DE2914567A1 - Entwicklungseinrichtung fuer ladungsbilder - Google Patents

Description

Entwicklungseinrichtung für Ladungsbilder

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen bzw. Ladungsbilds unter Verwendung eines magnetischen Einkomponenten-Entwicklers.

Zur Entwicklung von mit unterschiedlichen bekannten elektrophotographischen Verfahren oder elektrostatisehen Aufzeichnungsverfahren ausgebildeten Ladungsbildern finden weit verbreitet das Kaskaden-Entwicklungsverfahren und das Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren Verwendung. Diese beiden Entwicklungsverfahren haben dahingehend ein gemeinsames Merkmal, daß bei ihnen ein Zweikomponenten-Entwickler aus als Toner bezeichneten kleinsten Farbteilchen und als Träger bezeichneten verhältnismäßig groben Teilchen in einem geeigneten Mischungsverhältnis Anwendung findet und daß der unter Reibungsberührung mit dem Träger durch die Reibung aufgeladene Toner selektiv an das Ladungsbild angelagert wird. Bei diesen beiden Ent-

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wicklungsverfahren bestehen jedoch schwerwiegende Probleme, die sich aus dem vorstehend genannten gemeinsamen Merkmal ergeben.

Das erste Problem betrifft die Zufuhr des Entwicklers bzw. die Versorgung mit dem Entwickler. Bei dem vorstehend genannten Zweikomponenten-Entwickler ist es zur Vermeidung einer Schleierbildung bei der Entwicklung und zur Schaffung einer brauchbaren BiIddichte notwendig, daß das Mischungsverhältnis zwischen Toner und Träger immer einen bestimmten konstanten Wert hat. Andererseits wird bei der Entwicklung allein der Toner durch die Ablagerung an einem Ladungsbildträger verbraucht. Daher ist zum ständigen Konstanthalten des Mischungsverhältnisses eine komplizierte Tonerzufuhreinrichtung notwendig; in der Praxis wurden jedoch nicht voll zufriedenstellende Tonerzufuhreinrichtungen verwendet.

Ein zweites Problem besteht hinsichtlich der Verschlechterung des Entwicklers. Wenn der Entwickler längere Zeit verwendet wird, bildet sich an der Oberfläche der Trägerteilchen eine Beschichtung aus Harzbestandteilen des Toners, so daß die Reibungsladung zwischen dem Toner und dem Träger verschlechtert wird. Daher muß der Entwickler mühsam durch frischen Entwickler ersetzt werden.

Die vorstehend angeführten Probleme können

dadurch vermieden werden, daß ein Einkomponenten-Entwickler verwendet wird, in welchem der Träger nicht enthalten ist, mit dem der Toner durch Reibung geladen wird.

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Es sind auch unterschiedliche Einrichtungen zur Entwicklung von Ladungsbildern unter Verwendung eines Einkomponenten-Entwicklers bekannt; üblicherweise wird bei den Einrichtungen dieser Art als Einkomponenten-Entwickler ein magnetischer Entwickler verwendet, der Färbungsteilchen (Tonerteilchen) aufweist, die kleinste Teilchen eines magnetischen Materials wie Magnetit oder dgl. enthalten. Zur Entnahme eines derartigen magnetischen Einkomponenten-Entwicklers aus einer Vorrats- oder Zufuhrstation und zum Transport desselben über eine Entwicklungsstation wurde häufig ein Mechanismus verwendet, der ein in der Entwicklungsstation dem Ladungsbildträger unter einem sehr kleinen Abstand gegenübergesetztes nichtmagnetisches Zylinderelement und ein innerhalb der Höhlung des Zylinderelements angeordnetes Vielpol-Magnetelement aufweist. Das nichtmagnetische Zylinderelement nimmt an seiner Umfangsfläche einen Vorrat an magnetischem Einkomponenten-Entwickler auf und befördert ihn an der Umfangsflache als Entwicklerschicht; zum Transport der an der Umfangsflache des nichtmagnetischen Zylinderelements transportierten Schicht magnetischen Entwicklers von der Zuführungsstation über die Entwicklungsstation zu einer Sammeistation wird bei den herkömmlichen Vorrichtungen eines von unterschiedlichen Verfahren verwendet, nämlich ein Verfahren, bei dem das Vielpol-Magnetelement unverdrehbar festgelegt ist, während das nichtmagnetische Zylinderelement in Transportrichtung des Entwicklers drehend angetrieben wird, ein Verfahren, bei dem das nichtmagnetische Zylinderelement unverdrehbar festgelegt ist, während das Vielpol-Magnetelement in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers drehend angetrieben wird, oder ein Verfahren, bei dem das nichtmagnetische Zylinderelement in der Transportrichtuna drehend angetrieben wird, während das Vielpol-Magnetelement in Gegenrichtung zur

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■ Transportrichtung des Entwicklers drehend angetrieben wird.

Andererseits ist bei den den magnetischen Einkomponenten-Entwickler verwendenden Entwicklungseinrichtungen üblicherweise an der Entwicklungsstation der Abstand zwischen dem Zylinderelement und dem Ladungsbildträger eng. Bei den herkömmlichen Entwicklungstransportverfahren besteht jedoch die Gefahr, daß der transportierte Entwickler in dem engen Zwischenraum zwischen dem Zylinderelement und dem Ladungsbildträger zusammengedrückt bzw. gepreßt wird. Wenn ein derartiges Pressen auftritt, besteht die Gefahr, daß der Entwickler an der Umfangsflache des Zylinders und des Ladungsbild-

'5 trägers anhaftet, so daß der Ladungsbildträger beschädigt wird; dies ergibt nicht nur eine verminderte Qualität des entwickelten Bilds und eine Behinderung hinsichtlich der Reproduzierbarkeit des Bilds, sondern auch eine verringerte oder gar keine Turbulenz- oder Rührbewegung

^zu der Tonerteilchen in dem Entwicklerpreßbereich selbst dann, wenn kein Anhaften des Entwicklers auftritt; dies wiederum ergibt insofern Unzulänglichkeiten, als das Ladungsbild überhaupt nicht entwickelt wird oder aber Einzelheiten des Ladungsbilds nicht entwickelt werden

und die Entwicklungsdichte an großen Bereichen des Bilds verringert ist. Diese Unzulänglichkeiten treten auch bei einer Einrichtung auf, bei der in der Entwicklungsstation der Ladungsbildträger in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers bewegt wird; die

Unzulänglichkeiten sind bei Einrichtungen besonders ausgeprägt, bei welchen der Ladungsbildträger in der Trar.sportrichtung des Entwicklers bewegt wird, ein schwach magnetischer Entwickler verwendet wird und hohe Temperaturen und hohe Feuchtigkeit herrschen.

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Zur Erzielung eines entwickelten Bilds mit hoher Dichte und gesteigerter Wiedergabeaetreue der Bildeinzelheiten ist es ferner erwünscht, die Entwicklungszeit dadurch zu verlängern, daß an der Einlaßseite (in bezug auf die Transportbahn des Entwicklers) des Spaltbereichs zwischen dem nichtmagnetischen Zylinder und dem Ladungsbildträger, nämlich der Entwicklungsstation ein Vorrat bzw. eine Ansammlung von Entwickler gebildet wird (die einen um einen der Länge eines stromabwärts liegenden Berührungsbereichs entsprechende Strekke stromaufwärts liegenden Berührungsbereichs in dem Bereich bildet, in welchem der Entwickler den Ladungsbildträger in bezug auf die Transportbahn des Entwicklers stromauf des Bereichs engsten Abstands in der Entwicklungsstation zwischen dem Ladungsbildträger und dem Entwicklerträger wie dem nichtmagnetischen Zylinder berührt) und damit die Entwicklungsbreite erweitert wird (die Länge der Berührung zwischen dem Entwickler und dem Ladungsbildträger in bezug auf die Bewegungsrichtung des Ladungsbildträgers). Bei den herkömmlichen Entwicklertransportverfahren besteht jedoch bei Bildung einer derartigen Entwickleransammlung verstärkt die Gefahr, daß das vorstehend genannte Pressen auftritt; selbst wenn dies nicht der Fall ist, wird die Rührbewegung der Tonerteilchen in dem Ansammlungsbereich gering, so daß die Erweiterung der Entwicklungsbreite nicht eine entsprechend gesteigerte Entwicklungswirkung ergibt.

^ou Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Entwicklungseinrichtung zur Verwendung von magnetischem Einkomponenten-Entwickler zu schaffen, die unter Ausschaltung der vorstehend genannten Unzulänglichkeiten einfach aufgebaut ist und das Auftreten des Pressens

des Entwicklers in der Entwicklungsstation verhindert/

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um dadurch gut entwickelte Bilder zu erzielen.

Ferner soll es die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung ermöglichen, am Einlaßbereich der Entwicklungsstation auf einfache Weise eine Ansammlung von Entwickler zu bilden und diese zur Erzielung gut entwickelter Bilder wirkungsvoll zu nutzen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein elektrophotographisches Kopiergerät, bei dem die Entwicklungseinrichtung verwendbar ist.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Entwicklungseinrichtung.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbei

spiel der Entwicklungseinrichtung.

Fig. 4 veranschaulicht das Prinzip der Entwicklung bei den Ausführungsbeispielen.

Fig. 5 zeigt einen Mechanismus für den Drehantrieb eines Zylinders

und einer Magnetwalze. 30

Die Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines elektrophotographischen Kopiergeräts mit Bildübertragung und Trockenentwicklung, bei der unter Verwendung von magnetischem Einkompo-

nenten-Entwickler die Entwicklungseinrichtung anwend-

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bar ist. 1 bezeichnet eine Trommel, an deren Umfangsfläche ein elektrophotographxsch empfindliches bzw. photoempfindliches Material 1*■ beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Substrat, einer photoleitfähigen Schicht und einer durchsichtigen Isolierschicht sitzt, die aufeinanderfolgend in der genannten Reihenfolge aufgeschichtet sind. Die Trommel 1 wird mit konstanter Geschwindigkeit in Pfeilrichtung drehend angetrieben. Bei ihrer Drehung wird das photoempfindliche Material 1^l an ihrer Oberfläche mittels eines Gleichstrom-Koronaentladers 2 gleichförmig geladen, und zwar mit positiver Polarität, wenn die photoleitfähige Schicht ein N-Halbleiter ist, oder mit negativer Polarität, wenn die photoleitfähige Schicht ein P-Halbleiter ist.

Das photoempfindliche Material 1' wird über einen Spalt mittels eines Objektivs 3 mit dem Bild einer zu kopierenden Vorlage belichtet und zugleich mittels eines Koronaentladers 4 einer Wechselstrom-Koronaentladung oder einer Gleichstrom-Koronaentladung mit zur Entladung mittels des Koronaentladers 2 entgegengesetzter Polarität unterzogen. Auf diese Weise wird an dem photoempfindlichen Material 1' ein dem Vorlagenbild entsprechendes Ladungsmuster ausgebildet, wonach durch gleichförmige Belichtung der gesamten Oberfläche des photoempfindlichen Materials mit Licht aus einer Lampe 5 auf dem photoempfindlichen Material ein dem Vorlagebild entsprechendes Ladungsbild mit hohem Kontrast ausgebildet wird. Dieses Ladungsbild wird mit magnetischem Einkomponenten-Entwickler mittels einer Trockenent-

^v Wicklungseinrichtung D entwickelt, die später beschrieben wird. Das auf dem photoempfindlichen Material 1' geformte entwickelte Bild, nämlich das Tonerbild wird auf Bildempfangspapier P wie gewöhnliches Papier oder dgl. übertragen, das mit der Oberfläche des photoempfindliehen Materials 1 * in Berührung gebracht wird. Das

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Bildempfangspapier P wird an seiner Rückseite an der Berührungsstelle mit dem photoempfindlichen Material, nämlich an der der Seite, auf die das Tonerbild zu übertragen ist_r entgegengesetzten Seite einer Gleichstrom-Koronaentladung aus einem Koronaentlader 6 unterzogen. Die Entladungspolarität des Koronaentladers 6 ist zur Ladungspolarität des das entwickelte Bild bildenden Toners entgegengesetzt. Aufgrund des durch das Laden des Bildempfangspapiers P von der Rückseite her gebildeten elektrischen Bildübertragungs-Felds wird der Toner an dein photoempfindlichen Material 1 ' von diesem auf die Oberfläche des Bildempfangspapier P übertragen. Auf dem Gebiet der Elektrophotographie oder der elektrostatischen Aufzeichnung dieser Art hat dieses elektrische Bildübertragungs-Feld üblicherweise die

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Größenordnung von 10 ¥/cm. Das Papier P, auf das das Tonerbild auf diese Weise übertragen worden ist, wird mittels einer Ablösevorrichtung 7 von dem photoempfindlichen Material 1' getrennt und zur Fixierung des Tonerbilds zu einer nicht gezeigten Fixiereinrichtung befördert .

Andererseits wird nach dem Bildübertragungsschritt das photoempfindliche Material 1' mittels -" einer Reinigungsvorrichtung 8 wie einer gegen die Oberfläche des photoempfindlichen Materials gedrückten Gummiklinge gereinigt, um irgendwelchen daran zurückgebliebenen Toner zu entfernen, wonach das Material für einen nächsten Zyklus der Bilderzeugung wieder ver-

wendet wird.

Als elektrophotographisches Bildübertragungs-Verfahren kann auch das sog. Carlson-Verfahren verwendet werden, wobei in diesem Fall der Koronaentlader 4 und

die Lampe 5 in Fig. 1 weggelassen werden können.

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T Die Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die in Fig. 1 gezeigte Entwicklungseinrichtung D. Der für die Elektrophotographie bzw. elektrostatische Aufzeichnung mit der Bildübertragung verwendete magnetische Einkomponenten-Entwickler sollte möglichst hochisolierend sein, um bei dem elektrostatischen Bildübertragungsvorgang einen hohen Bildübertragungs-Wirkungsgrad zu ergeben. Als Ergebnis von Versuchen wurde festgestellt, daß ein solcher Entwickler im nicht umgerührten bzw. turbulenzfreien statischen Zustand in einem elektri-

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sehen Feld von 10 V/cm (nämlich dem üblicherweise bei dem elektrostatischen Bildübertragungsvorgang gebildeten elektrischen Bildübertragungsfeld) vorzugsweise einen

1 4 spezifischen Widerstand von 10 Xl cm oder darüber haben sollte und daß in einem solchen Fall eine Bildübertragung mit praktisch brauchbarer Dichte erzielbar ist. (Bei der Elektrophotographie, bei der photoempfindliches Papier ohne Ausführung des Bildübertragungsschritts verwendet wird, kann natürlich der magnetische Einkompo-

nenten-Entwiekler isolierend oder elektrisch leitend sein.)

Mit 1' ist das vorangehend beschriebene elektrophotographisch empfindliche bzw. photoempfind-

■" liehe Material bezeichnet, während gemäß Fig. 2 das auch als elektrisch leitende Schicht dienende leitende trommeiförmige Stützelement bzw. die Trommel 1 elektrisch mit Masse verbunden ist. Nach Fig. 2 läuft das photoempf indliche Material 1' in Richtung des Pfeils A₁ um.

· '

9 bezeichnet einen Kreiszylinder aus nichtmagnetischem elektrisch leitendem Material wie Aluminium oder unmagnetischem rostfreiem Stahl. Der Zylinder 9 ist so angeordnet, daß seine Umfangsflache an einer Entwick-

lungsstation S einen sehr kleinen Abstand zu der Umfangs-

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fläche des photoempfindlichen Materials 1' hat; die ümfangsfläche des Zylinders trägt eine Schicht aus magnetischem Einkomponenten-Entwickler, um den Entwickler zu transportieren und die Entwicklerschicht an der Entwicklungsstation S mit dem photoempfindlichen Material 1' in Berührung zu bringen. Bei dem in Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zylinder 9 bis zu seiner den Entwickler tragenden ümfangsflache hin elektrisch leitend und gemäß der Darstellung in Fig. 2 elektrisch '0 mit Masse verbunden.

10 bezeichnet einen Entwicklerbehälter, der isolierenden magnetischen Einkomponenten-Entwickler T enthält und diesen mit der Ümfangsflache des Zylinders 9 in '^ Berührung bringt. Der Entwickler T wird aus einer Auslaßöffnung 10' des Behälters 10 zur Entwicklungsstation S gebracht (d.h. der Fläche, an der der Entwickler mit dem photoempfindlichen Material in Berührung gebracht wird), wonach die an der Entwicklungsstation

S nicht verbrauchte Menge an Entwickler zu einer Einlaßöffnung 10" des Behälters 10 zurückgebracht wird. Wenn die den Entwickler berührende Oberfläche des Behälters 10 elektrisch leitend ist, ist es zur verbesserten Stabilisierung bzw. Gleichförmigkeit der

Potentialzustände des Entwicklers und zur Ausbildung eines gut entwickelten Bilds vorzuziehen, den Behälter 10 mit Masse zu verbinden, um ihn auf das Potential des Zylinders 9 zu bringen und damit die Entstehung eines elektrischen Felds dazwischen zu vermeiden.

Der Behälter 10 kann natürlich auch aus Isoliermaterial hergestellt sein.

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11 bezeichnet eine Entwicklerabstreifrakel, die stromab der Entwicklerzufuhrstation, jedoch stromauf der EntwicklungsStation S in einem vorbestimmten Abstand in bezug auf die ümfangsflache des Zylinders 9 angeordnet ist. Diese Rakel löst den überschüssigen Teil des von dem Behälter 10 herausbeförderten Entwicklers und entfernt ihn, um damit ein richtiges Ausmaß (und dementsprechend eine geeignete Dicke) der zur Entwicklungsstation hin zu befördernden Entwicklerschicht sicherzustellen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen der Rakel 11 und dem Zylinder 9 größer als der kleinste Abstand zwischen dem Zylinder 9 und dem photoempfindlichen Material 1' an der Entwicklungsstation S, so daß sich am Einlaßseitenbereich der Entwicklungsstation eine Ansammlung T¹ von Entwickler bildet. Die Rakel 11 ist aus isolierendem Material oder elektrisch leitendem Material gebildet; in letzterem Fall ist es zur Stabilisierung des Potentialzustands der zur Entwicklungsstation S hin geschobenen Entwicklerschicht vorteilhaft, die Rakel elektrisch mit Masse zu verbinden und damit auf das gleiche Potential wie den Zylinder 9 zu bringen, um die Ausbildung eines elektrischen Felds zwischen den beiden

Elementen zu vermeiden. ·

12 bezeichnet eine Vielpol-Magnetwalze mit einer Mehrzahl von (in der Fig. 12) unter gleichmäßigem Abstand an ihrem Umfang angeordneten Magnetpolen.

Die Magnetwalze ist innerhalb der Höhlung des nicht-

magnetischen Zylinders 9 angeordnet und bildet um den nichtmagnetischen Zylinder 9 herum Magnetfelder, um dadurch den isolierenden magnetischen Einkomponenten-Entwickler T an der ümfangsflache des nichtmagnetischen Zylinders 9 zu halten. Die Vielpol-Magnetwalze 12 wird

gedreht, um den Entwickler T entlang der Ümfangsflache

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des Zylinders 9 in der Aufeinanderfolge Behälter-Auslaßöffnung 10", Rakel 11, Entwicklungsstation S und Behälter-Einlaßöffnung 10" zu transportieren und die Tonerteilchen in der Entwicklerschicht umzurühren. 5

In Fig. 2 wird der von dem Behälter 10 her zugeführte magnetische Einkomponenten-Entwickler T in Richtung des Pfeils A„ transportiert. Daher verläuft bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Transport der Entwicklerschicht entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß in der Entwicklungsstation S die Bewegungsrichtung des Entwicklers die gleiche wie die Bewegungsrichtung des photoempfindlichen Materials 1¹ ist, das gemäß der Darstellung in Fig. 2 im Uhrzeigersinn umläuft.

Um den Entwickler in Richtung des Pfeils A₂ zu transportieren, wird die Vielpol-Magnetwalze 12 in Richtung eines dem Pfeil A₂ entgegengesetzten Pfeils A₃ drehend angetrieben, nämlich im Uhrzeigersinn gemäß der Darstellung in Fig. 2. Durch die Drehung der Magnecwalze 12 laufen die Magnetlinien der sich aus den Polen N und S ergebenden Magnetkraft der Magnetwalze 12 um den Umfang des Zylinders 9 um, wodurch auf die magnetischen Entwicklerteilchen sowohl eine zur Drehrichtung der Magnetwalze 12 entgegengesetzte Fortbewegungskraft als auch eine Drehkraft einwirkt. Auf diese Weise wird die Entwicklerschicht im wesentlichen in Richtung des Pfeils A~ bewegt, wobei in der Schicht eine Turbulenz- bzw. Umrührbewegung der Entwicklerteilchen

(Tonerteilchen) erzeugt wird, um die Entwicklerteilchen on

fein voneinander zu lösen, so daß sie leicht an dem photoempfindlichen Material anhaften, während zugleich wiederholt Zusammenstöße und Absonderungen zwischen den Teilchen hervorgerufen werden.

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Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der nichtmagnetische Zylinder 9 in Richtung des Pfeils A. drehend angetrieben, die zur Transportrichtung A~ des Entwicklers entgegengesetzt ist und der Drehrichtung der Magnetwalze 12 entspricht, so daß sie daher gemäß der Darstellung in Fig. 2 dem Uhrzeigersinn entspricht. Der Zylinder 9 läuft daher in einer Richtung um, die der Fortbewegungskraft der Entwicklerschicht an seiner Umfangsflache entgegengesetzt gerichtet ist; die Drehgeschwindigkeit des Zylinders 9 wird passend innerhalb eines Bereichs gewählt, innerhalb dessen die sich aus der Drehung der Magnetwalze 12 in Richtung des Pfeils A₃ ergebende Förderkraft an dem Entwickler nicht aufgehoben wird, so daß die Bewegung des Ent-Wicklers in Richtung des Pfeils A-, nicht angehalten wird bzw. die Entwicklerschicht nicht in Gegenrichtung zu dem Pfeil A- befördert wird. D. h., der Zylinder wird in Gegenrichtung zu dem Pfeil A^ mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs gedreht, innerhalb dessen sich der Entwickler in Richtung des Pfeils Ap bewegen kann. Die Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders 9 ist geringer als die Geschwindigkeit der sich aus der Drehung der Magnetwalze 12 ergebenden Bewegung

des Magnetfelds an der Umfangsflache des Zylinders 9. 25

Es sei nun angenommen, daß N die Anzahl der Pole an der Umfangsflache der Vielpol-Magnetwalze 12 ist, Rm(U/min) die Drehzahl der Magnetwalze 12 in Richtung des Pfeils A-, ist, D(mm) der Außendurchmesser

des nichtmagnetischen Zylinders 9 ist und Rs(U/min) die Drehzahl des Zylinders 9 in gleicher Richtung wie die Magnetwalze 12, nämlich in Richtung des Pfeils

A. ist. Damit ergibt sich die Umfangsgeschwindigkeit

Vs des Zylinders 9 zu:
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Vs = TK DRs (1 ) .

Andererseits ergibt sich die Bewegungsgeschwindigkeit Vst der Entwicklerschicht in bezug auf die Umfangsfläche des Zylinders 9 zu:

Vst = -AN(Rm - Rs) (2).

Demgemäß ergibt sich die Transportgeschwindigkeit V der Entwicklerschicht in bezug auf die Entwicklungsstation zu:

V = Vs + Vst

= (^D + AN)Rs - ANRm (3), 15

wobei jeweils A eine Konstante ist, die durch die Dicke 1(mm) der an dem Zylinder 9 transportierten Entwicklerschicht und den durchschnittlichen Durchmesser d(mm) der Entwicklerteilchen bestimmt ist. Nimmt man an, daß die Teilchen durch eine Änderung des Magnetfelds frei gedreht bzw. umgewälzt werden können, so ist der Maximalwert der Konstante A gleich:

Amax = (1 - d) + /^d (4) . 25

Wenn jedoch die Entwicklerschicht stärker wird, wird gewöhnlich die freie Drehbewegung der Entwicklerteilchen stärker eingeschränkt, so daß der Wert von A gewöhnlich kleiner als der durch die vorstehende Gleichung

(4) angegebene theoretische Wert ist. Entsprechend Versuchen wurde im Falle einer Entwicklungseinrichtung, bei der gewöhnlicher magnetischer Einkomponenten-Entwiekler verwendet wird, die Konstante A als innerhalb

des Bereichs von d <A<0,8 liegend bestimmt. 35

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Wie nun aus der Gleichung (3) ersichtlich ist, wird bei V <0 die Entwicklerschicht in Gegenrichtung zur Drehrichtung der Vielpol-Magnetwalze 12, nämlich in Richtung des Pfeils A~ befördert. Daher ist selbst bei Drehung des Zylinders 9 in Richtung des Pfeils A. die Drehzahl R₃ des Zylinders 9, bei der der Entwickler in Richtung des Pfeils A₂ förderbar ist, bestimmt durch:

O <Rs < Rm . (5).

Wenn beispielsweise der durchschnittliche Durchmesser der Entwicklertexlchen in der Größenordnung von 11 μια liegt und der (die Dicke der Entwicklerschicht bestimmende) Abstand zwischen der Rakel 11 und dem Zylinder 9 gleich 0,6 mm ist, so ist A= 0,377 mm. Wenn dann D = 50 mm, Rm = 1 000 U/min und N = 12 ist, so liegt die obere Grenze von Rs bei ungefähr 28 U/min. Daher wird die Drehzahl Rs auf einen Wert unterhalb von 28 U/min festgelegt.

In jedem Fall dreht der den Entwickler tragende Zylinder 9 in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers, so daß daher an der an der Umfangs-

fläche des Zylinders 9 durch die Drehung der Magnetwalze 12 beförderten Entwicklerschicht eine zur Transportrichtung der Entwicklerschicht entgegengesetzt gerichtete Kraft, nämlich eine Kraft ausgeübt wird, die die Entwicklerschicht zurückzustoßen bestrebt ist. Auf

diese Weise kann vermieden werden, daß der Entwickler in dem sehr kleinen Abstand zwischen dem photoempfindlichen Material 1^T und dem Zylinder 9 in der Entwicklungsstation S stark zusammengepreßt wird und dadurch an dem Zylinder 9 oder am photoempfindlichen Material 1' ■ anhaftet; dadurch können auch sonst an dem Zylinder oder

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dem photoempfindlichen Material entstehende Beschädigungen ausgeschaltet werden, so daß eine gute Entwicklung mit guter Reproduzierbarkeit sichergestellt ist; ferner erfolgt durch die Änderung des Magnetfelds, die sich wiederum aus der Drehung der Vielpol-Magnetwalze 12 ergibt, eine ausreichende Umrührbewegung des magnetischen Entwicklers an der Entwicklungsstation S, so daß dünne Linien bzw. Einzelheiten des Ladungsbilds wiedergabegetreu und mit brauchbarer Dichte entwickelt werden können und ferner der Bildbereich auf einer breiteren Fläche gleichförmig und mit brauchbarer Dichte entwickelt werden kann. Diese Wirkung ist besonders dann nutzvoll, wenn -in einer Entwicklungseinrichtung zur Erzielung eines entwickelten Bilds die Magnetwalze 12 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit dreht, wie es später beschrieben wird (wobei in diesem Fall auch die Transportgeschwindigkeit des Entwicklers hoch ist), bei einer Einrichtung das photoempfindliche Material 1' in Richtung des Pfeils A₁ dreht, bei einer Entwicklungs-

einrichtung die Umfangsgeschwindigkeit in Richtung des Pfeils A. hoch ist, das Gerät bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit verwendet wird oder aber ein Entwickler mit schwachem Magnetismus verwendet wird. Wenn bei diesen Einrichtungen bzw. unter diesen Bedin-

■" gungen nicht die beschriebene Entwicklungseinrichtung verwendet wird, besteht insbesondere die Gefahr, daß der Entwickler durch das photoempfindliche Material und den Zylinder zwischen diesen zusammengepreßt wird; wie schon ausgeführt wurde, kann kein gut entwickeltes

Bild erzielt werden, sobald diese Erscheinung auftritt.

Insbesondere dann, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des photoempfindlichen Materials hoch ist, beeinträchtigt jede Verringerung der Turbulenz- bzw. Umrührbewegung des Toners die Qualität des entwickelten Bilds sehr ernsthaft.

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Ein weiterer Vorteil aus der Drehung des den Entwickler tragenden Zylinders 9 in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers liegt darin, daß durch das Anlegen der gemäß den vorstehenden Ausführungen die Entwicklerschicht zurückschiebende Kraft an die Entwicklerschicht verhindert wird, daß der Entwickler in der am Eingangsbereich der Entwicklungsstation S gemäß der Darstellung in Fig. 2 gebildeten Entwickleransammlung T¹ zwischen dem photoempfindlichen Material und dem Zylinder durch diese zusammengepreßt wird, sowie zusätzlich darin, daß das sich aus der Drehung der Magnetwalze 12 ergebende variable Magnetfeld mit der vorstehend genannten Rückstoßkraft dazu zusammenwirkt, den Entwickler in der Ansammlung kräftig umzurühren.

Demgemäß werden alle Entwicklerteilchen in jedem Teilbereich der Entwickleransammlung stark umgerührt, so daß durch die Bildung einer derartigen Ansammlung T¹ eine zufriedenstellende Vergrößerung der Entwicklungsbreite erzielt wird, was die Entwicklung des Bildbereichs an einer breiteren Fläche des Ladungsbilds mit einer sehr brauchbaren Dichte ermöglicht und ferner die Entwicklung dünner Linien oder Einzelheiten des Ladungsbilds in hoher Wiedergabegetreue und mit brauchbarer

Dichte sicherstellt.
25

Nachstehend wird ein Beispiel eines Versuchs beschrieben, der unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung ausgeführt wurde. Als Entwickler wurde ein magnetischer Einkomponenten-Entwickler aus Färbungs-

teilchen (mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 11 μΐη) mit 49,2 Gew.-% Epoxyharz, 49,3 Gew.-% Magnetit und 1,5 Gew.-% Ruß verwendet. Dieser Entwickler hat im statischen Zustand in dem elektri-

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sehen Feld mit 10 V/cm einen spezifischen Widerstand

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von ungefähr 10 .Q. cm und ist sehr gut als Entwickler

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für das Ladungsbild-Behandlungsverfahren mit dem Ladungsbild-Übertragungsschritt gemäß der Darstellung in Fig. 1 geeignet.

Der nichtmagnetische Zylinder 9 wurde aus Aluminium hergestellt und hatte einen Außendurchmesser von 50 mm. Die Rakel 11 wurde ebenfalls aus Aluminium hergestellt und in einem Abstand von 0,6 mm zum Zylinder 9 angeordnet. Die Vielpol-Magnetwalze 12 hatte zwölf Pole. Die Dichte des Magnetflusses an der Umfangsflache des Zylinders 9 betrug ungefähr 0,07 T (700 Gauss). Das photoempfindliche Material 1' hatte einen Außendurchmesser von 160 mm und wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 184 mm/s in Richtung des Pfeils A₁ gedreht. Das Ladungsbild hatte ein Oberflächenpotential von 0 V an seinem bildfreien Bereich und ein Oberflächenpotential von +600 V an seinem Bildbereich (d. h. der Fläche, an der der Entwickler abzulagern ist; im Falle einer Positivbild-Kopie einer Vorlage mit schwarzen Zeichen auf weißem Grund stellt der den schwarzen Zeichen entsprechende Teil des Ladungsbilds den Bildbereich dar, während der dem weißen Hintergrund entsprechende Teil den bildfreien Bereich darstellt). Der Mindestabstand zwischen dem photoempfindlichen Material 1' und dem Zylinder 9 betrug 0,4 mm. Bei dieser Versuchseinrichtung wurde die Magnetwalze 12 mit einer Drehzahl von 1 000 U/min in Richtung des Pfeils A₃ gedreht, während der nichtmagnetische Zylinder 9 in der gleichen Richtung wie die Magnetwalze 12 (d. h. in Richtung des Pfeils A₄) mit einer Drehzahl von 10 U/min gedreht wurde; das Ergebnis davon war, daß selbst unter Raumtemperatur 20 ⁰C und Feuchtigkeit 65 % oder unter hoher Raumtemperatur 35 ⁰C und Feuchtigkeit 85 % nach 100 000 Umdrehungen des Magnetwalze kein Zusammenpres-

sen des Entwicklers zwischen dem photoempfindlichen

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• Material und dem Zylinder durch diese aufgetreten ist und immer gut entwickelte Bilder erzielt wurden. D. h., der Bildbereich breiterer Fläche des Ladungsbilds wurde mit richtiger und gleichförmiger Dichte entwickelt und die Einzelheiten des Bilds wurden originalgetreu mit richtiger Dichte reproduziert. Das Bild aus dem Entwickler mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung hatte ein Bildübertragungsverhältnis von ungefähr 70 %, wodurch das Erzielen eines in der Praxis brauchbaren übertragenen Bilds sichergestellt ist.

Der Entwickler berührte das photoempfindliche Material auf einer Breite von ungefähr 5 mm stromab des Abschnitts kleinsten Abstands zwischen dem photoempfindlichen Material und dem Zylinder in bezug auf die Transportrichtung • 5 des Entwicklers und über einer Breite von ungefähr 10 mm stromauf dieses Abschnitts kleinsten Abstands; der Unterschied zwischen den Berührungsbreiten an der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite, nämlich die Breite der ersten 5 mm oder der-

^u gleichen an der stromaufwärts liegenden Seite stellt die Berührungsbreite der Entwickleransammlung T¹ mit dem photoempfindlichen Material 1' dar.

Wenn andererseits in der Einrichtung nach Fig. 2 der Zylinder 9 festgelegt wurde, so daß er nicht drehte, während die Magnetwalze 12 mit 1 000 U/min gedreht wurde, trat dann, wenn bei Raumtemperatur 20 ⁰C und Feuchtigkeit 65 % die Magnetwalze 12 30 000 bis 70 000 mal umlief, und dann, wenn bei Raumtemperatur

35 ⁰C und Feuchtigkeit 85 % die Magnetwalze 12 9 000 bis 15 000 mal umlief, das Zusammenpressen des Entwicklers zwischen dem photoempfindlichen Material und dem Zylinder durch diese in dem Ausmaß auf, daß zu diesem Zeitpunkt die Entwicklung des Ladungsbilds verhindert war. Das die genannte Erscheinung leicht bei

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hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit auftritt, ist auf die außerordentlich erschwerten Strömungseigenschaften des Entwicklers zurückzuführen.

Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Entwicklungseinrichtung. Die mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gemeinsamen Elemente und Vorrichtungen tragen die gleichen Bezugszeichen. Sofern es nicht notwendig ist, wird der den Ausführungsbeispielen gemeinsame Aufbau der Einrichtung nicht beschrieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist der Zylinder 9 einen Kreiszylinder 9' aus nichtmagnetischem, elektrisch leitendem Material wie Aluminium oder dgl. auf, dessen Umfangsflache mit einer Beschichtung 9" aus nichtmagnetischem isolierendem Material wie Polyäthylen oder dgl. beschichtet ist. Der elektrisch leitende Zylinder 9' ist elektrisch mit Masse verbunden. Die Entwicklerschichtdicken-Einstell-Rakel 11 ist aus einem isolierenden Material wie Kunstharz oder dgl. gebildet, kann jedoch auch gemäß der Darstellung in Fig. 2 ausgebildet sein. 13 bezeichnet eine Elektrodenplatte, die so angeordnet ist, daß sie die Entwicklerschicht in bezug auf die Transportrichtung des Entwicklers stromab der Entwicklungsstation S und stromauf der Behälter-Einlaßöffnung 10" berührt. Die Elektrodenplatte 13 ist elektrisch mit Masse verbunden, damit nicht zwischen der Elektrodenplatte und dem Metall-Zylinder

9' ein elektrisches Feld entsteht. Diese Elektrodenplatte dient dazu, aus dem Teil des Entwicklers, der nicht in der Entwicklungsstation S zur Entwicklung des Ladungsbilds verbraucht wurde, die elektrische Ladung zu entfernen und eine Verringerung der Entwicklungsdichte zu verhindern. Zur Entfernung der elektrischen

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Ladung aus dem Entwickler kann die Elektrodenplatte 13 durch einen Wechselstrom-Koronaentlader oder einen Gleichstrom-Koronaentlader mit zum Bildbereich des Ladungsbild entgegengesetzter Polarität ersetzt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dient der elektrisch bis zu seiner ümfangsflache leitende Zylinder 9 auch als Elektrode zur Entfernung der elektrischen Ladung aus dem Entwickler, jedoch kann auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine Ladungsabführvorrichtung wie die vorstehend beschriebene Elektrodenplatte 13 vorgesehen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wurden Versuche unter den gleichen Versuchsbedingungen ausgeführt, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurden; dabei wurden die gleichen Ergebnisse erzielt. D. h., es trat selbst bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit kein Zusammenpressen des Entwicklers an der Entwicklungsstation S auf und es wurden sowohl für

*^w Bilder mit dünnen Linien als auch für Bilder mit breiten Flächen gute originalgetreue gleichförmig entwickelte Bilder erzielt.

Daß selbst bei einem hochisolierendem Entwick-

ler wie demjenigen mit der vorstehend genannten Zusammensetzung und bei elektrisch leitender oder isolierender Ümfangsflache des Zylinders 9 gut entwickelte Bilder unter schnellem Drehen der Magnetwalze 12 gemäß der vorstehenden Beschreibung erzielt wurden, hat folgenden

Grund: Durch die schnelle Drehung der Vielpol-Magnetwalze 12 ändert sich an der Entwicklungsstation S das magnetische Feld schnell. Durch eine derartige Änderung des Magnetfelds wird an den magnetischen Entwicklerteilchen eine heftige Umrührbewegung erzeugt, wobei wiederholt zahlreiche Berührungen und Trennungen der Teilchen hervorgerufen werden. Obgleich der Entwickler mit der

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vorstehend genannten Zusammensetzung zusammengefaßte Teilchen hat und hochisolierend ist, sind an diesen Teilchen im Hauptbereich der Isolierfläche freiliegende Flächen der leitenden Komponente wie des Rußes verteilt, in welcher die Ladung bewegbar ist. Daher wird dann, wenn während der Umrührbewegung zwei Entwicklerteilchen in der Entwicklerschicht einander an diesem leitfähigen Oberflächenbereich berühren, in der leitfähigen Teilchenkomponente des einen,dem photoempfindlichen Material näherliegenden Entwicklerteilchens aufgrund des an der Entwicklungsstation S durch die Ladung des Bildbereichs des Ladungsbilds gebildeten elektrischen Felds (bei dem der elektrisch leitende Zylinder 9 oder 9' als Gegenelektrode dient) eine induzierte Ladung mit Gegenpolaritat zum Bildbereich des Ladungsbilds gespeichert, während in der leitenden Teilchenkomponente des anderen, vom photoempfindlichen Material weiter abliegenden Teilchens eine induzierte Ladung gespeichert wird, die die gleiche Polarität wie der Bildbereich des Ladungsbilds hat.

Wenn dann durch die gleiche Umrührbewegung die beiden Teilchen voneinander getrennt werden, sind sie mit entgegengesetzten Polaritäten geladen, wodurch das Teilchen mit der Ladung in Gegenpolarität zum Bildbereich des Ladungsbilds an dem photoempfindlichen Material haftet,

^ZJ so daß das Ladungsbild entwickelt wird. Dieser Zustand ist in Fig. 4 gezeigt.

Die Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der

Entwicklungsstation S in der Entwicklungseinrichtung

nach Fig. 3; die folgende Beschreibung gilt auch für die Einrichtung nach Fig. 2, wenn die Isolierschicht 9" des Zylinders 9 weggelassen wird.

Von dem nichtmagnetischen Zylinder 9 beförderte

Tonerteilchen T. bis T_R bilden an dem Zylinder 9 eine

SO9843/O8O?

EntwicklerSchicht, deren Oberflächenbereich die Oberfläche des photoempfindlichen Materials 1' berührt.

Die Tonerteilchen T₁ bis T₀ haben isolierende Substrate

ι ο

bzw. Grundkörper To (aus Kunstharz oder dgl.) mit einer isolierenden Oberfläche und Leiter T" wie Ruß (die auch Halbleiter sein können), die an den Oberflächen der Grundkörper freiliegen und in denen die Ladungen bewegbar sind. Damit der Entwickler insgesamt isolierend ist, sollte der Durchschnittsabstand zwischen benachbarten elektrisch isolierten leitfähigen Flächen der Tonerteilchenoberfläche vorzugsweise größer als der Mittelwert aus den größten Durchmessern der leitfähigen Flächen sein.

'5 Nach Fig. 4 ist an dem photoempfindlichen

Material 1 ' ein Ladungsbild ausgebildet, wobei angenommen ist, daß dessen Bildbereich A (die Fläche, an der der Entwickler anhaften soll, um sie zu färben und sichtbar zu machen) ein Potential positiver Polarität

^^w hat, während das Potential an einem bildfreien Bereich B (einer Fläche, an der der Entwickler nicht anhaften soll) gleich Null ist. Daher wird nach Fig. 4 zwischen dem photoempfindlichen Material 1' und dem als Entwicklerträger dienenden Zylinder 9 durch die Ladung im BiIdbereich A des Ladungsbilds auf der Fläche dieses Bildbereichs A ein elektrostatisches Feld gebildet. Innerhalb der Tonerschicht in diesem Feld stehen beispielsweise die Tonerteilchen T. und T₂ mit ihren Leitern T"..

und T¹' in Berührung. Dabei sind die beiden Leiter T"

und T" einem einzigen Leiter äquivalent, so daß daher durch die elektrostatische Induktion aufgrund der Wirkung des Potentials des Bildbereichs A in dem Leiter T" des dem Bildbereich A näherliegenden Tonerteilchens T. negative induzierte Ladung gespeichert wird, während in dem Leiter T" des von dem Bildbereich A weiter weg

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liegenden Tonerteilchens T„ positive induzierte Ladung gespeichert wird. D, h., das Tonerteilchen T. erhält einen Ladungszustand mit zur Polarität des Bildbereichs A entgegengesetzter Polarität, die von dem Bildbereich A angezogen wird, während das Tonerteilchen T~ einen Ladungszustand mit gleicher Polarität wie der Bildbereich A erhält, wodurch es von dem Bildbereich A abgestoßen wird. Wenn die Tonerteilchen T₁ und T~ voneinander durch irgendeine Kraft getrennt werden, d.h. ihre Leiter T" und T"2 voneinander getrennt werden, erhält daher das Tonerteilchen T. insgesamt negative Ladung , so daß es zu dem Bildbereich A hin verschoben und durch diesen angezogen wird, während das andere Tonerteilchen T~ insgesamt positive Ladung erhält und sich aufgrund

'5 der Einwirkung des elektrostatischen Felds vom Bildbereich A weg zu dem Entwicklerträger-Zylinder 9 hin bewegt. Im Falle eines isolierenden Entwicklers ist der von dem leitenden Bereich der Entwicklerteilchenoberfläche bzw. dem Bereich, in welchem die Ladung bewegbar ^ζυ ist, belegte Flächeanteil klein; zur Steigerung der Anzahl der durch die elektrostatische Induktionserscheinung an den vorstehend beschriebenen Leitern auf die Polarität zur Entwicklung eines Ladungsbilds geladenen Teilchen, d.h., zur Ladung so vieler Entwickler-

teilchen durch den vorstehend beschriebenen Mechanismus, daß ein entwickeltes Bild mit brauchbarer Konzentration (einer Reflektionkonzentration von näherungsweise über 1) erzielbar ist, ist es daher notwendig, die Anzahl der Berührungen zwischen den Teilchen zu steigern, so

daß es folglich notwendig ist, den Entwickler heftig umzurühren. Zu diesem Zweck kann die Vielpol-Magnetwalze 12 schnell gedreht werden. Falls der Zylinder 9 in gleicher Richtung wie die Magnetwalze 12 gedreht wird,

kann damit zusammen mit der sich aus der Drehung der 35

Magnetwalze ergebenden Änderung des Magnetfelds das Aus-

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maß des Umrührens bzw. der Turbulenz des Entwicklers an der Entwicklungsstation gesteigert werden, um dadurch ein besser entwickeltes Bild zu erhalten.

Wenn nun der Toner auf die vorstehend beschriebene Weise geladen ist, wird eine zur Entwicklung notwendige ausreichende Tonermenge in die Nähe der Oberfläche des photoempfindlichen Materials 1' gebracht. Die Zeit, die dafür notwendig ist, daß diese Tonerteilchen die Oberfläche des photoempfindlichen Materials erreichen, ist sehr kurz. Daher werden selbst dünne Linien gleichförmig und originalgetreu mit geeigneter Konzentration entwickelt, während auch schwarze ausgefüllte Flächen, dicke Linien, Bänder usw. gleichförmig und originalgetreu mit geeigneter Konzentration ohne Verwischung oder Verzerrung entwickelt werden. Der auf die gleiche Polarität wie der Bildbereich geladene Toner, der in der Nähe des photoempfindlichen Materials entsteht, bewegt sich von dem photoempfindlichen Material 1' weg und zu dem Träger-Zylinder 9 hin; ein Teil dieses Toners berührt jedoch auf diesem Weg den Toner, der sich dadurch zu dem photoempfindlichen Material hin bewegt, daß er durch das Bildbereichs-Potential in der Nähe des Träger-Zylinders 9 auf Gegenpolarität

^ZJ zum Bildbereich mit induzierter Ladung geladen wurde; dadurch entsteht eine Entladung. Der Rest des geladenen Toners bzw. der geladenen Tonerteilchen entlädt sich an dem Zylinder 9 nach Fig. 2 bzw. an der Elektrode 13 nach Fig. 3, so daß die Tonerschicht wieder insgesamt

ihren ungeladenen Zustand einnimmt. Dadurch werden eine hohe Konzentration und ein hoher Kontrast des entwickelten Bilds aufrechterhalten, während zugleich eine Zusammenballung des geladenen Toners verhindert wird.

Andererseits ist in dem dem bildfreien Bereich B

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des Ladungsbilds entsprechenden Bereich kein elektrostatisches Feld zwischen dem photoempfindlichen Material 1' und dem Entwicklerträger bzw. Zylinder 9 gebildet; daher tritt in der in diesem Bereich liegenden Tonerschicht selbst dann keine elektrostatische Induktionserscheinung auf, wenn sich wie bei den Tonerteilchen Tr und T₆ die leitenden Oberflächenbereiche berühren; auf diese Weise erfolgt in dieser Tonerschicht keinerlei positive oder negative Ladung des Toners.

Die Ladungsbewegung in den leitfähigen Oberflächenbereichen zwischen den einander berührenden Tonerteilchen bei der sich aus dem vorstehend genannten elektrostatischen Bildpotential ergebenden elektrostatisehen Induktionserscheinung tritt auch zwischen den Tonerteilchen in anderen Bereichen als dem Bereich nahe dem Ladungsbild auf, nämlich zwischen Tonerteilchen nahe dem Träger bzw. Zylinder 9, wenn zwischen dem Ladungsbildträger bzw. photoempfindlichen Material 1'

*" und dem Entwicklerträger bzw. Zylinder 9 eine ausreichende Potentialdifferenz besteht. Die in der Nachbarschaft des Trägers bzw. Zylinders 9 auf Gegenpolarität zum Bildbereich aufgeladenen Tonerteilchen tragen jedoch kaum zur Entwicklung von Einzelheiten des Ladungsbilds bei. Dies ist darauf zurückzuführen, daß diejenigen der heftig umgerührten vielen Tonerteilchen, die Ladung tragen, zur Erreichung des Bildteils des Ladungsbilds aus großem Abstand eine bestimmte Zeit brauchen. Wenn daher dünne Linien (mit einer Breite von 100 Jim bei

einem geforderten Auflösungsvermögen von 5 Linien/mm oder einer Breite von ungefähr 50 μΐη bei einem geforderten Auflösungsvermögen von 10 Linien/mm) des Ladungsbilds zur Entwicklungsstation gelangen und durch das

Ladungsbildpotential dieser dünnen Linien die Toner-35

teilchen mit der eingespeicherten Ladung in Gegenpolari-

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■ tat zu dem Ladungsbild der dünnen Linien aus der Nachbarschaft des Entwicklerträgers zur Oberfläche der Entwicklerschicht hin bewegt werden, hat sich anscheinend das latente dünne Linienbild des Ladungsbilds schon weit von der Stelle weg bewegt, die von diesen Tonerteilchen erreicht wird.

Zur Erzielung eines Übertragungsbilds mit praktisch brauchbarer Konzentration sollte der Entwick-

"0 ler in seinem statischen Zustand in einem elektrischen

4
Feld von 10 V/cm einen spezifischen Widerstand von

14
10 Jd cm oder darüber haben; aus Erfahrungsdaten wurde

festgestellt, daß zur Erzielung eines entwickelten Bilds mit praktisch brauchbarer Konzentration nach dem '5 im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Prinzip der Entwickler im wesentlichen mit einer solchen Geschwindigkeit umgerührt werden kann, daß sein spezifischer Wider-

1 1 stand an der Entwicklungsstation anscheinend unter 10

-Ω-cm sinkt. Die Messung des spezifischen Volumens im ^^u statischen Zustand wurde unter Raumbedingungen mit einer Meßeinrichtung aus Aluminiumelektroden mit einer Meßfläche von 100 mm χ 100 mm im Abstand von 1 mm , unter Abständen von 5 mm vom Umfang der Elektroden angebrachten Schutzelektroden und die Elektroden isolierenden

Teflon-Elementen ausgeführt, wobei die Probe zwischen die Elektroden gefüllt wurden. (Der Entwickler mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung zeigte in

4
einem elektrischen Feld von 10 V/cm in statischem Zustand einen spezifischen Widerstand von ungefähr 10 -Π-cm). Andererseits wurde die Messung des spezifischen Widerstands des Entwicklers in dessen dynamischen bzw» bewegten Zustand bei Raumbedingungen unter Verwendung der Einrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 ausgeführt, bei der jedoch das photoempfindliche Material 1' durch einen mit einem Polyester-Isolierfilm verkleideten

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Aluminiumfilm ersetzt wurde. An den Aluminiumfilm wurde eine Gleichspannung von -500 V angelegt. Die anderen numerischen Daten waren die schon angeführten. Unter Anbringen der Anschlüsse eines Meßgeräts an den Aluminiumfilm und den Zylinder 9 (Fig. 2) oder die Entladungselektrode bzw. Elektrodenplatte 13 (Fig. 3) wurde der scheinbar durch die Entwicklerschicht fließende Strom gemessen, woraus der spezifische Widerstand im dynamischen Zustand errechnet wurde. Bei Verwendung des Entwicklers mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung wurde festgestellt, daß ein praktisch brauchbares entwickeltes Bild dann erzielt werden kann, wenn die Magnetwalze 12 der vorstehend beschriebenen Einrichtung mit einer Drehzahl von ungefähr 650 U/min (unter gleichzeitiger Drehung des Zylinders 9 mit 6,5 U/min) oder darüber umläuft.(Dabei beträgt der scheinbare spezifische Widerstand des Entwicklers an der Entwicklungsstation ungefähr 10 SX cm). Zur Ausführung der vorstehend beschriebenen beiden Messungen des spezifisehen Widerstands wurde ein von YHP hergestelltes Hochwiderstands-Meßgerät YHP4329A bzw. ein Verfahren zur Errechnung des spezifischen Widerstands aus einem Stromwert unter Verwendung einer Normalspannungsquelle Modell

104 von Kikusui und eines Mikroamperemeters verwendet. 25

Natürlich kann bei einem elektrophotographischen Verfahren ohne Bildübertragungsschritt der beschriebene Entwickler mit dem hohen spezifischen Widerstand verwendet werden, jedoch kann auch ein Entwickler mit

niedrigem spezifischen Widerstand oder ein sog. leitender Entwickler verwendet werden; in diesem Fall kann die Magnetwalze 12 mit einer geringeren Drehzahl als bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel umlaufen. Wie

leicht ersichtlich ist, wird auch in diesem Fall bei 35

Verwendung der Entwicklungseinrichtung die vorstehend

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ι beschriebene Zusammenpressung des Entwicklers an der Entwicklungsstation vermieden, so daß ein sehr gut entwickeltes Bild erzielt wird. Eine zu geringe Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Magnetwalze 12 würde jedoch unter Einfluß des über die Entwicklungsstation laufenden Grenzbereichs zwischen den Magnetpolen am Umfang der Magnetwalze beträchtliche periodische Konzentrationsunregelmäßigkeiten bzw. -Schwankungen an dem entwickelten Bild an dem photoempfindlichen Material ergeben. Der Abstand zwischen diesen Konzentrationsunregelmäßigkeiten ist 60 Vp/Rm Nfmiti), wenn Vp die Umfangsgeschwindigkeit (mm/s) des photoempfindlichen Materials ist und Rm sowie N die schon beschriebenen Bedeutungen haben. Wenn der Abstand 3 mm oder weniger

'5 ist, heben sich die benachbarten Ungleichmäßigkeiten gegenseitig auf und werden vernachlässigbar. Daher soll die Magnetwalze 12 mit einer Drehzahl von 20 Vp/N(U/min) oder darüber umlaufen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bewegt

sich die photoempfindliche Trommel 1' an der Entwicklungsstation in der Transportrichtung des magnetischen Entwicklers. Dadurch kann das Auftreten der sog. Schmier-Erscheinung bei dem entwickelten Bild wirksamer verhin-

dert werden, jedoch kann das photoempfindliche Material 1' an der Entwicklungsstation auch in Gegenrichtung zur Transportrichtung des magnetischen Entwicklers bewegt werden. Dadurch kann einfacher eine Ansammlung von Entwickler an der Einlaßseite der Entwicklungs-

station gebildet werden; in diesem Fall werden mit der Entwicklungseinrichtung die Entwicklerteilchen in jedem Bereich der Entwickleransammlung kräftig umgerührt, so daß der Vorteil der erweiterten Entwicklungsbreite genügend zur Qualität des entwickelten Bilds beiträgt.

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Nachstehend wird ein Beispiel für den Mechanismus zum Antrieb des nichtmagnetischen Zylinders 9 und der Vielpol-Magnetwalze 12 bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben. In Umfangsnuten an den einander gegenüberliegenden Enden des nichtmagnetischen Zylinders 9 sind zur Relativdrehung gegenüber diesem Ringe 91 eingesetzt, die als Abstandselemente wirken. Diese Ringe 91 stoßen drehbar gegön abbildungsfreie Bereiche der Umfangsfläche der photoempfindlichen Trommel 1 an ihren axial gegenüberliegenden Enden, so daß sie einen vorbestimmten engen Abstand zwischen dem Zylinder 9 und dem photoempfindlichen Material 1' in der Achsrichtung desselben bilden und aufrechterhalten. Die Magnetwalze 12 ist in

'5 bezug auf den Zylinder 9 drehbar mittels einer Welle 121 gelagert, die aus den gegenüberliegenden Enden der Magnetwalze vorragt und in Lagern 122 sitzt, die ihrerseits in die axial gegenüberliegenden Enden der inneren Umfangsflache des Zylinders 9 eingesetzt sind. Ferner sind an

™ den einander gegenüberliegenden Enden der Welle 121 drehbar Lager 123 aufgesetzt. Zwischen diese Lager 123 und unbewegbare bzw. Festelemente 124 des Gerätekörpers sind Zugfedern 125 gesetzt, die den Zylinder 9 mit der Magnetwalze 12 zu der photoempfindlichen Trommel 1 hin federnd vorspannen, so daß selbst bei Exzentrizität der Trommel durch die normalerweise federnd gegen die Trommel gedrückten Ringe 91 ein konstanter Abstand zwischen dem Zylinder und dem photoempfindlichen Material aufrechterhalten wird. Der Zylinder 9 und die Magnetwalze 12

erhalten über ein Getriebe die Drehkraft von einem Motor M. Der Motor M kann zugleich der Motor für den Drehantrieb der Trommel 1 sein. An einem Ende des Zylinders 9 ist ein Zahnrad G- befestigt. Das Zahnrad G₁ kämmt mit einem Zahnrad G₀, das an der Welle des 1 ²

Motors M befestigt ist. An einem Ende der Welle 121 der

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Magnetwalze 12 ist ein Zahnrad G₃ befestigt. Das Zahnrad G₃ kämmt mit einem Zahnrad G-, das koaxial zu dem Zahnrad Gp an der Welle des Motors M befestigt ist. Wenn bei diesem Aufbau der Motor M dreht, drehen die Magnetwalze 12 und der Zylinder 9 in gleicher Richtung; dabei wird die Drehrichtung des Motors M so festgelegt, daß die Drehrichtung der Magnetwalze und des Zylinders der Transportrichtung des Entwicklers entgegengesetzt gerichtet ist. Es sei nun angenommen, daß g₁ , g_, g.. bzw.

^O g. die Anzahl der Zähne des Zahnrads G₁, G~ , G-. bzw. G-ist und daß Rm/Rs das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Magnetwalze 12 und der Drehzahl des Zylinders 9 ist (das bei dem vorstehenden Versuchsbeispiel 100 war). Die Zähnezahlen der Zahnräder werden so gewählt, daß

'5 Rm/Rs = g^g./g-'g., ist. Ferner sei angenommen, daß R(U/min) die Drehzahl der Welle des Motors M ist. Danach wird die Zähneanzahl der Zahnräder so gewählt, daß Rs/R = g₂/g₁ und Rm/R = g₄/g₃ gilt.

^^u Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die nichtmagnetische Entwicklerträgervorrichtung in der Form eines Zylinders 9 dargestellt; demgegenüber kann sie auch die Form eines Riemens haben, der zwischen eine Mehrzahl von Riemenscheiben gespannt

ist und der in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers umläuft. Obzwar ferner das bewegbare Magnetelement als Vielpol-Magnet-Kreiszylinder 12 dargestellt wurde, kann es auch die Form einer Polygonalspindel oder eines Riemens haben, der zwischen einer

Mehrzahl von Riemenscheiben gespannt ist und der in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers mit einer Geschwindigkeit umläuft, bei der der Entwickler gegen die Bewegung der Entwicklungsträgervorrichtung transportiert wird.

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Die Entwicklungseinrichtung ist in ihrer Verwendung nicht auf die Elektrophotographie beschränkt, sondern vielmehr bei irgendeiner Bilderzeugungsvorrichtung anwendbar, bei welcher ein Ladungsbild auf seinem Träger ausgebildet wird, wonach es mit magnetischem Einkomponenten-Entwickler entwickelt wird.

Ferner soll der bei der Entwicklungseinrichtung verwendbare Einkomponenten-Entwickler ein magnetischer Entwickler sein; dabei spielt es keine Rolle, ob der spezifische Widerstand oder die Magnetstärke des Entwicklers hoch oder niedrig ist oder ob an der Oberfläche der Entwicklerteilchen ein Bereich vorhanden ist, in

welchem die Ladung bewegbar ist.
15

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2und 3 wird zur Einregelung der Dicke des transportierten Entwicklers die Rakel 11 verwendet; es kann jedoch ein Ende der Seitenwandung der Entwickler-Auslaßöffnung

^zu 10' des Behälters 1O in der Nähe der Umfangsflache des Zylinders 9 angeordnet sein, wodurch dieses Ende der Seitenwandung als Rakel verwendet werden kann. Zur Bildung einer Entwickleransammlung an der Einlaßseite der Entwicklungsstation soll der Abstand zwischen dem genann-

ten Seitenwandungsende der Behälterauslaßöffnung und der Umfangsflache des Zylinders gleich dem kleinsten Abstand zwischen dem Zylinder und dem Ladungsbildträger oder geringfügig größer sein.

Mit der Erfindung ist eine Entwicklungseinrichtung geschaffen, bei der in einer Entwicklungsstation magnetischer Einkomponenten-Entwickler unter Transport in einer vorbestimmten Richtung mit einem , Ladüngsbildträger in Berührung gebracht wird, um dort ein gewünschtes Ladungsbild zu entwickeln; die Ent-

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wicklungseinrichtung hat eine Entwicklerträgervorrichtung, die an ihrer Uitifangsfläche den magnetischen Einkomponenten-Entwickler transportiert und ihn mit dem Ladungsbiidtrager in Berührung bringt, eine Vorrichtung, die ein Magnetfeld entlang der Umfangsflache der Entwicklerträgervorrichtung bewegt, um damit den magnetischen Einkomponenten-Entwickler in Gegenrichtung zur Bewegungsrichtung des Magnetfelds zu bewegen, und eine Vorrichtung, die die Entwicklerträgervorrxchtung in Bewegungsrichtung des Magnetfelds bewegt.

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Leerseite

Claims (1)

1. T.EDTKE - BüHUNG -K.NNE

   rupe - Pellmann S-^r.κ'Γ"⁹

   Dipl.-lng. R Grupe 2914 567 Dipl.-lng. B. Pellmann

   Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

   Tel.: 089-539653

   Telex: 5-24 845 tipat

   cable: Germaniapatent München

   10. April 1979 B 9594

   Patentansprüche

   1. Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln eines auf einem Bildträger ausgebildeten Ladungsbilds mit Hilfe eines magnetischen Einkomponenten-Entwicklers, gekennzeichnet durch eine Entwicklerträgervorrichtung (9), die an einer Entwicklungsstation (S) dem Bildträger (1) unter Abstand gegenübergesetzt ist, wobei sie an ihrer Umfangsflache den Entwickler (T) transportiert und ihn an der Entwicklungsstation mit dem Bildträger in Berührung bringt, eine Zufuhrvorrichtung (10), die in einer Entwicklerzufuhrstation der Umfangsflache der Entwicklerträgervorrichtung den Entwickler zuführt, eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (12) zur Ausbildung eines Magnetfelds um die Entwicklerträgervorrichtung, eine Magnetfeld-Fortbewegungsvorrichtung (121 - 123, G₃, G₄, M), die das Magnetfeld so bewegt, daß der Entwickler von der Entwicklerzufuhrstation entlang der Umfangsflache der Entwicklerträgervorrichtung zur Entwicklungsstation transportiert wird, wobei die Bewegungsrichtung des Magnetfelds der Transportrichtung des Entwicklers entgegengesetzt gerichtet ist, und eine Entwicklerträgervorrichtungs-Fortbewegungsvorrichtung (G₁, G₂, M), die die Entwicklerträgervorrichtung in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers in einem Geschwindigkeitsbereich bewegt, in welchem eine Förderung des Entwicklers erfolgt.

   909843/0807.

   Daulschp Barite (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Posischeck (München) Kto. 670-43-804

   ORIGINAL INSPECTED

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   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit (Vs) der Entwicklerträgervorrichtung (9) geringer als die Bewegungsgeschwindigkeit des Magnetfelds an der Umfangsflache der Entwicklerträgervorrichtung ist.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Entwicklerschichtdicken-Einstellvorrichtung (11), die in bezug auf die Transportrichtung des Entwicklers (T) stromauf der Entwicklungsstation (S) der umfangsflache der Entwicklerträgervorrichtung (9) unter einem Abstand gegenübergesetzt angeordnet ist und die die Schichtdicke (1) des zur Entwicklungsstation hin beförderten Entwicklers so steuert, daß an dem Einlaßbereich der Entwicklungsstation eine Ansammlung von Entwickler entsteht.

   4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Entwicklerschichtdicken-Einstellvorrichtung (11) und der Entwicklerträgervorrichtung (9) größer als der kleinste Abstand zwischen dem Bildträger (1) und der Entwicklerträgervorrichtung in der Entwicklungsstation (S) ist.

   5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (1) bewegbar ist und an der Entwicklungsstation (S) in der Transportrichtung des Entwicklers

   bewegt wird.
   30

   6. Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler (T) Teilchen mit einem isolierenden Hauptbereich (To) aufweist, an dessen Oberfläche Bereiche

   (T") verteilt sind, in welchen die Ladung bewegbar ist,

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   wobei der Entwickler in seinem statischen Zustand allgemein isolierend ist, und daß die Magnetfeld-Fortbewegungsvorrichtung (121 - 123, G₃, G₄, M) das Magnetfeld mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt, daß der Entwickler umgerührt wird, so daß ein Teil desselben in einen geladenen Zustand mit einer Polarität versetzt wird, bei der er durch das Potential des Bildbereichs des Ladungsbilds an diesen angezogen wird.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler (T) in seinem statischen Zustand allgemein in einem elektrischen Feld

   4 14

   von 1.0 V/cm einen spezifischen Widerstand von 10 Si. cm oder darüber hat und daß die Magnetfeld-Fortbewegungsvorrichtung (121 - 123, G₃, G₄, M) das Magnetfeld mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt, daß der Entwickler so umgerührt wird, daß sein spezifischer Widerstand

   11 an der Entwicklungsstation (S) scheinbar unter 10 XL cm abfällt.

   8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache der Entwicklerträgervorrichtung (9) isolierend ist.

   9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine in bezug auf die Transportrichtung des Entwicklers (T) stromab der Entwicklungsstation (S) angeordnete Entladungsvorrichtung (13) zur Beseitigung der Ladung in dem Entwickler.

   10. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache der Entwicklerträgervorrichtung (9) elektrisch leitend ist.

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   11. Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung eines auf einem Bildträger ausgebildeten Ladungsbilds mit Hilfe eines magnetischen Einkomponenten-Entwicklers, gekennzeichnet durch ein nichtmagnetisches Zylinderelement (9), das an einer Entwicklungsstation (S) dem Bildträger (1) unter engem Abstand gegenübergesetzt ist,, an der Umfangsfläche den Entwickler (T) befördert und ihn an der Entwicklungsstation mit dem Bildträger in Berührung bringt, eine Zufuhrvorrichtung (10), die in einer Entwicklerzufuhrstation den Entwickler der Umfangsfläche des Zylinderelements zuführt, eine Magnetvorrichtung (12), die in der Höhlung des Zylinderelements angeordnet ist und an ihrem Umfang eine Mehrzahl von Magnetpolen hat, eine Drehantriebsvorrichtung (121 123, G-., G₄, M) , die zum Transportieren des Entwicklers von der Entwicklerzufuhrstation entlang der Umfangsfläche des Zylinderelements zur Entwicklungsstation die Magnetvorrichtung drehend antreibt, wobei die Drehrichtung der Magnetvorrichtung der Transportrichtung des Ent-Wicklers entgegengesetzt ist, und eine Drehantriebsvorrichtung (G₁, G₂, M) für das Zylinderelement, die das Zylinderelement in Gegenrichtung zur Transportrichtung des Entwicklers in einem solchen Geschwindigkeitsbereich dreht, daß der Transport des Entwicklers beibehalten ist.

   12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Zylinderelements (9) kleiner als die Drehzahl der Magnetvorrichtung

   (12) ist.

   13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Entwicklerschichtdicken-Steuervorrichtung (11), die in bezug auf die Trans-

   portrichtung des Entwicklers (T) stromauf der Entwick-

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   • lungsstation (S) der Umfangsflache des Zylinderelements (9) unter Abstand gegenübergesetzt ist und die die Schichtdicke des zur Entwicklungsstation beförderten Entwicklers so steuert, daß am Einlaßbereich der Ent-Wicklungsstation eine Ansammlung des Entwicklers entsteht.

   14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Entwicklerschichtdicken-Einstellvorrichtung (11) und dem Zylinderelement (9) größer als der kleinste Abstand zwischen dem Bildträger (1) und dem Zylinderelement an der Entwicklungsstation (S) ist.

   15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis

   14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (1) bewegbar ist und an der Entwicklungsstation (S) in der Transportrichtung des Entwicklers (T) bewegt wird.

   16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis

   15, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler (T) Teilchen mit einem isolierenden Hauptbereich (To) an ihrer Oberfläche aufweist, auf welchem verstreut Bereiche (T") liegen, in welchen die Ladung bewegbar ist, wobei der Entwickler in seinem statischen Zustand allgemein isolierend ist, und daß die Magnetvorrichtung (12) mit einer solchen Geschwindigkeit dreht, daß der Entwickler umgerührt wird, so daß ein Teil desselben in einen geladenen Zustand mit einer Polarität versetzt wird, bei

   der er durch das Potential des Bildbereichs des Ladungsbilds an den Bildbereich angezogen wird.

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   17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler (T) in seinem stati-

   4 sehen Zustand bei einem elektrischen Feld von 10 V/cm

   14 ungefähr einen spezifischen Widerstand von 10 SJ- cm oder darüber hat und daß die Magnetvorrichtung (12) mit einer solchen Geschwindigkeit dreht, daß der Entwickler in der Weise umgerührt wird, daß an der Entwicklungsstation (S) sein spezifischer Widerstand schein-

   bar unter 10 Xl cm abfällt.

   18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache des Zylinderelements (9) isolierend ist.

   19. Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine in bezug auf die Transportrichtung des Entwicklers (T) stromab der Entwicklungsstation (S) angeordnete Entladevorrichtung (13) zur Ableitung der Ladung in dem Entwickler.

   20. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache des Zylinderelements (9) elektrisch leitend ist.

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