DE3034093A1

DE3034093A1 - Entwicklungseinrichtung

Info

Publication number: DE3034093A1
Application number: DE19803034093
Authority: DE
Inventors: Hatsuo Matsudo Chiba Tajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-09-11
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE3034093C2; JPS641022B2; JPS5640862A; US4383497A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungseinrichtung und insbesondere auf eine Entwicklungseinrichtung, die in ein Bilderzeugungsgerät, beispielsweise ein 20 elektrofotografisches Gerät usw. zur Entwicklung eines Ladungsbildes eingebaut ist, das auf einem Bildträger, beispielsweise einer fotoempfindlichen Trommel etc., ausgebildet ist.

25 Als Entwicklungsverfahren, die einen Einkomponentenentwickler verwenden, sind bis jetzt die verschiedensten Arten, wie beispielsweise das Pulverwolkenverfahren, bei dem die Tonerteilchen in zerstäubter Form verwendet werden, das Kontaktverfahren, bei dem eine Tonerschicht

30 gleichförmiger Dicke, die auf einer aus einem Band, einem Streifen oder etwas ähnlichem bestehenden Entwicklungswalze gebildet ist, in Berührung mit der Trägerfläche des Ladungsbildes gebracht wird, um hierdurch die Entwicklung durchzuführen, das Übersprung-

35 bzw. Übertragungsverfahren, bei dem die Tonerschicht

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Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070

Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844

Poüischeck (München) Kto. 670-43-304

gegenüber der Trägeifläche des Ladungsbildes ohne Kontakt zwischen beiden angeordnet ist, und die Tonerteilchen veranlaßt werden^, selektiv zu der Bildträgerfläche aufgrund des elektrischen Feldes an dem Ladungsbild zu fliegen, das Magnettrockenverfahren,: .bei dem eine Magnetbürste durch die Verwendung eines elektrisch leitenden Magnettoners gebildet wird, und diese Magnetbürste zu einer Berührung der Ladungsbild-Trägerfläche IQ veranlaßt wird, um so die Entwicklung durchzuführen, sowie weitere Verfahren bekannt.

Von diesen verschiedenen Entwicklungsverfahren ist das Übertragungsverfahren als einzigartig bekannt. Dieses Verfahren wird mit einem derartigen Aufbau durchgeführt, daß der Entwickler in einer dünnen Schicht auf eine Entwicklerträgereinrichtung aufgebracht wird und anschließend eine Ladungsbildfläche gegenüber der vorderen Oberflächenschicht des dünn aufgetragenen Entwicklers angeordnet wird.

Bei diesem Aufbau wird der Entwickler durch die elektrostatische Anziehungskraft veranlaßt, von der Entwicklerträgereinrichtung zu der Ladungsbildoberfläche zur Aus— führung der Entwicklung zu fliegen (vgl. ÜS-PS 2 839 und US-PS 3 232 190). Gemäß dem Übertragungsverfahren wird der Entwickler nicht nur nicht von den Abschnitten ohne Bild angezogen, da diese kein Ladungsbildpotential haben, sondern der Entwickler berührt auch nicht die Abschnitte ohne Bild, so daß eine hervorragende Entwicklung, die vollständig frei von Grundschwärzung ist, durchgeführt werden kann.

Bei Berücksichtigung der Tatsache jedoch, daß während der Entwicklung das Fliegen der Tonerteilchen aufgrund

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des elektrischen Feldes des Ladungsbildes verwendet wild, weist das erhältliche sichtbare Bild im allgemeinen eine mangelnde Schärfe an seinen Kanten auf, so daß das sich ergebende Bild Klarheit vermissen läßt. Im Falle der Entwicklung eines linearen Bildes wird es dünner im Aussehen als die Vorlage entwickelt und es ergibt sich lediglich ein an Tonwerten armes Bild (Aufgrund der steilen Gradation[y) der charakteristischen ' 0 Kurve der Bilddichte in Hinblick auf das Ladungsbildpotential) .

Die selben Erfinder wie bei der vorliegenden Anmeldung haben in den US-Patentanmeldungen 938 494, 938 101 , '5 938 494 und 58 434 neue Entwicklungsverfahren vorgeschlagen, bei denen Schärfe und Tonwert des Bildes, die bei den herkömmlichen Übertragungsverfahren Anlaß zu Problemen gaben, verbessert sind.

Die beiden ersteren Entwicklungsverfahren haben eine derartige Ausführung, daß ein Einkomponentenentwickler gleichmäßig auf eine Entwicklerträgereinrichtung aufgetragen wird, um eine dünne gleichmäßige Entwicklerschicht zu bilden; diese dünne Entwicklerschicht wird

gegenüber der Ladungsbildfläche mit einem kleinen Spalt zwischen beiden derart angeordnet, daß die äußere Oberfläche der Entwicklerschicht nicht in Berührung mit der Ladungsbildfläche steht; anschließend wird die Entwicklung dadurch ausgeführt, daß der Entwickler gegen-

über den Bildabschnitten durch die elektrostatische

Anziehungskraft vorgeschoben wird. Da die Entwicklung durch diese Verfahren in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der Entwickler nicht in Berührung mit den Abschnitten ohne Bild steht, kann ein scharfes Bild, das 35

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frei von Grundschwärzung ist, erhalten werden.

Die beiden letzteren Verfahren sind in derselben Weise c wie die beiden obigen Verfahren ausgeführt, zusätzlich wird jedoch eine Wechsel-Vorspannung als Entwicklungsvorspannung zwischen die dünne Entwicklerschicht und die Ladungsbildfläche angelegt und ein Spalt zwischen der Ladungsbildfläche und der Entwicklerträgerexnrichtung

IQ im Verlauf der Zeit geändert. Gemäß diesen Entwicklungsverfahren wird der Entwickler veranlaßt, sogar die Abschnitte ohne Bild des Ladungsbildes in der anfänglichen Stufe der Entwicklung derart zu erreichen, daß die Entwicklung mit Halbtonbereichen durchgeführt werden kann, wobei der Entwickler veranlaßt wird, an den Abschnitten mit Bild allein im Verlauf der Zeit anzukommen. Durch dieses Entwicklungsverfahren könnte die Bildentwicklung frei von Schwärzung und einem scharfen resultierenden Bild und einer äußerst günstigen Reproduzierbarkeit der Halbtöne durchgeführt werden.

Bei diesen Entwicklungsverfahren ist es wichtig, daß eine dünne Entwicklerschicht gleichförmig auf die Entwicklerträgerexnrichtung aufgetragen wird. Während der magnetische Einkomponentenentwickler leicht praktisch anwendbar ist, da er relativ leicht durch die kombinierte Verwendung einer Magneteinrichtung gesteuert werden kann, ist es schwierig mit dem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler stabile und gute Ergebnisse zu erzielen. Es ist deshalb bei jedem der vorstehend erläuterten Entwicklungsverfahren allgemein üblich, den nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler auf die Entwickxerträgereinrxchtung, beispielsweise eine gewöhnliche Entwicklungswalze etc. aufzubringen,"dann den Entwickler durch ein Reibungsladungsteil aufzuladen und anschließend

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die Entwickler ti ägei. einrichtung gegenüber der Ladungsbildfläche anzuordnen.

Wenn jedoch die zu der Entwicklungswalze nachzuliefernde Toneimenge nicht konstant ist, und der Toner-auf dem. Reibungsladungsteil und der Entwicklungswalzenoberfläche aufgrund der Abnutzung des Reibungsladungsteils und der Entwicklungswalze durch die Reibung zwischen beiden ge-

IQ schmolzen und verdickt ist, treten unvermeidlich unregelmäßigkeiten beim Tonerauftrag auf, wodurch die elektrische Ladungsmenge für die Tonerladung unregelmäßig wird. Diese Unregelmäßigkeiten werden im Kopierbild in Form von Biidunregelmäßigkeiten aufgrund der

Entwicklung wiedergegeben. - -

Wenn ferner die Oberfläche der Entwicklungswalze unregelmäßig in bezug auf das Halten der Tonerteilchenschicht auf ihr gemacht worden ist, oder wenn eine Toneiträger-Oberflächenschicht, die eine Vielzahl von auf ihr verteilten kleinen Löchern aufweist, verwendet wird, werden die Tonerteilchen, die ^von der unregelmäßigen Oberfläche oder den kleinen Löchern aufgenommen werden, nicht leicht geladen; als Ergebnis hiervon trägt der Toner nicht zu der Entwicklung bei und das Kopierbiid, das erhalten wird, ist schlechter in seiner Entwicklungschaiakteristik und niedrig in seiner Bilddichte.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine neue und hervorragende Entwicklungseinrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend eiläuterten Problempunkte nicht auftreten.

Ferner soll eine Entwicklungseinrichtung geschaffen weiden, die eine hervorragende Entwicklung ermöglicht, die unter Verwendung eines nichtmagnetischen Einkompo-

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nentenentwicklers verwirklicht wird. Außerdem soll erfindungsgemäß eine Entwicklungseinrichtung geschaffen werden, die bei einer Farbbildherstellung verwendet ■ werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Entwicklungseinrichtung geschaffen, die eine Magneteinrichtung, die eine Magnetbürste mit einem Magnetträger bildet, der aufgrund der

ig elektrischen Ladung nichtmagnetische Einkomponententonerteilchen anzieht, und eine Entwicklerträgereinrichtung aufweist, die den angezogenen T-öpyer durch ihre Berührung mit der Magnetbürste der Magneteinrichtung empfängt und die Tonerteilchen zu einer Stelle leitet, an der sie mit einem bestimmten Zwischenraum dem Ladungsbildträgerteil derart gegenüberliegen, daß sie zur Entwicklung dienen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines tatsächlichen Bilderzeugungsgeräts, bei dem die erfindungsgemäße Ent— wicklungseinrichtung verwendet wird,

Fig. 2 den Aufbau einer tatsächlichen erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erklärung des Zustands der Entwicklung der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung,

Fig. 4 einen modifizierten Aufbau der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung,
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Fig. 5 einen weiteren modifizierten Aufbau der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung, und

Fig. 6 eine Seitenansicht im Querschnitt eines tatsächlichen Farbbilderzeugungsgeräts, bei dem die lerf indungsgemäße Entwicklungseinrichtung eingebaut ist.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht zur Erklärung des tatsächlichen Aufbaus des Bilderzeugungsgerätes, bei dem die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung eingebaut ist.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein elektrostatischer Bildträger bezeichnet, der eine fotohalbleitende Schicht aufweist, mit 2 eine Ladungsbilderzeugungseinrichtung, die eine Ladeeinrichtung und eine Bildbelichtungseiniichtung aufweist, mit 3 eine erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung, mit 4 ein Bildempfangsmaterial

^^u für das entwickelte Bild, mit 5 eine Bildübertragungseinrichtung und mit 6 eine Reinigungseinrichtung für den elektrostatischen Bildträger.

Fig. 2 zeigt einen tatsächlichen Aufbau einer erfindungs- ^ gemäßen Entwicklungseinrichtung; mit dem Bezugszeichen 7 ist ein nichtmagnetischer Einkomponententoner bezeichnet, mit 8 eine Magnetwalze, mit 9 eine nichtmagnetische Hülse, mit 10 ein Magnet, mit 11 eine Entwicklungswalze, mit 12

eine Magnetbürste und mit 13 ein Schaber. 30

Für den nichtmagnetischen Toner wird eine Pulvermischung mit einer Teilchengröße im Bereich von 7 bis 15 μΐη verwendet, die im wesentlichen aus 10 Gewichtsteilen Kohlenstoff und 90 Gewichtsteilen Polystvren besteht. Ein geeig-

netes Ladungssteuermittel wird ferner gemischt. Eisen-

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pulver wird für den Träger verwendet. Der Toner und der Träger werden wechselseitig Reibungsladung durch ein nichtgezeigtes Rührteil unterzogen, wodurch sie mit einer bestimmten Polarität entsprechend der Polarität des Ladungsbildes aufgeladen werden.

Die Magnetwalze weist eine drehbare nichtmagnetische Hülse und einen fest im Inneren der Hülse angebrachten Magnet auf. Sie dient dazu, eine aus dem Toner und dem Träger bestehende Magnetbürste zu bilden, um die beiden Materialien zu befördern. Natürlich kann dieselbe Wirkung auch dann erreicht werden, wenn der Magnet gedreht wird und die Hülse feststeht.

Die Anordnung der Magnetpole der fest innerhalb der drehbaren nichtmagnetischen Hülse angebrachten Magneten ist derart, daß, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ein Magnetpol in dem Abschnitt gegenüber der Entwicklungswalze angeordnet ist.-und ein Förder-Magnetpol in einem anderen Abschnitt vorgesehen ist. In der Fig. ist die Anordnung der Magnetpole derart, daß N-PoIe und S-PoIe abwechselnd an vier Stellen angeordnet sind, um die Hülse in vier gleiche Abschnitte zu teilen. Jeder der Magnetpole ist derart gefertigt, daß er eine Magnetfluß-Oberflächendichte von etwa 65 mT (650 Gauss) an der Magnetwalze erzeugt. Angemerkt soll jedoch werden, daß die Polanordnung und die Magnetflußdichte nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt sind; die Hülse kann vielmehr durch zwei, sechs, acht usw.

gleichmäßig geteilt werden. Von Fall zu Fall muß durch die Anordnung nicht notwendigerweise eine gleichmäßige Teilung der Hülse erzeugt werden, d.h. ein abstoßender Pol ist an einer Stelle gegenüber der Entwicklungswalze angebracht und der Fördermagnetpol an einer anderen

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Stelle. Die Entwicklungswalze und die Magnetbürste werden mit einem Spalt von 0,5 bis 10 mm gehalten. Bei diesem Ausfühlungsbeispiel ist eine Spaltgröße von 4 mm gewählt.

Da es keine Möglichkeit gibt, daß die Entwicklungswalze den Ladungsbildträger während der Entwicklung wie bei herkömmlichen Entwicklungseinrichtungen berührt, ist es nicht besonders notwendig, ein Gummimaterial das eine große Biegbarkeit aufweist, für die Oberfläche der Entwicklungswalze zu verwenden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Eisenwalze für die Entwicklungswalze verwendet. Da bei der Erfindung die Entwicklungswalze und der Ladungsbiidträger in einem Zustand gehalten werden, in dem sie sich nicht berühren, ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der Entwicklungswalze und dem Ladungsbildträger nicht notwendigerweise null und die Drehrichtung zwischen ihnen kann entweder

^ vorwärts oder rückwärts sein. Von dem mittels der Magnetwalze zugeführten Toner und Träger haftet allein der Toner an der Oberfläche der Entwicklungswalze an einer Stelle, an der die Magnetwalze in Kontakt mit, oder in der Nähe der Entwickiungwalze ist, aufgrund der aus der Vander Waal's Kraft, der Abstoßkraft der Tonerteilchen, die mit einer Polarität aufgeladen sind, und der "Spiegelkraft" zusammengesetzten Kraft. Die Magnetwalze kann entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung in bezug auf die Entwicklungswalze gedreht werden;

ihre Drehgeschwindigkeit ist nicht notwendigerweise gleichmäßig, sie kann vielmehr variabel entsprechend der Notwendigkeit sein, die auf die Entwicklungswalze aufgetragene Tonermenge zu variieren. Ferner kann die

Magnetwalze an einer Vielzahl von Stufen rund um die 35

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Entwicklungswalze angebracht sein.

ς Wie vorstehend erläutert wurde, beginnen sich die Tonerteilchen in Richtung auf die Entwicklungswalze aufgrund der Berührung des Magnetbüschels mit der Oberfläche der Entwicklungswalze zu bewegen; hierdurch wird eine dünne Toner schicht, die zur Entwicklung geeignet ist, auf der IQ Entwicklungswalze gebildet, wie im folgenden beschrieben werden wird.

Andererseits ist, wie in der Fig. gezeigt ist_r eine von einer Wechselspannung überlagerte Gleichspannung zwischen

■j5 die Entwicklungswalze und das fotoempfindliche Teil gelegt. In dem Fall, daß sowohl das fotoempfindliche Teil als auch die Magnetwalze geerdet sind, wird eine Span- ■ nung zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze in der Richtung ausgebildet, die die Bewegung des Toners beschleunigt, so daß in diesem Falle die Bildung der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze viel einfacher wird. Es erübrigt sich zu sagen, daß es wirkungsvoll ist, die sich von der Magnetwalze zu der Entwicklungswalze bewegende Tonermenge dadurch einzustellen, daß eine weitere elektrische Vorspannungseinrichtung vorgesehen wird. Bei diesem Beispiel wird ein elektrisches Feld in Richtung der Tonerbewegung von der Magnetwalze zu der Entwicklungswalze in Abhängigkeit von der Ladungspolarität des Toners erzeugt. Ferner wird im Hinblick auf das Konstanthalten des elektrischen Feldes zwischen den beiden Walzen eine isolierende Schicht auf der Oberfläche mindestens einer dieser Walzen angebracht, um die elektrische Isolation wirksam zu erhöhen. Wenn die Walzenoberfläche der Magnetbürste mit einem Material mit einem hohen Widerstand, beispielsweise Silikon-

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kautschuk bedeckt ist und eine Spannung von 1 bis 2 kV zwischen die Walzen angelegt wird, kann bei anderen Ausfuhrungsformen dieser Erfindung beispielsweise eine Toner schicht mit einer Dicke von 50 bis 80 μΐη erhalten weiden. Als Materialien mit hohem Widerstand^werden ■ Ethylen-Propylenkautschuk, Fluor enthaltender Kautschuk, Naturkautschuk, Polychlorbutadien, Polyisopren, NBR. usw. füi positiv aufgeladenen Toner verwendet, der im wesentliehen aus Polysyrol, Farbpigment usw. besteht. Silikonkautschuk, Polyurethan, Methylen-Butadienkautschuk usw. weiden für sich negativ aufladenden Toner verwendet. Auf diese Weise kann auf der Oberfläche der Entwicklungswalze eine Toner schicht mit einer Dicke von 30 μπι und mehr gebildet werden, die effektiv für die Entwicklung verwendet werden kann. Die Magnetwalze und die Entwicklungswalze sind in ihrer Form nicht auf die in den Fig. gezeigten Formen beschränkt; vielmehr sind die verschiedensten Modifikationen möglich. Die Tonerteilchen, die zu dei Entwicklungswalze bewegt worden sind, haften an der Entwicklungswalze aufgrund der Spiegelsymmetriekiaft an, die durch die elektrische Ladung, die die Toneiteilchen besitzen, verursacht wird und werden zu dem Entwicklungsabschnitt befördert.

Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung zur Erklärung des Zustandes in dem Entwicklungsabschnitt. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, werden die bildfreie Fläche 13' und die Tonerschichtoberfläche 14 in einem Zustand gehalten, in dem sie sich nicht berühren, während zwischen der Bildfläche 15 und der Tonerschichtoberfläche 14 die Dicke der Tonerschicht in Richtung des elektrischen Feldes gemäß dem Ladungsbild auf dem Bildabschnitt aufgrund des elektrischen Feldes anwächst. Die Tonerteil-

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chen auf der Schicht fahlen fort sich von der Schichtoberfläche zu erheben und in Aufwärtsrichtung zu wachsen, als wenn sich Ähren von Getreidepflanzen vorstrecken würden (dieser Vorgang wird im folgenden "Tonerstreckung" genannt). Damit das Vorderende der Ähre des Tloners Kontakt mit der Bildfläche des Ladungsbildträgers haben kann, wird zuvor ein Spalt b zwischen dem Ladungsbildträger und der Tonerschichtoberfläche gebildet.

Da der Spalt zwischen dem Ladungsbildträger und der Entwicklungswalze derart konstant gehalten wird, daß die Tonerschicht die "Tonerstreckung" im Bildabschnitt zustande bringen kann und daß das Vorderende der so vorgestreckten Ähre des Toners direkt Kontakt mit der Bildfläche haben kann, gibt es auf diese Weise keine Möglichkeit für einen Querfluß der Tonerteilchen während ihres Fluges aufgrund eines Luftstroms, usw. sowie einer Instabilität der Tonerteilchenbewegung, wie eine Abweichung des Aufsetzpunktes der Tonerteilchen aufgrund von Schwingungen usw., wie im Fall der herkömmlichen Übertragungsentwicklung, bei der der Toner gezwungen wird, zur Bildfläche zur Entwicklung zu fliegen. Folglich beseitigt die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung vollständig das Problem der Verringerung der"Bildqualität aufgrund einer Instabilität der Tonerteilchenbewegung. Da, wie vorstehend ausgeführt, die Tonerschicht den bildfreien Teil nicht berührt, tritt keine wie auch immer geartete Schwärzung in diesen bildfreien Teilen

^ou auf. Deshalb kann die Erfindung "im Vergleich mit dem durch irgendein herkömmliches Kontaktentwicklungssystem erhaltenen Bild ein Bild hervorragender Qualität schaffen. Da der Grad der Tonerstreckung von den

Eigenschaften der Tonerteilchen sowie weiteren verwandten 35

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Bedingungen abhängt, kann die Tonerstreckung immer unabhängig von solchen unterschiedlichen Bedingungen stattfinden. Insbesondere ist das elektrostatische Halten der ^ Tonerteilchen vom Standpunkt der elektrostatischen Steuerung des Toners wirksam. Im Fall der üblicherweise verwendeten Tonerteilchen kann eine wirksame Verwendung der "Tonerstreckung" verwirklicht werden, wenn der Zwischenraum bzw. der Spalt b zwischen der elektrostatisehen Bildträgeroberfläche und der Tonerschichtoberfläche auf einem kleineren Wert als dem zehnfachen der Tonerschichtdicke a gehalten wird. Im folgenden soll der Fall erläutert werden, wenn das Vorderende des Toners nicht die Bildfläche des Ladungsbildträgers im Entwicklungsabschnitt berührt, obwohl die Tonerteilchen aus der Toneroberfläche vorgestreckt sind, d.h. der Fall, in dem der Spalt zwischen der Tonerschicht und der Ladungsbildfläche auf einem Wert gehalten wird, der größer als das zehnfache der Tonerschichtdicke ist,

In diesem Fall wird die Klarheit des Bilds an den Kanten der Bildbereiche erniedrigt, wodurch sich ein Problem aufgrund der "Verdünnung" einer Linie in Verbindung mit der Verringerung der Bildtonwerte ergibt.

Um den vorstehend erläuterten Fehler zu beseitigen, kann ein niederfrequentes elektrisches Feld in dem Spalt _Zur Entwicklung aufgebaut werden. Anders ausgedrückt, eine Wechselspannung wird zwischen die Entwicklungswalze und den Bildträger gelegt, um eine, wechselseitige Bewegung der Tonerteilchen zu bewirken, um eine gleichwertige Erzeugung des "TonerVorschubs" zu erzeugen. Die Frequenz wird durch die Entwicklungsgeschwindigkeit bestimmt. In handelsüblichen Kopiergeräten kann die Frequenz so niedrig wie einige zehn Hertz gemacht werden, um ein gutes

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Bild zu erhalten, das frei von Unregelmäßigkeiten bei der Entwicklung ist. Die Wellenform der Wechselspannung ist nicht nur sinusförmig, sie kann auch rechteckig oder dreieckig sein. Die Wellenform ist ferner nicht notwendigerweise symmetrisch. Ferner kann es, wenn-_die Wechsel-Vorspannung angelegt wird, von Zeit zu Zeit vorkommen, daß durch die gleichwertige Erzeugung der Tonerstreckung sogar in der bildfreien Oberfläche eine Grundschwärzung entsteht. In diesem Fall kann dann eine Gleichspannung zu der Wechselvorspannung angelegt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, wenn die Entwicklung durch Drehen der Entwicklungswalze mit einer konstanten Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung in bezug auf den Ladungsbildträger, der sich mit einer Geschwindigkeit von 180 mm/sec. bewegt, durchgeführt wird, der Zwischenraum bzw. der Spalt zwischen der Entwicklungswalze und dem Ladungsbildträger auf 300 μΐη gehalten, um eine Tonerschicht mit einer Dicke von ungefähr 80 um auf der Entwicklungswalze zu bilden, an die eine Spannung mit einem Spitzenwert von +700 V und -200 V, wie sie durch Addieren einer Gleichspannungskomponente von 250 V zu einer Wechselspannung mit einer Frequenz von 200 Hz und einem Spitzenwert von +_ 450 V erhalten wird, als Wechselspannungs-Wellenform angelegt, wodurch ein gutes Bild erhalten werden kann, das frei von Grundschwärzung ist und gute Tonwerte aufweist.

Die Beziehung zwischen der Bilddichte und der Toner-

dicke ist anwendbar auf Tonerteilchen mit einem Durchmesser von 4 bis 10 μπι, wie sie üblicherweise verwendet werden. Während bis zu einer Teilchengröße von 30 um oder in dieser Größenordnung die Dichte des entwickelten Bildes stark mit Rücksicht auf Änderungen

der Dicke der Tonerschicht beeinflußt wird, neigt sie

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dazu bei einer Teilchengröße oberhalb von 30 \im gesättigt zu werden.

^ Demgemäß ist die Bilddichte bei einer Teilchengröße von 30 μίτι oder darunter nicht stabil, weshalb es unverzichtbar ist, die Tonerschicht zu steuern, um so eine gleichförmige Verteilung zu halten, während, bei einer Teilchengröße von 30 um oder darüber eine hervorragende Bilddichte leicht erhalten werden kann, was vorteilhaft ist.

Andererseits ist mit einer Teilchengröße von 100 μΐη oder darüber ein im wesentlichen gesättigter Zustand der Bilddichte bereits erreicht worden, so daß keine Probleme in bezug auf die Bilddichte auftreten. Folglich kann zur Einsteilung des Spaltes zwischen der Ladungsbildträgerfläche und der Entwicklungswalze die Tonerschichtdicke in diesem Bereich willkürlich benutzt werden. Ein Anwachsen der Tonerschichtdicke trägt jedoch zu einem

Anwachsen der wieder aufzufüllenden Tonermenge bei, so daß aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Bedienungsleichtigkeit eine Bildentwicklung mit einem Toner mit einer Teilchengröße von 100 um oder darunter vozuziehen

ist.
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Die Oberfläche der Entwicklungswalze, die derart den Entwicklungsvorgang vollendet hat, wird einmal mittels eines Schaber 13 einem Beseitigungsvorgang von dem auf

ihr verbleibenden Toner unterzogen. Obwohl die Toner-30

beseitigung nicht immer notwendig ist, macht es die Tonerbeseitigung auf der Entwicklungswalzenoberfläche im Anschluß an die Entwicklung möglich, einen ausreichenden und gleichmäßigen Tonerauftrag auf sie mittels der Magnetbürste in dem folgenden Schritt durchzuführen und

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das Auftreten eines Hülsenwalzenschattens zu verhindern, der von Zeit zu Zeit in dem nachfolgend entwickelten Bild aufgrund des Vorhandenseins von verbleibendem Toner in dem vorhergehenden Zyklus auftreten würde. Ein bevorzugtes Material für den Schaber ist ein dünnes Metaliblatt, wie beispielsweise ein Phosphorbronzebiatt mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2 mm oder eine Kautschukplatte, beispielsweise aus Urethankautschuk usw. mit einer Kautschukhärte von 60 bis 90.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erklärung eines modifizierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung, bei der dieselben Ber zugszeichen dieselben Teile wie bei der Einrichtung in Fig. 2 bezeichnen. In der Fig. ist mit dem Bezugszeichen 16 ein Gitternetz bezeichnet, das angebracht ist, um den Träger am Verstreuen aus der Magnetbürste zu hindern. Deshalb erlaubt dieses Gitternetz , während es den

on Durchgang des Toners von der Magnetbürste zu der Entwicklungswalzenoberfläche erlaubt, nicht den Durchgang des Trägers zu dieser. Die Drähtezahl des Gitternetzes ist durch die Teilchengröße des Toners und des Trägers bestimmt. Bei handelsüblichen elektrofotografischen Kopiergeräten sollte sie geeigneterweise zwischen 50 bis 500 Maschen pro Linearzoll und insbesondere zwischen 150 und 300 Maschen pro Linearzoll sein. Bei dem •erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel hat das Gitternetz aus rostfreiem Stahl eine Maschengröße von 250 Maschen pro Linearzoll zur Verwendung mit einem Träger mit einer durchschnittlichen Größenverteilung von 150 um und einem Träger mit einer durchschnittlichen Größenverteilung von 10 um. Dieses Gitternetz kann, außer daß es durch gegenseitiges Weben von Fäden in Kett- und Schußfäden hergestellt werden kann, auch dadurch

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hergestellt weiden, daß eine fotoempfindiiche Flüssigkeit auf eine Metallplatte aufgetragen wird, anschließend fotografisch in einem bestimmten Gittermuster auf dieser ausgeheizt wird, um einen Fotoabdecklack zu bilden.und dieser geäzt wird, um das gewünschte Gitternetz zu bilden. Es ist ferner möglich, eine Spannung an das Gitternetz anzulegen. Wird beispielsweise im Fall einer negativen Polarität (-) des Toners eine Spannung von -1 bis -2 kV an das Gitternetz angelegt, so kann die Bewegung der Tonerteilchen zu der Entwicklungswalze zufriedenstellend durchgeführt werden und eine Tonerschichtdicke von etwa 80 μπι hergestellt werden. Es ist natürlich auch möglich, eine Tonerschicht von 30 μπι

'5 oder in dieser Gegend allein durch Erden zu erhalten, da eine Entwicklungsvorspannung an die Entwicklungswalze angelegt ist. Ferner kann es durchführbar sein, daß das Gitternetz aus demselben Material wie dem des Trägers hergestellt ist, um so dem Toner eine aus-

^O reichende Reibungsladung durch den Zusammenstoß zwischen den Magnetbürsten und dem Gitternetz : zu geben. Ferner ist es möglich, daß das Gitternetz aus einem Isoliermaterial, wie beispielsweise Teflon, Ny-T₀.η, Tetron,

Polyester oder anderen im Handel erhältlichen Materialien nc

hergestellt ist, um so eine elektrische Isolation zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetbürste zu erhalten. Im Falle einer negativen Polarität des Toners, kann eine zufriedenstellende Reibungsladung des Toners bei Verwendung eines Nylon- Gitternetzes, erhalten werden.

Teflon und andere Materialien sind für einen Toner mit positiver Polariät vorzuziehen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Modifikation der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung, wobei dieselben Bezugs-

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zeichen dieselben Teile wie bei den anderen Ausführungsbeispielen bezeichnen.

_ Für die Entwicklungswalze wird eine Aluminiumwalze 11' verwendet, um den Toner auf ihr zu halten. Die Oberfläche dei Aluminiumwalze ist mit einem Nyionnetz 17 mit einer Maschengröße von 200 Maschen pro Linearzoll bedeckt, einem Diahtduichmessei von 50 μΐη und einem Öffnungsverhält-

-,(-> nis von 40 %, um so kleine Löcher auf der Oberfläche der Entwicklungswalze vorzusehen. Mit dem Bezugszeichen 18 ist ein Abstreifmesser zum Einstellen der Tonerschichtdicke bezeichnet. 19 bezeichnet eine Vorspannungs-Anlegewalze um den verbleibenden Toner auf der Entwicklungs-

-I₁- walze nach der Entwicklung zu entfernen; 20 bezeichnet einen Schaber, um den Schaber von der Entwicklungswalzenoberfläche abzuschaben. Wenn die Bildentwicklung dadurch durchgefühlt wird, daß ein Spalt bzw. ein Zwischemaum von 200 μΐη zwischen der Maschenoberfläche

2Q der Entwicklungswalze und der fotoempfindlichen Trommeloberfläche konstant gehalten wird und anschließend an die Entwicklungswalze ein niederfrequentes elektrisches Feld mit einer Gleichspannung von 250 V , der eine Wechselspannung von 500 V mit einer Frequenz von 300 Hz überlagert ist, kann ein von Grundschwärzung freies Bild mit guten Tonwerten erhalten werden. In dem Fall, daß das Gitternetz elektrisch leitend ist, bewegt sich der Toner zu der fotoempfindlichen Tiommel mit einem relativ niedrigen elektrischen Feld, da die Elektrode dem Toner im Zeitpunkt der Entwicklung dicht benachbart ist.

Auf der Oberfläche der vorstehend beschriebenen Entwicklungswalze gibt es eine Vielzahl von kleinen Löchern, in denen die geladenen Tonerteilchen von der Magnetwalze

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Fig. 6 zeigt den konkreten Aufbau eines Farbbilderzeugungsgeiätes, bei dem die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung angewendet wird.

Die fotoempfindliche Trommel 21 ist im wesentlichen aus einer elektrisch leitenden Schicht, einer fotoleitenden Schicht und einer isolierenden Schicht zusammengesetzt.

Eine zu reproduzierende Bildvorlage wird auf ein Vorlagenträgerglas 22 gelegt und der Bestrahlung durch eine Be- ^5 leuchtungslampe 23 ausgesetzt. Abtastspiegel 24 und 25

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tasten die Vorlage in Übereinstimmung mit der Drehung der fotoempfindlichen Trommel 21 ab und bewegen sich zu Stellungen 24' und 25'. Während dieser Zeit bewegt sich die Beleuchtungslampe 23 ebenfalls zu einer Stelle 23'.

Das Bild der Vorlage, die abgetastet worden ist, wird auf die Oberfläche der fotoempfindiichen Trommel über

ein Objektiv 26, einen Spiegel 27, eine Farbtrenneinrich-10

tung 28 und einen Spiegel 29 sowie über eine Einrichtung 30 zum gleichzeitigen Belichten und Entladen abgebildet. Die Farbtrenneinrichtung 28 ist derart ausgebildet, daß entweder ein Blaufilter 28,., oder ein Grünfilter 28„, oder ein Rotter 28., , oder ein Neutralfilter 28. in geeigneter Weise verwendet werden können.

Die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 wird vorher durch einen Klingenieiniger 31 gereinigt und anschließend der Einfluß des vorhergehenden Ladungsbildes durch eine Vorbeleuchtungslampe 32 und einen Vorladungsentferner 33 beseitigt. Ferner wird die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommeloberfläche 21 gleichmäßig durch einen Primärlader 34 geladen und anschließend einer

„ Ladungsentfernung durch die Einrichtung 30 zum gleichzeitigen Belichten und Entladen zusammen mit der Bildbelichtung der Vorlage unterzogen. Anschließend wird eine Gesamtoberflächenbeleuchtung durch eine Gesamtbeieuchtungs-Lichtquelle 35 durchgeführt, wodurch ein

OQ Ladungsbild mit einem hohen Bildkontrast auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel entsteht.

Im Anschluß hieran wird die Beleuchtung des Ladungsbildes durch eine bestimmte Einheit der Entwicklungseinrichtung 36 mit einer Vielzahl von Entwicklungseinheiten durchge-

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führt, die Gelbentwickler 36.., Magentaentv/ickier 31„,

Zyanentwickler 36 _ sowie Schwärζentwickler 3β_Λ nachliefern. Jede der Entwicklungseinheiten hat den Aufbau - wie die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung und hat eine Entwicklungswalze a sowie eine Magne.twalze b.

Bildübertragungsmaterial 37, auf das das entwickelte Bild übertragen wird, wird mitteis einer Papiertrans-

I^ portwalze 38 einer Biidübertragungseinheit 39 zugeführt. Die Bildübertragungseinheit 39 hat einen Greifer 40, der das Bildübertragungsmaterial durch Festhalten des Kopfendes des Bildübertragungsmaterial 37 hält. Das Bildübertragungsmaterial 37 wird einer Koronaentladung c von seiner Rückseite mittels eines Bildübertragungs-.Koronaentladers 41 unterzogen, der in der Bildübertragungseinheit 39 angeordnet ist, wodurch das auf der fotoempfindlichen Oberfläche entwickelte Bild übertragen wird. Das Bildübertragungsmaterial 37 wird im Fall einer einfarbigen Kopie unverzüglich von der Bildübertragungseinheit durch die Wirkung einer Trennklaue 42 getrennt. Im Fall einer mehrfarbigen Reproduktion jedoch wir der Greifer 40 der. Bildübertragungseinheit 39 nicht gelöst, bis der Biidübertrag des entwickelten Bildes in zwei oder drei Farben, die reproduziert werden sollen, vollendet ist, so daß die Trennkiaue 42 fortfährt, das Bildübartragungsmaterial in der Bildübertragungseinheit zu halten, ohne die letztere abzulösen. In jedem Fall wird das Bildübertragungsmaterial nach der Trennung mittels eines Transportriemens 43 zu einer Wärmefixierwalze geführt, wodurch das entwickelte Bild, sowie es übertragen worden ist, wärmefixiert wird. Nach der Bildfixierung wird das Bildübertragungsmaterial auf den Bildablagetische 45 ausgestoßen. Andererseits wird der auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21

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nach Vollendung der Bildübertragung verbleibende Toner mittels eines Klingenreinigers 31 entfernt, um die Trommel für den folgenden Kopiervorgang vorzubereiten. Die in den Gelb-, Cyan- und Magenta-EntwicklungszufUnreinheiten verwendeten Entwickler der vorstehend erläuterten Entwicklungseinrichtung werden entsprechend den folgenden Rezepten hergestellt:

^O Cyan-Toner

Polyesterharz 94 Gew.-Teile

Phthalocyanin blau 5 Gew.-Teile

Ladungssteuermittel 1 Gew.-Teil 15

Magenta-Toner

Polyesterharz 94 Gew.-Teile

Rhodaminlackpigment 5 Gew.-Teile Ladungssteuermittel 1 Gew.-Teil

Gelb-Toner

Polyesterharz 94 Gew.-Teile

Hanza gelb 5 Gew.-Teile

Ladungssteuermittel 1 Gew.-Teil

Die durchschnittliche Teilchengröße jedes dieser Toner ist 10 um. Jeder dieser Toner wird mit Eisenpulverträger gemischt und dann auf die Entwicklungswalze zur Bildentwicklung aufgrund der Ausbildung der Magnetbürsten durch die Magnetwalze in jeder Entwicklungseinheit aufgebracht.

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Wie vorstehend beschrieben, können, da das Farbbilderzeugungsgerät, bei dem die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung verwendet wird, einen nichtmagnetischen Entwickler verv/endet, willkürliche Farben verwendet werden. Im Gegensatz hierzu sollte, wenn die herkömml-iche Übertragungsentwicklung verwendet wird, ein magnetischer Entwickler verwendet werden; in diesem Fall nimmt der Entwickler aufgrund des magnetischen Materials, das mit dem Entwickler gemischt ist, eine geschwärzte Farbe an, so daß er deshalb nicht als Farbentwickler geeignet ist. Da erfindungsgemäß ein nichtmagnetischer Einkomponentenentwickler zur Entwicklung in dem Entwicklungsgerät, wie es vorstehend beschrieben worden ist, verwendet wird, kann ein klares Bild, das frei von Grundschwärzung ist, erhalten werden. Die Tatsache, daß jedes farbgetrennte Bild ohne Grundschwärzung erhalten werden kann, ist direkt mit der Möglichkeit verbunden, eine gute Farbreproduktion herzustellen.
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Vorstehend ist eine Entwicklungseinrichtung mit einem Aufbau beschrieben worden, der eine Magneteinrichtung, um eine Magnetbürste mit einem Magnetträger, der nichtmagnetische Einkomponententonerteilchen lädt und an-

zieht und einer Entwicklerhalteeinrichtung aufweist, die die angezogenen Tonerteilchen aufgrund der Berührung mit der Magnetbürste der Magneteinrichtung empfängt und den Toner zur Entwicklung an eine Stelle führt, die dem Ladungsbildträger mit einem bestimmten Abstand gegenüberliegt.

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Claims

Patentansprüche

1. Entwicklungseinrichtung, bei der die Entwicklung dadurch durchgeführt wird, daß eine dünne Schicht eines Entwicklers gegenüber einer Ladungsbildträgerflache mit einem geringen Abstand zwischen beiden angeordnet wird und der Entwickler , der den Bildabschnitten auf dem Ladungsbildträger gegenüberliegt, vorgeschoben wird, gekennzeichnet durch:

a) eine Magneteinrichtung (8) zur Bildung einer Magnetbürste mit einem Magnetträger, der die nichtmagnetischen Einkomponententonerteilchen auflädt und

25 anzieht sowie

b) eine Entwicklerträgereinrichtung (11), die den nichtmagnetischen Einkomponententoner aufnimmt, der durch die Berührung der Magnetbürsten der Magneteinrichtung angezogen worden ist, und den Toner zur Entwicklung an eine Stelle führt, an der die Ladungsbildträgerf lache (1; 21) der Entwicklerträgereinrichtung mit einem sehr kleinen Zwischenraum zwischen beiden gegenüberliegt.

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2. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinrichtung (8) eine nichtmagnetische Hülse (9) und einen Magneten (10) aufweist, der im Inneren der nichtmagnetischen Hülse angeordnet ist.

3. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerträgereinrichtung eine elektrisch leitende Walze hat.

4. Entwicklerträgereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht aus einem Gitternetz auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Walze angebracht ist.

5. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Spannungs-Anlegeeinrichtung, um eine Spannung zwischen die Entwicklerträgereinrichtung und den Ladungsbildträger anzulegen.

6. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs-Anlegeeinrichtung eine niederfrequente Wechselspannung anlegt,

7. Entwicklungseinrichtung, bei der

die Entwicklung dadurch durchgeführt wird, daß eine dünne Schicht eines Entwicklers gegenüber

- einer Ladungsbildträgerflache mit einem schmalen

Abstand zwischen beiden angeordnet wird, gekennzeichnet durch:

a) eine Magneteinrichtung (8) zur Bildung einer Magnetbürste mit einem Magnetträger, der die· nichtmagnetischen Einkomponententonerteilchen auflädt und anzxeht,

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b) eine Entwicklertransporteinrichtung (11)/ die durch eine Toneiempfangsstellung, die gegenüber der Magneteinrichtung liegt, und eine Entwicklungssteliung hindurchfühlt, die gegenüber der Ladungsbildträger fläche (1 ; 21) liegt, und

c) eine elektrische Vorspannungseinrichtung, die die Tonerbewegung zwischen der Magnetein-

iichtung und der Entwicklertransporteinrichtung beschleunigt .

Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinrichtung (8) eine nichtmagnetische Hülse (9) und einen Magneten (10) aufweist, der im Inneren der nichtmagnetischen Hülse an-

geordnet ist.

9. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch, gekennzeichnet, daß die Entwicklertransporteinrichtung eine elektrisch leitende Walze hat.

10. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht aus einem Gitternetz auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Walze vorgesehen ist.

11. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Deckschicht auf der Oberfläche der nichtmagnetischen Hülse (9) vorgesehen ist.

12. Entwicklungseinrichtung, bei der

die Entwicklung dadurch durchgeführt wird, daß eine dünne Schicht eines Entwicklers gegenüber einer

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Ladungsbildtiägeifläche mit einem sehr geringen Abstand zwischen beiden angeordnet wird, gekennzeichnet durch:

a) eine Magneteinrichtung (8) zur Bildung einer

Magnetbürste mit einem Magnetträger, der_;die nichtmagnetischen Einkomponententonerteilchen auflädt und anzieht,

b) eine Entwicklertransporteinrichtung, die durch ■jQ eine Tonerempfangsstellung, die der Magneteinrichtung gegenüberliegt, und eine Entwicklungsstellung hinduichführt, die der Ladungsbildträgerflache gegenüberliegt, und

c) eine Trägerdurchgangs-Hemmeinrichtung {16)/

die den Durchgang des Trägers hemmt, -jedoch den Duichgang des Toners zu der Tonerempfangsstellung erlaubt, bei der die Magneteinrichtung und die Entwickleitransporteinrichtung einander gegenüberstehen.

13. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinrichtung (8) eine
nichtmagnetische Hülse (9) und einen Magneten {1O)
aufweist, der im Inneren der nichtmagnetischen Hülse angeordnet ist.

14. Entwicklungseinrichtung nach. Anspruch 12 oder 13* dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerhalteeinrichtung bzw. die Entwickler transporteinrichtung eine
elektrisch leitende Walze hat.

15. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerdurchgangs-Hemmeinrichtung ein Gitternetzteil (16) hat.

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16. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Spannungs-Anlegeeinrichtung um

5 eine Spannung zwischen die Entwicklerträgereinrichtung und den Ladungsbildträger anzulegen'.1

17. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht aus einem Gitter-

10 netz (17) auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Walze vorgesehen ist.

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