DE2164246A1

DE2164246A1 - Elektrophotogiaphischev Entwicklungsprozeß

Info

Publication number: DE2164246A1
Application number: DE19712164246
Authority: DE
Inventors: Katsuo Odawara Kanagawa; Joh Seiji Hoya Tokio; Takeda Kouzou; Tokio; Makino (Japan)
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp; Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1970-12-26
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1972-06-29
Also published as: JPS5144408B1; GB1358450A; CA966732A; US3783818A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. V/. NIEMANN 2 I 64 246

DR. M. KÖHLER DIPL.-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMDURG TElEFON: 395314 2000 HAMBURG 50, I_-,* « TELEGRAMME: KARPATENT KDNIGSTRASSE 28 * ^ör '·

eingegangen

W. 25 085/71 20/Ja

Photo Film Go,, Ltd., Kanagawa (Japan)

und
Fuji Xerox Co., Ltd., !Tokio (Japan)

Elektrophot©graphischer Entwieklungsprozeß.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrophotographischen Entwicklungsprozeß und insbesondere auf einen Entwicklungsprozeß, in welchem der Entwickler in eine Kaskade in der !Mähe oder in Berührung mit der Fläche eines lichtempfindlichen Elementes fallengelassen wird, auf welchem ein elektrostatisches latentes Bild gehalten wird, um das latente Bild dadurch zu entwickeln.

Im allgemeinen verwenden elektrophotographisehe Prozesse ein lichtempfindliches Element, das aus einer lichtlei*- tenden Schicht besteht, die an einem elektrisch leitenden Trägermaterial vorgesehen ist. In den meisten, gewöhnlichen Prozessen wird das reproduzierte Bild durch gleichförmiges elektrostatisches Laden der Pläche des lichtempfindlichen Elementes und durch darauffolgendes Unterwerfer der Fläche

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einer bildweisen Belichtung, wodurch die elektrostatische ladung in dem belichteten Bereich in Übereinstimmung mit der Intensität des Lichts verteilt wird, um ein Verteilungsmuster elektrostatischer Ladung auf der Fläche zu erhalten. Das elektrostatische Ladungsverteilungsmuster, oder das elektrostatische latente Bild kann sichtbar gemacht werden oder entwickelt werden, indem das latente Bild in Berührung mit einem elektrostatisch geladenen, gefärbten, pulverförmigen Material gebracht wird. Das pulverförmige Material setzt sich an dem Bildbereich ab oder schlägt sich an dem Bildbereich nieder, und zwar als 3FoIgQ des Vorhandenseins elektrostatischer Ladung an der Fläche des lichtempfindlichen Elements. Größere Absetzung oder größere^iederschlag findet in den Bereichen statt, die mit einer größeren Menge elektrostatischer Ladung versehen sind. Auf diese Art und Weise wird ein Pulverbild, das dem ursprünglichen Lichtbild entspricht, auf der Fläche des lichtempfindlichen Elementes gebildet, und dieses Pulverbild wird dann zu einem Übertragungsmate rial übertragen, beispielsweise Papier, und auf diesem vermittels eines zweckmäßigen Verfahrens fixiert zu werden, um ein permanentes reproduziertes Bild zu schaffen·

Elektrostatisch anziehende öder abstoßende Entwickler, die gewöhnlicherv/eise in elekt ro phot ©graphischen Prozessen verwendet werden, bestehen für gewöhnlich, aus gefärbten feinen Pulvern eines Harzes, (nachfolgend als Toner bezeichnet) und aus groben Partikeln oder Teilchen (nachfolgend als Träger bezeichnet). Der Träger setzt sich für gewöhnlich aus Glasteilchen, Sand, Stahl usw. zusammen, die mit einem anderen zweckmäßigen Material 'bedeckt sind, um so von dem Toner in Reibungselektrizität getrennt zu werden. In entsprechender Weise erzeugen der Toner und der zusammengemischte Träger elektrostatische Ladung von entgegengesetzten Polaritäten und ziehen sich elektrostatisch aneinander an«, Wenn eine solche Mischung aus Toner und Träger mit der Fläche eines lichtempfindlichen Elementes in Berührung gebracht

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wird, welche ein elektrostatisches latentes Bild hält, verläßt der Toner den Träger und schlägt sich an dem Bildbereich vermittels der elektrostatischen .Anzeihungskraft der elektrostatischen Ladung an der Fläche des lichtempfindlichen Elementes nieder, wodurch das latente Bild sichtbar gemacht wird.

Eine weite Vielfalt von Verfahren sind vorgeschlagen und verwendet worden, um elektrostatische latente Bilder durch Berühren des gefärbten pulverförmigen Materials mit der Fläche des lichtempfindlichen Elementes zu entwickeln« Unter diesem Verfahren ist das sogenannte "Kaskadenentwicklung sverfahren" weitgehend akzeptiert worden, in welchem die Entwicklung durch strömenden Entwickler durchgeführt wird, der aus Toner und Träger besteht und längs der Fläche des lichtempfindlichen Elementes vermittels der Schwerkraft vorbeiströmt oder entlaagf ließt, wodurch der Toner durch die an der Fläche des lichtempfindlichen Elementes vorhandene elektrostatische Ladung mit einer anziehenden Kraft angezogen wird, die größer ist als die Kraft des Trägers. Die Kaskadenmethode hat sich "bereits als ein extrem wirtschaftliches, vorteilhaftes Verfahren erwiesen, das in der Lage ist, Linien- oder Zeileribilder mit einer hohen Wiedergabequalität zu reproduzieren. Auf der anderen Seite ist das bekannte Kaskadenverfahren nicht in der Lage, Originalbilder wahrheitsgetreu wiederzugeben, die verdunkelte oder ausgelöschte Bereiche oder Dunkelbereiche oder kontinuierliche Töne aufweisen. Es ist bekannt, daß das Kaskadenverfahren nicht in der Lage ist, einen großen unbelichteten Bereich in einer gleichförmigen Dichte zu entwickeln und daß es stattdessen eine höhere Dichte an den Umfangsteilen des Bereiches als in dem Mittelteil liefert. Diese Eigenschaft des Kaskadenverfi|arens, verdunkelte Bereiche zu entwickeln, wird dem Vorhandensein eines Gleichgewichtes in der Entwicklung zwischen im wesentlichen zwei miteinander in Konkurrenz stehenden Faktoren zugeschrieben, von denen

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der eine die Wirkung der Tonerpartikel an dem Bildet» ere ich. anzuhaften, während der andere auf die Abspaltwirkung bzw. die Trennung der Partikel von dem Bereich zurückzuführen ist. Das Absetzen bzw₀ Niederschlagen von Tonerteilchen wird durch Verstärkung der Stärke des elektrostatischen Feldes beschleunigt, welches sich von dem elektrostatischen latenten Bild in Richtung auf die Außenseite des lichtempfindlichen Elementes erstreckt. Die Stärke des elektrostatischen Feldes in dem TFmf angsteil des Bildbereiches ist für gewöhnlich stärker als die Anziehungskraft des Trägers* Toner anzuziehen. Die Reinigungswirkung des Ent fernes des Toners, der erst einmal abgesetzt ist, wird durch die Anziehung zwischen dem Toner und dem Träger bewirkt, und ist der wesentlichen Natur des Trägers beizumessen. Eine derartige Entfernung oder Wegnahme von einst abgesetztem Toner vermittels des Trägers wird nachfolgend als "Reinigungseffekt" bezeichnet. Der Reinigungseffekt ist, da er ein Teil des abgesetzten Toners von dem Mittelbereich des Bildbereiches entfernt, außergewöhnlich nützlich, um unnötigerweise an dem Nichtbildbereich anhaftenden Toner in wirksamer Weise zu entfernen, da derartiger Toner sehr locker an der Oberfläche gebunden ist. ·

In dem bekannten Kaskadenprozeß ist.es, wegen des Vorhandenseins von zwei derartigen miteinander wechselseitig in Konkurrenz stehenden Faktoren, notwendig, das Mischungsverhältnis von Toner und Träger sehr sorgfältig zu steuern. Die Verwendung eines Entwicklers mit einem außergewöhnlich hohen Toneranteil führt zu ungewünscht hoher Nebeldicke (fog density) und verringert den Reinigungseffekt, während die Verwendung eines Entwicklers mit einem außergewöhnlich niedrigen Tonergehalt unvermeidlich in einer niedrigen Wiedergabedichte und in einem unerwünscht starken Reinigungseffekt resultiert. Obwohl es praktisch möglich gewesen, ist, ein zweckmäßiges Gleichgewicht zwischen diesen beiden Faktoren vermittels Steuerung des Tonergehaltes im Fall der

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Linien- bzw. Zeilenwiedergabe zu finden, ist eine derartige Steuerung in dem Pail der-Wiedergabe von Originalbildern nicht wirkungsvoll, die verdunkelte Bereiche oder kontinuierliche Töne aufweisen.

Verschiedene Versuche sind gemacht worden, um einen solchen Nachteil des Kaskadenentwicklungsprozesses zu beseitigen, die nur in gewissem Maß zu einem Erfolg geführt haben. Beispielsweise ist die Verwendung einer Elektrode, welche als eine "Entwicklungselektrode" bekannt ist, in der Nahe der Oberfläche, die auf ihr das elektrostatische latente Bild hält, außergewöhnlich wirkungsvoll zur Enwick-' lung von dunkleren Bereichen. Die Enwicklungselektrode erzeugt ein starkes elektrisches Feld zwischen der Elektrode · und der fläche, die das latente Bild hält, und dieses Feld erzeugt die InZiehungswirkung der Tonerpartikel durch das elektrostatische latente 3ild, w.aa in einer stärkeren Absetzung von Toner resultiert, da die Beschleunigungswirkung der Elektrode stärker wird. Zusätzlich wird die Stärke des elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und der Fläche bemerkenswert gleichförmiger, wodurch die wirksame Entwicklung verdunkelter Bereiche ermöglicht wird. Das elektrische Feld wird stärker, da der Abstand zwischen der Elektrode und der Fläche, die das latente Bild hält, kleiner wird. In entsprechender Weise erreicht die Wirkung der Entwicklungselektrode ihr Maximum, wenn 3ie so dicht wie möglich zu der Fläche angeordnet wird, auf der sich das latente Bild befindet. Die Verwendung einer Entwicklungselektrode in dem Kaskadenprozeß hat jedoch manchmal zur Verklumpung oder Klumpenbildung des Entwicklers in dem Raum zwischen der Entwicklungselektrode und der das latente Bild haltenden Fläche gefügt bzw. diese eingeleitet. Derartige Klum-<penbildung, wenn sie erst einmal begonnen hat, wird nicht nur den Toner, der sich bereits auf der das latente Bild haltenden Fläche abgesetzt hat, verunreinigen, sondern gegebenenfalls auch zur mechanischen Zerstörung der Fläche führen.

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In bekannten Entwicklungselektrodenverfahren beschränkt diese Tatsache das Ausmaß und die Geschwindigkeit des an der Fläche, die das latente Bild hält, nach unten strömenden Entwicklers und setzt demgemäß der Entwieklungsgesohwindigkeit eine Grenze. Oder in anderer Weise festgestellt, mußte die Verfahrenageschwindigkeit der Reproduziereinrichtungen abgesenkt werden, um ausreichende Bildqualität zu erreichen, und sogar unter verringerter Strömungsgeschwindigkeit des Entwicklers, um die vorgenannte Klumpen^ildung des Entwicklers zu vermeiden. Verschiedene Versuche, welche ausgeführt worden sind, um das Verklumpen des Entwicklers zu vermeiden, sind nicht erfolgreich genug gewesen. Beispielsweise führt eine Entwicklungselektrode, dÜfce^Metalldrähten zusammengesetzt ist oder mit Öffnungen versehen ist, unweigerlich zu verringerter Entwicklungswirtschaftlichkeit. Auch Versuche, um den Entwicklungswirkungsgrad unter verlängerter Entwicklung mit größeren Entwicklungselektroden haben sich als nicht ausreichend erwiesen, wenn in der Reproduziereinrichtung räumliche Beschränkung existiert.

Um die Nachteile der obengenannten bekannten Verfahren zu beseitig en, ist ein neuer Entwicklungsprozeß mit vermittels Schwerkraft längs einer schrägen Fläche fließendem Kaskadenentwickler geschaffen worden, die mit einem latenten Bild versehen ist, das nach oben auf ihr zeigt, und welches das Vorsehen eines Eaumes oder Pools für Entwickler umfaßt, wodurch der direkte Kontakt oder die unmittelbare Berührung des Entwicklers mit einem Teil der Fläche verwirklicht wird, und weiche weiterhin eine Entwicklungselektrode unterhalb des Pools und in gegenüberstehender Lage zu der Fläche aufweist. Gemäß diesem Verfahren wird der Entwickler von oberhalb des Pools geliefert, und der Entwickler wird durch den Raum oder Zwischenraum zwischen der Entwicklungselektrode unterhalb des Pools und der Fläche, auf der das latente Bild gehalten wird, tropfen gelassen. Die Fläche, die ein latentes Bild auf ihr hält, wird in

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Bezug zu dem Pool und der Entwicklungselektrode um die Entwicklung in kontinuierlicher Weise und in aufeinanderfolgendem Verschieben von Teilen der Fläche verschoben, währenddessen die Entwicklung in dem Pool auf einem konstanten Leistungsniveau durch Auffüllung von oben her aufrechterhalten wird· Demgemäß wird die Entwicklung, wie oben beschrieben an dem Pool und der Entwicklungselektrode ausgeführt·

Der Entwicklungsprozeß ist mit einem Nachteil der Zerstörung der Bildqualität als Folge von Fleckung an der Entwicklungselektrode versehen· Die Entwicklungselektrode ist mit einem zweckmäßigen elektrischen Potential einer zweckmäßigen Polarität versehen, um unerwünschten Toner (fogging), der auf Sichtbildbereichen abgesetzt ist, zu entfernen und sie zieht daher Toner an, um zu einem verringerten Effekt oder einer geringeren Wirkung des angelegten Potential und erhöhte» Fogging zu führen. Sowohl die Menge des Toners, der an der Entwicklungselektrode haftet oder klebt, als auch das Fogging erheben eich mit der Zeit·

Demgemäß besteht ein Zweck der Erfindung darin, ein neues Entwicklungsverfahren zu schaffen, das von den obengenannten Nachteilen bekannter Prozesse oder bekannter Entwicklungeeinrichtungen frei ist·

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Kaskadenentwicklungsprozeß zu schaffen, der eine Entwicklungselektrode und einen Zweikomponenten-Entwickler aufweist, der einen Toner und Träger aufweist, und welcher in der Lage ist, eine Wiedergabe oder Reproduktion hoher Qualität aus Bildern zu erzeugen, die verdunkelte oder dunkler« Bereiche oder kontinuierliche Töne aufweisen.

Ein. «eiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Kaskadenentwicklungsprozeß zu schaffen, der «ine Satwicklungselektrode verwendet, welche in der Lage , ist, unerwünschtes Absetzen von Toner in Nichtbildbereichen an einer Fläche zu vermeiden» auf der ein elektrostatisches,

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latentes Bild vorhanden ist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Entwicklungsverfahren zu schaffen, das sogar bei hohen Entwieklungsgeschwindigkeiten ein Bild hoher Dichte erzeugt.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Kaskadenentwicklung^verfahren zu schaffen, welches verringerte Klumpenbildung des Entwicklers schafft»

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Kaskadenentwicklungsverfahren zu schaffen, welches in einem begrenztem Entwicklungsraum einen hohen Entwicklungswirkungsgrad schafft.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum wirksamen automatischen Entfernen von Entwicklerflecken, von der Entwicklungselektrode zu schaffen, ohne einen komplizierten Mechanismus zu erfordern.

Ein weiterer zusätzlicher Zweck der Erfindung besteht aarin, einen Entwicklungsprozeß zu schaffen, der in der lage ist, das sogenannte Fogging auf ein zulässiges Maß selbst bei kontinuierlichem Mehrfachkopieren zu drücken.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Entwicklung bei Vorhandensein des vorgenannten Entwicklerpools und der Entwicklungselektrode ausgeführt, während die Entwicklungselektrode kurz nach der Vervollständigung der Entwicklung von dem angelegten Potential "befreit und geerdet v/lrd oder an sie ein Potential umgekehrter Polarität angelegt wird, und der Entwickler für eine kurze Periode fließend gelassen wird, um dadurch die Entwicklungselektrode zu säubern und außergewöhnliches Absetzen von Toner auf ihr zu vermeiden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläuterte

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Einrichtung, die an den Einsatz des Entwicklungsverfahren gemäß der Erfindung angepaßt ist.

Fig. 2 zeigt einen Stromkreis zur Steuerung der an die

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Entwicklungselektrode in der Einricntung der Pig. 1 angelegten Spannung.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die zeitabhängige Veränderung der Entwicklüngsnebeldiehte in einer kontinuierlichen Entwicklung zeigt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kanu beispielsweise auf ein elektrophotographisches, photo- fczw. licütempfindlieh&s Element angewendet werden, welches eine isolierende lichtleitende Schicht aufweist., die an dem äußeren Umfang eines zylindrischen, elektrisch leitenden Trägers angeordnet ist, der eine horizontale Drehachse 1 hat* Bas elektrostatische latente Bild, <das sax entwickeln ist» üdLrä auf «lern äußeren Umfang bzwi^ä^ußeren Umfangsflache des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elementes gebildet. In der folgenden Erläuterung ist angenommen worden, daß das lichtempfindliche Element in Gegenuhrzeigersinn während der Entwicklung gedreht wird. In diesem Fall ist der Entwicklerpool in dem oberen Teil des zweiten Quadranten vorgesehen, während die Entwicklungselektrode in dem unteren Teil des zweiten Quadranten und unterhalb des Entwicklerpools vorgesehen ist. Der Frische Entwickler wird von oberhalb des Pools in maximale Berührung mit der das latente Bild aufweisenden Fläche in dem Pool mit Relativbewegung zwischen diesen eingebracht. Der Träger, der in dem Entwickler enthalten ist, führt gewisse Drehbewegungen aus. Diese Faktoren arbeiten zusammen, \jm maximale Entwicklungswirksamkeit bzw. einen maximalen Entwicklungswirkungsgrad zu erreichen.

Der Wirkungsgrad der Kaskadenentwicklung wird durch Frequenz des Kontaktes oder äer Kollision des den Träger haltenden Töners an seiner Fläche mit der Fläche gesteuert, die das latente Bild aufweist. Spezieller festgestellt, schafft die höhere Kollisionsfrequenz eine höhere Wirksamkeit imd ermöglicht, daß eine hohe Bildqualität erhalten wird, und zwar innerhalb einer kürzeren Entwicklungszeit oder innerhalb eines kürzeren oder engeren Entwicklungs-

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raumes "bzw. -abstandes. Zusätzlich schaffen die Kerne des Trägers, falls er aus einem elektrisch leitenden Material zusammengesetzt ist, den Effekt einer Entwicklungselektrode, die in einem außergewöhnlich kurzen Abstand von der das latente Bild aufweisenden Fläche, die zu entwickeln ist, angeordnet ist, da der Träger in einem dichten oder hochgepackten Zustand in den Entwicklerpool fließt· Konsequenterweise wird das in Entwicklung befindliche Bild mit der Verschiebung der Fläche in Bezug zum Entwicklerpool mit einer außergewöhnlich hohen Dichte versehen und ist in der Lage, dunklere Bereiche wahrheitsgetreu wieder zugeben,.

Zusätzlich ist es möglich, ein entwickeltes Bild zu erhalten, das Dichten aufweist, die der Ladungsdichte des latenten bzw, der latenten Bilder auf der Fläche, die zu entwickeln ist, entspricht, nämlich die einen kontinuierlichen oder kontinuierliche Töne aufweisen· Ein derartiges entwickeltes Bild hoher Qualität kann erhalten werden, indem das latente -⁰Ud durch einen begrenzten Entwicklungsabstand bzw. -raum innerhalb einer kurzen Entwicklungszeit hindurchgent ·

Wie oben erläutert, ist jedoch die Entwicklung bei hohem Wirkungsgrad, die in der Lage ist, dunklere Bereiche wiederzugeben, unvermeidbar begleitet durch unerwünschtes Absetzen von Toner in den Nichtbildbereichen· Demgemäß tritt, wenn die zu entwickelnde Fläche unter der Entwicklung3elektrode hindurchgeht, unerwünschtes Absetzen von Toner in Nichtbildbereichen auf. In der Kaskadenentwicklung werden Tonerteilchen für gewöhnlich von dem Träger oder von der zu entwickelnden Fläche zufolge einer Kollision von Trägerteilchen oder einer Kollision von Trägerteilchen mit der Fläche getrennt, um einer Pulverwolke au bilden, welche an dem Nichtbildbereich klebt oder haftet, um unerwünschtes Fogging oder Schleier zu bilden. Die Erzeugung einer solchen Pulverwolke in dem Entwicklerpool gemäß der Erfindung ist sehr begrenzt, jedoch nicht vollständig vermieden· G-emäß

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der Erfindung wird eine derartige unerwünschte Pulverwolke aus Toner durch die Entwicklungselektrode entfernt oder beseit: seitigt, die unterhall) des Entwicklerpools vorgesehen ist. Die Entwicklungselektrode wird weiterhin mit einer hohen elektrischen Spannung oder einem hohen elektrischen Potential beliefert, um den Reinigungseffekt zu intensivieren und um in wirksamer Weise den Toner, der in Wichtbildbereichen unerwünschter Weise abgesetzt ist, zu entfernen. Obwohl die Entwicklungselektrode wirksam ist, sogar wenn sie in dem dritten Quadranten vorgesehen ist, wo der Fluß oder Strom des KaskadenentWicklers durch Schwerkraft von der zu entwickelnden Fläche getrennt wird, kann ein viel höherer Effekt in dem zweiten Quadranten erwartet werden, wo der Kaskadenentwickler mit der zu entwickelnden Fläche vermittels Schwerkraft in Berührung strömt.

Demgemäß wird in dem Verfahren gemäß der Erfindung die Entwicklung bei hoher Wirksamkeit realisiert, während die zu entwickelnde Fläche in Drehrichtung verschoben wird, während sie mit dem Entwicklerpool in Berührung ist, während in unerwünschter Weise abgesetzter Toner während des Durchgangs unterhalb der Entwicklerelektrode entfernt oder beseitigt wird, um entwickelte Bilder von hoher Qualität zu erhalten. In diesem Fall wird die ^fttwicklerelektrode natürlich mit einem elektrischen Potential beliefert, welches in Bezug zur Polarität der elektrostatischen Ladung an den Tonerteilchen entgegengesetzt ist·

In dem obigen Prozeß haften die Tonerteilchen unvermeidbar an der Entwicklungselektrode, wegen des an die Elektrode angelegten Potentiale, welches zur Polarität in Bezug zur Ladung an dem Toner umgekehrt ist· Beispielsweise wird ein positives Potential an die Elektrode angelegt, wenn ein. negativ geladener Toner verwendet wird· Der demgemäß abgesetzte Toner verringert die Stärke des elektrischen Feldes, die zwischen der Fläche des lichtempfindlichen Elementes und der Entwicklungselektrode gebildet

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ist, wegen des an die Elektrode angelegten Potentials, und verringert den praktischen Effekt der Entwicklungselektrode. In entsprechender Weise wird es notwendig, den abgesetzten Toner automatisch oder selbsttätig zu entfernen. Für diesen Zweck kann der Toner durch Fließenlassen bzw. Strömen des Entwicklers in entsprechender Weise wie im Fall der Entwicklung entfernt werden, jedoch mit der geerdeten Entwicklungselektrode oder mit der Elektrode, an die ein elektrisches Potential der gleichen Polarität wie der des Toners angelegt ist. Demgemäß kann der Toner durch Erden der Entwicklungselektrode oder durch Umkehren der Polarität des an xlie Elektrode angelegten Potentials nach dem Vervollständigen der Entwicklung entfernt werden. Die Entfernung kann innerhalb eines außergewöhnlich kurzen.Zeitraumes vervollständigt werden.

In dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, irgendeinen bekannten Zweikomponentenentwickler einzusetzen, der wenigstens einen Toner und einen Träger aufweist. Die am häufigsten verwendeten Toner-Träger-Kombinationen haben eine Teilchengröße von 1-30 ^um bzw. 50-800 ^im.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht, Resultate zu erhalten, die vergleichbar zu denjenigen Resultaten sind, die mit bekannten Entwicklungsprozessen erreicht werden, die eine Entwicklungselektrode verwenden, jedoch ohne das Phänomen des Verklumpfigs oder der Klumpenbildung des Entwicklers, auf welches man häufig bei bekannten Verfahren stößt. Der Entwicklerpool, wo die Entwicklung bei hohem Wirkungsgrad durchgeführt wird, wird von der Klumpenbildung des Entwicklers freigehalten, wegen des wenigstens oberhalb des Entwicklers vorgesehenen freien Raumes. Weiterhin ist es nicht notwendig, den Abstand zwischen der zu entwickelnden Fläche und der Entwicklungselektrode zu minimieren, da das in dem Raum zwischen der Fläche und der Entwicklungselektrode vorhandene elektrische Feld nicht notwendigerweise zum elektrostatischen latenten Bild entsprechend sein muß,

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da die Elektrode nicht zur Verbesserung des Entwicklungseffektes, sondern zur Beseitigung unerwünscht abgesetzten Toners vorgesehen is-t. In entsprechender Weise kann der erwünschte Säuberungs- oder Reinigungseffekt durch Aufrechterhalten des Abstandes auf einem Wert gehalten werden, um so nicht den freien Fluß des Entwicklerszu zerstören "bzwV zu unterbrechen· ^v

Im höchsten Maße wirksame Entwicklung ist durch den direkten Kontakt zwischen dem Entwicklexpöol und der zu entwickelnden Fläche, dem Bereich oder der Zone, wo die Entwicklung ausgeführt wird (nachfolgend als Entwicklungsbereieh oder als Entwicklungazone bezeiehnet) verwirklicht* Eine derartige Entwicklungszone sollte jedoch eine Mindestgröße haben. V/enn die Flächenges ehwindigke it derzu entwickelnden Fläche oder des lichtempfindlichen Elementes größer gemacht wird, sollte der Entwicklungsbereich größer gemacht -werden, da die Zeitperiode, während welcher die Fläche in dem Entwicklungsbereich oder in Berührung mit dem Entwicklerpool ist, kürzer ist. Die Mindestgröße der Entwicklungszone legt die Abmessung des Entwicklerpools fest, welcher ein relativ freies Fließen des Entwicklers ermög-.licht, was von der Wechselreibung mit der zu entwickelnden Fläche und von dem Gewicht des Entwicklers herrührt, jedoch anders als der Fluß gegen die Entwicklungselektrode ist, der unter dieser ohne Verklumpung des Entwicklers vorgesehen ist. Die Mindestgröße ist für gewöhnlich gleich der Tiefe des Entwicklerpools oder größer, jedoch verändert sich diese Größe, was von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Entwickler und der zu entwickelnden Fläche abhängt.

In dem Fall, daß eine positive Reproduktion von einem positiven Originalbild durch eine positiv geladene Fläche einer isoliere-nden lichtleitenden Schicht an einen elektrophotographischen. lichtempfindlichen Element erhalten wird, wird ein negativ geladener Toner eingesetzte In diesem Fall

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wird die Entwicklungselektrode mit einem positiven Potential versehen, um das unerwünschte Absetzen des Toners in den Nichtbildbereichen zu vermeiden, wodurch ein elektrisches Feld in dem Baum bzw, Abstand zwischen der Elektrode und der Fläche des lichtempfindlichen Elementes gebildet wird, welches den Toner zu der Elektrode anzieht. Das elektrische Feld wird allmählich mit der Menge des an der Elektrode angesammelten Toners geschwächt, wodurch die Wirkung der Elektrode abnimmt, um die Schleierbildung bzw. das Fogging zu unterdrücken. Konsequenterweise ist es notwendig, den abgesetzten Toner periodisch oder zu irgendwelchen ausgewählten Zeitpunkten zu entfernen. Dies kann -beispielsweise getan v/erden, wenn der Entwickler vervollständigt bzw. nachgefüllt wird, oder wenn sich die zu entwickelnde Fläche nicht langer in der Entwicklungszone aufhält, indem die Entwicklungselektrode auf das gleiche Potential wie das des lichtempfindlichen Elementes gebracht wird_r oder indem das elektrische Feld zwischen dem lichtempfindlichen Element und der Entwicklungselektrode durch ^Anlegen eines negativen Potentials, wie in dem vorgenannten Beispiel erläutert, umgeke-hrt wird. Der abgesetzte Toner kann durch diesen . Vorgang bis auf ein bestimmtes Maß entfernt werden, weiteres wirksames Entfernen kann jedoch verwirklicht werden, indem der Entwickler in dem Abstand bzw. in dem Raum zwischen der Elektrode und dem lichtempfindlichen Element fließen gelassen wird* Es ist daher erwünscht, den Vorgang bzw. das Arbeiten der Entwicklungseinrichtung fortzuführen, um den Fluß des Entwicklers sogar nachdem das an die Entwicklungselektrode angelegte Potential umgekehrt ist, aufrechtzuerhalten. In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine bestimmte Menge von Entwickler, der in dem vorgenannten Entwicklerpool gespeichert ist, weiterhin nach unten in dem Raum zwischen der Elektrode und dem lichtempfindlichen Element laufen gelassen, nachdem das Arbeiten der Entwicklungseinrichtung beendet ist, und demgemäß wird der oben erwähnte

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Effekt erreicht, sogar wenn die Umkehrung des Potential gleichzeitig mit der Beendigung des Arbeitens der Entwicklungseinrichtung durchgeführt wird»

Fig. 1 zeigt einen schematisehen Querschnitt einer Einrichtung, die an die. Anwendung des verbesserten Entwicklungsverfahrens gemäß der Erfindung angepaßt ist. In I¹Ig. 1 ist eine elektrophotographische, lichtempfindliche Trommel 1 gezeigt, die im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, und welche aus einer metallischen Trommel 12 und einer Schicht 11 aus isolierendem lichtleitendem Material besteht, beispielsweise ist auf ihr amophes Selen vorgesehen. Die Fläche der Trommel 1 ist durch eine bekannte Koranaentladungseinrichtung 2 gleichförmig geladen und -adrd dann der bildweisen Belichtung in der Belichtungsstation 3 unterworfen, und das elektror statische latente auf ihr enthaltene Bild wird durch eine^Jntwicklungseinrichtung 4 entwickelt. Die Trommel 1 wird mit einem Entwickler 15 in einen Entwicklerpool 13 in Berührung gehalten, um einen Entwicklungsbereich oder eine Entwicklungszone zu schaffen, welche ein Teil des Umfanges der Trommel ist, der durch den in Pig· 1 dargestellten Winkel Θ dargestellt ist· Der Entwickler wird durch ein Schöpferwerk 16 nach oben gebracht und kontinuierlich zu dem Entwicklerpool 13 geliefert. Der Entwickler fließt von dort zufolge Schwerkraft durch den Abstand bzw. Zwischenraum zwischen einer Entwicklungselektrode 14 und der Trommel 1 nach unten. Der Entwickler führt in dem Entwicklerpool 13 einen etwas komplizierten. Bewegungsvorgang aus· Wenn die Trommel 1 in einem Stillstand gehalten wird, fließt der Entwickler in dem Entwicklerpool 13 einfach nach unten mit einer Geschwindigkeit, die viel niedriger als die Strömungsgeschwindigkeit in dem Abstand zwischen der Elektrode 14 und der Fläche der Trommel 1 ist. - Außerdem ist die Geschwindigkeit niedriger als die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 1. Folgerichtig hat der Entwickler in diesem Fall im Pool 13 eine Bewegung, '•wie sie durch den Pfeil A in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar

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zufolge der Reibung mit der Fläche der Trommel 1. Es wird angenommen, daß der komplizierte Bewegungsvorgang in dem Pool 13 aus der Kombination der beiden obengenannten Bewegung svorgänge entsteht. Eine Seitenwand 19» die den Pool 13 bildet, besteht aus einem elektrisch leitenden Material, welches mit einem elektrischen Grleichstrompotential versehen werden kann,, In demjenigen Pail, wo die Fläche der Seitenwand 19 oder ein Teil von dieser mit dem Entwickler in Berührung kommt, ist diese vorzugsweise mit einer dünnen Schicht eines isolierenden synthetischen Harzes versehene Der Entwickler fließt aus dem Entwicklerpool 13 heraus und geht durch den Raum zwischen der Entwicklungselektrode 14 und der Fläche der Trommel 1 hindurch. Die Entwicklungselektrode 14· ist vermittels einer (nicht gezeigten) Potentialquelle mit einem, elektrischen Gleichstrompotential versehen, um den auf dem Nichtbildbereich bzw. den Fichtbildbereichen an der Fläche der Trommel abgesetzten Toner zu sammeln. Der angesammelte Toner wird zusammen mit dem fallenden bzw. herabfallenden Entwickler in einem Boden oder unterem Teil 17 der Entwicklungseinrichtung 4 gespeichert, von wo der Entwickler zyklisch zu dem Entwicklerpool 13 vermittels des Schöpfwerkes 16 gefördert wird. Verbrauch an Toner wird automatisch durch einen Tonerlieferer 18 aufgefüllt.

Das entwickelte Bild, das aus der Entwicklungseinrichtung 4 herauskommt, wird vermittels einer übertragungselektrode 6 (Corotron) auf ein Übertragungsblatt 7 übertragen, welches in synchroner Weise mit dem Umfang der Fläche der Trommel 1 verschoben wird. Das entsprechend übertragene Pulverbild wird in einer Fixierungseinrichtung (nicht gezeigt) fixiert, um eine permanente Reproduktion bzw. Wiedergabe zu schaffen. Die Trommel 1 wird durch Entfernen der Tonerpartikel, die auf ihr verbleiben, vermittels einer Reinigung setation 9 gesäubert. Die Trommel 1 wird weiterhin einer Spülbehandlung in einer Spülbehandlungsstation 10 unterworworfen, um irgendeine verbleibende Oberflächenladung zu

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verteilen, um dadurch einen Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung zu vervollständigen. .

Die Entwicklungselektrode 14 kann aus irgendeinem elektrisch leitendem Material sein, solange die Elektrode in einem bestimmten Abstand von der Fläche der Tromine 11 befestigt werden kann. Die Fläche der Elektrode 14 kann mit einer dünnen Schicht eines isolierenden synthetischen Harzes bedeckt sein, falls dies erwünscht ist. DieEntwicklungselektrode 14 und die Seitenwand 19 des Entwicklerpoοla 13 sind gegeneinander elektrisch isoliert, so daß unabhängig voneinander unterschiedliche elektrische "Potentiale angelegt wexden können. Das an die -Entwicklungselektrode angelegte Potential ist vorzugsweise um 50 zu 1000 ¥ höher als das Oberfläehenpotential in dem Hichtbildbereich an der Trommel 1, obwohl dies von dem Abstand zwischen der Entwicklungselektrode 14 und der Fläche der Trommel 1 abhängt. Das Potential sollte von der gleichen Polarität sein, wie das des elektrostatischen latenten Bildes, obwohl Erdpotential oder Potential von umgekehrter Polarität entsprechend dem Zweck und der Bedingung der Entwicklung auch verwendet werden können. In dem allgemeinen Fall jedoch sollte das an die Entwicklungselektrode angelegte Potential von umgekehrter Polarität in Bezug auf die Ladung" des verwendeten Toners sein (nämlich ein negatives bzw. positives Potential für einen positiv bzw. negativ geladenen Toner).

Wenn die Entwicklung unter diesen Bedingungen fortgesetzt wird, erhöht sich das "Fogging"-Niveau allmählich, wie in Fig. 3 gezeigt, die die Zahl der Kopien proportinal zur Entwicklungszeit in der Abszisse und die Menge des abgesetzten Toners und das Fogging auf der Kopie in der Ordinate zeigt. Die Menge des abgesetzten Toners erhöht eich allmählich, wie durch die ausgezeichnete Linie gezeigt, und erreicht Sättigung von ungefähr 0,35 Sramm bei ungefähr 500 Kopien, Das Fogging-Niveau, (in* diesem Falle dargestellt durch das Fogging auf dem Bild nach der Übertragung zu dem

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Übertragungblatt) zeigt ein Anwachsen von 0,01 bis 0,02 in der optischen Reflektionsdichtβ und erreicht Sättigung bei ungefähr 500 Kopien. Dies bezeichnet, daß das Absetzen von Toner an der Entwicklungselektrode* ihre Wirkung für Verringerung des Fogging-Niveaus reduziert· Fig. 3 zeigt außerdem an, daß das logging auf der Kopie, gemessen durch die optische Reflektionsdichte, durch Beenden des Arbeitens der Entwicklungseinrichtung bei ca. 1000 Kopien, Erden der Entwicklungselektrode und Strömen des in dem Entwicklerpool zwischen der Entwicklungselektrode und lichtempfindlichem Element gespeicherten Entwicklers wieder zurückgewinnt. Das Anlegen elektrischen Potential wird vorzugsewise wie folgt realisiert. Während des Kopiervorganges werden in einer elektrophotographischen Kopiereinrichtung das Belichtungssystem und das Entwicklungssystem zusammen oder miteinander betätigt. Die Einrichtung befindet sich noch im Arbeite zustand für einen kurzen Zeitpunkt zum Übertragen von Papier usw., sogar nachdem das Kopieren vollendet ist und die Anlagen abgeschaltet sind. In derartigen Kopiereinrichtungen kann das Umschalten des an die Entwicklungselektrode angelegten Potentials durch das Signal zum Beendigen des Arbeit ens des Entwicklungssystem ausgeführt werden, während in diesem Pail das Entwicklungssystem für einige Sekunden bisy die ganze Kopiereinrichtung zu einem Stillstand gebracht wird, aufrechterhalten werden kann«. Auch ist es möglich, daß Arbeiten des Entwicklungssystems gleichzeitig mit dem Umschalten des Potentials zu beendigen, wodurch das Wegnehmen bzw· Entfernen von angesetztem Toner durch spontanes Fließen von in dem Behälter oder in dem Entwicklerpool gespeicherten Entwickler bewirkt wird. Das an die Entwicklungselektrode angelegte Potential kann wiederum durch das Signal zum Einleiten der Belichtung oder zum Einschalten der Belichtungsoder Entwicklungseinrichtung umgekehrt werden· Eine derartige Umkehrung des Potential ist nicht auf solche Verfahren beschränkt, sondern kann durch verschiedene Signale oder

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Zeitsteuereinrichtungen gemäß dem Mechanismus der Kopiereinrichtung νerwirklicht werden·

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist soweit an einer Ausftihrungsform beschrieben worden, die einen Entwicklerpool an dem unteren Teil einer Entwicklungsstation aufweist, es wird jedoch "betont, daß das Verfahren auf eine Entwicklungseinrichtung angewendet werden kann, ohne einen derartigen Entwicklerpool, so lange wie die Elektrode an dem letzten Teil des Entwicklungsabschnittes vorgesehen ist₀

Die Erfindung wird weiter durch das folgende Beispiel erläutert, welches vorgesehen ist, um einen gemischten Entwicklungsprozeß gemäß der Erfindung klarer zu machen, der einen Entwicklungsbereich von hohem Wirkungsgrad und eine Reinigungszone aufweist. Es wird bemerkt, daß das folgende Beispiel zur Erläuterung dient und nicht eingrenzen soll. Beispielt

Eine elektrophotographische, lichtempfindliche Trommel von einem Durchmesser von ca· 200 mm (die aus einer amorphen Selenschicht von 50 Jim Dicke zusammengesetzt ist, die durch Vakuumverdampfung an dem Umfang einer Aluminiumtrommel gebildet wurde) wird durch Korona-Entladung auf ein positives Potential von ca. 700 V gleichförmig geladen und dann einer bildweisen Belichtung unterworfen, um auf ihr ein elektrostatisches, latentes Bild zu bilden. Die elektrophotographische, lichtempfindliche Trommel, die das elektrostatische, latente Bild auf ihr aufweist, geht durch eine Kaskadenentwicklungseinrichtung, wie in Figur 1 gezeigt, hindurch, die eine Entwicklungszone, in welcher die Trommel in Berührung mit einem Entwicklerpool gebracht wird, und eine Reinigungszone aufweist, die eine in gegenüberstehender Lage angeordnete Elektrode aufweist. Der Kaskadenentwickler, der zum Entwicklerpool geliefert wird, besteht aus einer Mischung aus einem Geitiehtsteil, aus negativ ladbaren Tonerteilchen von ca. 10 ^im Durchmesser eines schwarzgefärbten Polystyrol-Kopolymers und aus 300 Gewichtsteilen, aus

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weichen Stahl-Trägerteilchen von ca. 400 jum Durchmesser, die mit einer dünnen Harzlage "bedeckt sind, umrreine negative ladung an dem Toner bei Reibung mit diesen zu bewirken. Der Entwickler wird durch ein Schöpferwerk zum Entwicklerpool geliefert oder gefördert, so daß der Pool konstant mit wenigstens 80 Jo seiner maximalen Kapazität gefüllt gehalten wird. Die longitudinale Länge der Zone direkten Kontakts zwischen dem Entwicklerpool und dem lichtempfindlichen Material beträgt ungefähr 50 mm, während der Abstand zwischen der Seitenwand und dem Pool und der Trommelfläche ungefähr 30 mm beträgt. Die Seitenwand und auch die Trommel sind elektrisch geerdet. Wie in Figur 1 gezeigt, ist eine Entwicklungselektrode unterhalb des Entwicklerpools vorgesehen, um der Trommel in einem Abstand vom ca, 3 mm gegenüberzustehen. Die Entwicklungselektrode hat eine bogenförmige Länge von ca. mm. Die Entwicklung ohne die Entwicklungselektrode zeigte bemerkenswertes Fogging (unerwünschtes Tonerabsetzen) in den Ifichtbildbereiehen, obwohl das entwickelte Bild eine bemerkenswerte hohe Bilddichte und eine ausreichend gleichförmige Wiedergabe dunklerer Bereiche aufwies· Die Anwendung einer geerdeten Entwicklungselektrode lieferte entsprechende Ergebnisse, während das Anlegen eines positiven Potentials von 200 V in einer bemerkenswerten Verringerung des Foggings resultierte, während die ausreichend hohe Bilddichte aufrecht erhalten blieb. Weiterhin wurde das Fogging durch Erhöhen des Potentials von 400 V verringert, um kaum erkennbar zu werden, während das erhaltene BiId^ ausreichend hohe Dichte und gute Wiedergaben dunklerer Bereiche aufwies. Bei Anlegen von 800 V wurde eine Verringerung der Bilddichte in Zeilenbildbereichen und eine Dichteerhöhung in dem läitteTbereich dunklerer Bereiche beobachtet.

Diese Versuche wurden mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Trommel von ca. 15 cm/s durchgeführt. Ein bekannter Kaskadenprozeß lieferte außergewöhnlich niedrige Dichte in dem Mittelteil von dunkleren Bereichen und auch eine bemerkens-

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wert niedrige Dichte für Zeilen- oder Linienbildern, und es ■wurde notwendig, die Umfangsgeschwindigkeit his auf eine Geschwindigkeit von 5 cm/s zu verringern, um eine Bilddichte in Linienbildern zu erhalten, die vergleichbar ist zu derjenigen, die in dem vorgenannten Beispiel gemäß der Erfindung erhalten wurde. Der in diesem Beispiel offenbarte Entwicklungsprozeß erwies sich geeignet, um eine ausreichende Bilddichte sogar bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 10 cm/s zu schaffen und war geeignet, eine zufriedenstellende Bilddichte und Y/iedergabe von Blacfc-out-Bereichen sogar bei einer Geschwindigkeit von 20 cm/s zu schaffen.

Ein kontinuierliches Mehrfachkopieren wurde unter Anlegen von + 500 V an die Entwicklungselektrode 14 vermittels einer in Figur 2 gezeigten elektrischen Quelle ausgeführt. In diesem Fall wurde die ganze Kopiereinrichtung, die die Entwicklungseinrichtung und den Beliehtungsmechanismus einschließt, durch Drücken des Startknopfes der Kopiereinrichtung gestartet. Ein positives Potential wurde an die Elektrode 14 von dem Ausgangsarischluß 0 angelegt, wenn elektrische Energie zu der Einrichtung geliefert wurde und der Schalter SW- geschlossen wurde. Wenn die Belichtungslampe bei der Vervollständigung der Belichtung für die Schlußkopie ausgeschaltet wurde, schloß deren Signal gleichzeitig den Schalter SW₁, um eine Zeitsteuerung TIM A zu starten, die vorher auf ca. 3 Sekunden eingestellt worden ist, welches gleich der Zeit für den Durchgang des latenten, durch die endgültige Belichtung gebildeten Bildes durch die Entwicklungseinrichtung ist, und um den EntwicklungsVorgang zu vervollständigen_o Wach dem Verstreichen von 3 Sekunden öffnet ein durch die Zeitsteuerung ΪΙΜ A erzeugtes Signal den Schalter SW.*, um durch den Ausgangeansehluß C die Entwicklungselektrode 14 mit einem Potential von -TOO V zu beliefern. 15 Sekunden später, gleichzeitig mit der Hendigung des Arbeitens der ganzen Kopiereinrichtung, werden die Schalter SW^ und SW^ geöffnet, während der Schalter SWp geschlossen wird, um

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den Ursprungszustand wiederherzustellen. Diese Anordnung ermöglicht das automatische Reinigen der Entwicklungselektrode nach einem kontinuierlichen Mehrfachkopieren und das Kopieren auf einem konstant niedrigeren Fogging-Fieveau. Die Veränderung des Fogging-Niveaus in diesem Fall, ist in der Figur 3 gezeigt. Da in dieser Anordnung das Fogging-Fiveau sich allmählich beim kontinuierlichen Kopieren erhöht und niemals verringert wird, es sei denn, das Kopieren wird unterbrochen, stellt diese Tatsache kein praktisches Problem dar, da ein kontinuierliches Kopieren von 300 bis 500 Kopien selten benötigt wird.

Es wurde ein Versuch durchgeführt, wo die Entwicklungselektrode geerdet war und mit einem negativen Potental von 50 V an jedem Kopierzyklus in dem Verlauf des kontinuierlichen Kopierens beliefert wurde, und dieses Verfahren wurde als wirksam im Vergleich mit dem oben erwähnten Beispiel gefunden, wenn die Zahl der Kopien einige 100 oder sogar mehr erreichte.

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Claims

P at ent ans pruch

Elektrophotographisches Kaskadenentwicklungsverfahren zum Sichtbarmachen eines elektrostatischen, latenten Bildes, gekennzeichnet durch Vorsehen einer Entwicklungselektrode in der Nähe einer ein elektrostatisches, latentes, zu entwickelndes Bild aufweisenden Oberfläche und in Gegenüberläge zu der Fläche an dem Endteil des Entwicklungsvorgangs, Bewirken der Entwicklung durch strömenden Kaskadenentwickler zwischen der zu entwickelnden Fläche und der Elektrode, während an die Elektrode ein elektrisches Potential einer die bei der Entwicklung verwendeten Tonerteilchen anziehenden Polarität angelegt wird, und durch Verringern des Potentials an der Elektrode oder durch Anlegen eines elektrischen Potentials umgekehrter Polarität in bezug auf das an sie während der Entwicklung angelegte elektrische Potential an diese, während der Entwicklerfluß aufrecht erhalten bleibt und nachdem die zu entwickelnde Fläche durch die Zone unter dem Einfluß der Elektrode hindurchgegangen ist, um dadurch an der Elektrode haftende Tonerteilchen zu entfernen.

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