DE2113446A1

DE2113446A1 - Method and device for developing charge images

Info

Publication number: DE2113446A1
Application number: DE19712113446
Authority: DE
Inventors: Medley Harold Clinton; Luttmann Erwin Walter
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-03-31
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1971-10-14
Also published as: DE2113446B2; GB1320487A; SE361751B; CH521613A; ES389598A1; FR2083977A5; AT315643B; JPS5019934B1; DE2113446C3; NL7103024A; BE764337A; US3666518A; CA934232A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Entwicklung von Ladungsbildern Method and device for developing charge images

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwicklung von Ladungsbildern auf einem bewegbaren Bildträger mittels aus Trägerpartikeln und Toner bestehendem Entwicklungsmaterial. Der Bildträger kann beispielsweise die Trommel oder ein flexibles endloses Band in einem elektrophotographischen Kopiergerät sein.The invention relates to a method for developing charge images on a movable image carrier by means of carrier particles and toner consisting of developing material. The image carrier can, for example, be the drum or a flexible endless belt be in an electrophotographic copier.

Bei der sogenannten Kaskadenentwicklung läßt man den pulverförmigen aus Trägerpartikeln und Toner zusammengesetzten Entwickler über die Oberfläche des die latenten Ladungsbilder tragenden Bildträgers rieseln. Dabei bleiben die triboelektrisch aufgeladenen Tonerteilchen entsprechend dem Ladungsbild haften. Das so sichtbar gemachte Bild wird dann durch Anschmelzen des Toners mittels Hitze fixiert.In the so-called cascade development, one leaves the powdery developer composed of carrier particles and toner over the surface of the latent charge image bearing Image carrier trickle. The triboelectrically charged toner particles adhere in accordance with the charge pattern. That so The image made visible is then fixed by melting the toner using heat.

Bisher war es üblich, den Entwickler kaskadenartig in gleicher Richtung rieseln zu lassen wie sich der Bildträger bewegt (USA-Patent 3 117 891). In der unbezeichneten Skizze links neben Fig.l der Zeichnung ist dieses Gleichstrom-Entwicklungsverfahren für eine im Uhrzeigersinn rotierende xerographische Trommel angedeutet.Up to now it was common to let the developer trickle like a cascade in the same direction as the image carrier moves (USA patent 3 117 891). In the unmarked sketch to the left of Fig.l of the drawing, this direct current development process is for a clockwise rotating xerographic drum indicated.

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Die Pfeile markieren Drehsinn der Trommel und Flußrichtung des Entwicklerstromes. Dieses Verfahren ergibt Bilder ausreichender Qualität solange die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel noch merklich geringer ist als die Flußgeschwindigkeit des unter Schwerkraftwirkung rieselnden Entwicklerstromes. Bei erhöhter Trommeldrehzahl ergeben sich jedoch Störungen in der Kopierqualität.The arrows mark the direction of rotation of the drum and the direction of flow of the developer flow. This method gives images more sufficiently Quality as long as the circumferential speed of the drum is noticeably lower than the flow speed of the under the action of gravity trickling flow of developer. If the drum speed is increased, however, there are disturbances in the copy quality.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, durch das die Kopiergeschwindigkeit unter Beibehaltung einer guten Kopierqualität erhöht werden kann. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß innerhalb der Entwicklungsstation die das Ladungsbild tragende Fläche aufwärts bewegt wird, und daß das Entwicklungsmaterial im Gegenstrom kaskadenartig so über die Fläche des Bildträgers gestreut wird, daß die Entwicklung unterhalb des Eintrittsbereiches des Entwicklungsmaterials beginnt und daß sich oberhalb des Eintrittsbereiches eine Endzone für die Fertigentwicklung ausbildet.The object of the invention is to provide a method by which the copying speed while maintaining a good copying quality can be increased. According to the invention, this is achieved in that within the development station the Charge image-bearing surface is moved upward, and that the developing material in countercurrent cascade-like so over the Area of the image carrier is scattered so that development begins below the entry area of the development material and that above the entry area there is an end zone for trains the finished development.

Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine vorteilhafte Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgeraäßen Verfahrens anzugeben. Diese Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß der Bildträger innerhalb der Entwicklungsstation eine das Ladungsbild einnehmende, schräg nach oben bewegte Fläche aufweist, daß ein Behälter zur Zuführung des Entwicklungsiaa te rials von oben in Gegenrichtung zum Transport der das Ladungsbild tragenden Fläche dient und daß verstellbare Ablenkeinrichtungen zur Beeinflussung der Ausdehnung der sich oberhalb des Eintrittsbereiches ausbildenden Endzone der Entwicklung vorgesehen sind.It is also an object of the invention to provide an advantageous device for carrying out the method according to the invention. These The device is characterized in that the image carrier within the development station has a charge image occupying, Has inclined upwardly moving surface that a container for supplying the Entwicklungsiaa te rials from above in the opposite direction serves to transport the surface carrying the charge image and that adjustable deflection devices for influencing the expansion the end zone of the development forming above the entry area are provided.

Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Ansprüchen ersichtlich. Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erklärt. Es zeigen:Various advantageous configurations and developments of the invention are evident from the claims. Several embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines erstenFig. 1 is a schematic sectional view of a first

Ausführungsbeispiels der Entwicklungsstation,·Embodiment of the development station,

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2 11 3 /f 4 62 11 3 / f 4 6

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines zweitenFig. 2 is a schematic sectional view of a second

Ausführungsbeispiels der Entwicklungsstation;Embodiment of the development station;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Entwicklungsstation mit elektrischen Hilfseinrichtungen zur Erläuterung eines Gesichtspunktes einer Weiterbildung der Erfindung und3 is a schematic sectional view of a development station with electrical auxiliary devices to explain an aspect of a development of the invention and

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer EntwickFig. 4 is a schematic sectional view of a developer

lungsstation mit magnetischen Hilfseinrichtungen zur Erläuterung eines anderen Aspektes einer Weiterbildung der Erfindung.treatment station with magnetic auxiliaries to explain another aspect of a Further development of the invention.

In Fig. 1 ist teilweise ein bewegbarer Bildträger 11 mit einer mindestens im Dunklen isolierenden Fläche 12 gezeigt, welcher ein latentes elektrostatisches Ladungsbild trägt und sich um eine Rolle 13 in Richtung des Pfeiles 14 bewegt. Der Bildträger 11 hat vorzugsweise eine photoleitende Schicht auf seiner Oberfläche. Das elektrostatische Ladungsmuster darauf wird beispielsweise gebildet durch eine vorherige gleichförmige elektrostatische Ladung der Fläche 12 mittels üblicher Korona-Entladdungseinrichtungen und anschließender bildweiser Belichtung der photoleitenden Schicht. Das elektrostatische Ladungsmuster kann aber auch in anderer Weise auf eine isolierende Schicht 12 aufgebracht sein.In Fig. 1, a movable image carrier 11 is partially shown with an at least in the dark insulating surface 12, which a carries latent electrostatic charge image and moves around a roller 13 in the direction of arrow 14. The image carrier 11 preferably has a photoconductive layer on its surface. The electrostatic charge pattern thereon is formed, for example, by a previous uniform electrostatic Charge the surface 12 by means of conventional corona discharge devices and then imagewise exposing the photoconductive layer. The electrostatic charge pattern can, however can also be applied to an insulating layer 12 in a different manner.

Zur Entwicklung des von dem Bildträger 11 getragenen elektrostatischen Ladungsbildes ist eine neuartige Entwicklungsstation 15 vorgesehen, die das Verfahren nach der Erfindung verwendet. Die Entwicklungsstation 15 besitzt einen Vorratsbehälter 16 für das Entwicklungsmaterial 17, das aus einer Mischung von Trägerpartikeln und Tonerpulver besteht, welche selektrostatisch an den Trägerpartikeln haftet. Dieser sogenannte Entwickler 17 wird aus dem Vorratsbehälter 16 über Einrichtungen wie z. B. eine Förderspindel oder eine umlaufende Kette von Förderbechern, die schematisch durch die endlose gestrichelte Linie dargestellt sind,To develop the electrostatic carried by the image carrier 11 The charge image is a novel development station 15 provided using the method of the invention. The development station 15 has a storage container 16 for the Development material 17, which consists of a mixture of carrier particles and toner powder, which is electrostatically attached to the carrier particles adheres. This so-called developer 17 is from the storage container 16 via devices such as. B. a conveyor spindle or a revolving chain of conveyor buckets, which are shown schematically by the endless dashed line,

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in einem Aufnahmebehälter 18 transportiert. Eine nicht dargestellte Tonerzumeßeinrichtung ist in der Etnwicklungsstation enthalten, um kontinuierlich frischen Toner dem Entwicklungsmaterial in dem Vorratsbehälter zuzuführen. transported in a receptacle 18. One not shown Toner metering device is in the developing station contained to continuously supply fresh toner to the developing material in the supply container.

Die neuartige Entwicklungsstation 15 enthält Einrichtungen zur Erzeugung einer Endzone, d. h. einer Fertigentwicklungszone vom Bereich des Eintritts des Entwicklungsmaterials auf den Bildträger 11 bis zu einem Punkt oberhalb dieses Eintrittspunktes, wobei die Entwicklung des elektrostatischen Bildes in dieser Zone beendet oder abgeschlossen wird. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird diese Endzone auf folgende Weise hergestellt und aufrechterhalten. Der Aufnahmebehälter 18 besitzt feste Wandungen 19 und 20, sowie eine seitlich verschiebbare Wandung 21, die dadurch einen Spalt 22 des Aufnahmebehälters mehr oder weniger öffnet. Außerdem befindet sich nahe dem Aufnahmebehälter 18 im Weg des Entwicklerstromes zum Bildträger ein Ablenkblech 23, das dem Entwicklungsmaterial 17 eine gewisse Aufwärtsbeschleunigung erteilt. Wenn das Entwicklungsmaterial auf die Fläche 12 des Bildträgers 11 strömt, wird so ein Teil dieses Entwicklungsmaterials veranlaßt, die genannte Endzone zu bilden, während der Rest des Entwicklers wie durch den Pfeil 25 dargestellt in einer Richtung nach unten kaskadenartig rieselt, die der Bewegungsrichtung des Bildträgers 11 entgegengesetzt ist.The novel development station 15 contains means for creating an end zone, i. H. a finished development zone from Area of entry of the development material onto the image carrier 11 up to a point above this entry point, the development of the electrostatic image being terminated or completed in this zone. In the one shown in FIG Embodiment, this end zone is produced and maintained in the following way. The receptacle 18 has fixed walls 19 and 20, as well as a laterally displaceable wall 21, which thereby creates a gap 22 of the receptacle more or less opens. It is also located near the receptacle 18 in the path of the developer flow to the image carrier a deflector 23 which gives the developing material 17 a certain upward acceleration. When the developing material flows onto the surface 12 of the image carrier 11, so a part of this developing material is caused, the said end zone while the rest of the developer cascades in a downward direction as shown by arrow 25, which is opposite to the direction of movement of the image carrier 11.

Das noch unentwickelte elektrostatische Ladungsbild auf der Fläche 12 des Bildträgers 11 trifft auf das Entwicklungsmaterial 17 beim Eintritt in die Entwicklungsstation 15. Das Entwicklungsmaterial 17, welches zuerst mit dem elektrostatischen Bild in Berührung kommt, ist bereits teilweise an Toner verarmt, weil ein gewisser Toneranteil an vorhergehende elektrostatische Bilder abgegeben wurde. Während nun das elektrostatische Bild weiter nach oben läuft, wird es weiter entwickelt, jedoch nicht vollständig, was erst geschieht, wenn es die End-Entwicklungszone 24 durchläuft. In dieser Endzone sind die Trägerpartikel im unteren undThe still undeveloped electrostatic charge image on the surface 12 of the image carrier 11 meets the development material 17 as it enters the development station 15. The development material 17, which is first with the electrostatic image in Comes into contact, is already partially depleted of toner, because a certain amount of toner is transferred to previous electrostatic images became. While the electrostatic image now moves upwards, it is further developed, but not completely, which only happens when it passes through the final development zone 24. In this end zone, the carrier particles are in the lower and

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mittleren Bereich stark mit frischem Toner durchsetzt und vervollständigen daher die Entwicklung des bereits teilweise getönten elektrostatischen Bildes. In dem obersten Bereich aber sind die Trägerpartikel praktisch völlig von Toner entblößt und deswegen fegen sie allfällig vorhandenen Toner aus den Hintergrundbereichen des Bildes weg. Diese im wesentlichen tonerfreien Trägerpartikel laufen außerdem zurück in die Bahn des neu hereinkommenden Entwicklungsmaterials, wo sie von diesem Toner aufnehmen und dann entweder in die Zone 24 zurücklaufen oder entlang der Fläche 12 nach unten in den Behälter 16 rieseln. Bei diesem Gegenstrom-Entwicklungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird also das elektrostatische Bild zunächst teilweise entwickelt, bevor es die Endzone der Fertigentwicklung erreicht, wo in den ersten Stufen die Entwicklung des Bildes vollendet wird und in den letzten Stufen die weiß bleibenden Hintergrundbereiche von losem Toner gereinigt werden.middle area heavily interspersed with fresh toner and complete hence the development of the already partially toned electrostatic image. But in the uppermost area the carrier particles are practically completely bare of toner and therefore they sweep any toner that may be present from the background areas of the picture. These essentially toner-free carrier particles also run back into the path of the neu incoming developing material, where they pick up from this toner and then either run back into zone 24 or trickle down into the container 16 along the surface 12. In this countercurrent development method of the present In the invention, the electrostatic image is first partially developed before it reaches the end zone of the final development, where in the first stages the development of the image is completed and in the last stages the background areas that remain white cleaned of loose toner.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Entwicklungsstation ist in Fig. 2 gezeigt, wo der bewegbare Bildträger 11 ebenfalls eine isolierende Fläche 12 trägt und hier die Form einer Trommel hat, so daß die Entwicklungsfläche nicht eben sondern gekrümmt ist. Ähnlich wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Entwicklungsstation 15 der Flg. 2 einen Vorratsbehälter 16 zur Versorgung des Aufnahmebehälters 18 mit Entwicklungsmaterial 17 über einen schematisch durch die gestrichelte Endloslinie dargestellten Transportmechanismus. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch die Ablenkeinrichtung 23 der Fig. nicht enthalten sondern stattdessen wird die Ausbildung der Endzone der Entwicklung mindestens teilweise durch Einrichtungen zum Verändern des Neigungswinkels der Behälterwandung 19 gesteuert. Der Aufnahmebehälter 18 ist in Fig. 2 drehbar um einen Zapfen 27 angeordnet, der verschiebbar in einem Rastglied 28 einrastbar ist. Der Zapfen 27 kann aus dem obersten Schlitz im Rastglied 28 nach unten auf einen der drei anderen Schlitze verstellt werden. Dabei wird der Aufnahmebehälter 18 nach oben geschwenkt und die Wandung 19 aus der gegenwärtigen Lage in ei-Another embodiment of the development station is shown in Fig. 2, where the movable image carrier 11 also has a carries insulating surface 12 and here has the shape of a drum, so that the development surface is not flat but curved. Similar to the embodiment shown in Fig. 1, the development station 15 of Flg. 2 a storage container 16 for supplying the receptacle 18 with developing material 17 via a schematically indicated by the dashed line Continuous line shown transport mechanism. In this embodiment, however, the deflection device 23 of FIG. not included but instead the formation of the end zone of development is at least partially through facilities for changing the angle of inclination of the container wall 19 is controlled. The receptacle 18 is rotatable about one in FIG Pin 27 is arranged, which can be slidably locked in a latching member 28. The pin 27 can be from the uppermost slot be adjusted in the locking member 28 down to one of the three other slots. The receptacle 18 is then upwards pivoted and the wall 19 from the current position in a

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ne von drei anderen Lagen verstellt, von denen jede die Wandung 19 des Behälters 18 weiter in die horizontale Lage schwenkt. Je mehr die Wandung 19 in die horizontale Lage geschwenkt wird, desto größer wird die Endzone der Entwicklung. Eine Rückführung des Zapfens 27 in den obersten Schlitz des Rastgliedes 28 führt entsprechend zu einer Schwenkung des Aufnhamebehälters 18 nach unten und der Wandung 19 zurück in eine mehr senkrechte Lage. Dadurch wird die Größe der Endzone 24 reduziert. Das Ablenkblech 23 der Fig. 1 kann natürlich in ähnlicher Weise befestigt werden wie die Lagerung für die Wandung 19 in Fig. 2, um dadurch den Winkel des Ablenkbleches 23 entsprechend zu verändern.ne adjusted by three other positions, each of which pivots the wall 19 of the container 18 further into the horizontal position. Ever the more the wall 19 is pivoted into the horizontal position, the larger the end zone of the development. A regression of the pin 27 leads into the uppermost slot of the locking member 28 corresponding to a pivoting of the Aufnhamebehälters 18 after below and the wall 19 back in a more vertical position. This reduces the size of the end zone 24. The baffle 23 of FIG. 1 can of course be attached in a similar manner to the mounting for the wall 19 in FIG to change the angle of the baffle 23 accordingly.

Anschließend zeigt eine überschlägige Berechnung die Vorteile des neuen Gegenstrom-Kaskaden-Entwicklungsverfahrens gegenüber der herkömmlichen Parallelstrom-Kaskadenentwicklung. Die Gleichung der Kaskadenentwicklung gilt für beide Verfahren.A rough calculation then shows the advantages of the new countercurrent cascade development process the conventional parallel flow cascade development. The equation of the cascade expansion applies to both methods.

V - V
(_S E£, V - V
(_S E £,

^VPC ^V PC

In obiger Formel istIn the above formula is

Q = Anzahl der die Zone des Bildträgers 11 berührenden Trägerpartikel ,Q = number of the carrier particles touching the zone of the image carrier 11 ,

V = Durchschnittsgeschwindigkeit über der Länge der Entc V = average speed over the length of the Entc

Wicklungszone,Winding zone,

D = Länge der Entwicklungszone,D = length of the development zone,

V = Geschwindigkeit der photoleitenden Oberfläche und peV = speed of the photoconductive surface and pe

d = durchschnittlicher Durchmesser der Trägerpartikel.d = average diameter of the carrier particles.

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Setzt man in obige Gleichung Werte aus der Praxis ein wie z. B. eine PC-Geschwindigkeit von 40 cm/sek und eine durchschnittliche Trägergeschwindigkeit von 80 cm/sek über einer Entwicklungs· zonge von 10 cm Breite mit Trägerpartikeln von 0,075 cm Durchmesser, so ergibt sich beim Parallelstromverfahren ein Kontakt vonIf you insert values from practice into the above equation, such as B. a PC speed of 40 cm / sec and an average Carrier speed of 80 cm / sec over a developing zone 10 cm wide with carrier particles 0.075 cm in diameter, with the parallel flow method there is a contact of

40 0,07540 0.075

Wogegen das neuartige Gegenstromverfahren unter denselben Bedingungen eine Berührung mit der dreifachen Anzahl von Partikeln liefert, nämlichOn the other hand, the new countercurrent process under the same conditions provides contact with three times the number of particles, viz

Q = (^. i_^x/ j . ~ _{= 400} p_artikeiQ = (^. I_ ^ x / j. ~ _{= 400} p _artik ei

4040

Während die obige Abschätzung die Vorteile der Gegenstrom-Kaskadenentwicklung gegenüber der Parallelstrom-Kaskadenentwicklung in der anfänglichen Entwicklungszone erkennen läßt, muß die erfindungsgemäße Gegenstrom-Kaskadenentwicklung, wie bereits gesagt, zusätzlich eine Endzone der Fertigentwicklung einschließen, die oberhalb des Eintrittspunktes des Entwicklungsmaterials zu dem Bildträger liegt. Die Geschwindigkeit des Entwicklungsmaterials in der Endzone der Entwicklung ist relativ zur Geschwindigkeit des auf die Isolierfläche geführten Entwicklungsraaterials niedrig und erweckt den optischen Eindruck, als ob das Material im wesentlichen ruhig liegt. Daher wird das Entwicklungsmaterial am Auftreffpunkt und in der End-Entwicklungszone schnell mit frischem Toner aufgefüllt und demzufolge steht eine große Tonermenge für die Übertragung auf das elektrostatische Bild auf der Isolierfläche zur Verfügung. Die Erneuerungsgeschwindigkeit desWhile the above estimate the benefits of countercurrent cascade development reveals compared to the parallel flow cascade development in the initial development zone, the inventive Countercurrent cascade development, as already said, also include an end zone of the finished development, which is above the entry point of the development material to the image carrier. The speed of the developing material in the end zone of development is relative to the speed of the development material fed onto the insulating surface low and gives the optical impression that the material is essentially lying still. Therefore, the developing material at the point of impact and in the end development zone quickly with fresh Toner is replenished and, as a result, a large amount of toner is available for transfer to the electrostatic image Isolation area available. The renewal speed of the

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Entwicklungsmaterials ist jedoch in dem Bereich der Endzone niedriger, der am weitesten vom Auftreffpunkt entfernt ist. Dies dient zur Verbesserung der Bildgualität, da das Entw.tcklunasmaterial in diesem Bereich etwas weniger Toner enthält und lockere Hintergrund-Tonerpartikel von der Isolierfläche aufnimmt. Vorzugsweise für einen mit 80 cm/sek laufenden Bildträger mit einer ersten Entwicklungszonenbereite von etwa 18 cm liegt die Ausdehnung der Endzone der Entwicklung in einem Bereich zwischen 1 cm bis etwa 5 cm. Es wurde festgestellt, daß unter diesen Bedingungen eine kleinere Endzone der Ferigentwicklung das elektrostatische Bild nicht zur optimalen Dichte entwickelt und der weiß sein sollende Hintergrund des entwickelten Bildes noch lose Tonerpartikel enthält, da sich keine vom Toner fast befreiten Trägerpartikel im oberen Teil der Zone befinden und somit den Hintergrund nicht von überschüssigem Toner reinigen können. Wenn die Endzone der Entwicklung unter diesen Bedingungen eine Breite von 5 cm übersteigt, ist das Entwicklungsmaterial im obersten Teil der Endzone der Entwicklung jedoch nicht nur so weit vom Toner befreit, daß es losen Toner vom Bildhintergrund aufnimmt und diesen somit davon reinigt, sondern sogar teilweise auch das entwickelte Bild wieder löscht.Development material is lower in the area of the end zone, furthest from the point of impact. this serves to improve the image quality, as the development material contains a little less toner in this area and picks up loose background toner particles from the insulating surface. Preferably for an image carrier running at 80 cm / sec with a first development zone width of about 18 cm, the extent is the end zone of development in a range between 1 cm to about 5 cm. It was found that under these conditions a smaller end zone of the finished development does not develop the electrostatic image to the optimal density and that white The background of the developed image that is supposed to be still contains loose toner particles, as there are no carrier particles that have almost been freed from the toner are in the upper part of the zone and thus cannot clean the background of excess toner. if the end zone of development exceeds a width of 5 cm under these conditions, the developing material is at the top However, part of the end zone of development is not only freed from the toner to such an extent that it picks up loose toner from the image background and thus cleanses it of it, but even partially that deletes the developed image.

Da die Ausmaße der Endzone für die Fertigentwicklung so wichtig sind, werden einige Parameter genannt, durch deren Veränderung bei Gleichbleiben der Bildträgergeschwindigkeit die Ausbildung der Zone beeinflußt werden kann:Because the dimensions of the end zone are so important for the finished development are, some parameters are named, by changing them with the image carrier speed remaining the same, the formation the zone can be influenced:

(1) der Neigungswinkel der Schüttrinne, durch welche das Entwicklungsmaterial auf den Bildträger strömt (im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben);(1) the angle of inclination of the chute through which the developing material flows onto the image carrier (described in connection with FIG. 2);

(2) die Größe der Austrittsöffnung oder des Spaltes des das Entwicklungsmaterial enthaltenden Behälters;(2) the size of the orifice or gap of the developing material containing container;

(3) die Verwendung eines Ablenkbleches in der Strömungsbahn des Entwicklungsmaterials und der Winkel dieses Bleches zur Strö-(3) the use of a baffle in the flow path of the Development material and the angle of this sheet to the flow

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mungsrichtung (im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben);direction of flow (described in connection with FIG. 1);

(4) die Verwendung eines Schließmechanismus zwischen der isolierenden Fläche und dem Ende des Zulaufes und(4) the use of a locking mechanism between the insulating Area and the end of the inlet and

(5) der Neigungswinkel der isolierenden Fläche.(5) the angle of inclination of the insulating surface.

Die Größe der Endzone der Entwicklung kann beispielsweise unter Berücksichtigung der Parameter (2) und (4) verändert werden, indem man den Durchsatz des Entwicklungsmaterials sowohl aus dem Aufnahmebehälter 18 heraus als auch auf die isolierende Fläche 12 des Bildträgers 11 hin verändert.The size of the end zone of the development can, for example, be changed by taking into account parameters (2) and (4) the flow rate of the developing material both out of the receptacle 18 and onto the insulating surface 12 of the image carrier 11 changed.

über den Spalt 22 des Aufnahmebehälters 18 kann demnach der Durchsatz an Entwicklungsmaterial und damit die Größe der Endzone der Entwicklung vergrößert oder verkleinert werdern. Außerdem kann das Ende 26 der Wandung 19 in Fig. 2 dichter an die isolierende Fläche 12 des Bildträgers 11 heran oder von diesem weg bewegt werden durch Betätigung des Rastgliedes 28. Damit wird der Durchfluß an Entwicklungsmaterial zwischen dem Ende 26 und der Fläche 12 vergrößert oder verkleinert und auf diese Weise die Größe der Endzone der Entwicklung entsprechend verändert.Via the gap 22 of the receptacle 18, the throughput of development material and thus the size of the end zone of development can be increased or decreased. Also can the end 26 of the wall 19 in FIG. 2 is moved closer to the insulating surface 12 of the image carrier 11 or is moved away from it are by actuation of the locking member 28. Thus, the flow of developing material between the end 26 and the surface 12 enlarged or reduced and in this way changed the size of the end zone of the development accordingly.

Die Größe der Endzone kann weiterhin über den Neigungswinkel des Bildträgers 11 verändert werden. Nach der Darstellung in Fig. 1 beträgt der Winkel dieses Teiles ungefähr 45°. Wird dieser Winkel über diesen Wert hinaus vergrößert, nimmt die Auswirkung der Schwerkraft auf das Entwicklungsmaterial zu und dadurch wird die Größe der Endzone der Entwicklung reduziert, wogegen bei einem Winkel unter 45° diese Zone vergrößert wird, da die Schwerkraft nicht mehr so stark auf das Entwicklungsmateriäl einwirken kann. Für einen bahnförmigen Bildträger liegt der Winkel vorzugsweise bei etwa 45°.The size of the end zone can also be changed via the angle of inclination of the image carrier 11. As shown in FIG. 1 the angle of this part is approximately 45 °. If this angle is increased beyond this value, the effect of the Gravity on the developing material and thereby the size of the end zone of the development is reduced, whereas with one Angle below 45 ° this zone is enlarged, since gravity can no longer act so strongly on the development material. For a web-shaped image carrier, the angle is preferably approximately 45 °.

Wie bereits gesagt wurde, nehmen die an Toner verarmten Trägerpartikel beim Erreichen des obersten Bereiches der Endzone derAs already said, the toner depleted carrier particles increase when reaching the uppermost area of the end zone of the

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Entwicklung losen unerwünschten Toner vom Bildhintergrund auf. Von der Größe der Entwicklungszone hängt es auch ab, wie weitgehend die Trägerpartikel an Toner verarmen. Wenn nämlich die Endzone der Entwicklung zu groß wird, haftet an den Trägerpartikeln nur noch so wenig Toner, daß diese nicht nur jetzt Toner aus dem Bildbereich aufnehmen, sondern wegen ihres Mangels an Toner auch eine elektrische Ladung ansammeln und entsprechend der Polarität dieser Ladung dann am Photoleiter kleben bleiben und so aus der Entwicklungszone herausgetragen werden. Deshalb sind im Bereich der Endzone der Entwicklung Hilfseinrichtungen vorgesehen, die eine Kraftwirkung auf die an Toner verarmten Trägerpartikel ausüben und so deren Anteil im oberen Bereich der Endzone der Entwicklung so regeln, daß diese Partikel nicht weiter nach oben und somit aus der Entwicklungszone herausgetragen werden.Development dissolves unwanted toner from the image background. How largely depends on the size of the development zone the carrier particles are depleted of toner. Namely, if the end zone of development becomes too large, the carrier particles will adhere so little toner that they not only take up toner from the image area now, but because of their lack of it Toner also accumulate an electrical charge and then stick to the photoconductor according to the polarity of this charge and thus be carried out of the development zone. That's why Auxiliary devices are provided in the area of the end zone of the development which exert a force on the toner depleted Exercise carrier particles and so regulate their proportion in the upper area of the end zone of the development so that these particles do not further up and thus carried out of the development zone will.

In Fig. 3 ist ein Asuführungsbeispiel für diese Weiterbildung der Erfindung gezeigt, wo eine Spannungsquelle an eine isoliert befestigte Schüttrinne in Form eines Ablenkbleches 23 angelegt wird. Das an der Rinne anliegende Potential ändert so die effektive Ladung der Trägerpartikel, wenn sie von Toner entblößt werden, daß diese nicht an der Fläche des Bildtträgers 11 anhaften, der zu Darstellungszwecken einmal a3s ausgezogene Kreislinie zum Andeuten einer Trommel und zum andern als gerade gestrichelte Linie zum Andeuten einer Bahn oder eines endlosen Riemens gezeigt ist. Die Polarität des an diese Rinne angelegten elektrischen Potentials muß der triboelektrischen Ladung der Trägeraprtikel entgegengesetzt sein und in seiner Größe ausreichen, um zu verhindern, daß die vom Toner befreiten Trägerpartikel nach oben aus der Endzone der Entwicklung heraus transportiert werden. Das ist normalerweise bei etwa 200 Volt der Fall und wenn das elektrostatische Ladungsbild z. B. negativ ist, ist die triboelektrische Ladung auf den Trägerpartikeln negativ und dann muß also die Polarität des an die Rinne angelegten Potentiales positiv sein. Der Kern der Trägerpartikel kann aus Isoliermaterial bestehen wie z. B. Glas oder Sand oder aus einem leitenden Material wie z. B. Eisen.In Fig. 3 an Asuführungsbeispiel for this development of the invention is shown, where a voltage source is isolated to one attached chute in the form of a deflector 23 is created. The potential applied to the channel changes the effective potential Charging of the carrier particles when they are exposed by toner so that they do not adhere to the surface of the image carrier 11, the circular line drawn once a3s for illustration purposes to the Indication of a drum and on the other hand shown as a straight dashed line to indicate a path or an endless belt is. The polarity of the electrical potential applied to this channel must be opposite to the triboelectric charge of the carrier particles and be sufficient in size to prevent the freed from the toner carrier particles from upwardly out of the end zone the development can be transported out. That is usually at about 200 volts the case and when the electrostatic charge image z. B. is negative, is the triboelectric charge negative on the carrier particles and then the polarity of the potential applied to the channel must be positive. The core the carrier particle can consist of insulating material such. B. glass or sand or made of a conductive material such. B. iron.

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Ein anderes Ausführungsbeispiel zur Regulierung des Anteiles von an Toner verarmten Trägerpartikeln im oberster Pereich der Endzone der Entwicklung ist in Fig. 4 gezeigt. Hier rotiert ein nichtmagnetischer Zylinder 29 um eine feststehende magnetische iMabe 30 mit einem oder mehreren axial ausgerichteten Stabmaaneten 31 in der Nähe der Innenseite des rotierenden Zylinders. Der Zylinder 29 wird entgegen der Bewegung des Bildträgers 11 in Richtung des Pfeiles 32 gedreht. Von den Stabmagneten 31 der Kabe ausgehende Magnetfelder erstrecken sich durch den nichtmagnetischen Zylinder hindurch und ziehen die vom Toner befreiten Trägerpartikel an, falls sie magnetisch anziehbare Kerne wie z. B. Eisenkerne haben. Die Drehbewegung des Zylinders 29 trägt die Trägerpartikel zurück in den Entwicklerstrom vom Aufnahmebehälter 18 und aus den Magnetfeldern heraus, wodurch die von Toner entblößten Trägerpartikel in den Strom des Entwicklungsmaterials zurückgegeben und neu getönt werden von den frisch aus dem Aufnahmebehälter kommenden mit Toner beladenen anderen Trägerpartikeln. Somit führt der sich drehende Zylinder die an Toner verarmten Trägerpartikel nicht nur mittels der Magnetfelder zurück in den Entwieklerstrom, sondern kann auch dazu benutzt werden, die Anzahl der von Toner entblößten Trägerpartikel im oberen Bereich der Endzone der Entwicklung zu regulieren. Indem man z. B. die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders erhöht, nimmt die Anzahl dieser Trägerpartikel in der Zone ab, da ein größerer Teil solcher Partikel aus der Zone und zurück in den Strom des Entwicklungsmaterials getragen wird. Eine weitere Steuerungsmöglichkeit für die Größe der Zone bietet auch die Stärke des angelegten Magnetfeldes.Another exemplary embodiment for regulating the proportion of carrier particles depleted in toner in the uppermost area of the end zone the development is shown in FIG. Here a non-magnetic cylinder 29 rotates around a stationary magnetic one iMabe 30 with one or more axially aligned rod mannequins 31 near the inside of the rotating cylinder. The cylinder 29 is counter to the movement of the image carrier 11 rotated in the direction of arrow 32. Magnetic fields emanating from the bar magnets 31 of the cables extend through the non-magnetic one Cylinders and attract the freed from the toner carrier particles, if they have magnetically attractable cores like z. B. have iron cores. The rotation of the cylinder 29 carries the carrier particles back into the developer flow from the receptacle 18 and out of the magnetic fields, whereby the toner-stripped carrier particles are returned into the flow of developing material and re-tinted from the fresh ones the receiving container coming with toner loaded other carrier particles. Thus, the rotating cylinder carries the toner Depleted carrier particles are not only returned to the developing current by means of the magnetic fields, but can also be used for this purpose to regulate the number of carrier particles exposed from toner in the upper region of the end zone of development. By doing one z. B. increases the speed of rotation of the cylinder, the number of these carrier particles in the zone decreases because a more of such particles are carried out of the zone and back into the flow of developing material. Another The size of the zone can also be controlled by the strength of the applied magnetic field.

Wenn der Zylinder 29 aus Metall besteht, kann er außerdem von einer Spannungsquelle 33 ein Potential erhalten und so eine weitere Funktion als Entwicklungselektrode übernehmen, um die Entwicklung des elektrostatischen Bildes in größeren geschwärzten Bereichen zu verbessern. Das an den Zylinder angelegte Potential muß etwas höher als das Hintergrundspannungsniveau und wesentlich niedriger als das Spannungsniveau in den geschwärzten Be-If the cylinder 29 is made of metal, it can also receive a potential from a voltage source 33 and so another Take on function as developing electrode to develop the electrostatic image in larger blackened ones Areas to improve. The potential applied to the cylinder must be slightly higher than the background voltage level and substantial lower than the stress level in the blackened areas

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reichen des Bildes oder Musters sein. Ein negatives elektrostatisches Ladungsmuster hat z. B. normalerweise ein Oberflächenpotential von -700 Volt in den Musterbereichen und ein Potential von -100 Volt in den Hintergrundbereichen. Somit sollte die an den Zylinder 29 angelegte Spannung bei etwa -150 Volt liegen.range of the picture or pattern. A negative electrostatic Charge pattern has z. B. normally a surface potential of -700 volts in the pattern areas and a potential of -100 volts in the background areas. So that should be The voltage applied to the cylinder 29 will be about -150 volts.

Aus den obigen Ausführungen ist zu ersehen, daß bei dem Gegenstrom-Entwicklungsverfahren im Gegensatz zur Parallelstromentwicklung die Anfangsgeschwindigkeit des Entwicklungsmaterials sehr niedrig sein kann und damit die erste Berührung dieses Materials mit der isolierenden Fläche des Bildträgers mehr eine gleitende ist und daher die Oberfläche schont, weil die das elektrostatische Bild tragende Fläche sich entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Entwicklungsmaterials bewegt. Außerdem erfährt diese Fläche während der Entwicklung eine gewisse Politur, vermutlich durch das Entlanggleiten des Entwicklungsmaterials an der isolierenden Fläche. Im Gegensatz zur Parallelstromentwicklung verläßt bei der Gegenstromentwicklung das entwickelte elektrostatische Bild das obere Ende der Entwicklungsstation, wenn das entwickelte Bild als nächstes zu einer Übertragungsstation weiterläuft, in welcher das Bild auf ein Substrat wie z. B. Papier übertragen wird. Dabei kann diese Übertragungsstation oben in der elektrophotographischen Maschine angeordnet sein. Auf diese Weise wird auch der Papiertransport stark vereinfacht, da das hereinkommende leere Papier bis zum auslaufenden Kopierpapier mit dem entwickelten Bild nur einen kurzen Weg zurücklegt. Außerdem liegt das Papier in einer für die Bedienungskraft der Maschine günstigen Höhe.From the above, it can be seen that in the countercurrent development method in contrast to parallel flow development, the initial speed of the development material can be very low and thus the first contact of this material with the insulating surface of the image carrier more one is sliding and is therefore gentle on the surface, because the surface carrying the electrostatic image is opposite to the direction of flow of the developing material moved. In addition, this surface experiences a certain polish during development, presumably by sliding the developing material along the insulating surface. In contrast to parallel current development in countercurrent development, the developed electrostatic image leaves the top of the development station when the developed image next to a transfer station continues in which the image is deposited on a substrate such as e.g. B. paper is transferred. This transfer station can above be placed in the electrophotographic machine. In this way, the paper transport is greatly simplified because the incoming blank paper only covers a short distance to the outgoing copy paper with the developed image. aside from that the paper is at a height that is favorable for the operator of the machine.

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Claims

PATENT CLAIMS

il. Process for developing charge images on a movable one Image carrier by means of developing material consisting of carrier particles and toner, characterized in that that within the development station the surface carrying the charge image is moved upwards, and that the development material is scattered in countercurrent cascade-like over the surface of the image carrier so that the development is below of the entry area of the development material begins and that above the entry area a Forms end zone for the finished development.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow of the developing material in the entry area the surface of the image carrier is deflected upwards.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the amount and speed of the flow of developing material are adjustable to the expansion of the developing Control end zone for finished development.

4. The method according to claim 3, characterized in that the expansion of the end zone is controlled so that in the upper Areas of the zone, the carrier particles largely from Toners are exposed and therefore have a cleaning effect of any loose toner on the background areas that remain white of the developed charge image.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that there are additional field forces in the uppermost region of the end zone lets act by auxiliary devices on the stripped of toner carrier particles to their undesirable Further transport through the image carrier upwards out of the

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To prevent winding station addition.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the remaining carrier particles are statically reloaded by an additional electric field, to prevent them from sticking to the surface of the image carrier.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that one by additional moving magnetic fields ferrous carrier particles down and promoted back into the stream of development material.

8. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the image carrier (11) within the development station (15) has a Charge image occupying surface (12) which is inclined upwards and which has a container (18) for supplying the developing material from above in the opposite direction for transporting the surface carrying the charge image and that is adjustable Deflection devices (21, 22, 23, 27, 28) for influencing the expansion of the area above the entry area forming end zone (24) of the development are provided.

9. Device according to claim 8, characterized in that the container (18) for the developing material with a variable by an adjusting mechanism (27, 28) Opening (22) for the supply of the developing material to the Image carrier is provided.

10. Device according to claim 8 and 9, characterized in that a below the outlet opening of the container (18) Deflector (23) is provided.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized ge-Docket 968 05V 1 0 9 8 A 2/1 6 2 7 OMGIMAL INSPECTED

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indicates that the deflector (23) is designed as a chute for the developing material, the angle of inclination is adjustable.

12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that that between the insulating surface of the image carrier and the end of the supply of developing material a locking mechanism (21) is provided.

13. Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that that the deflector (23) is connected to a voltage source (V), the polarity of which is the charge Carrier particles is opposite and whose tension is sufficient to migrate the freed from the toner Prevent carrier particles from the end zone (24) developing upwards.

14. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that that the carrier particles have iron particles and that a magnet in the vicinity of the end zone (24) of the Development is provided, which prevents migration of the carrier particles freed from the toner upwards.

15. Device according to claim 14, characterized in that a rotatable, non-magnetic cylinder (29) is provided, in the interior of which a fixed magnet (31) is arranged eccentrically, which attracts the carrier particles freed from the toner to the surface of the cylinder, and that after the cylinder has been rotated , the carrier particles are removed from the magnet and fed to the receptacle (18) for the developing material.

16. Device according to one of claims 8 to 15, characterized in that the movable image carrier is the drum egg Nes electrophotographic copier.

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17. Device according to one of claims 8 to 16, characterized in that that the movable image carrier is an endless flexible belt.

18. Device according to claim 17, characterized in that the angle of inclination of the web-shaped image carrier in the area the development station is adjustable.

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