DE2111494A1 - Vorrichtung zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern durch Fluessigkeitsentwicklung - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DlPt-ING. W. NiEMANN 2111494

DR. M-KÖHLER DlPL-ING. C. GERNHARDT

MSNCHEN HAMBURG TELEFON: 555476 8800 MÖNCHEN !5, TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE W

10. März 1971

W. 40398/71 3/Pe

Fuji Photo Film Co., Ltd. Ashigara-Kamigun, Kanagawa (Japan)

Vorrichtung zur Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern durch Flüssigkeitsentwicklung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungsvorrichtung für die Elektrophotographie und insbesondere auf eine Entwicklungsvorrichtung, die schnell hochqualitative Bilder schafft und die Bildung von

(a) Hintergrundtonerablagerung aufgrund eines Restpotentials,

(b) einen Tonermangelbereich in einem Gebiet niederer Dichte, das an ein Gebiet hoher Dichte'angrenzt (solche Fehler werden manchmal als Halo oder Lichthof bezeichnet),

(c) Schlieren oder Streifen, die durch Abfließen des Toners mit dem Ablauf des Entwicklers in Strömungsrichtung erseheinen, und

(d) auch die Randeffekte, die eine einheitliche feste Flächenbelegung mit dem Toner ermöglichen verhindert.

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Eine photoleitende isolierende Schicht, die bei der Elektrophotographie angewendet wird, weist nach der Belichtung immer ein mehr oder weniger großes Restpotential auf, d. h. wenn die Schicht bei Dunkelheit gleichförmig geladen wird, einer bildmäßigen Belichtung unterworfen wird, die Oberflächenladung im beleuchteten Gebiet neutralisiert wird, aber im nicht beleuchteten Gebiet erhalten wird, hängt das Ausmaß der Neutralisation vom Belichtungsausmaß ab, wodurch ein elektrostatisches latentes Bild gebildet fc wird. Wird jedoch das Belichtungsausmaß erhöht, wird die Wirksamkeit der Ladungsneutralisation allmählich geringer und deshalb wird im allgemeinen ein geringes Restpotential in den hochbelichteten Bereichen eines Lichtbildes beobachtet, Wenn man versucht, die vollständige Neutralisation der Ladung im hochbelichteten Bereich mit einer ausreichenden Menge an Strahlungsenergie zu erreichen, dann fallen die Potentiale der anderen Gebiete, bei denen die Neutralisation nur bis zu einem gewissen Ausmaß fortschreiten sollte, auf ein uneiwünsdit niedriges Niveau und machen es unmöglich, eine getreue Wiedergabe des Originalbildes zu erreichen. Deshalb ist es allgemeine Praxis, das Belichtungsausmaß so . einzustellen, daß ein gewisses niedriges Restpotential * im stark belichteten Bereich oder in den Spitzlientstellen verbleibt, um die Tonerablagerung in diesem Bereich durch das Entwicklungsverfahren zu verhindern. Mit anderen Worten, wird der Hintergrund gleichförmig entwickelt, wodurch ein Bild von unannehmbarer Qualität entsteht, wenn ein Toner genau proportional der Potentialverteilung Im latenten Bild abgelagert wird.

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Um die Hintergrundtonerablagerung aufgrund des Restpotentials zu verhindern, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, das durch die Anwendung einer Gleichstromspannung auf die Entwicklungselektrode aus einer äußeren Quelle in gleicher Höhe wie das Restpotential charakterisiert. Dieses Verfahren ist jedoch kaum auf eine automatische Entwicklungseinrichtung anwendbar, durch die ein elektrophotographisches Material vorher geführt wird, und zwar aus folgenden Gründen: Die elektrostatische Ladung, die ein elektrostatisches latentes Bild enthält, wird während des Durchgangs durch die Entwicklerflüssigkeit, wobei sie der Entwicklungselektrode zugekehrt ist, verringert. Auch der Wert des Restpotentials wird verringert, wenn das Material zugekehrt wird, entlang läuft und schließlich die Elektrode verläßt. Polglich wird das Restpotential durch die Anwendung einer konstanten Spannung auf die Entwioklerelektrode nicht aufgehoben und es ist deshalb eine getreue Wiedergabe eines Originalbildes nicht möglich. Außerdem muß der Wtfcb der auf die Elektrode angelegten Spannung in Abhängigkeit der Art des elektrophotographischen Materials, das unterschiedliche Lieht- und Dunkelabklingcharakteristika aufweist, geregelt werden. Dies bedeutet mit anderen V/orten, daß es notwendig ist, das Restpotential vor der Entwicklung zu messen. Ein Phänomen, das als 'faalo" oder"Lichthof" bezeichnet wird, wird als spezifisch für die Elektrophotographie angesehen. Ein Liehthof (Halo) tritt auf, wenn zwei Gebiete mit ausgesprochen unterschiedlichen Ladungsdichten benachbart sind und der Ladungsdichtegradient an der Grenze zwischen ihnen groß ist. Der Name Liehthof (Halo) ist für das Phänomen gebräuchlich, bei dem das Gebiet mit der niederen Ladungsdichte nicht proportional zu seiner Ladungsdichte entwickelt wird, sondern als Tonermangelgebiet an der Grenze zu dem Gebiet hoher Dichte vorliegt. Der Liehthof

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(Halo) tritt stärker zutage, wenn der Abstand zwischen der Entwicklungselektrode und der zu entwickelnden Fläche geringer ist. Dies scheint mit der Theorie in Widerspruch zu sein, was Jedoch nachstehend zur Bestätigung der experimentellen Ergebnisse noch näher ausgeführt werden wird.

Ein weiterer der Elektrophotographie innewohnender Fehler sind Streifen oder Schlieren im entwickelten Bild. Streifen treten längs der Strömungsrichtung der Entwicklerflüssigkeit auf und bewirken eine Trübung der mit Toner belegten Fläche stromabwärts. Solche Schlieren oder Streifen sehen wie der Schwanz eines Kometen aus. Leicht wahrnehmbare Schlieren oder Streifen verschlechtern ausßerordentlich die Qualität eines entwickelten Bildes. Der wichtigste Grund, der zum Auftreten der Sdi lieren führt, ist eine relative Geschwindigkeitskomponente des Entwicklerflusses parallel zu der zu entwickelnden Fläche. Eine vollständige Ausschließung dieser parallelen Komponente ist praktisch unmöglich und auch nachteilig für eine ausreichende Zufuhr der EntwicklerflUssigkeit. Deshalb muß man dieses Problem unter der Voraussetzung des Bestehens der parallelen "Komponente betrachten und lösen. Obwohl der Mechanismus, durch den die Streifen und Schlieren entstehen, noch nicht geklärt ist, wurden viele Verfahren zur Verringerung der Streifen und Schlieren gefunden. Als empirische Regel wird die Schlierenbildung stärker (a) bei einem Toner, der eine kleinere elektrostatische Ladung hat, (b) bei einer steileren Änderung der LaCiungsdichte in einem elektrostatischen latenten Bild, (c) wenn die relative Geschwindigkeit

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zwischen der zu entwickelnden Oberfläche und der Entwicklerflüssigkeit zunimmt und (d) wenn die Entwicklungselektrode näher an die zu entwickelnde Oberfläche herantritt, so daß sie die elektrischen Kraftlinien, die vom latenten Bild ausgestrahlt werden, wirkungsvoller absorbiert werden (bei einer konstanten relativen Geschwindigkeit). Die Entwicklungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes geeignet, das auf einer isolierenden Schicht, die auf einen biegsamen, leitfähigen Unterlage aufgebracht ist, gebildet wurde, und umfaßt Entwicklungselektroden, die in geringem Abstand zur beschichteten Oberfläche der beschichteten Oberfläche in Gegenwart einer Entwicklungsflüssigkeit zugekehrt sind, die einen fein verteilten geladenen Toner, der in einer isolierenden Flüssigkeit dispergiert ist, enthält. Die Vorrichtung ist zur Entwicklung eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials geeignet, wobei eine Elektrode am

danach Anfang weit vom Material entfernt "und/eine weitere Elektrode nahe dem Material angeordnet sind.

Eine typische Ausfuhrungsform der Entwicklungselektrode ist eine Spule oder Trommel mit unterschiedlichen Durchmessern in den Mittel- und Randteilen.

Die praktische Art und Weise zur Verringerung des Abstandes zwischen der zu entwickelnden Fläche und der Elektrode hängt in erster Linie davon ab, ob das zu behandelnde Aufzeichnungsmaterial kontinuierlich oder absatzweise bewegt .wird. Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Ausführung der Entwicklung, die eine Anfangsentwicklung mit geringer Hilfe einer Entwicklerelektrode umfaßt, worauf eine nachfolgende Entwicklung unter vollständiger Verwendung einer Elektrode folgt. Die Änderung des

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Abstandes im einzelnen während der Gesamtentwicklung beeinflußt das Ergebnis wenig. Der wichtigste Gesichtspunkt ist, daß der Elektrodenabstand allmählich vom Anfang gegen das Ende der Entwicklung abfällt (in anderen Worten, daß die Wirksamkeit der Elektrode monoton zunimmt),und eine kleine Änderung der Wirksamkeit während der Entwicklung ist nicht so signifikant. Beispiele solcher kleinen Änderungen bestehen darin, daS der Elektrodenabstand im Laufe der Entwicklung praktisch unendlich gemacht werden kann, oder daß die Elektrode ein Grundpotential haben kann fe oder nicht haben kann, od. dgl. Um eine Hintergrundtonerablagerung zu verhindern, wird ein vom Erdpotential unterschiedliches Elektrodenpotential mJbhmal vorgezogen. Diese Umstände treffen auch auf die leitfähige Unterlage des Aufzeichnungsmaterials zu.

Eine Entwicklung mit einem vom Beginn der Entwicklung kleinen Elektrodenabstand führt zu einer getreuen Sicht-r barmachung eines geringen Restpotentials unter Bildung eines beträchtlichen Hintergrundes und führt zu einem Tonerbild, das in den Gebieten, wo eine steile Ladungsdichteänderung auftritt, von Lichthöfen (Halos) begleitet ist und Schlieren aufweist. Gemäß der Erfindung kann man vorteilhafterweise * die Entwicklung mit einem großen Elektrodenabstand am Beginn der Entwicklung durchführen, so daß sich das Restpotential verringern kann, wobei eine Tonerablagerung in den Hintergrundbereichen verhindert wird. Außerdem wird ein zusammenhängender Bereich hoher Dichte, der einem Bereich niederer Dichte benachbart ist, am Beginn der Entwicklung einer Randentwieklung unterworfen,

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wodurch der ursprünglich steile Ladungsdichtegradient am Rand flacher wird. Wenn das so halb entwickelte Bild einer zweiten Entwicklung mit einer Entwicklungselektrode unterworfen wird, die einen kleinen Abstand zwischen der Elektrode und der Bildfläche aufweist, wird der Hintergrund mit einem vernachlässigbaren Restpotential kaum Toner anziehen, während die Flächen mit abrupten Ladungsdiehteänderungen aufgrund des schon

einen
abgelagerten Toners/inilderaiLadungsdichtegradienten aufweisen, der von einem schwächeren abstoßenden elektrischen Feld begleitet ist. Aus diesem Grund führt die Entwicklung zu einer geringeren Lichthofbildung in dem Bereich niederer Dichte, der dem Bereich hoher Dichte benachbart ist.

Wie oben beschrieben^ kann ein Tonerbild stark verbesserter Qualität mit einer ersten Entwicklung und betonten Randentwicklung,kombiniert mit einer zweiten Entwicklung, die zu keinem Randeffekt führt, erhalten werden. Streifen oder Schlieren neigen bei einem kleinen Elektrodenabstand in den Bereichen, wo der Gradient der Ladungsdichteänderung groß ist, aufzutreten und werden auch, wirkungsvoll durch die Verwendung eines großen Elektrodenabstandes bei der ersten Entwicklung und durch einen verringerten Ladungsdichtegradienten aufgrund der Randentwicklung durch die erste Entwicklung bei der zweiten Entwicklung verhindert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung nähert erläutert.

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Pig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines elektrophotographischen Materials, dessen halbe Fläche gleichförmig elektrostatisch geladen ist.

Pig. 2 zeigt die Verteilung der elektrostatischen Ladung auf der Oberfläche eines elektrophotographischen Materials das, wie in Fig. 1 gezeigt, elektrostatisch geladen ist.

Die Fig. 2 und 4 zeigen die Verteilung in Abwesenheit bzw. Anwesenheit einer Entwicklo^lektrode eines elektrischen Feldes senkrecht auf und in der Nähe der Oberfläche eines elektrophotographischen Materials, das eine, wie in Fig. gezeigte, elektrostatische Ladungsverteilung aufweist.

Fig. 5 zeigt die Verteilung der elektrostatischen Ladung, die erhalten wird, wenn die elektrostatische Ladung entsprechend der Ladung in Fig. 1 auf die Oberfläche eines elektrophotographischen Materials, das mit einer ähniichen Remanenzladung versehen ist, angewendet wird.

Fig. 6 zeigt die Verteilung eines elektrischen Feldes in der Nähe der Oberfläche , die die in Fig. 5 wiedergegebene Ladungsverteilung zeigt, wenn die Entwicklerelektrode nahe an dieser angeordnet ist.

Fig. 7 zeigt die Verteilung des elektrischen Feldes, wenn die Entfernung oder der Abstand groß ist.

Fig. 8 zeigt eine Verteilung einer elektrostatischen Ladung, bei der ein Bereich gleichförmiger niederer Dichte und ein Bereich gleichförmiger hoher Dichte benachbart sind.

Fig. 9 zeigt die Verteilung eines elektrischen Feldes in der Nähe der Oberfläche eines elektrophotographischen Materials, das die in Fig. 8 gezeigte Ladungsverteilung aufweist.

Fig. 10 zeigt die Verteilung der elektrostatischen Ladung, die eine allmähliche Änderung von einer niederen Ladungsdichte zu einer hohen Ladungsdichte aufweist.

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Pig. 11 zeigt die Verteilung des elektrischen Feldes, das durch die Ladungsvertexlung, die in Fig. 10 gezeigt ist, gebildet wird.

Fig. 12 ist eine Draufsicht und .zeigt den Zustand der Entwicklung, die beobachtet wird, wenn flüssiger Entwickler über die Oberfläche eines elektrophotographischen Materials, das mit einer stufenweisen Verteilung der elektrostatischen Ladung versehen ist, senkrechtzu dieser stufenweisen Verteilung fließen gelassen wird.

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Entwicklungselektrode, die in der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird.

Fig. 14 und 15 zeigen Querschnitte durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt ein elektrophotographisches Material 10, dessen halbe Oberfläche gleichförmig geladen ist. Das Material umfaßt eine photoleitfähige isolierende Schicht und einen leitfähigen Träger 12. Die erstere kann amorphes Selen, eine homogene Mischung aus photοleitfähigem Zinkoxyd und einem isolierenden Harz umfassen, während geeignete Materialien für den Träger Metallplatten, KunststoffUrne und -folien, die mit leitfähigen Mitteln behandelt sind, und Papier, das durch spezielle Behandlungen eine geeignete Leitfähigkeit aufweist, sind. Während der Entwicklungsbehandlung wird der Träger 12 im allgemeinen bei Erdpotential gehalten. Das elektrostatische latente Bild in dieser Figur besteht aus einer positiven Ladung, die auf der rechten Hälfte der Oberfläche 11 mit einer gleichförmigen Dichte 6_Q verteilt ist. Eine gleiche Ladungsmenge entgegengesetzter Polarität wird in der Grenzschicht zwischen 11 und

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- ίο -

l2 induziert. Die positive Ladungsverteilung ist graphisch in Figur 2 wiedergegeben, in der die Ordinate dem Seitenabstand von der Grenze, die den geladenen und den nichtgeladenen Bereich trennt, entspricht. Die Ladungsdichte wird über den ganzen Bereich als gleichförmig angenommen·?* O = Q . Die Figuren 3 und 4 zeigen die Anordnung des elektrischen Feldes, das aus der obigen Ladungsverteilung entsteht und nahe der geladenen Oberfläche beobachtet wird. Die Kurven entsprechen den Feldern senkrecht auf die geladene Ebene. Figur 3 zeigt die Feldanordnung miteiner oder

t ohne eine Entwicklerelektrode, die ziemlich weit von der Ebene angeordnet ist. In diesem Fall wird festgestellt, daß die Feldanordnung gänzlich verschieden ist von der Ladung, auf der das Feld beruht. Diese Tatsache ist bekanntlich mit dem sogenannten Randeffekt nahe verbunden. Es ist zu bemerken, daß ein Feldbereich mit umgekehrter Richtung in der linken Hälfte der Ebene, die der Grenze benachbart ist, besteht. (Nimmt man an, daß das obere Feld positiv ist, so ist dieses umgekehrte Feld negativ.) Nachstehend wird das elektrische Feld, das gegenüber demjenigen, welches über dem geladenen Bereich besteht, liegt, als "umgekehrtes Feld" bezeichnet. Das umgekehrte Feld hat sein Maximum in der Nähe., des äußersten Randes, von welchem aus die

' Ebene geladen wird.

Figur 4 zeigt eine Feldanordnung, verbunden mit dem in den Figuren 1 oder 2 gezeigten Ladungsbild mit einer Entwicklerelektrode, die parallel zur Ebene in verschiedenen Abständen angeordnet ist. Die drei Kurven a, b und c entsprechen einem extrem kleinen (etliche 10 Mikron),mittleren (1 mm) und einem verhältnismäßig großen (etwa 10 mm) Abstand. Der Abstand oder Spalt wird nachfolgend mit g bezeichnet. Bei kleinem g wird die

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- li -

Feldanordnung der der Ladung ziemlich ähnlich. Jedoch bleibt das umgekehrte Feld noch bestehen, welches ein Maximum nahe dem Rand hat und schnell nach links abfällt. Mit zunehmendem g wird das umgekehrte Feld beachtlich, während die positive Feldstärke abfällt.

Figur 5 zeigt eine Ladungsverteilung mit einer gleichförmigen Restladung mit eine.r Dichte 0l^f auf der linken Hälfte der Ebene. Die Ladungsverteilung in Figur 2 ist eine ideale Ladungsverteilung mit 0¹' = 0 auf der linken Hälfte während die wirklich auftretende Ladungsverteilung, die sich aus einer gleichförmigen Aufladung und Belichtung ergibt, schematisch so wie in Figur 5 gezeigt sein kann. Figur 6 zeigt die elektrische Ladungskomponente senkrecht zur Ebene, verbunden mit der in Figur 5 gezeigten Ladungsverteilung, in Gegenwart einer Elektrode, die darüber mit einem relativ kleinen g angeordnet ist. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, ist das Feld auf der linken Hälfte positiv mit Ausnahme des kleinen Bereichs, der dem stark geladenen Bereich benachbart ist. Ein kleines Minimum eines negativen oder umgekehrten Feldes bleibt noch aufgrund des Randeffektes bestehen. Wenn eine Entwicklerflüssigkeit (die in diesem Fall einen negativ geladenen fein verteilten Toner, der in einer isolierenden Flüssigkeit dispergiert ist, umfaßt) einer solchen Ebene zugeführt wird, wird der Toner abgelagert, wo ein positives Feld besteht und bildet so einen Hintergrund auf der linken Hälfte, obx^iohl es nicht erwünscht ist, daß dieser Bereich Toner anzieht.

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Figur 7 zeigt die Feldanordnung oberhalb des in Figur 5 gezeigten latenten Bildes mit einer Elektrode, die in ziemlichem Abstand von der Ebene angeordnet ist. Bei großem g wird das positive Feld aufgrund der Restladung (P¹ durch das negative Feld aufgehoben, das durch den gleichförmig geladenen Bereich (rechte Hälfte) verursacht wird, wobei kein restliches positives Feld auf der linken Hälfte der Ebene zurückbleibt. Aufgrund dessen wird kein Toner darauf abgelagert.

Im folgenden wird die bei gebräuchlichen Entwicklerverfahren auftretende Lichthofbildung (Halo-Bildung) erläutert.

Figur 8 zeigt ein anderes Beispiel einer Ladungsverteilung, die zwei Bereiche umfaßt, wobei jeder eine gleichförmig hohe bzw. niedere Dichte 0* und Ol hat. Eine abrupte Änderung der Dichte tritt an der Grenze der beiden Bereiche auf. Die durchgehende Linie in Figur 9 zeigt die Feldanordnung in Verbindung mit der in Figur 8 gezeigten Verteilung in Gegenwart einer Elektrode mit einem kleinen g-Wert. Wenn eine Entwicklerflüssigkeit auf die Ebene unter der Elektrode, die in einem kleinen g-Abstand angeordnet ist, angewendet wird, wird Toner gemäß der Feldanordnung, die durch die durchgehende Linie der Figur gezeigt ist, abgelagert. Wird die Entwicklung unterbrochen, bevor die vollständige Neutralisation der Ladung beendet ist, wird die restliche Ladung auf der Ebene, die unneutralisiert geblieben ist, schematisch durch die gestrichelte Linie in Figur 8 wiedergegeben. Dies bedeutet, daß aufgrund eines kleinen g-Wertes die Ladungsneutralisation im weseitlichen einheitlich fortschreitet, mit Ausnahme an der Grenze der beiden Bereiche. Das Feld wird dann so wie es

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durch die gestrichelte Linie in Figur 9 gezeigt ist, wobei alle wesentlichen Merkmale der ursprünglichen Anordnung mit verringertem absolutem Wert beibehalten werden. Aus der Figur ist ersichtlich, daß das umgekehrte Feld noch außerhalb des Bereichs hoher Ladungsdichte bleibt, woraus ersichtlich ist, daß die Verwendung einer Elektrode nahe oberhalb der Ebene von Beginn an und während der Entwicklung das umgekehrte Feld,sogar nachdem die Tonerabseheidung bis zu einem beträchtlichen Ausmaß fortgeschritten ist, aufrechterhält und zu einer Lichthof-(HaIo-)Bildung führt, die dem Tonermangelbereich entsprechend dem Bereich des umgekehrten Feldes bestimmt.

Gewöhnlich wird angenommen, daß ein schmaler Spalt besser ist; dies ist jedoch nicht zutreffend, außer wenn die extreme Bedingung, daß g = O,erreicht wird. Aus praktischen Gesichtspunkten kann die untere Grenze für g etliche 10 Mikron sein, und bei einer automatischen Entwicklungsvorrichtung kann diese bis zu etwa 100 Mikron ansteigen. Bei g-Werten etwa dieser Größe wird ein umgekehrtes Feld gebildet und verursacht LichtholfbiIdung.

Figur Ϊ0 beschreibt eine Restladungsverteilung, die sich bei halber Entwicklung ergibt, mit Hilfe einer Elektrode, die verhältnismäßig weit (g = 5 bis 10 mm) von der Ebene entfernt angeordnet ist, und die eine ursprüngliche'Verteilung hat, wie sie durch die ausgezogene Kurve in Figur 8 wiedergegeben wird. Aufgrund eines großen g-Wertes ist die Tonerablagerung entsprechend

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der in Figur 7 gezeigten Feldanordnung fortgeschritten, wodurch ein Bereich hohen Feldes nahe der Grenze bevorzugt Toner anzieht und neutralisiert wurde. Dies führfc dazu, daß der innere Teil einer durchgehenden Fläche mit einer gleichförmigen Ladungsdichte kaum entwickelt (neutralisiert) ist, d. h. bei der Entwicklung mit großem g-Wert fällt die Ladungsdichte aufgrund von Ableitung in der Entwicfclerflüssigkeit auf der ganzen Ebene allmählich ab. Folglich ist die Verteilung der verbleibenden Ladung, die durch weitere Entwicklung neutralisiert werden soll, so, wie in fc Figur 10 gezeigt, und zeigt eine allmähliche Änderung der Dichte über die Grenze. Die Feldanordnung, die mit einer solchen Ladungsverteilung verbunden ist, ist von einem umgekehrten Feld frei, wie dies in Figur 11 gezeigt wird, aufgrund des Versehwindens der abrupten Änderung der Ladungsdichte.

Die in Figur 10 gezeigte Ladungsverteilung erzeugt eine Feldanordnung, wie sie in Figur 11 gezeigt wird, in Gegenwart einer Elektrode mit einem sehr schmalen Spalt. Selbst wenn g extrem klein gehalten wird, bezieht es sich nicht auf ein umgekehrtes Feld, wie in Figur 9 gezeigt wird, ist ein extrem schmaler Spalt zulässig, Eo sollte * hervorgehoben werden, daß die Entwicklung von Flächen, die eine allmähliche Änderung der Ladungsdichte zeigen, nur sehr wenig von Lichthof- und Schlierenbildung begleitet wird.

Es wird nicht vorgezogen, den Elektrodenabstand während der gesamten Entwicklungszeit groß zu halten wegen einer stark verringerten Entwicklungsgeschwindigkeit, einer intensiven Randentwicklung"trotz der vorteilhaften Merkmale bezüglich Hintergrund und Schlieren. Es ist folglich

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eine Verringerung des Spaltes einige Zeit nach dem Beginn der Entwicklung notwendig. Diese Zeitspanne hängt sowohl von den Eigenschaften des elektrophotographxschen Materials wie auch des Entwicklers ab, wie vom spezifischen Widerstand, der Ladungsmenge auf den Tonerteilchen, der Tonerkonzentration, der elektrophoretischen Geschwindigkeit des Toners od. dgl. Im allgemeinen fällt die Zeitdauer in den Bereich von einigen zehn Sekunden, obwohl viele Fälle 'mit kürzeren oder längeren Entwicklungszeiten als dieser Wert bekannt sind.

Z. B. kann auf einem elektrophotographischen Papier, das mit einer Zinkoxyd/Bindemittelschicht versehen ist, ein Bild von außerordentlich hoher Qualität und frei von Lichthöfen, Hintergrund und Schlieren durch eine Dreistufenentwicklung erhalten werden, die eine erste Stufe ohne Elektrode (g = eo ) von 24 Sekunden Dauer, eine zweite Stufe mit einer Elektrode in 20 mm Entfernung von der Papieroberfläche und Ik Sekunden Dauer und einer letzte Stufe mit g = 0,1 mm und 14 Sekunden Dauer umfaßt.

Entwicklerflüss-igkeiten, die in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung geeignet verwendet werden können, können solche sein, die ein fein verteiltes Pigment als Toner mit einem Teilchendurchmesser zwischen etwa 0,01 und 1 Mikron, die in einer isolierenden Trägerflüssigkeit dispergiert sind, wobei die Trägerflüssigkeit ein nicht polarer Kohlenwasserstoff oder ein Mineralöl sein kann, enthalten. Die Entwickler können eine Vielzahl von Mitteln, die die Ladung regeln, enthalten, und die wirkungsvoll in Bezug auf die Verbesserung der Dispersionsstabilität der Pigmentteilchen und bezüglich der Regelung der elektrostatischen Ladung darauf sind. Die Regelung der Ladung

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kann durch Lösen oder Dispergieren von harzartigen Materialien in der isolierenden Flüssigkeit ausgeführt werden.

Figur 12 zeigt einen entwickelten optischen Keil, der die Wirkung von g auf die Schlieren wiedergibt.

Dieses Bild wird durch Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das einem optischen Stufenkeil entspricht, erhalten. Die Entwicklung wurde ausgeführt, indem der Elektrodenspalt sehr schmal gehalten wurde, und die Zuführung fc e iner Entwicklerflüssigkeit in der durch den Pfeil angegebenen Richtung erfolgte.

Versuche haben gezeigt, daß es zwei Arten von Schlieren gibt. Eine Art erstreckt sich weit, aber schwach längs der Fließrichtung des Entwicklers,und die andere Art ist kurz, aber dicht. Wenn der Spalt vergrößert wird, verschwindet die letztere Art, während die erstere Art erhalten bleibt. Die weitreichenden Schlieren verschwinden bei Verringerung der Durchflußleistung des Entwicklers, und dies trifft sowohl für große wie für kleine g-Werte zu. Die kurzen Schlieren werden jedoch nur entfernt, wenn der Spalt vergrößert wird. Es wurde auch festgestellt, daß eine * Entwicklung, die mit einem großen g-Wert beginnt, welcher im Verlauf verringert wird, keine kurzen Schlieren ergibt.

Versuche haben gezeigt, daß eine erste Entwicklung ohne Elektrode von nur 0,3 bis 5 Sekunden Dauer die Bildung der kurzen Schlieren mit hoher Dichte wirkungsvoll verhindert.

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Es ist zu befürchten, daß in einem großen durchgehenden Bereich ein Randeffekt im endgültigen Bild aufgrund der ersten Entwicklung ohne Elektrode verbleiben könnte. Es ist jedoch leicht zu zeigen, daß eine solche Befürchtung nicht zutrifft.

In dem Fall, bei welchem ein elektrostatisches latentes Bild, wie in Figur 5 wiedergegeben, vom Beginn der Entwicklung mit einer nahe angeordneten Elektrode entwickelt wird, schreitet die Tonerablagerung gemäß dem in Figur 6 gezeigten Feld fort. Bei den PunktenA und B unterscheiden sich die elektrischen Felder noch, was zu einem Bild mit einem leichten Randeffekt führt. Solche ziemlich kleinen Dichteunterschiede werden jedoch in einem durchgehenden Bereich hoher Dichte häufig übersehen, während im benachbarten Bereich niederer Dichte ein leicht beobachtbarer Lichthof (Halo) .auftritt. .Andererseits wird, wenn die Entwicklung gemäß der Erfindung durchgeführt wird, d.h. durch Kombination einer ersten Stufe mit großem Spalt und einer zweiten Stufe mit schmalem Spalt, die Tonerablagerung im Randteil die Feldanordnung, die z. B. in Figur 7 gezeigt ist, zu einer Feldanordnung, wie sie in Figur 11 gezeigt ist, verändern, und das Endresultat ist eine Tonerablagerung, die sowohl frei von Randeffekten ist als auch eine getreue durchgehende Flächenbelegung zeigt.

Die wesentlichen Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im folgenden zusammengefaßt:

(1) Bezüglich des Hintergrundes:

Bei der Elektrophotographie tritt unvermeidlich ein geringes Restpotential auf. Ein solches Potential

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zieht Toner unter Bildung eines unerwünschten Hintergrundes an, wenn die Entwicklung unter Verwendung einer Entwicklerelektrode mit einem kleinen Elektrodenabstand verwendet wird. Um diese Hintergrundtonerablagerung zu verhindern, kann die Elektrode bei Beginn der Entwicklung entfernt von der Bildeben angeordnet werden (im Extremfall kann der Abstand unendlich sein), was dazu führt, daß das Restpotential abgeleitet wird. Nachdem das Restpotential ausreichend verringert wurde, wird die Elektrode näher an die Ebene gebracht.

* (2) Bezüglich des Lichthofes und des Randeffekts:

In jenen Gebieten, wo eine abrupte Änderung der Ladungsdichte auftritt, wird ein Tonermangelgebiet, welches als Lichthof (Halo) bezeichnet wird, an der Grenze im Bereich niederer Ladungsdichte gebildet, während eine Randentwicklung nahe der Grenze im Bereich hoher Dichte stattfindet. Die vollkommene Lösung dieser nachteiligen Erscheinungen ist theoretisch unmöglich, solange ein endlicher Elektrodenabstand verwendet wird.

Gemäß der Erfindung wird der Randeffekt so klein wie möglich gemacht, indem eine zweite Entwicklungsstufe der ) ersten Entwicklung folgt.

Bezüglich der Schlieren:

Wird ein Bereich mit einem steilen Ladungsdichtegradienten mit einem Entwickler entwickelt, der eine relative Geschwindigkeit gegenüber der zu entwickelnden Ebene aufweist, ziehen sich Schlieren von dem Bereichhoher Dichte zum Bereich niederer Dichte. Solche Schlieren werden umso

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aufflälliger je schmäler der Elektrodenabstand wird und je steller der Ladungsdichtegradient (bei konstanter Durchflußleistung des Entwicklers) wird. Wenn man eine anfängliche Entwicklung durchführt, bei der die Entwicklerelektrode genügend entfernt angeordnet ist, um eine Randentwicklung zu verursachen, wird der ursprünglich steile Gradient flacher. Folglich führt eine nachfolgende Entwicklung mit einer Elektrode, die gegenüber der Ebene einen kleinen Abstand aufweist, nicht zur Bildung von Schlieren.

Praktische Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung gezeigt, wobei Figur 1J> eine perspektivische Ansicht einer Elektrodenwalze ist, die für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung geeignet ist. Die Figuren 14 und 15 zeigen Querschnittsansichten von Entwicklungsvorrichtungen gemäß der Erfindung.

Die in Figur 13 gezeigte Elektrodenwalze umfaßt einen mittleren Teil 20 und Randteile auf beiden Enden der Walze mit einem größeren Durchmesser als der mittlere Zylinder, der aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist. Der mittelere Teilt dient als Entwicklere lektrode und die Randteile oder Flansche 21 dienen zum Halten der Ränder eines biegsamen elektrophotographischen Materials, das behandelt wird. Der Unterschied der Durchmesser der beiden Teile bestimmt den Abstand zwischen dem Zylinder und der entwickelten Fläche.

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Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wie sie in Figur 14 gezeigt wird, sind mehrere solche Elektrodenwalzen in einem Bearbeitungsbehälter längs des Weges des elektrophotographischen Materials in solcher Weise vorgesehen, daß die Abstands- oder Durchmesserunterschiede von Walze zu Walze in Bearbeitungsrichtung abnehmen. Die Durchmesser des Mittelteiles der drei Elektrodenwalzen 22, 23 und 24 sind durch gestrichelte Linien ausgedrückt. Das elektrophotographische Material ändert seine Bewegungsrichtung, indem es sich um die Hilfswalzen 25 und 26 wickelt. Da das Material mit seiner lichtempfindlichen Seite nach oben in der durch Pfeile angezeigten Richtung vorwärtsbewegt wird, wird der Elektrodenabstand kleiner, und aufgrund des obenerläuterten Mechanismus wird ein Bild, das frei von Randeffekten, Lichthöfen und Schlieren ist, gebildet.

Im Falle, daß das elektrophotographische Material diskontinuierlich fortbewegt wird, sind die Abmessungen des Weges so gehalten, so daß ein Filmbild gerade einer der Elektroden zugewendet zum Stillstand kommt, und daß die Umrandungen bzw. Zwischenräume zwischen den Bildern auf die Hilfswalzen zu liegen kommen. Eine solche Anordnung ist für ein kontinuierlich fortbewegtes Material nicht notwendig.

Die Elektrodenwalzen können gedreht werden, um das elektrophotographische Material fortzubewegen, oder das Material kann durch andere geeignete Mittel fortbewegt werden.

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Figur 15 veranschaulicht eine andere Ausführungsform, bei welcher Elektrodenwalzen in einem Bearbeitungsbehälter vorgesehen sind (in dieser Figur nicht gezeigt), und wie sie in Figur 13 abgebildet sind,wieder verwendet werden. In dieser Vorrichtung hat jedoch der Mittelteil jeder Walze den gleichen Durchmesser, aber der Randdurchmesser ist unterschiedlich und fällt von der ersten V/alze zur letzten Walze j51 ab. Walzen 32, 33* 3^ und 55 drehen die Elektrodenwalzen durch leitende endlose Bänder, die zwischen den entsprechenden Elektroden und Antriebswalzen gespannt sind. Die Walzen 36. 37 und 38 drehen die Richtung der zu entwickelnden Bahn um. Die Entwicklerflüssigkeit ist bis zum Niveau 39 eingefüllt.

Bisher wurde weitgehend angenommen, daß je kleiner der Elektrodenabstand ist, desto bessere Ergebnisse erhalten werden. Praktisch jedoch kann man nur einen ■endlichen Abstand erreichen, der zu anderen Fehlern (U. a. Lichthof) im entwickelten Bild führt.

Gemäß der Erfindung wird beim Beginn der Entwicklung eines elektrophotographischen Materials, das ein elektrostatisches latentes Bild trägt, eine Entwicklerflüssigkeit ohne Anwendung einer Elektrode oder mit .einer Elektrode, die vom Material entfernt angeordnet ist, verwendet, wobei die Elektrode durch eine Walze charakterisiert ist, die einen mittleren leitenden Teil und einen Randteil mit einem bedeutend größeren Durchmesser als der Mittelteil aufweist. Anschließend werden nach einer ausreichenden Zeit einer solchen Entwicklung Elektroden unter Verwendung von Elektrodenwalzen, die kleinere Durchmesserunterschiede in ihrer Anordnungsfolge aufweisen, die zunehmend näher zum Material angeordnet sind, angewendet.

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Das erhaltene entwickelte Bild ist eine getreue Wiedergabe des Originals und ist frei von Randentwicklung, Lichthöfen und Schlieren.

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Claims (6)

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   Patentansprüche

   Vorrichtung zum Entwickeln von elektrostatischen latenten Bildern durch Flüssigkeitsentwicklung, wobei die Bilder auf einem biegsamen elektrophotographischen Material gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere rotierende Elektrodenwalzen mit einem mittleren leitenden Teil, dem die das latente Bild tragende Fläche zugekehrt ist, und Randteilen oder Flanschen an beiden Enden der Walzen mit einem größeren Durchmesser als der Mittelteil umfaßt, wobei die Randteile die das Bild tragende Fläche in direkter Berührung tragen, die Elektrodenwalzen auf dem Weg des geförderten Materials angeordnet sind und die Unterschiede der Durchmesser der Elektrodenwalzen abnehmen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Randteile bei allen Elektrodenwalzen gleich sind.
3. 3· Vorrichtung-nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenwalzen in einem die Entwicklerflüssigkeit enthaltenden Behandlungsbehälter vorgesehen sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame elektrophotographische Material diskontinuierlich gefördert wird und bei Stillstand jedes auf dem Material befindliche latente Filmbild jeweils einem mittleren leitenden Teil der Elektrodenwalzen zugekehrt ist.

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5. 5- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der mittleren leitenden Teile bei allen Elektrodenwalzen gleich sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenwalzen in einem die Entwicklerflüssigkeit enthaltenden Behandlungsbehälter vorgesehen sind.

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   Leerseite

   ORiGiN¹AL