DE3008488C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren zum Entwickeln von Latentbildern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-AS 24 07 380 bekannt. Dort wird durch die Wechselvorspannung zwischen dem Ent­ wicklerträger und dem Ladungsträger in einer Aktivie­ rungsphase ein elektrisches Feld erzeugt, durch das Entwick­ lerteilchen von dem Entwicklerträger gelöst und in Richtung zu dem Ladungsbildträger hin beschleunigt werden. In einer nachfolgenden Entwicklungsphase mit entgegengesetzter Feld­ richtung werden die Entwicklerteilchen entweder unter Einwir­ kung des Feldes des Ladungsbildes zum Ladungsbildträger wei­ tertransportiert, um sich auf diesem abzusetzen, oder ihre Bewegungsrichtung im Spalt wird mangels eines Ladungsfeldes umgekehrt, so daß sie zum Entwicklerträger zurückkehren. Da­ bei muß das Oberflächenpotential einen bestimmten Schwellen­ wert übersteigen, um ein Feld in einer Stärke hervorzurufen, die zum Einfangen und Anziehen der Entwicklerteilchen aus­ reicht. Wenn dieser Schwellenwert nicht erreicht ist, kehren die Entwicklerteilchen zum Entwicklerträger zurück. Deshalb läßt sich nicht stets ein das Ladungsbild genau wiedergeben­ des entwickeltes Bild erzielen.

In der US 29 56 487 ist ein elektrostatisches Drucken be­ schrieben, bei dem für das Entwickeln ein Ladungsbild an ei­ ner Magnetbürste mit einem Entwicklergemisch in Berührung ge­ bracht wird. Bei dieser Entwicklung wird an eine Gegenelek­ trode hinter dem Ladungsbildträger eine Gleichvorspannung an­ gelegt, deren Pegel entsprechend der Vorlagendichte, dem La­ dungsbildpotential oder der Dichte des entwickelten Bildes gesteuert wird. Durch diese Gleichvorspannung wird ein elek­ trostatisches Feld erzeugt, welches dem durch das Ladungs­ bildpotential hervorgerufenen Feld überlagert wird.

In der nachveröffentlichten DE-OS 29 30 595 ist eine Verstel­ lung des Gleichspannungsteils der Wechselvorspannung be­ schrieben, wobei dort diese Verstellung nicht ohne eine Ände­ rung der Amplitude und der Frequenz der Wechselspannung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß eine latentbildgetreue Entwicklung in erwünschter Bild­ dichte erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen auf besonders vorteilhafte Weise gelöst.

Demzufolge kann die Gleichspannungskomponente der Vorspannung manuell entsprechend einem gewünschten Einstellwert oder au­ tomatisch entsprechend einem Hell- oder Dunkelbereichpoten­ tial eines Ladungsbildes bei konstanter Frequenz und konstan­ ter Amplitude der Wechselspannungskomponente eingestellt wer­ den, wodurch eine latentbildgetreue Entwicklung in erwünsch­ ter Bilddichte sichergestellt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausfüh­ rungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnun­ gen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Tonerübergang und den Grad eines Tonerrück­ übergangs bei dem Potential eines latenten Bil­ des sowie ein Beispiel der angelegten Spannungs­ wellenform;

Fig. 2A und 2B den Ablauf des Entwicklungsverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2C ein Beispiel für die angelegte Spannungswellen­ form;

Fig. 3A und 3B Kennlinien, in welchen als Ergebnis eines mit dem erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahren durchgeführten Versuchs das elektrostatische Bild­ potential bezüglich des Bildschwärzungsgrades auf­ getragen ist, wobei die Frequenz des angelegten elektrischen Wechselfeldes geändert wurde;

Fig. 4A und 4B Kennlinien, bei welchen als Ergebnis eines mit dem erfindungsgemäßen Entwicklungsverfahren durchgeführten Versuchs das elektrostatische Bild­ potential bezüglich des Bildschwärzungsgrades auf­ getragen wurde, wobei die Amplitude des angelegten, elektrischen Wechselfeldes geändert wurde;

Fig. 5 das Grundsätzliche des erfindungsgemäßen Ent­ wicklungsverfahrens;

Fig. 6 eine Möglichkeit, eine Wechsel­ vorspannung entsprechend der Schwankung des laten­ ten Bildpotentials einzustellen;

Fig. 7A ein Schaltungsbeispiel zur Durchführung einer derartigen Einstellung;

Fig. 7B die Ausgangswellenformen der Schaltung; und

Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Entwicklungseinrichtung, bei welcher das Entwicklungsverfahren gemäß der Erfindung angewendet ist.

Als erstes wird das Grundsätzliche des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Fig. 1 beschrieben. Im unteren Teil der Fig. 1 ist eine an einen Tonerträger angelegte Span­ nungswellenform dargestellt, und zwar ist eine Rechteck­ welle dargestellt, obwohl dies keine Beschränkung ist. Eine Vorspannung negativer Polarität mit einer Amplitude V_min wird während eines Zeitintervalls t₁ angelegt, und eine Vor­ spannung positiver Polarität mit einer Amplitude V_max wird während eines Zeitintervalls t₂ angelegt. Wenn die Bildflächenladung auf der Bildoberfläche positiv ist und durch negativ geladenen Toner entwickelt wird, werden die Amplituden V_min und V_max so ausgewählt, daß sie der fol­ genden Beziehung genügen:

V_min<V_L<V_D<V_max (1)

wobei V_D das Potential des Bildbereichs und V_L das Poten­ tial des bildfreien Bereichs ist. Wenn die Werte so ge­ wählt sind, wirkt während des Zeitintervalls t₁ die Vor­ spannung V_min, wodurch ein Vorspannungsfeld geschaffen wird, das den Tonerkontakt mit dem Bildbereich und dem bildfreien Bereich eines das elektrostatische, latente Bild tragenden Teils fördert; dies wird als die Toner­ übergangsstufe bezeichnet. Während des Zeitintervalls t₂ wirkt die Vorspannung V_max, wodurch ein Vorspannungsfeld geschaffen wird, das bewirkt, daß der Toner, welcher wäh­ rend des Zeitintervalls t₁ zu der das latente Bild tra­ genden Fläche übergegangen ist, zu dem Tonerträger zurück­ kehrt bzw. zurückgebracht wird; dies wird als die Rückübergangsstufe bezeichnet.

Vth · f und Vth · r in Fig. 1 sind die Potentialschwellenwerte, bei welchen der Toner von dem Tonerträger zu der latenten Bildfläche oder von der latenten Bildfläche zu dem Toner­ träger übergeht, und sie können als Potentialwerte be­ trachtet werden, die durch eine gerade Linie von den Stel­ len mit dem größten Gradienten der dargestellten Kurven aus extrapoliert sind. In dem oberen Teil der Fig. 1 ist der Tonerübergang während des Zeitintervalls t₁ und der Grad des Tonerrückübergangs während des Zeitintervalls t₂ bezüglich des latenten Bildpotentials aufgetragen.

Der Tonerübergang von dem Tonerträger zu dem das elektro­ statische Bild tragenden Teil in der Tonerübergangsstufe erfolgt so wie in der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Kurve 1. Der Gradient dieser Kurve ist im wesentlichen gleich dem Gradienten der Kurve, wenn keine Wechselvor­ spannung angelegt ist. Dieser Gradient ist groß, und der Tonerübergang ist bei einem zwischen V_L und V_D liegenden Wert gesättigt; dies ist folglich nicht für eine Wiedergabe von Halbtonbildern geeignet und schafft eine schlechte Tonabstufung. Durch die in Fig. 1 ebenfalls gestrichelt wiedergegebene Kurve 2 ist in Wahrscheinlichkeit des To­ nerrückübergangs dargestellt.

Bei dem Entwicklungsverfahren gemäß der Erfindung wird ein elektrisches Wechselfeld angelegt, so daß eine derar­ tige Tonerübergangsstufe und eine Tonerrückübergangsstufe abwechselnd wiederholt werden können, und in der Vorspan­ nungsphase t₁ der Tonerübergangsstufe dieses elektrischen Wechselfeldes bestimmt bewirkt wird, daß Toner von dem Tonerträger den bildfreien Bereich des das elektrosta­ tische, latente Bild tragenden Teils erreicht (wobei Toner natürlich auch den Bildbereich erreicht), und Toner auch ausreichend auf den einem Halbton entsprechenden Potential­ teil mit einem niedrigen Potential aufgebracht wird, das dem Potential V_L des hellen Bereichs angenähert ist, worauf in der Vorspannungsphase t₂ der Tonerrückübergangsstufe die Vorspannung in der Richtung wirkt, die der Richtung des Tonerübergangs entgegengesetzt ist, so daß der Toner, der, wie beschrieben, auch den bildfreien Teil erreicht hat, zu der Tonerträgerseite zurückgebracht wird. In dieser Toner­ rückübergangsstufe hat, wie später noch beschrieben wird, der bildfreie Bereich ursprünglich im wesentlichen nicht das Bildpotential, und folglich verläßt, wenn ein Vor­ spannungsfeld entgegengesetzter Polarität angelegt wird, der Toner, welcher, wie beschrieben, den bildfreien Bereich erreicht hat, unmittelbar diesen bildfreien Bereich und kehrt zu dem Tonerträger zurück. Dagegen wird der Toner, der einmal auf dem Bildbereich einschließlich des Halbton­ bereichs aufgebracht ist, durch die Bildflächenladung an­ gezogen, und daher ist, selbst wenn, wie beschrieben, die entgegengesetzte Vorspannung in der Richtung angelegt wird, die dieser Anziehungskraft entgegengesetzt ist, die Toner­ menge, die tatsächlich den Bildbereich verläßt und zu der Tonerträgerseite zurückkehrt, klein. Durch das Wechseln der Vorspannungsfelder mit unterschiedlichen Polaritäten bei einer bevorzugten Amplitude und Frequenz werden der vorbeschriebene Übergang und Rückübergang des Toners eine Anzahl Mal in der Entwicklungsstation wiederholt. Folglich kann der Tonerübergang zu der latenten Bildfläche zu einem Übergang gemacht werden, der genau dem Potential des elek­ trostatischen Bildes entspricht. Das heißt, es kann ein Entwicklungsvorgang geschaffen werden, welcher auf eine Änderung des Tonerübergangs hinausläuft, die einen klei­ nen Gradienten aufweist und von V_L bis V_D im wesentlichen gleichförmig ist, wie durch eine Kurve 3 in Fig. 1 darge­ stellt ist. Folglich haftet praktisch kein Toner an dem bildfreien Bereich, während dagegen die Haftung des Toners an den Halbton-Bildbereichen entsprechend deren Oberflächen­ potential stattfindet, mit dem Ergebnis, daß ein aus­ gezeichnetes sichtbares Bild mit einer sehr guten Ton­ wiedergabe geschaffen ist. Diese Tendenz kann durch Ein­ stellen des Zwischenraumes oder Abstandes zwischen dem das elektrostatische, latente Bild tragenden Teil und dem Tonerträger, so daß sie gegen Ende des Entwicklungsvor­ gangs größer wird, und durch Verringern und Konvergieren der Intensität des vorerwähnten elektrischen Feldes in dem Entwicklungszwischenraum ausgeprägter gemacht werden.

Ein Beispiel für einen derartigen Entwicklungsvorgang ge­ mäß der Erfindung ist in Fig. 2A und 2B dargestellt.

In Fig. 2A und 2B wird das das elektrostatische Bild tra­ gende Teil 4 in der Pfeilrichtung durch Entwicklungsberei­ che (1) und (2) zu einem Bereich (3) hin bewegt. Ein Toner­ träger ist mit 5 bezeichnet. Folglich wird, wenn von dem geringsten Abstand in der Entwicklungsstation ausgegangen wird, der Abstand und damit der Zwischenraum zwischen der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche und dem Toner­ träger allmählich größer. In Fig. 2A ist der Bildbereich des das elektrostatische Bild tragenden Teils dargestellt, während in Fig. 2B dessen bildfreier Bereich dargestellt ist. Die Pfeilrichtung gibt die Richtung der elektrischen Felder an und die Pfeillänge zeigt die Stärke der elektri­ schen Felder an. Hierbei ist wichtig, daß die elektrischen Felder für den Übergang und den Rückübergang des Toners von dem Tonerträger auch in dem bildfreien Bereich vorhanden sind. In Fig. 2C ist eine Rechteckwelle dargestellt, welche ein Beispiel für die Wellenform der an den Tonerträger an­ gelegten Wechselspannung ist. Durch Pfeile in der Rechteck­ welle ist schematisch die Beziehung zwischen der Richtung und der Stärke der Tonerübergang- und Tonerrückübergang­ felder dargestellt. Das wiedergegebene Beispiel bezieht sich auf den Fall, daß die elektrostatische Bildladung positiv ist, obwohl jedoch die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt ist. Wenn die elektrostatische Bildladung positiv ist, sind die Beziehungen zwischen dem Bildbereichs­ potential V_D, dem bildfreien Bereichspotential V_L und den angelegten Spannungen V_max und V_min, wie folgt, eingestellt:

In Fig. 2A und 2B findet ein erster Entwicklungsvorgang in dem Bereich (1) und ein zweiter Entwicklungsvorgang in dem Bereich (2) statt. Im Falle des in Fig. 2A darge­ stellten Bildbereichs werden in dem Bereich (1) sowohl das Tonerübergangsfeld a als auch das Tonerrückübergangsfeld b entsprechend der Phase des Wechselfeldes abwechselnd an­ gelegt, und daraus ergibt sich dann der Übergang und der Rückübergang des Toners. Wenn der Abstand größer wird, wer­ den die Übergangs- und Rückübergangsfelder schwächer, und der Tonerübergang ist in dem Bereich (2) noch möglich, während das Rückübergangsfeld, das für einen Rückübergang ausreichend wäre, Null wird (unter dem Schwellenwert |Vth · r | liegt). In dem Bereich (3) findet überhaupt kein Übergang mehr statt und die Entwicklung ist beendet.

Im Falle des in Fig. 2B dargestellten bildfreien Bereichs werden in dem Bereich (1) sowohl das Tonerübergangsfeld a′ als auch das Tonerrückübergangsfeld b′ abwechselnd an­ gelegt, um den Übergang und den Rückübergang des Toners zu schaffen. Folglich wird in diesem Bereich (1) ein Schlei­ er erzeugt. Wenn der Abstand größer wird, wird das Über­ gangs- und das Rückübergangsfeld schwächer, und beim Ein­ treten in den Bereich (2) ist der Tonerrückübergang mög­ lich, während das für einen Übergang ausreichende Über­ gangsfeld Null wird (unter dem Schwellenwert liegt). Folg­ lich wird in diesem Bereich im wesentlichen kein Schleier erzeugt, und der Schleier in dem Bereich (1) wird in die­ ser Stufe ebenfalls in ausreichender Weise entfernt. In dem Bereich (3) findet kein Rückübergang mehr statt und die Entwicklung ist beendet. Bezüglich des Halbton-Bild­ bereichs ist der Tonerübergang zu der endgültigen, das la­ tente Bild tragenden Fläche durch die diesem Potential ent­ sprechende Größe des Tonerübergangs und des Tonerrücküber­ gangs festgelegt, und schließlich ist ein sichtbares Bild geschaffen, das einen kleinen Kurvengradienten zwischen den Potentialen V_L bis V_D aufweist, wie durch die Kurve 3 in Fig. 1 dargestellt ist, und das folglich eine gute Tonabstufung hat.

Auf diese Weise ist bewirkt, daß der Toner über den Ent­ wicklungszwischenraum fliegt, und zeitweilig den bildfreien Bereich erreicht sowie die Tonabstufung verbessert; da­ mit der Toner, der den bildfreien Bereich erreicht hat, im wesentlichen zu dem Tonerträger hin abgezogen wird, müssen die Amplitude und die Frequenz der angelegten Wech­ selvorspannung richtig gewählt werden. Die Ergebnisse eines Versuchs, in welchem sich die Wirkung der Erfindung im Hinblick auf diese Wahl deutlich gezeigt hat, sind unten wiedergegeben.

In Fig. 3A und 3B sind die ausgewerteten Ergebnisse der Messung des Bildschwärzungsgrades D bezüglich des elektro­ statischen Bildpotentials V dargestellt, wobei die Ampli­ tude der angelegten Wechselspannung festgelegt war und deren Frequenz geändert wurde. Diese Kurven sind nachste­ hend als die V-D-Kurven bezeichnet. Der Versuch wurde mit der folgenden Ausführung durchgeführt. Ein positives, elek­ trostatisches, latentes Ladungsbild ist auf einer zylindri­ schen, das elektrostatische Bild tragenden Fläche ausge­ bildet. Der verwendete Toner ist ein Magnettoner, der nach­ stehend noch beschrieben wird (welcher 30% Magnetit ent­ hält), und dieser Toner wird in einer Dicke von etwa 60 µ auf eine nichtmagnetische Hülse aufgebracht, welche ei­ nen Magneten umgibt. Der Toner wird durch die Reibung zwi­ schen dem Toner und der Hülsenoberfläche negativ geladen. Wenn der minimale Entwicklungsabstand zwischen der das elektrostatische Bild tragenden Fläche und der magnetischen Hülse bei 100 µ gehalten wird, ist das Ergebnis in Fig. 3a dargestellt, und wenn der minimale Entwicklungsabstand bei 300 µ gehalten wird, ist das Ergebnis in Fig. 3B dar­ gestellt. Die magnetische Flußdichte in der Entwicklungs­ station, die durch den von der Hülse umgebenden Magneten geschaffen ist, beträgt etwa 700 Gauß. Die zylindrische, das elektrostatische Bild tragende Fläche und die Hülse werden im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit von etwa 110 mm/s gedreht. Nachdem der minimale Abstand in der Entwicklungsstation durchlaufen ist, entfernt sich die das elektrostatische Bild tragende Oberfläche allmählich von dem Tonerträger. Das an die Hülse angelegte, elektrische Wechselfeld weist eine Sinuswelle mit einer Amplitude V_p-p =800 V (von Scheitel- zu Scheitelwert) auf, der eine Gleich­ spannung von +200 V überlagert ist. In Fig. 3A und 3B sind die V-D-Kurven dargestellt, wenn die Frequenz der angeleg­ ten Wechselspannung 100 Hz, 400 Hz, 800 Hz, 1 kHz und (nur in Fig. 3B) 1,5 kHz und (nur in Fig. 3B) 1,5 kHz ist; und es ist je eine V-D-Kurve dargestellt, wenn kein Vorspannungs­ feld angelegt ist, aber es zu einer Leitung über die Ge­ genelektrode des das elektrostatische Bild tragenden Fläche und der Hülse kommt.

Aus diesen Ergebnissen ist zu ersehen, daß, wenn kein Vor­ spannungsfeld angelegt wird, der Gradient oder der soge­ nannte γ-Wert der V-D-Kurven sehr groß ist, daß aber bei Anlegen eines niederfrequenten Wechselfeldes der γ-Wert kleiner wird, wodurch die Tonabstufung stark verbessert wird. Wenn die Frequenz des Fremdfeldes größer als 100 Hz ist, wird der γ-Wert allmählich größer, wodurch die zu­ nehmende Ausgeglichenheit geringer wird, und wenn der Ab­ stand 100 µ ist und die Frequenz 1 kHz bei der Amplitude V_p-p=800 V überschreitet, wird diese Wirkung schwach; wenn der Abstand 300 µ ist und wenn die Frequenz die Größen­ ordnung von 800 Hz erreicht, wird diese Wirkung ebenfalls geringer; wenn die Frequenz 1 kHz überschreitet, wird das Gleichmaß bzw. die Ausgeglichenheit schwach. Dies kann auf die folgende Ursache zurückzuführen sein. Bei dem Entwick­ lungsvorgang, während welchem ein Wechselfeld angelegt wird, ist, wenn mit dem Toner ein Haften und ein Trennen in dem Zwischenraum zwischen der Hülsenoberfläche und der das latente Bild tragenden Fläche wiederholt wird, eine endliche Zeit erforderlich, um die Hin- und Herbewegung wirksam durchzuführen. Insbesondere braucht der Toner, welcher aufgrund eines schwachen elektrischen Feldes übergeht, eine verhältnismäßig lange Zeit, um den Übergang bestimmt auszu­ führen.

Ein elektrostatischer Feld, das über einen Schwellenwert hinausgeht, welcher einen Übergang des Toners zur Folge hat, wird von dem Halbton-Bildbereich aus erzeugt, wobei jedoch das elektrostatische Feld verhältnismäßig schwach ist. Damit der Toner den Halbton-Bildbereich erreicht, müssen die Tonerpartikel, die durch das elektrostatische Feld verhältnismäßig langsam bewegt werden, innerhalb einer Halb­ periode des angelegten Wechselfeldes wirksam zu dem Bild­ bereich übergehen. Wenn die Amplitude des Wechselfeldes konstant ist, ist daher eine niedrigere Frequenz des Wech­ selfeldes vorteilhaft, und folglich wird, wie die Ergeb­ nisse des Versuchs zeigen, eine besonders gute Tonabstufung bei einem niederfrequenten Wechselfeld geschaffen. Diese Vermutung wird durch einen Vergleich zwischen den in Fig. 3A und 3B dargestellten Ergebnissen des Versuchs bestätigt. Die in Fig. 3B wiedergegebenen Ergebnisse wurden unter den­ selben Bedingungen wie die in Fig. 3A erreicht, außer daß der Abstand zwischen dem das elektrostatische Bild tragen­ den Oberfläche und der Hülsenoberfläche 300 µ groß war. Der größere Abstand bzw. der breitere Zwischenraum hat eine geringere Stärke des elektrischen Feldes zur Folge, welchem der Toner ausgesetzt ist. Der breitere Zwischenraum hat ferner eine größere zu überspringende Entfernung und damit eine längere Übergangszeit zur Folge. Wie aus Fig. 3B zu ersehen, ist der γ-Wert für die Größenordnung von 800 Hz ziemlich groß, und wenn 1 kHz überschritten wird, ist der γ-Wert beinahe gleich dem Wert, wenn keine Wechselspannung angelegt ist. Um dieselbe Wirkung bezüglich einer besseren Tonwiedergabe wie bei dem geringen Abstand zu erhalten, wird vorzugsweise die Frequenz erniedrigt, wie nachstehend noch beschrieben wird, oder die Stärke (Amplitude) der Wechselspannung wird erhöht.

Eine zu niedrige Frequenz hat jedoch zur Folge, daß die Hin- und Herbewegung des Toners während der Zeit, während welcher die das latente Bild tragende Fläche die Entwick­ lungsstation durchläuft, nicht ausreichend oft wiederholt wird, und durch die Wechselspannung dann eine ungleichmäßi­ ge Entwicklung in dem Bild geschaffen wird. Wie der vorste­ hend beschriebene Versuch zeigt, sind im allgemeinen gute Bilder bis zu einer Frequenz von 40 Hz geschaffen worden; wenn die Frequenz unter 40 Hz liegt, kommt es zu Unregel­ mäßigkeiten in dem sichtbaren Bild. Es hat sich heraus­ gestellt, daß der untere Grenzwert der Frequenz, bei welcher es zu keinen Unregelmäßigkeiten in dem sichtbaren Bild kommt, von den Entwicklungsbedingungen, vor allem von der Entwicklungsgeschwindigkeit (die auch als die Verfahrens­ geschwindigkeit V_p mm/s bezeichnet wird) abhängt. In dem beschriebenen Versuch wurde die das elektrostatische Bild tragende Fläche mit 110 mm/s bewegt, und infolgedessen ist die untere Grenzfrequenz 40/110×V_p≈0,3×V_p. Be­ züglich der Wellenform der angelegten Wechselspannung hat sich bestätigt, daß eine Sinuswelle, eine Rechteckwelle, eine sägezahnförmige Welle oder eine asymmetrische Welle gleich wirksam sind.

Durch das Anlegen der niederfrequenten Wechselvorspannung kommt es zu einer beachtlichen Verbesserung der Tonab­ stufung, jedoch muß der Spannungswert richtig eingestellt sein. Das heißt, ein zu großer Wert der Wechselvorspannung |V_min | kann zur Folge haben, daß während der Tonerübergangs­ stufe übermäßig viel Toner an dem bildfreien Bereich haf­ tet, und dadurch kann verhindert werden, daß dieser Toner während des Entwicklungsvorgangs in ausreichender Weise entfernt wird, was dann zu einem Schleier oder einer Ver­ schmutzung in dem Bild führen kann. Ein zu großer Wert für |V_max | würde zur Folge haben, daß eine große Toner­ menge von dem Bildbereich zurückgebracht wird, wodurch dann der Schwärzungsgrad des angeblich kräftig oder tief­ schwarzen Teils herabgesetzt wird. Um diese Erscheinungen zu verhindern, und um die Tonabstufung ausreichend zu ver­ bessern, sollte V_max und V_min vorzugs- und zweckmäßiger­ weise innerhalb der folgenden Bereiche gewählt werden:

V_max ≈ V_D + |Vth · r | (3)

V_min ≈ V_L + |Vth · r| (4)

Vth · f und Vth · r sind die bereits beschriebenen Potential­ schwellenwerte. Wenn die Spannungswerte der Wechselvor­ spannung so gewählt sind, ist dadurch verhindert, daß bei der Tonerübergangsstufe überschüssiger Toner an dem bild­ freien Bereich haftet und daß bei der Rückübergangsstufe zuviel Toner von dem Bildbereich zurückgebracht wird, so daß dadurch eine richtige Entwicklung gewährleistet ist.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf den Fall, daß das Bildbereichspotential V_D positiv ist, obwohl die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, sondern auch dann anwendbar ist, wenn das Bildbereichspotential negativ ist; wenn in dem zuletzt erwähnten Fall der positive Anteil des Potentials gering ist und der negative Anteil des Potentials groß ist, ist die Erfindung genauso anwendbar. Wenn die Bildbereichsladung negativ ist, lassen sich daher die vor­ erwähnten Angaben (1) bis (4) durch die folgenden Angaben (1′)-(4′) darstellen.

Die richtige Entwicklung bei diesem Entwicklungsverfahren ist aus den Versuchsergebnissen zu ersehen. In Fig. 4A und 4B sind die V-D-Kurven dargestellt, wenn die Amplitude V_p-p des Wechselfeldes bei einer konstanten Frequenz (von 200 Hz) geändert wird. In Fig. 4A ist das Ergebnis für den Fall dargestellt, daß der Entwicklungsabstand auf 100 µ einge­ stellt ist, während in Fig. 4B das Ergebnis für den Fall wiedergegeben ist, daß der Entwicklungsabstand auf 300 µ eingestellt ist. Die anderen Bedingungen sind dieselben wie bei den Fig. 3A und 3B. Wenn der Entwicklungsabstand verhältnismäßig klein ist und wenn die Amplitude V_p-p über 400 V hinausgeht, scheint das Ergebnis bezüglich einer besseren Tonabstufung mit dem Fall vergleichbar, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist. Wenn die Amplitude V_p-p über 1500 V hinausgeht, ist die Tonabstufung gut, jedoch be­ ginnt sich ein Schleier in dem bildfreien Bereich zu zei­ gen, und wenn die Amplitude V_p-p über 2000 V hinausgeht, zeigt sich ein stärkerer Schleier. Ein derartiger Schleier kann jedoch verhindert werden, wenn die Frequenz auf mehr als 200 Hz erhöht wird.

Ein breiterer Entwicklungsabstand als 300 µ führt von V_p-p =400 V an und höher zu einer besseren Tonabstufung und zu sichtbaren Bildern hoher Güte mit einer guten Tonabstufung, welche bei V_p-p in der Größenordnung von 800 V schleierfrei sind. Wenn die Amplitude V_p-p über 2000 V hinausgeht, ist die Tonabstufung gut, aber es wird ein Schleier erzeugt und folglich muß in einem solchen Fall die Frequenz erhöht werden. Wenn der Entwicklungsabstand d verhältnismäßig groß ist, ist es ratsam, einen größeren Wert für die Am­ plitude V_p-p der angelegten Spannung und einen höheren Wert für f vorzusehen, als wenn der Entwicklungsabstand d klein ist.

Um eine bessere Tonabstufung des Bildes zu schaffen, müssen die Frequenz und die Amplitude der angelegten Wechselspan­ nung in den richtigen Bereichen eingestellt werden, und es hat sich herausgestellt, daß in Abhängigkeit von den Eigen­ schaften des Bildes die Beziehung zwischen der Frequenz und der Amplitude der angelegten Spannung innerhalb eines entsprechenden Bereichs wahlweise umgeschaltet werden kann. Das heißt, wenn die Beziehung zwischen der Frequenz und der Amplitude der Wechselspannung genauer untersucht wer­ den, zeigt sich, daß die Entwicklungskennlinie (die VD- Kurven) durch diese Werte beliebig gewählt werden kann.

Die Einzelheiten der Ausführungsformen der Erfindung wer­ den nunmehr im einzelnen beschrieben. In Fig. 5 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schema­ tisch dargestellt. Hierbei ist mit 11 ein Teil bezeichnet, das ein elektrostatisches Bild u. ä. trägt, und mit 12 ist eine Gegenelektrode bezeichnet, die in der Pfeilrichtung bewegbar ist. Ein Entwicklerträger 13 trägt auf seiner Oberfläche einen sogenannten Einbaukomponentenentwickler 14, welcher keine Träger, sondern nur Tonerpartikel aufweist. In diesem Fall ist der Entwicklerträger durch ein elektrisch leitendes Material, wie Metall oder einen elektrisch leitfähigen Gummi oder Kautschuk, gebildet. Um zwischen den Teilen 12 und 13 eine Fremdwechselspannung anzulegen, ist eine Energiequelle 15 vorgesehen. Die Beziehung zwischen der Größe des elektrostatischen Bildpotentials und der Am­ plitude der angelegten Fremdwechselspannung ist so, wie in Fig. 2B dargestellt. Wie bereits beschrieben, wirkt die Fremdwechselspannung während der Phase t₁ so, daß der Über­ gang des Entwicklers von dem Entwicklerträger 13 zu dem das latente Bild tragenden Teil 11 gefördert wird, während sie bei der Phase t₂ so wirkt, daß der Entwickler von dem das latente Bild tragenden Teil 11 zu dem Entwicklerträger 13 zurückkehrt.

In Fig. 5 werden während der Zeit, während welcher das das latente Bild tragende Teil 11 von einem Bereich (1), in welchem es sich sehr nahe bei dem Entwicklerträger 13 be­ findet, zu einem Bereich (2) bewegt wird, in welchem der Abstand zwischen den beiden Teilen größer ist, die Phasen t₁ und t₂ wiederholt, wodurch eine Entwicklung des das la­ tente Bild tragenden Teils 11 beendet ist; in dem Bereich (1) findet ein Übergang des Entwicklers von dem Entwickler­ träger zu dem das latente Bild tragenden Teil sowohl in dem Bildbereich als auch in dem bildfreien Bereich statt, und im Verlauf des Verfahrens, während welchem das das latente Bild tragende Teil den Bereich (2) durchläuft, wird der Entwickler, welcher zu dem bildfreien Bereich übergegangen ist, vollständig zu dem Entwicklerträger zurückgebracht. Das durch ein derartiges Verfahren erhal­ tene Bild ist ausgezeichnet in der Wiedergabe von dünnen Linien und in der Tonwiedergabe, wie bereits ausgeführt ist. Die Einzelheiten dieses Entwicklungsverfahrens sind in den eingangs erwähnten US-Patentanmeldungen S. N. 58 434 und 58 435 der Anmelderin beschrieben.

In der Fig. 6 ist ein Verfahren dargestellt, um eine gleichbleibende Bildqualität zu schaffen, indem die Fremdwechselspannung geändert wird, wenn das latente Bild­ potential durch irgendeinen Umstand geändert wird, bei­ spielsweise durch eine Veränderung in der Umgebung, einer Eigenschaft des photoempfindlichen Materials, u. ä. Fig. 6 zeigt den Fall, daß, wenn das Potential V_D des Bildbereichs und das Potential V_L des bildfreien Bereichs (die nachstehend als das Dunkel- bzw. Hellpoten­ tial bezeichnet werden) durch einen dieser Umstände ge­ ändert werden, diese Veränderungen zu einer gewissen Ver­ schiebung führen. Hierbei kann die angelegte Wechsel­ spannung im wesentlichen um denselben Betrag wie die Än­ derung verschoben werden, oder mit anderen Worten der Gleichspannungspegel der Wechselspannungen kann verscho­ ben werden, wofür Fig. 6 ein Beispiel darstellt.

In den Fig. 7A und 7B ist ein Schaltungsbeispiel zum Ändern der Wechselspannung und der durch diese Schaltung geschaf­ fenen Spannungswellenformen dargestellt. In Fig. 7A ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt, bei welchem eine Gleichspannung einer sinusförmigen Wechselspannung über­ lagert ist, und in Fig. 7B ist die dadurch geschaffene Ausgangswellenform wiedergegeben. Am Eingang sind zwei Wechselspannungsquellen 15a und 15b vorgesehen, und durch Ändern der Spannung an der einen dieser Wechselspannungs­ quellen, nämlich 15b, kann der Gleichspannungsanteil der Wechselspannung geändert werden. Dies entspricht der in Fig. 6 dargestellten Einstellung.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform gezeigt, welche Ein­ richtungen zum Anlegen einer veränderlichen Wechselspan­ nung und die hierfür erforderlichen Einstelleinrichtungen aufweist. In Fig. 8 weist ein ein elektrostatisches, la­ tentes Bild tragendes Teil 23 eine Isolierschicht auf einer CdS-Schicht und eine Gegenelektrode 24 auf. Die Teile 23 und 24 sind trommelförmig. Eine nichtmagnetische Hülse 25 aus rostfreiem Stahl weist in ihrem Inneren eine Magnetrolle 29 auf. Das das elektrostatische latente Bild tragende Teil 23 und die Hülse 25 werden in einem mini­ malen Abstand gehalten, der durch eine bekannte, den Ab­ stand aufrecht erhaltende Einrichtung auf 300 µ gehalten ist. In einem Behälter 31 befindet sich ein magnetischer Einkomponentenentwickler 26. Der Entwickler weist 70 Ge­ wichtsprozent Styrol-Maleinsäureharz, 25 Gewichtsprozent Ferrit, 3 Gewichtsprozent Ruß und 2 Gewichtsprozent eines die negative Ladung steuernden Mittels auf, das vermischt und gemahlen ist, und hat ferner 0,2 Gewichtsprozent von kolloidalem Siliziumdioxid, das außen beigemischt wird, um die Fließfähigkeit zu verbessern. Eine Eisen­ schneide 28 ist gegenüber dem Hauptpol 29a (mit 850 Gauß) der von der Hülse 25 umgebenen Magnetrolle 29 angeordnet. Die Eisenschneide steuert durch die Magnetkraft die Dicke des auf die Hülse 25 aufgebrachten, magnetischen Entwick­ lers 26, wie in der US-Patentanmeldung S. N. 938 494 der Anmelderin beschrieben ist. Der Abstand zwischen der Schneide 28 und der Hülse 25 ist bei etwa 240 µ gehalten, und die Dicke der mittels der Schneide 28 auf die Hülse 25 aufgebrachten Entwicklerschicht beträgt etwa 100 µ. Die Spannung von einer veränderlichen Wechselspannungsquelle 27 ist zwischen der Gegenelektrode 24 und dem leitenden Teil der Hülse 25 angelegt. Eine Steuereinrichtung 30 ist mit der Spannungsquelle 27 verbunden, um die angelegte Spannung entsprechend zu steuern, wie in Fig. 7A darge­ stellt ist. Die Schneide 28 und die Hülse 25 liegen auf demselben Potential, um Unregelmäßigkeiten beim Auf­ bringen des Entwicklers zu verhindern.

Der Durchschnittswert des elektrostatischen Bildpoten­ tials beträgt für den Bildbereich +500 V und für den bildfreien Bereich 0 V. Die Fremdwechselspannung weist eine Sinuswelle mit einer Frequenz von 400 Hz und einem Schei­ tel-Scheitelwert von 1500 V auf, wobei in einer verzerrten Sinuswelle ein Amplitudenverhältnis von etwa 1,9 : 1 zwi­ schen der positiven Phase und der negativen Phase ge­ schaffen wird. Mit dieser Ausführungsform konnten sicht­ bare Bilder mit guter Qualität erhalten werden, deren Tonabstufung ausgezeichnet war und welche klar und schlei­ erfrei waren.

Über eine Steuerschaltung 30, welche die in Fig. 7A darge­ stellte Schaltung enthält und welche mit der Spannungs­ quelle 27 verbunden ist, kann durch eine entsprechende Ein­ stellung der von der Bedienungsperson bevorzugte Ton bzw. die entsprechende Tönung ausgewählt werden. Auf diese Weise ist eine Einstellung geschaffen, welche im Vergleich zu den herkömmlichen Einstelleinrichtungen, bei welchen eine optische Blende benötigt wurde, einfach und preis­ wert ist.

Claims (1)

1. Verfahren zum Entwickeln von Latentbildern, bei dem eine gleichspannungsüberlagerte Wechselvorpannung an einen Ent­ wicklerträger angelegt wird, um zwischen diesem und einem La­ dungsbildträger ein elektrisches Feld in sich abwechselnd än­ dernder Richtung auszubilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungskomponente der Vorspannung, die ein Hin- und Herschwingen der Entwicklerteilchen von dem Ent­ wicklerträger zu dem Ladungsbildträger und umgekehrt bewirkt, manuell entsprechend einem gewünschten Einstellwert oder auto­ matisch entsprechend einem Hell- oder Dunkelbereichspoten­ tial eines Ladungsbildes bei konstanter Frequenz und konstan­ ter Amplitude der Wechselspannungskomponente eingestellt wird.