DE3008678A1

DE3008678A1 - Entwicklungsverfahren und -einrichtung

Info

Publication number: DE3008678A1
Application number: DE19803008678
Authority: DE
Inventors: Junichiro Kanbe; Shunji Nakamura; Tohru Takahashi; Yasuyuki Tamura; Tsutomu Toyono
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE3008678C2; US4363861A

Description

Entwicklungsverfahren und -einrichtung

Die Erfindung betrifft ein Entwicklungsverfahren zum Entwickeln eines latenten Bildes mittels eines Entwicklers und eine Einrichtung zu dessen Durchführung, und betrifft insbesondere ein Entwicklungsverfahren, bei welchem ein Einkomponentenentwickler verwendet wird.

Es sind bereits verschiedene Arten von Entwicklungsverfahren bekannt, bei welchen ein Einkomponentenentwickler verwendet wird, so beispielsweise das Pulverwolken-Verfahren, bei welchem Tonerpartikel in einer wolkenartigen Verteilung verwendet werden, das Kontakt-Entwicklungsverfahren, bei welchem zur Durchführung einer Entwicklung eine gleichförmige Tonerschicht, die auf einem in Form einer Bahn oder eines Blattes ausgebildeten Tonerhalteteils aufgebracht ist, mit einer das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche in Kontakt gebracht wird, und das mit einem magnetischen Trockenentwickler arbeitende Verfahren, bei welchem ein leitender magnetischer Toner in Form einer Magnetbürste verwendet wird, welche zur Durchführung einer Entwicklung

Deutsche Bank (München) Kto 51/61 070

Dresdner Bank (München) KIo 3339044

Pastsr heck (München) KIo. 6/C-43-U04

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!mit der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche in Kontakt gebracht wird.

Bei den verschiedenen vorstehend angeführten Entwicklungs-5verfahren, bei welchen ein Exnkoaiponentenentwickler verwendet wird, kommt der Toner sowohl mit dem Bildbereich (d.h. der Fläche, an welcher der Toner haften soll) und einem bildfreien Bereich (d.h. dem Untergrundbereich, an welchem der Toner nicht haften sollte) in Berührung und folglich haftet mehr oder weniger viel Toner auch an dem bildfreien Bereich, wodurch unvermeidlich ein sogenannter Schleier gebildet wird.

Um einen derartigen Schleier oder das Aufbringen von Toner '5auf dem Untergrund zu vermeiden, ist die sogenannte Transfer- oder Übertragungsentwicklung vorgeschlagen worden, bei welchem eine Tonerschicht und eine ein elektrostatisches Bild tragende Fläche bei einem Entwicklungsvorgang in einem bestimmten Abstand einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß der Toner durch das elektrische Feld zu dem Bildbereich bzw. der Bildfläche hin angezogen wird und mit dem bildfreien Bereich kein Toner in Berührung kommt. Eine derartige Entwicklung ist beispielsweise in den US-PS'en 2 803 177; 2 758 525; 2 838 997; 2 839 400; 2 862 816; 2 996 400; 3 232 190 und 3 703 157 beschrieben. Diese Entwicklung ist ein hochwirksames Verfahren, bei welchem eine Schloierbildung verhindert ist. Trotzdem weist ein durch ein solches Verfahren geschaffenes sichtbares Bild im allgemeinen die folgenden Nachteile auf, weil das

"Fliegen" des Toners ausgenutzt wird, das sich aufgrund des durch das elektrostatische Bild geschaffenen, elektrischen Feldes während der Entwicklung ergibt.

Ein erster Nachteil ist die Schwierigkeit, daß die Schärfe

eines Bildes an den Rändern des Bildes abnimmt. Der Zustand des durch das elektrostatische Bild geschaffenen,

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elektrischen Feldes ist an dem Bildrand so, daß_; wenn ein elektrisch leitendes Teil als Entwicklerhalteteil verwendet wird, die elektrischen, von dem Bildbereich ausgehenden Feldlinien das Tonerhalteteil erreichen, so daß sich ^ die Tonerpartikel entlang dieser elektrischen Feldlinien bewegen und an der Oberfläche des photoempfindlichen Teils haften,wodurch eine Entwicklung etwa im mittleren Teil des Bildbereichs durchgeführt wird. An den Rändern des Bildbereichs erreichen die elektrischen Feldlinien infolge der an dem bildfreien Bereich induzierten Ladung das Tonerhalteteil nicht, und folglich haften die sich bewegenden Tonerpartikel nicht sehr zuverlässig, da einige der Tonerpartikel gerade noch haften, während andere überhaupt nicht haften. Folglich ist das sich ergebende Bild ein unklares Bild, bei welchem die Ränder des Bildbereichs nicht scharf sind^und Bilder von Linien erwecken, wenn sie entwickelt worden sind, den Eindruck, als seien sie dünner als die Linien der Vorlage.

Um diesen Eindruck bei der vorbeschriebenen Transfer- oder tibertragungsentwicklung zu vermeiden, muß der Abstand zwischen der das elektrostatische Bild tragenden Fläche und der Oberfläche des Entwicklerhalteteils entsprechend klein sein (z.B kleiner als 100JJm);es kann jedoch dann bei-

.

spielsweise durch den Entwickler und mit ihm vermischte Fremdstoffe zu einer Andruckberührung zwischen den beiden Flächen kommen. Bei derAusführung des Gerätes ist es obendrein schwierig, einen derartig geringen Abstand beizubehalten.

Eine zweite Schwierigkeit besteht darin, daß durch die vorbeschriebene Toner-Transferentwicklung erhaltene Bilder im allgemeinen nur eine mäßige Tonabstufung aufweisen. Bei .der Toner-Transferentwicklung bewegt sich der Toner nicht, bis die Bindekraft an dem Tonerhalteteil durch das elektrische Feld des elektrostatischen Bildes überwunden ist.

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]Diese Kraft, welche den Toner an das Tonerhalteteil bindet, ist die Resultierende der Van der Waal'schen Kraft zwischen dem Toner und dem Tonerhalteteil, der Bindekraft zwischen den Tonerpartikeln und der Reflexionskraft zwischen dem r Toner und dem Tonerhalteteil_;die auf den geladenen Toner zurückzuführen ist. Folglich findet eine Übertragung des Toners nur statt, wenn das Potential des elektrostatischen Bildes größer als ein vorbestimmter Wert geworden ist (was nachstehend als der ÜbergangsSchwellenwert des Toners bein zeichnet wird)und wenn das daraus resultierende elektrische Feld überdie vorerwähnte Bindekraft des Toners hinausgeht, so daß dann eine Haftung des Toners an der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche stattfindet. Jedoch ist die Bindekraft des Toners an dem Tonerhalteteil von Par-■j^tikel zu Partikel oder aufgrund des Partikeldurchmessers des Toners unterschiedlich, selbst wenn der Toner nach einer bestimmten Vorschrift hergestellt oder aufbereitet worden ist; sie dürfte daher eng um einen im wesentlichen konstanten Wert herum verteilt sein und dementsprechend scheint auch der Schwellenwert des Oberflächenpotentials des elektrostatischen Bildes, bei welchem die Tonerübertragung stattfindet, eng um einen bestimmten konstanten Wert herum verteilt zu sein. Aufgrund dieses Schwellenwerts während der übertragung des Toners von dem Tonerhalteteil aus haftet der Toner an dem Teil des Bildbereichs, welcher ein über einen derartigen Schwellenwert hinausgehendes Oberflächenpotential aufweist; aufgrund dieses Schwellenwerts haftet jedoch wenig oder kein Toner an dem Teil des Bildbereichs, welcher ein Oberflächenpotential hat, das niedriger als der Schwellenwert ist, so daß als Folge hiervon nur Bilder geschaffen werden, welchen ein Tonabstufung fehlt,die eine Steilheit γ aufweist (die der Gradient der Kennlinie des Bildschwärzungsgrades bezüglich des elektrostatischen Bildpotentials ist). 35

Im Hinblick auf diese Schwierigkeiten ist in den US-PS'en

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3 866 574; 3 890 929 und 3 893 418 eine Entwicklungseinrichtung beschrieben, in welcher eine impulsförmige Vorspannung mit einer sehr hohen Frequenz an einen Luftspalt angelegt wird, um eine Bewegung von geladenen Tonerpartikein über den Luftspalt sicherzustellen, wodurch dann die geladenen Tonerpartikel für dos Ladungsbild leichter verfügbar sind. Eine derartige,mit einer hochfrequenten impulsförmigen Vorspannung arbeitende Entwicklungseinrichtung eignet sich als Entwicklungssystem für das Linienkopieren, da die impulsförmige Vorspannung von einigen kHz oder mehr in dem Raum zwischen dem tonerabgebenden Teil und dem bildtragenden Teil angelegt wird, um die Schwincmngscharakteristik des Toners zu verbessern und damit kein Toner in einer impulsförmigen Vorspannungsphase den bildfreien Bereich erreicht, sondern der Toner nur auf den Bildbereich übergeht, um dadurch eine Schleierbildung an dem bildfreien Bereich zu verhindern- In der vorerwähnten US-PS 3 893 418 muß jedoch eine sehr hohe Frequenz (von 18 bis 22 kHz) bei der angelegten impulsförmigen Spannung verwendet werden, damit die Einrichtung für eine Wiedergabe der Tonabstufung des Bildes verwendet werden kann.

In der US-PS 3 346 475 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem zwei Elektroden in eine in einer dielektrophore-

^ tischen Zelle enthaltene Isolierflüssigkeit eingetaucht werden und an sie eine Wechselspannung mit einer sehr niedrigen Frequenz (die niedriger als etwa 6 Hz ist) angelegt wird, um dadurch ein der Leitfähigkeitsvarianz entsprechendes Muster zu cntwicklen.

Ferner ist in der US-PS 4 014 231 ein Verfahren beschrieben, bei welchem ein trockener magnetischer Einkomponententoner auf einem nichtmagnetischen, nichtleitenden Übertragungszylinder, welcher einen rotierenden zylindri-

sehen Magneten umgibt,^zu dem zu entwickelnden Bereich übertragen wird, um auf einem entsprechend beschichteten

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Papier ein elektrostatisches, latentes Bild zu entwickeln; in dieser Patentschrift ist jedoch nicht vorgeschlagen, zur Durchführung der Übertragung eine Vorspannung anzulegen. Ein von der Anmelderin verbessertes Sntwicklungsverfahren ist ferner in den US-Patentanmeldungen S.N.584 34 und 58 435 beschrieben.

Die Erfindung soll daher ein Entwicklungsverfahren und eine Entwicklungseinrichtung ergeben, die . die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht mehr aufweisen und bei denen ein Schleier in den bildfreien Bereichen sehr viel schwächer ist und die Tonwiedergabe erheblich verbessert ist.

Mit der Erfindung ist daher ein Entwicklungsverfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung geschaffen, bei welchen ein Entwicklerhalteteil·, das einen Entwickler aus im wesentlichen kugelförmigen Partikeln trägt, gegenüber einem das latente Bild tragenden Teil in einem bestimmten Abstand gehalten ist, so daß sich die Teile nicht *** berühren, und bei welchen eine Wechselspannung an das Entwicklertragteil angelegt ist, damit sich der Entwickler in dem Raum zwischen dem das latente Bild tragenden Teil und dem Entwicklerhalteteil hin- und herbewegt, um dadurch

das latente Bild zu entwicklen.
25

Ferner schafft die Erfindung ein Entwicklungsverfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung, bei welchen ein niederfrequentes elektrisches Feld mit einer Frequenz, die nicht über 1 kHz hinausgeht, als die vorerwähnte Wech-

selspannung angelegt wird. Darüber hinaus ist gemäß der

Erfindung ein Entwicklungsverfahren und eine Entwicklungseinrichtung geschaffen, welche der Bedingung 0,3 χ V < f < 1500

genügen,wobei V die Umfangsgeschwindigkeit des das Ia-

35' ^p

tente Bild tragenden Teils in Millimetern pro Sekunde ist, und f die Frequenz des eiektrischen Wechselsfel·des

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in Hz ist und wobei als Entwickler ein Mikrokapsel- Toner verwendet wird.

Weiterhin schafft die Erfindung ein Entwicklungsverfahren und eine Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln eines latenten Bildes, bei welchen eine Schicht aus dem vorerwähnten kugelförmigen magnetischen Toner auf einem sich drehenden, nichtmagnetischen Teil ausgebildet wird, das eine Magnetrolle umgibt,und bei welchen das sich drehende Teil in einem vorbestimmten Abstand in Gegenüberlage zu einem das latente Bild tragenden Teil gehalten wird, wobei ein abstoßendes Magnetfeld an den einander gegenüberliegenden Flächenbereichen ausgebildet ist und ein elektrisches Wechselfeld in dem Zwischenraum angelegt ist.

Ferner ist gemäß der Erfindung eine Entwicklungseinrichtung mit einer sich drehenden, nichtmagnetischen Hülse geschaffen, die einen feststehenden Dauermagneten umgibt und eine Tonerschicht trägt, die auf ihr mittels einer Tonerauftrageinrichtung ausgebildet ist, wobei die Hülse in dem Entwicklungsbereich bezüglich des das latente Bild tragenden Teils in einem bestimmten Abstand gehalten ist, welcher größer als die Dicke der Tonerschicht ist, und wobei ein elektrisches Wechselfeld an den Spalt angelegt ist, bei eine zu der Oberfläche der Hülse parallele Magnetfeldkomponente in dem Entwicklungsbereich geschaffen wird.

Gemäß der Erfindung ist somit ein Entwicklungsverfahren zum Sichtbarmachen eines latenten Bildes auf einem das Bild tragenden Teil und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß ein Entwicklerhalteteil, das einen kugelförmigen, körnigen Entwickler trägt, der durch ein Flußbeschichtungs-(flow coater)Verfahren oder ein Sprühtrocknungsverfahren im wesentlichen in Kugelform aufbereitet worden ist, in Gegenüberlage zu einem das elektrostatische, latente Bild tragenden Teil

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] gehalten ist,das eine Gegenelektrode aufweist, so daß die Oberfläche des das Bild tragenden Teils und der Entwickler auf dem Entwicklerhalteteil so gehalten werden, daß sie miteinander nicht in Berührung kommen, und daß ein elektrisches Wechselfeld an das Entwicklerhalteteil angelegt

wird, damit der Entwickler in dem Entwicklungsbereich zwischen dem Entwicklerhalteteil und dem das Bild tragenden Teil hin- und herbewegt wird, um dadurch das latente Bild sichtbar zu machen.

Somit ist bei der Erfindung vorteilhaft, daß

(1) ein elektrisches Wechselfeld an einen schmalen Entwicklungsraum angelegt wird, wodurch abwechselnd ein Übergang und eine Art Rückübertragung des Entwicklers stattfindet, um dadurch ein sichtbares Bild mit einer guten Tonwiedergabe zu schaffen;

(2) durch das Vorhandensein der vorerwähnten Rückübertragungs phase der Untergrundschleier auf einen praktisch vernachlässigbaren Wert .unterdrückt ist;

(3) der Entwickler bei dem vorerwähnten Übergang in dem elektrischen Feld am Umfang eingefangen wird, wodurch ein scharfes Linienbild erreicht ist;

(4) durch die Verwendung von kugelförmigen Entwicklerpartikeln, durch die eine bessere Fließfähigkeit geschaffen ist, eine ausreichende und gleichförmige Reibungsladung an dem Entwicklerhalteteil gewährleistet ist, so daß ein leichtes und gleich _f örmiges Trennen der Partikel von dem Halteteil in der vorerwähnten Übergangsphase möglich ist und auf diese Weise ein dem latenten Bild genau entsprechendes, sichtbares Bild geschaffen ist;

(5) durch die Verwendung eines abstoßenden Magnetfeldes der magnetische Toner leicht von dem Tonerhalteteil· freikommen kann,wo durch das Vorliegen des elektrischen Wechselvorspannungsfeldes, das auf den freigekommenen Toner wirkt, die Tonerbewegung, insbesondere die hin- und hergehende Bewegung zwischen dem das latente Bild tragenden Teil und dem Tonerhaiteteil. gefördert wird;

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1(6) das abstoßende Magnetfeld und die positive Phase des Wechselvorspannungsfeldes zusammenwirken, um eine Art Tonerwolke zu erzeugen, und durch die Randwirkung an den Endteilen des latenten Bildes die Entwicklungs des

5sichtbaren Bildes an diesen Endteilen gefördert wird, so daß dadurch ein klares Linienbild sicher erhalten wird.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von bevorzugten Ausfühi mgsformen unter Bezugnahme auf die anliegende ZeichlOnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Übergang des Toners und den Grad des Tonerrückübergangs für das Potential eines latenten Bildes sowie ein Beispiel der angelegten Spannungswellenform;

Fig. 2 und 3 das gemäß der Erfindung benutzte Entwicklungsverfahren;

Fig. 4 ein Beispiel der angelegten Spannungswellenform;

Fig. 5 und 6 Schnittansichten durch Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung,in welcher die grundsätzliche Arbeitsweise der in Fig. 6 wiedergegebenen Ausführungsform dargestellt ist;

Fig. 8, 9A und 9B Schnittansichten durch eine weitere Aus-

führungsform der Erfindung;

Fig. 9C eine Wechselspannungs-Wellenform, die bei der in Fig. 9A und 9B dargestellten Ausführungsform verwendet worden ist;

Fig. 10 eine erläuternde Darstellung, in welcher die grundsätzliche Arbeitsweise der in Fig. 9A und 9B dar-

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stellten Ausführungsform wiedergegeben ist; und

Fig.1 leine Schnittansicht durch noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
5

Das Grundsätzliche des Entwicklungsverfahrens gemäß der Erfindung wird nunmehr anhand von Fig. 1 beschrieben. Im unteren Teil der Fig. 1 ist die an einen Tonerträger angelegte Spannungswellenform dargestellt, und zwar in Form einer Rechteckwelle, obv/ohl dies im Rahmen der Erfindung keine Beschränkung darstellt. Eine Vorspannung negativer Polarität mit einer Amplitude V . wird während eines Zeit-

^c mxn

Intervalls t₁ angelegt, während eine Vorspannung positiver Polarität mit einer Amplitude V während eines Zeitinter-

^ max

valls t_ angelegt wird. Wenn die Bildbereichsladung auf der Bildoberfläche positiv ist und durch negativ geladenen Toner entwickelt wird, werden die Amplituden V . und V

^ mm max

so gewählt, daß sie der folgenden Beziehung genügen:

ν , <V_r/V_n/V (1)

mxn *■* L^DS, max

wobei V_ das Potential des Bildbereichs und V_r das Poten-

U Li

t'ial des bildfreien Bereichs ist. Wenn die Werte so gewählt sind, wirkt während des Zeitintervalle t.. die Vorspannung V . , 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 Tonerübergangsphaso bezeichnet. Während des Zeitintervalls t.-,

^ou wirkt die Vorspannung V , wodurch ein Vorspannungsfeld

nici ^c

geschaffen wird, das bewirkt, daß der Toner, welcher während des Zeitintervalls t. zu der das latente Bild tragenden Fläche übergegangen ist, zu dem Tonerträger zurückkehrt bzw. zurückgebracht wird; dies wird als die Rück-

übergangsphaso bzw. als Rückübertragung bezeichnet.

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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 Tonerträger übergeht, und sie Können als Potentialwerte betrachtet werden, die durch eine gerade Linie von den Stellen 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 t„ bezüglieh des Potentials des latenten Bilds aufgetragen.

Der Tonerübergang von dem Tonerträger zu dem das elektrostatische Bild tragenden Teil in der Tonerübergangs phase 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 Wechselvorspannung angelegt ist. Dieser Gradient ist groß, und der Tonerübergang ist bei einem zwischen V_T und V₁-. liegenden

J-I U

Wert gesättigt ; folglich ist dies nicht für eine Wiedergabe von Halbtonbildern geeignet und schafft eine schlechte Tonabstufung. Durch die in Fig. 1 ebenfalls gestrichelt wiedergegebene Kurve 2 ist die Wahrscheinlichkeit des Tonerrückübergangs bzw. einer Tonerrückübertragung dargestellt.
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Bei dem Entwicklungsverfahren gemäß der Erfindung wird ein elektrisches Wechselfeld angelegt, so daß ein Tonerübergang und ein Tonerrückübergang bzw. eine Rückübertragung abwechselnd wiederholt werden können, und in

der Vorspannungsphase t.. der Tonerübergangsphase dieses elektrischen Viechseifeldes bestimmt bewirkt wird, daß Toner von dem Tonerträger den bildfreien Bereich des das elektrostatische, latente Bild tragenden Teils erreicht (wobei Tonernatürlich auch den Bildbereich erreicht)

und der Toner auch ausreichend auf den einem Halbton ent-

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sprechenden Potentialteil mit einem niedrigen Potential aufgebracht wird, das dem Potential V des hellen Bereichs angenähert ist, worauf in der Vorspannungsphase t„ der Tonerrückübergangs phase die Vorspannung in der Richtung wirkt, die der Richtung des Tonerübergangs entgegengesetzt ist, so daß der Toner, der, wie beschrieben, auch den bildfreien Bereich erreicht hat, zu der Tonerträgerseite zurückgebracht wird. In dieser Tonerrückübergangsphase weist, wie später noch beschrieben wird, der bildfreie Bereich ursprünglich das Bildpotential nicht auf, und folglich verläßt, wenn ein Vorspannungsfeld 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 den Bildbereich einschließlich des Halbtonbereichs aufgebracht ist, durch die Bildbereichsladung angezogen; daher ist, selbst wenn, wie beschrieben, die entgegengesetzte Vorspannung in der Richtung angelegt wird, die

•^0 dieser Anziehungskraft entgegengesetzt ist, die Tonermenge, die tatsächlich den Bildbereich verläßt und zu der Tonerträgerseite zurückkehrt, klein. Durch dasWechseln der Vorspannungsfelder mit unterschiedlichen Polaritäten bei einer bevorzugten Amplitude und Frequenz werden der

vorbeschriebene Übergang und der 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 elektrostatischen Bildes entspricht. Das heißt, es

kann ein Entwicklungsvorgang geschaffen werden, welcher auf eine Änderung des Tonerübergangs hinausläuft, der einen kleinen Gradienten aufweist und von V_T bis V^ im wesentlichen gleichförmig ist, wie durch eine Kurve 3 in Fig. 1 dargestellt ist. Folglich haftet praktisch kein

Toner an dem bildfreien Bereich, während dagegen die Haftung des Toners an den Halbton-Bildbereichen entspre-

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chend deren Oberflächenpotential stattfindet, mit dem Ergebnis, daß ein ausgezeichnetes, sichtbares Bild mit einer sehr guten Tonwiedergabe geschaffen ist. Diese Tendenz kann durch Einstellen des Zwischenraums oder Abstandes zwisehen dem das elektrostatische latente Bild tragenden Teil und dem Tonerträger ausgeprägter werden, so daß sie gegen Ende des Entwicklungsvorgangs größer wird^und sie kann durch Verringern und Konvergieren der Intensität des vorerwähnten elektrischen Feldes in dem Entwicklungszwischenraum deutlicher hervortreten.

Ein Beispiel für einen derartigen Entwicklungsvorgang gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 und 3 dargestellt, In Fig. 2 und 3 wird das das elektrostatische Bild tragende Teil 4 in der Pfeilrichtung durch Entwicklungsabschnitte (1) und (2) zu einem Abschnitt (3) hin bewegt. Ein Tonerträger ist mit 5 bezeichnet. Folglich wird, wenn von dem geringsten Abstand der Entwicklungsstation ausgegangen wird, der Abstand und damit der Zwischenraum zwischen der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche und dem Tonerträger allmählich größer. In Fig. 2 ist der Bildbereich des das elektrostatische Bild tragenden Teils dargestellt, während in Fig. 3 dessen bildfreier Bereich dargestellt ist. Die Pfeilrichtung gibt die Richtung der elektrischen Felder an und die Pfeillänge zeigt die Stärke der elektrischen 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. 4 ist eine Rechteckwelle dargestellt, welche ein Beispiel für die Wellenform der an den Tonerträger angelegten Viechseispannung ist. Durch Pfeile in der Rechteckwelle ist schematisch die Beziehung zwischen der Richtung und

der Stärke der Tonerübergang- und Toncrrückübergangfeider dargestellt. Das wiedergegebene Beispiel bezeiht sich auf

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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 Potential V des Bildbereichs, dem Potential V des bildfreien Bereichs und den angeleg-

ten Spannungen V und V . , wie folgt, eingestellt: ^ ^ max mm ^ ^J

IV - V_T I \ |V_T -V.l

I max Lj <^ [ L mxnj

IV - vJ \ k^ - V . ]

I max D' [ D mxnj

In Fig. 2 und 3 findet ein erster EntwicklungsVorgang in dem Abschnitt (1) und ein zweiter Entwicklungsvorgang

■ic in dem Abschnitt (2) statt. Im Falle des in Fig. 2 dargestellten Bildbereichs werden in dem Abschnitt 1 sowohl das Tonerübergangsfeld a als auch das Tonerrückübergangsfeld b entsprechend der Phase des Wechselfeldes abwechselnd angelegt, und daraus ergibt sich dann der Übergang und der Rückübergang des Toners. Wenn der Abstand größer wird, werden die Übergangs- und Rückübergangsfeider schwächer, und der Tonerübergang ist in dem Bereich (1) noch möglich, während das Rückübergangsfeld, das für einen Rückübergang ausreichend wäre, null wird (unter dem Schwellenwert lvth.γ I liegt). In dem Abschnitt (3) findet überhaupt kein übergang mehr statt und die Entwicklung ist beendet.

Im Falle des in Fig. 3 dargestellten bildfreien Bereichs werden in dem Abschnitt (1) sowohl das Tonerübergangsfeld a¹ als auch das Tonerrückübergangsfeld b' abwechselnd angelegt, um denübercjang und den Rückübergang des Toners zu schaffen. Folglich wird in diesem Abschnitt (1) einSchleier erzeugt, henn der Abstand größer wird, wird das Übergangs- und das Rückübergangsfeld schwächer, und beim Eintreten in den Abschnitt (2) ist der Tonerrücküber-

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gang möglich, während das für einen Übergang ausreichende Übergangsfeld null wird (unter dem Schwellenwert liegt). Folglich wird in diesem ?"■ -schnitt im wesentlichen kein Schleier erzeugt, und derSchleier in dem Abschnitt (1) wird ^ in dieser Stufe ebenfalls in ausreichender Weise entfernt. In dem Abschnitt (3) findet nicht mehr länger ein Rückübergang statt und die Entwicklung ist beendet. Bezüglich des Halbton-Bildbereichs ist der Tonerübergang zu der das endgültige latente Bild tragenden Fläche durch die diesem Potential entsprechenden Größen des Tonerübergangs und des Tonerrückübergangs festgelegt, und schließlich ist ein sichtbares Bild geschaffen, das einen kleinen Kurvengradienten zwischen den Potentialen V₁. bis W_n aufweist, wie durch die Kurve 3 in Fig. 1 dargestellt ist, und das folglich eine gute Tonabstufung aufweist.

Auf diese Weise ist bewirkt,daß Toner sich über den Entwicklungszwischenraum bewegt, und zeitweilig den bildfreien Bereich erreicht sowie die Tonabstufung ver-

bessert; damit der Toner, der den bildfreien Bereich erreicht hat, im wesentlichen zu dem Tonerträger hin abgezogen wird, müssen die Amplitude und die Frequenz der angelegten Wechselsvorspannung richtig gewählt werden. Die Ergebnisse eines Versuchs, bei welchen sich die Wirkung der Erfindung im Hinblick auf diese Auswahl deutlich gezeigt hat, sind unten wiedergegeben. Hierbei hat sich herausgestellt, daß wennkein Vorspannungsfeld angelegt wird, der Gradient (oder der sogenannte Werte) der V-D-Kurven sehr groß ist, während bei Anlegen eines niederfrequenten Wechselfeldes der Y-Wert kleiner ist, wodurch die Tonabstufung sehr gesteigert wird.Wenn die Frequenz des Fremdfeldes von 100Hz aus erhöht wird, wird der γ-Wert allmählich größer, wodurch die Wirkung des zunehmenden Gleichmaßes geringer wird; wenn der Abstand 100μ. ist und

hinausgeht, wird diese Wirkung schwach; wenn der Abstand

die Frequenz bei der Amplitude V =800V über 1 kHz

p-p

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300μ beträgt und die Frequenz die Größenordnung von 800Hz erreicht, wird diese Wirkung ebenfalls geringer und wenn die Frequenz über 1,5kHz hinausgeht, wird das Gleichmaß gering. Dies kann auf die folgende Ursache zurückzuführen sein. Bei dem Entwicklungsvorgang, während welchem ein Wechselfeld angelegt wird, ist, wenn der Toner in dem Raum zwischen der Hülsenoberfläche und der das latente Bild tragenden Fläche wiederholt haftet und getrennt wird, eine endliche Zeit erforderlich, um sicher die Hin- und '" Herbewegung durchzuführen. Insbesondere braucht der Toner, welcher unter der Wirkung eines schwachen elektrischen Feldes übergeht, eine verhältnismäßig lange Zeit, um den Übergang bestimmt durchzuführen.

Ein elektrostatisches Feld, das über einen Schwellenwert hinausgeht, welcher einen Übergang des Toners zur Folge hat, wird von dem Halbton-Bildbereich aus erzeugt; jedoch ist das elektrostatische Feld verhältnismäßig schwach. Damit der Toner den Halbton-Bildbereich erreicht, müssen die

Tonerpartikel, die durch das elektrostatische Feld verhältnismäßig langsam bewegt werden, innerhalb einer Halbperiode des angelegten Wechselfeldes bestimmt zu dem Bildbereich übergehen. Wenn daher die Amplitude des Wechselfeldes konstant ist, ist eine niedrigere Frequenz bei dem

Wechselfeld vorteilhafter, und folglich wird durch ein niederfrequentes Wechselfeld eine besonders gute Tonabstufung geschaffen. Der γ-Wert wird für die Größenordnung von 800Hz verhältnismäßig groß, und wenn 1,5kHz überschritten

wird, wird der γ-Wert beinahe gleich dem Wert, wenn keine 30

Wechselspannung angelegt ist. Um daher dieselbe bessere Tonwiedergabe wie bei dem geringen Abstand zu erhalten, wird die Frequenz vorzugsweise herabgesetzt, wie später noch beschrieben wird, oder die Stärke (Amplitude) der Wechselspannung wird erhöht.

Bei einer zu niedrigen Frequenz wird dagegen die Hin- und

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' Herbewegung des Toners während der Zeit, während welcher die das latente Bild tragende Fläche die Entwicklungsstationen durchläuft, nicht ausreichend oft wiederholt und folglich kommt es durch die Wechselspannung in dem Bild zu einer ungleichmäßigen Entwicklung. Wie der Versuch gezeigt hat, sind- im allgemeinen gute Bilder bis hinunter zu einer Frequenz von 4 0Hz erhalten worden; wenn die Frequenz unter 40Hz liegt, kommt es zu Unregelmäßigkeiten in dem sichtbaren Bild. Es hat sich herausgestellt, daß der un-

'" tere Grenzwert der Frequenz, bei welcher es zu keinen Unregelmäßigkeiten in dem sichtbaren Bild kommt, von den Entwicklungsbedingungen, vor allem von der Entwicklungsgeschwindigkeit abhängt (die auch als die Verfahrensgeschwindigkeit V mm/s bezeichnet wird). Bei dom Versuch be-

^lw> trug die Geschwindigkeit der das elektrostatische Bild tragenden Fläche 110mm/s, und folglich ist der untere Grenzwert der Frequenz 40/100 χ V £& 0,3 χ V - Bezüglich der Wellenform der angelegten Wechselspannung hat sich ergeben, daß eine sinusförmige Welle, eine Rechteckwelle,

eine sägezahnförmige Welle oder eine asymmetrische Welle wirksam ist.

Durch das Anlegen der niederfrequenten Wechselspannung kommt es zu einer beachtlichen Verbesserung der Tonabstu-

fung; jedoch muß der Spannungswert richtig eingestellt sein. Das heißt, ein zu großer Wert für IV . I der Wechselspannung kann dazu führen, daß übermäßig viel Toner während der Tonerübergangsphase an dem bildfreien Bereich haftet, und dies kann dann verhindern, daß dieser Toner

bei dem Entwicklungsverfahren in ausreichender Weise entfernt wird, was dann wiederum zu einem Schleier auf dem Bild oder einer Verschmutzung des Bildes führen kann. Bei einem zu großen Wert für IV I würde eine große Tonermenge von dem Bildbereich zurückgebracht werden, wodurch dann der Schwärzungsgrad des angeblich kräftig bzw. tiefschwarzen Teils herabgesetzt wird. Um dies zu verhindern

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und um die Tonabstufung ausreichend zu verbessern, sollten V und V . Vorz
max nun

dermaßen gewählt sein:

ten V und V . Vorzugs- und zweckmäßiqerweise folgenmax nun ^J - ^

^VD ⁺ ivth-Y| (3)

vth-f) (4)

Vth-f und Vth'Y sind die bereits beschriebenen Potential-Schwellenwerte. Wenn die Spannungswerte der Wechselvorspannung so gewühlt sind, würde dadurch verhindert, daß übermäßig viel Toner an dem bildfreien Bereich in der Tonerübergangsphase haftet und übermäßig viel Toner von dem Bildbereich in der Rückübergangsphase zurückgebracht wird, so daß dadurch dann eine richtige Entwicklung gewährleistet ist.

Wenn der Entwicklungszwischenraum d verhältnismäßig groß ist, sollte die angelegte Spannung eine größere Amplitude V haben und die Frequenz f höher sein, als wenn der Entwicklungszwischenraum d klein ist.

Um eine bessere Tonabstufung des Bilds zu schaffen, müssen die Frequenz und die Amplitude der angelegten Wechselspannung in den richtigen Bereichen eingestellt sein, und es hat sich herausgestellt, daß in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Bildes die Beziehung zwischen der Frequenz und der Amplitude der angelegten Spannung innerhalb einer angemessenen Bereichs wahlweise umgeschaltet werden

kann. Das heißt, wenn das Verhältnis zwischen der Frequenz und der Amplitude der Wechselspannung genauer untersucht wird, wird offensichtlich, daß die Entwicklungskennlinie (die V-D-Kurven) durch diese Werte beliebig gewählt werden

kann.
35'

In der vorstehenden Beschreibung ist der Fall beschrieben,

V des Bildberei

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daß das Potential V des Bildbereichs positiv ist, obwohl

^2j DE 0268

die Erfindung hierauf nicht oeschränkt ist, sondern auch in einem Fall anwendbar ist, wenn das Potential des Bildbereichs negativ ist; wenn in dem letzterwähnten Fall der positive Anteil des Potentials gering ist und der negative Anteil des Potentials groß ist, kann die Erfindung genauso angewendet werden. Wenn folglich die Bildbereichsladung negativ ist, lassen sich die vorerwähnten Beziehungen (1) bis (4) durch die folgenden Beziehungen (1') bis (4¹) darstellen
10

max 'L D mm

Iv . - v_ I > lv_T - v 11 (2')

^v mm L L max

|v . - ν. Uiv_T - ν I

mm ü L max

^Vmin~ ^VD -|vth-Yl (3')

^ ^VL
20

Bei der Erfindung wird ein Entwickler aus kugelförmigen Partikeln verwendet. Dieser kugelförmige Entwickler hat den Vorteil, daß er eine höhere Fließfähigkeit schafft, daß eine gleichförmige Ladung durch eine verbesserte Reibungsladung an dem Entwicklerhalteteil erreicht ist,und daß er wegen der kleineren Berührungsflächen mit dem Entwicklerhalteteil oder dem das Bild tragenden Teil weniger einer ungleichmäßig wirkenden Kraft, wie beispielsweise der Van der Waal'sehen Kraft ausgesetzt ist, weshalb er

sich gleichbleibend gut und leicht in der Übergangsphase von dem Entwicklerhalteteil und in der Rückübergangsphase von dem das Bild tragenden Teil trennen läßt und ein zufriedenstellendes, sichtbares Bild mit einer guten tonalen bzw. Tonwiedergabe geschaffen wird, wobei sich extrem we-

nig Entwickler auf dem bildfreien Bereich absetzt.

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Der bei der Erfindung verwendete Entwickler aus kugelförmigen Partikeln kann auf verschiedene Weise aufbereitet werden. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren ist das sogenannte Sprühtrocknungsverfahren, bei welchem ein durchgearbeitetes Gemisch aus Harz, einem Pigment, einem Ladungsreguliermittel (und Magnetpulver im Falle eines magnetischen Entwicklers) in einem Lösungsmittel gelöst und aus einer Düse in Heißluft pulverisiert wird, um das Lösungsmittel von der Oberfläche der auf diese Weise pulverisierten Partikel zu verdampfen und gleichzeitig durch die Oberflächenspannung des Lösungsmittels während der Verdampfung kugelförmige Partikel zu bilden. Ein anderes Verfahren ist das sogenannte Flußbeschichtungs-Verfahren, bei welchem die Tonerpartikel in pulverisiertem Zustand in Heißluft geblasen werden, um das an der Oberfläche der Partikel vorhandene Harz zu schmelzen und um durch die Oberflächenspannung des auf diese Weise geschmolzenen Harzes kugelförmige Partikel zu bilden. In einem einfacheren Verfahren können die kugelförmigen Partikel dadurch erhalten werden, daß die Entwicklerpartikel in heißem Wasser umgerührt werden, um die Partikel weich zu machen, worauf sie filtriert und getrocknet werden.

Die vorbeschriebenen Verfahren zum Bilden von kugelförmigen Partikeln sind auch bei dem sogenannten Mikrokapsel-Toner aus einem gut fixierbaren Kernmaterial anwendbar, das mit einer Harzschicht umgeben ist, wie in den japanischen Patentanmeldungen Sho 49-1588 und Sho 51-35867 beschrieben ist.
30

Nachfolgend werden nun verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Ausführungsform 1

Ein elektrostatisches latentes Bild mit einem Dunkelpotential von etwa 500V bzw. einem Hellpotential von ca. OV,

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welche den dunklen und hellen Bereichen eines Bildes entsprechen, wurde auf einem photoleitfähigen Material mit einem dreilagigen Aufbau aus einer Gegenelektrode, einer photoleitfähigen CdS-Schicht und einer Isolierschicht gebildet. Eine photoleitfähige Trommel mit einem Durchmesser von 80mm, die das vorerwähnte elektrostatische Muster auf der Oberfläche trägt, wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 110mm/s gedreht, und es wurde die in Fig.5 dargestellte Entwicklungseinrichtung verwendet. In der dargestellten Entwicklungseinrichtung wurde ein nichtmagnetischer Zylinder 5 (der nachstehend als Hülse bezeichnet wird) mit einem Durchmesser von 30mm in Pfeilrichtung mit derselben Umfangsgeschwindigkeit wie die photoleitfähige Trommel gedreht, wobei der Zylinder und die Trommel so angeordnet waren, daß zwischen ihren Oberflächen ein Abstand von 30On bestand. In der Hülse 5 ist eine ein Magnetfeld erzeugende Einrichtung 8 fest angeordnet, bei welcher ein Magnetpol 8a in dem Entwicklungsbereich gegenüber der photoleitfähigen Trommel vorgesehen ist, um eine Flußdichte von 750 Gauß an der Oberfläche der Hülse zu erzeugen, während ein Magnetpol 8b mit 800 Gauß gegenüber einem Teil 9 angeordnet ist, durch das die Dicke der Tonerschicht festgelegt wird, die in unmittelbarer Nähe des Magnetpols in Form von vertikal ausgerichteten Nadeln aus-

^ZJ gebildet ist. Das die Tonerdicke festlegende Teil 9 ist in einem Abstand von 150μ von der Oberfläche der Hülse 5 angeordnet, um dadurch die Dicke der Tonerschicht kleiner zu halten als den Abstand zwischen der photoleitfähigen Trommel 4 und der Hülse 5. Zum Festlegen der Dicke der

Tonerschicht mittels eines umformenden Magnetfelds kann

auch ein magnetisches Teil 9 verwendet werden, wie beispielsweise in der US-Patentanmeldung S.N. 938 494 beschrieben ist. Zum Transport des Entwicklers sind Magnetpole 8c und 8d vorgesehen.
35

Um an dor Hülse 5 ein elektrisches Wechselfeld zu schaf-

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' fen, wurde eine Wechselvorspannung mit 800V (Scheitel/ Scheitelwert) mit einer Frequenz von 200Hz, der eine Gleichspannung von 200V überlagert war, von einer Energiequelle 6 aus angelegt. Um eine schleierfreies Bild mit

einer ausgezeichneten tonalen bzw. Tonwiedergabe zu erhalten, wurde in der vorstehend beschriebenen Entwicklungseinrichtung ein magnetischer Einkomponententoner verwendet, welcher aus einem Gemisch aus durch Druck fixierbarem Polyäthylen und Magnetit in einem Gewichtsverhältnis von 3:1

besteht und in Form von Kugelpartikeln mit einem mittleren Durchmesser von 10μ hergestellt wurde, indem das Gemisch in Xylol feinstverteilt wird und die auf diese Weise erhaltene Dispersion in heißer
trocknung sprühzerstäubt wird.

erhaltene Dispersion in heißer Luft von 130°C durch Sprüh-

Ausführungsfprm 2

Ein im folgenden beschriebener Mikrokapseltoner wurde bei der Entwicklung eines elektrostatischen ,latenten Bildes in Verbindung mit dem photoempfindlichen Material und der

Entwicklungseinrichtung verwendet, die in Verbindung mit der Ausführungsform 1 beschrieben worden sind, wobei ein zufriedenstellendes Ergebnis erhalten wurde. Das Kernmaterial des Mikrokapsel-Toners wurde dadurch aufbereitet, daß 3 Gewichtsteile Polyäthylen und 1 Gewichtsteil Magnetit in einer Kugelmühle bei 150⁰C geknetet wurden, die erhaltene Mischung dann zerkleinert und durch einen Sortierer die Partikel aussortiert wurden, die kleiner als 7 μ sind.

Ein Styrol-Bufcadien-Harz wurde in Methyläthylketon gelöst, und das vorbeschriebene Kernmaterial wurde damit vermischt. Das in dem Kernmaterial verwendete Polyäthylen ist in Methyläthylketon unlöslich. Das auf diese Weise erhaltene Gomisch wurde durch Sprühtrocknung in heißer Luft von

OJ Q

100 C zersprüht, um das Polyäthylketon zu verdampfen, wodurch das Styrol-Butadienharz in Kugclform auf dem PoIy-

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] äthylen-Kernmaterial aufgebracht wird; der dadurch erhaltene Mikrokapsel-Toner wurde in der vorbeschriebenen Entwicklungseinrichtung verwendet.

Ausführungsform _3

In Fig.6 sind ein ein latentes Bild tragendes Teil 11 mit einer Isolierschicht an der Oberfläche eines photoempfindlichen Materials, eine Gegenelektrode 12 ,eine nichtmagnetische Hülse 13, eine in der Hülse untergebrachte, feststehende Dauermagnetrolle 17, ein ein abstoßendes Magnetfeld erzeugender Magnetpol 17a und ein magnetischer Toner 7 dargestellt, welcher wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in kugelförmigen Partikeln ausgebildet ist und aus einem durchgekneteten und zerkleinerten Gemisch aus 75% Styrol-Meleinsäure-Harz, 20% Ferrit, 3% Ruß und 2% eines Ladungsreguliermittels gebildet ist. Ferner ist ein Tonerbehälter 19 und eine magnetische (Eisen-) Schneide 16 dargestellt, die gegenüber einem magnetischen Pol 17b (um dadurch eine Flußdichte von 850 Gauß an der Hülsenoberfläche zu schaffen) der feststehenden Magnetrolle und im Abstand von 240μ. von der Hülsenoberfläche angeordnet ist.Beim Drehen der Hülse wird der magnetische Toner in einer Dicke aufgebracht, die durch die magnetische Kraft der magnetischen Schneide 16 festgelegt ist, und wird zu dem Entwicklungsbereich A weiterbefördert. In dieser Ausführungsform hat die aufgebrachte Tonerschicht eine mittlere Dicke von etwa 100μ; im Bereich A, wo das abstoßende Magnetfeld ausgebildet ist, wird die Schichtdicke jedoch größer und weist eine Höhe von etwa 200μ auf. Das das latente Bild tragende Teil 1 und die Hülse 3 sind in einem minimalen Abstand von 300μ angeordnet. Die magnetische Flußdichte an der Hülsenoberfläche in unmittelbarer Nähe des abstoßenden Pols beträgt 800 oder 780 Gauß an den Polen N1 bzw. N2 und beträgt 40 Gauß zwischen den Polen N1 und N2, wo die Dichte am kleinsten ist.

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' Für die Ausbildung eines elektrischen Wechselfeldes im Bereich A ist eine Energiequelle 15 vorgesehen, deren Ausgang an die Hülse 13 und die magnetische Schneide 16 angelegt wird, während die Gegenelektrode 2 auf Erdpotential· gehalten ist- Das latente Bild auf dem das latente Bild tragenden Teil 11 weist Potentiale von etwa 500V bzw. etwa OV in dem Bildbereich und dem bildfreien Bereich auf, während die angelegte Spannung bei einer Frequenz von 300Hz eine sinusförmige Wellenform mit einem Maximalwert von 670V und einem Minimalwert von -230V hat. Das das latente Bild tragende Teil 11 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 110mm/s gedreht, wobei die Hülse 13 in derselben Richtung und mit im wesentlichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit in dem Entwicklungsbereich gedreht wird. Mit

'^J der vorbeschriebenen Anordnung ist ein zufriedenstellendes sichtbares Bild geschaffen worden.

Die Aufgabe des abstoßenden Magnetfelds in dieser Ausführungsform wird im folgenden anhand der Fig.7 beschrieben, ^ in welcher das Verhalten des Magnetfeldes und des Toners in dem Entwicklungsbereich gezeigt ist. In dem Bereich eines abstoßenden Magnetfeldes, das durch entsprechend angeordnete Magnetpole derselben Polarität erzeugt worden

ist, wie inFig.7 dargestellt, befinden sich Tonerketten 14, nc.

die in Nadelform entlang der Magnetkraflinie angeordnet sind, in einem vollständig gestreckten Zustand und werden von der Stelle A zur Ste^e B zusammen mit der Verschiebung der nichtmagnetischen Hülse 13 verschoben, wobei die Nadeln in Richtung zu der das latente Bild tragenden Ober-

fläche des Teils 11 verlaufen. In diesem Bereich ist folglich die Dichte der kugelförmigen Tonerpartikel niedrig und die Haftungskraft zwischen den Partikeln oder zwischen den Partikeln und der Hülse ist schwach, so daß der Tonerübergang zu dem das latente Bild tragenden Teil ohne weiteres

stattfindet. Der gestreckte Zustand der Tonerketten erhöht die Empfindlichkeit gleichmäßig entlang der Magnetkraftli-

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nien am Urnfangsteil 4a des Bildbereichs 4, wodurch eine feine Linie ausgezeichnet reproduzierbar ist. Außerdem weist das erhaltene Bild eine gute tonale bzw. Tonwiedergabe vermutlich infolge der mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgenden Tonerverschiebung von der Stelle A zu der Stelle B auf.

Wahrscheinlich wegen der geringen (sparce) Dichte der Tonerpartikel ist es schwieirig, ein fein ausgeführtes Bild zu erhalten. Die stark gestreckten Tonerpartikel kommen mit der das Bild tragenden Oberfläche in Berührung, wodurch es zu einer Schleierbildung an dem bildfreien Bereich kommt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Anlegen des vorerwähnten elektrischen Wechselfeldes zwisehen der Gegenelektrode 12 und der Hülse 13 die vorerwähnten Nachteile beseitigt sind, wodurch ein fein ausgeführtes Bild hoher Güte geschaffen werden kann, das eine gute tonale bzw. Tonwiedergabe aufweist und bei dem feine Linien gut wiedergegeben sind. Die Wirkung des elektrisehen Wechselfeldes kann folgendermaßen erklärt werden.

Während des Durchlaufens des Entwicklungsbereichs erzeugt das elektrische Wechselfeld eine Hin- und Herbewegung der kugelförmigen Tonerpartikel zwischen der Hülse und dem das *■·* latente Bild tragenden Teil. Aufgrund der Hin- und Herbewegung werden die Tonerpartikel, die einmal in der Kettenform auf der das latente Bild tragenden Oberfläche aufgebracht sind , zerlcxjt und werden wieder gleichförmig auf der Oberfläche angeordnet. Auch das elektrische Feld er-

möglicht eine Verteilung des Toners, der in einem großen Flächenbereich der Hülse bei der Entwicklung angeordnet ist; durch das elektrische Feld wird der Toner verteilt, der bei der Entwicklung auf einem großen Flächenbereich der Hülse vorhanden ist und dadurch kann ein fein ausgeführtes Bild erhalten werden. Der Schleier, der sich in dem bildfreien Bereich durch den Kontakt mit der Tonerkette ausbildet, kann während der Umkehrphase des elektri-

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sehen Wechselfeldes beseitigt werden.

Ausführungsform 4

In Fig.8 sind ein photoempfindliches Selenteil 21, ein Tonerhalteteil 22 aus einem leitfähigen Gummi oder Kautschuk und ein die Tonerdicke festlegendes Teil 20 aus Chloropren Gummi dargestellt, das gegenüber einem Magnetpol 23b (mit einer Flußdichte von 1000 Gauß) einer Magnetrolle 23 angeordnet und mit Druck an dem Tonerhalteteil 22 in Anlage gehalten ist. Der Toner 24 ist wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen aus kugelförmigen Partikeln gebildet und besteht aus einem durchgekneteten und zerkleinerten Gemisch aus 65% Styrolharz, 32% Magnetit und 3% eines Ladungsreguliermittels. Die Tonerschicht hat eine

• 5 mittlere Dicke von etwa 80μ und wird in dem Entwicklungsbereich durch die Wirkung eines abstoßenden Magnetpols 23a maximal etwa 160μ stark. Das Tonerhalteteil 22 ist in dem Entwicklungsbereich in einem Abstand von etwa 200μ von dem das latente Bi^d tragenden Teil 21 angeordnet. Die durch

*v die abstoßenden Magnetpole 23a in dem Entwicklungsbereich geschaffene Magnetflußdichte beträgt an dem Pol N1 1000 Gauß oder an dem Pol N2 960 Gauß und beträgt 600 Gauß zwischen den Polen N1 und N2, wo die Dichte am geringsten ist. Das latente Bild hat in dem Bildbereich ein Potential von 600V und in dem bildfreien Bereich ein Potential von 50V. Eine Energiequelle 25 gibt eine Wechselspannung in Form einer Rechteckwelle mit einer Frequenz von 400Hz und mit einem Maximalwert von -300V ab. Das photoempfindliche Teil 21 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 200mm/s ge-

dreht,und das Tonerhalteteil 22 wird in derselben Richtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 193mm/s weiterbefördert. Mit der vorbeschriebenen Anordnung wurde ein zufriedenstellendes Bild erhalten.

Die folgende Ausführungsform ist eine Entwicklungseinrichtung für eine Linienwiedergabe, wobei eine Magnetfeldkom-

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ponente parallel zu der Oberfläche des Entwicklerhalteteils oder der Hülse in einem Entwicklungsbereich nahe bei dem das latente Bild tragenden Teil ausgebildet ist.

^ Ausführungsform 5

In Fig.9A ist ein feststehender Dauermagnet 32 von einer rotierenden Hülse 31 umgeben, und eine magnetische (Eisen-) Schneide 3 3 ist in einem Abstand von 250μ von der Hülsenoberfläche angeordnet, um dadurch das Aufbringen eines Toners 34, der ,wie vorstehend beschrieben, in Form von kugelförmigen Partikeln ausgebildet ist, auf der Hülse mittels eines Magnetfeldes festzulegen, das durch ein Zusammenwirken mit dem gegenüberliegenden Magnetpol N1 ausgebildet ist. Die Tonerschichtdicke auf der Hülse beträgt etwa 80μ. Die Magnetflußdichte an der Oberfläche der Hülse ist entsprechend den Polen S1, N1, S2 oder N2 650, 850, 850 bzw. 600 Gauß.

Bei dieser Ausführungsform wird ein negativer, isolieren-

der Magnettoner verwendet, der aus einem durchgekneteten und zerkleinerten Gemisch aus 68% Styrolakrylharz, 30% Magnetit und 2% eines negativen Ladungsreguliermittels gebildet ist und in Form von kugelförmigen Partikeln in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist. Eine photoempfindliche Trommel 35 ist das das latente Bild tragende Teil, welches ein positives Ladungsmuster hält und welche in derselben Richtung und mit im wesentlichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Hülse gedreht wird. Die Hülse und die Trommel bilden einen Entwicklungsbereich an der Stelle, wo sie sehr nahe einander gegenüberliegen und haben in dem Entwicklungsbereich einen Abstand von 300μ voneinander.

__ς Eine Energiequelle 36 liefert eine Wechselvorspannung mit einer verzerrten, sinusförmigen Welle mit einer Frequenz von 400Hz und einer Amplitude (Scheitel/Scheitelwert) von

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1500V, wie in Fig.9C dargestellt ist, bezüglich der geerdeten Gegenelektrode des das latente Bild tragenden Teils; durch das angelegte elektrische Wechselfeld kommt es zu einer Hin- und Herbewegung der Tonerpartikel in dem Ent-Wicklungsbereich und damit zu der Bildentwicklung. Mit der vorbeschriebenen Anordnung wird ein zufriedenstellendes Bild mit einer guten Tonwiedergabe erhalten, obwohl auf dem Untergrund ein gewisser Schleier festzustellen ist. Mit der in Fig.9B dargestellten Anordnung kann ein sehr gutes Linienbild ohne einen Untergrundschleier erhalten werden. In dieser Anordnung hat das Magnetfeld an der magnetischen Schneide eine Stärke von 850 Gauß wie im Fall der Fig.9A.jedoch ist die Mitte A des Entwicklungsbereichs um 18 gegenüber der Mitte des Magnetpols verschoben und hat eine vertikale Feldstärke von 350 Gauß . Es ist auch eine horizontale Feldkomponente vorhanden, welche eine Stärke von 500 Gauß hat. Das Fehlen des Untergrundschleiers kann etwa folgendermaßen erklärt werden. In Fig.10 ist schematisch die Toneranordnung in unmittelbarer Nähe des Magnetpols dargestellt. Hierbei ist mit Y die Mitte des Poles bezeichnet, wo das Magnetfeld nur aus der vertikalen Komponente gebildet wird, so daß die kettenartig aufgereihten Tonerpartikel aufrecht zu dem das latente Bild tragenden Teil 35 angeordnet sind. An der gegenüber der Polmitte

2^J verschobenen Stelle X wird eine starke Feldkomponente erzeugt, so daß die kettenartig aufgereihten Tonerpartikel entlang des Tonerhalteteils etwa horizontal liegen. Aus diesem Grund ist die gegenseitige Bindung zwischen den Tonerpartikeln an der Stelle X stärker, wodurch der FeId-Schwellenwert größer ist, der eine Tonertrennung von dem Tonerhalteteil bewirkt, so daß ein ausreichend hoher Bildschwärzungsgrad in dem Bereich mit hohem Potential durch die Wirkung der Wechselvorspannung erhalten wird, während die Schleierausbildung in dem Bereich mit einem niedrigen Potential in zufriedenstellender Weise unterdrückt ist.

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Ausführungsform

In Fig.11 ist eine abgewandelte Äusführungsform dargestellt, in welcher die gleichen Teile wie in Fig.9A und 9B mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. In dieser ^ Ausführungsform ist die Stelle A in der Mitte zwischen zwei Polen So und No angeordnet, die unterschiedliche Polaritäten aufweisen und eine vertikale Magnetfeldstärke von 700 Gauß haben, wodurch das Magnetfeld an der Stelle A eine horizontale Komponente von 600 Gauß und eine vertikale Komponente von 0 Gauß hat. Mit der vorbeschriebenen Anordnung kann ein äußerst klares, schleierfreies Bild erhalten werden.

Ende der Beschreibung

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Claims

Patentansprüche

( 1. Entwicklungsverfahren mit einem Entwicklerübergang von einem Entwicklerhalteteil, das in einem bestimmton Abstand von einem das latente Bild tragenden Teil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklerhalteteil, das einen Entwickler aus im wesentlichen kugelförmigen Partikeln trägt, in einem bestimmten AbstanΛ in Gegenüberläge von dem das latente Bild tragenden Teil angeordnet wird, so daß der Entwickler auf dem Entwicklerhalteteil mit der oberfläche des da-'? latente Bild tragenden Teils nicht in Berührung kommt, und daß ein elektrisches Wechselfeld an das Entwicklerhalteteil angelegt wird, damit sich zur Durchführung der B ι!dentwicklung die kugelförmigen Entwicklerpartikel zwischen dem das latente Bild tragenden Teil und dem Entwicklerhaltoteί1 hin- und horbewegen.

2. Entwicklungsverfaliren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichne t, daß dor Entwickler ein Mikrokapsel-Toner i:;t .

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' J. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ich net, daß das elektrische Wechselfeld ein niederfrequentes elektrisches Wechselfeld mit einer Frequenz ist, die nicht über IkHz hinausgeht.

4. Entwicklungsvorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der folgenden Bedingung genügt ist:

0,3 χ Vp^ f ^ 1000

wobei Vp die Umfangsgeschwindigkeit (in mm/s) des das latente Bild tragenden Teils und f die Frequenz (in Hz) des

elektrischen Wechselfeldes ist.
15

5. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein abstoßendes Magnetfeld in einem Bereich des Entwicklerhalteteils ausgebildet wird, der der Oberfläche des das latente Bild tragenden Teils

gegenüberliegt.

6. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Abstand zwischen dem nichtmagnetischen rotierenden Teil und dem das latente

Bild tragenden Teil größer ist als die Dicke des Entwicklers an der dem minimalen Abstand entsprechenden Stelle.

7. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfeldkomponente, die

parallel zu der Oberfläche des Entwicklerhalteteils verläuft, in einem Teil oder Bereich nahe der Oberfläche des das latente Bild tragenden Teils ausgebildet ist.

8. Entwicklungscinrichtung für eine Bildentwicklung durch einen Tonerübergang zu einem latenten Bild von einem Entwicklerhalteteil, das in einem bestimmten Abstand von dem

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• das latente Bild tragenden Teil angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Versorgen des Entwicklerhalteteils (5; 13; 22; 31} mit einem Entwickler in Form von im wesentlichen kugelförmigen Partikeln; durch eine Einrichtung, um das Entwicklerhalteteil (5; 13; 22; 31) in der Weise anzuordnen, daß ein Zwischenraum zwischen der Oberflächenschicht der kugelförmigen Entwicklerpartikel auf dem Entwicklerhalteteil (5; 13; 22; 31) und dem das latente Bild tragenden Teil (4; 11; 21; 35) gebildet ist, und durch eine Einrichtung (6; 15; 25; 36) zum Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an den Zwischenraum.

9. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e '5 kennzeichnet, daß der Entwickler ein Mikrokapsel-Toner ist.

10. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch g ekennzeichnet, daß das elektrische Wechselfeld

^ ein niederfrequentes elektrisches Feld ist, dessen Frequenz nicht über IkHz hinausgeht.

11. Entwicklungseinrichtung zur Durchführung einer Bildentwicklung, indem eine Schicht aus Magnettoner auf einem

nichtmagnetischen, rotierenden Teil ausgebildet wird, das eine Magnetrolle umgibt und das in einem bestimmten Abstand in Gegenüberlage zu einem das latente Bild tragenden Teil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnettoner in Form von kugelförmigen Par-

tikeln ausgebildet ist,und daß eine Einrichtung (8a; 17a) zur Ausbildung eines abstoßenden Magnetfeldes an der gegenüberliegenden Fläche und eine Einrichtung (6; 15; 25; 36) zum Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an den

Zwischenraum vorgesehen sind.
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j 12. Entwicklungseinrichtung zur Durchführung einer

Bildentwicklung, indem eine Schicht aus Magnettoner auf einem nichtmagnetischen, rotierenden Teil ausgebildet
wird, das eine Magnetrolle umgibt und das in einem be- r stimmten Abstand in Gegenüberlage zu einem das latente

Bild tragenden Teil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnettoner in Form von kugelförmigen Partikeln ausgebildet ist und daß ein Magnetpol eine Magnetfeldkomponente erzeugt, die parallel zu der IQ Oberfläche des nichtmagnetischen, rotierenden Teils
verläuft.

13. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklungsbe-

reich (A) zwischen zwei Polen (So, No) mit unterschiedlichen Polaritäten des Magneten angeordnet ist.

14. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler ein

magnetischer Entwickler ist, der magnetisches Material in einem Verhältnis von 20 bis 50 Gewichtsprozent enthält, und daß die parallele Feldkomponente eine Stärke hat, die nicht unter 30 mT liegt.

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