignals eine Frequenz von 5 bis 100 KHz hat.

3. Elektrisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kochfrequenzsignal eine Spannung von 400 bis 1300 V eff hat.

4. ElektrischesAufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Bild mit einer magnetischen Bürste aus dem elektrisch

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leitenden, pulverförmigen Entwickler entwickelt wird.

5. Elektrisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende, pulverförmige Entwickler ein feiner teilchenförmiger Entwickler mit loo Gew.-Teilen eines feinen Pulvers aus einem anorganischen magnetischen Material, 25 bis loo Gew.-Teilen eines Bindemittels und 3 bis Gew.-Teilen eines leitenden Mittels ist.

6. Elektrisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler

U einen spezifischen Durchgangswiderstand von Io bis ■& -cm hat.

7. Elektrisches Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der feine teilchenförmige Entwickler einen spezifischen Durchgangswiderstand von Io bis Io -^-cm hat.

70Q0A9/1Ü92

ORIGINAL INSPECTED