DE3034093C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Als Entwicklungsverfahren, die einen Einkomponentenentwickler verwenden, sind unterschiedliche Arten, wie beispielsweise das Pulverwolkenverfahren, bei dem die Tonerteilchen in zerstäubter Form eingesetzt werden, das Kontaktverfahren, bei dem eine Tonerschicht gleichförmiger Dicke, die auf einer aus einem Band, einem Streifen oder dergleichen bestehenden Entwicklungswalze gebildet ist, in Berührung mit der Trägerfläche des Ladungsbildes gebracht wird, um hierdurch die Entwicklung durchzuführen, das Sprungentwicklungsverfahren, bei dem die Tonerschicht gegenüber der Trägerfläche des Ladungsbildes ohne Kontakt zwischen beiden angeordnet ist und die Tonerteilchen selektiv zu der Bildträgerfläche aufgrund des elektrischen Potentials des Ladungsbilds übertragen werden, das Magnettrockenverfahren, bei dem eine Magnetbürste unter Verwendung eines elektrisch leitenden Magnettoners gebildet und diese Magnetbürste zu einer Berührung der Ladungsbild-Trägerfläche veranlaßt wird, um so die Entwicklung durchzuführen, sowie weitere Verfahren bekannt.

Von diesen verschiedenen Entwicklungsverfahren ist das Sprungentwicklungsverfahren herausragend. Bei diesem Verfahren wird der Entwickler in einer dünnen Schicht auf einen Entwicklerträger aufgebracht und anschließend eine Ladungsbildfläche an der vorderen Oberflächenschicht des dünn aufgetragenen Entwicklers vorbeibewegt. Hierbei wird der Entwickler durch elektrostatische Anziehungskraft veranlaßt, vom Entwicklerträger zur Ladungsbildoberfläche zur Durchführung der Entwicklung zu fliegen (vgl. US-PS 28 39 400 und US-PS 32 32 190). Gemäß dem Sprungentwicklungsverfahren wird der Entwickler einerseits nicht von den Abschnitten ohne Bild angezogen, da diese kein Ladungsbildpotential haben, und berührt andererseits auch nicht diese bildfreien Abschnitte, so daß eine hervorragende Entwicklung vollständig ohne Grundschwärzung durchgeführt werden kann.

Aufgrund der Tatsache jedoch, daß während der Entwicklung die Tonerteilchen aufgrund des elektrischen Feldes des Ladungsbildes überspringen, weist das erhaltene sichtbare Bild im allgemeinen mangelnde Schärfe an seinen Kanten auf, so daß das sich ergebende Bild nicht völlig klar ist. Im Falle der Entwicklung eines linienförmigen Bildes wird dieses dünner als die Vorlage entwickelt und es ergibt sich lediglich ein an Tonwerten armes Bild (aufgrund der steilen Gradation der Kennlinie Bilddichte/Ladungspotential).

In den US-PS 43 86 577, 43 56 245 und 43 95 476 sind neue Entwicklungsverfahren vorgeschlagen, bei denen Schärfe und Tonwert des Bildes, die bei den herkömmlichen Übertragungverfahren Anlaß zu Problemen gaben, verbessert sind.

Bei den beiden ersteren Entwicklungsverfahren wird ein Einkomponentenentwickler gleichmäßig auf eine Entwicklerträgereinrichtung aufgetragen, 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 gegenüber den Bildabschnitten durch die elektrostatische Anziehungskraft vorwärtsbewegt 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 frei von Grundschwärzung ist, erhalten werden.

Das letztere Verfahren ist in derselben Weise wie die beiden vorstehend beschriebenen Verfahren ausgeführt, zusätzlich wird jedoch eine Wechsel-Vorspannung als Entwicklungsvorspannung zwischen die dünne Entwicklerschicht und die Ladungsbildfläche angelegt und ein Spalt zwischen der Ladungsfläche und der Entwicklerträgereinrichtung im Verlauf der Zeit geändert. Gemäß diesen Entwicklungsverfahren wird der Entwickler veranlaßt, sogar die bildfreien Abschnitte 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 im Verlauf der Zeit anzukommen. Durch dieses Entwicklungsverfahren könnte das Bild schwärzungsfrei zu einem scharfen resultierenden Bild mit äußerst günstiger Reproduzierbarkeit der Halbtöne entwickelt werden.

Bei diesen Entwicklungsverfahren ist es wichtig, daß eine dünne Entwicklerschicht gleichförmig auf die Entwicklerträgereinrichtung 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 einem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler stabile und gute Ergebnisse zu erzielen. Es ist deshalb bei jedem der vorstehend erläuterten Entwicklungsverfahren allgemein üblich, den nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler auf die Entwicklerträgereinrichtung, beispielsweise eine gewöhnliche Entwicklungswalze etc. aufzubringen, dann den Entwickler durch ein Reibungsladungsteil aufzuladen und anschließend die Entwicklerträgereinrichtung gegenüber der Ladungsbildfläche anzuordnen.

Wenn jedoch die zu der Entwicklungswalze nachzuliefernde Tonermenge nicht konstant ist, und der Toner auf dem Reibungsladungsteil und der Entwicklungswalzenoberfläche aufgrund der Abnutzung des Reibungsladungteils und der Entwicklungswalze durch die Reibung zwischen beiden geschmolzen 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 Bildunregelmäßigkeiten aufgrund der Entwicklung wiedergegeben.

Wenn ferner die Oberfläche zur Entwicklungswalze gezielte Unregelmäßigkeiten zum verbesserten Halten der Tonerteilchenschicht aufweist, oder wenn eine Tonerträger-Oberflächenschicht, die eine Vielzahl von auf ihr verteilten kleinen Löchern umfaßt, 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 Kopierbild, das erhalten wird, ist in seiner Entwicklungscharakteristik beeinträchtigt und besitzt nur geringe Bilddichte.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Entwicklungseinrichtung ist aus der US-PS 39 29 098 bekannt. Bei dieser bekannten Entwicklungseinrichtung wird mittels einer Magneteinrichtung eine Tonerschicht auf einen Entwicklerträger aufgebracht. Der Entwicklerträger fördert die Tonerschicht in eine Entwicklungszone, in der die Tonerteilchen unter Berührung in bildmäßiger Verteilung auf einen Ladungsbildträger übergehen. Das mit einer solchen Entwicklungseinrichtung erzeugte Bild kann Unregelmäßigkeiten aufweisen, die auf eine unvollkommene Tonerschicht auf dem Entwicklerträger zurückzuführen sind.

Die DE-OS 24 03 143 zeigt eine Entwicklungseinrichtung, bei der ein Entwicklerträger Entwickler unmittelbar aus einem Tonerbehälter zum Bilden einer Tonerschicht aufnimmt, der vor Durchlaufen der Entwicklungszone zum Erzeugen einer gewünschten Graustufe ein gitterförmiges Muster aufgeprägt wird. Auch bei einem mit dieser Entwicklungseinrichtung erzeugten Bild können die erwähnten Unregelmäßigkeiten auftreten.

In der DE-AS 24 07 380 ist eine Entwicklungseinrichtung beschrieben, deren Entwicklerträger durch einen Entwicklervorrat zum Aufnehmen der Tonerschicht bewegt wird und diese dann zu einem Entwicklerspalt für die Ladungsbildentwicklung fördert. Zwischen dem Entwicklerträger und dem Ladungsbildträger ist eine gepulste Vorspannung angelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der sich gute Entwicklungsergebnisse erzielen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird also zwischen dem Ladungsbildträger und dem Entwicklerträger ein elektrisches Wechselfeld mit Gleichkomponente erzeugt, das auch in der Toneraufnahmezone wirkt. Mit dieser Maßnahme wird u. a. erreicht, daß die Tonerteilchen beim Übergang von der Magneteinrichtung auf den Entwicklerträger in Schwingungen versetzt werden, wodurch sich die Tonerteilchen zuverlässig von den Trägerteilchen lösen. Auf diese Weise wird die Anlagerung von Trägerteilchen an dem Entwicklerträger unterdrückt. Durch die Vibration glättet sich ferner die Tonerschicht auf dem Entwicklerträger, ohne daß Trägerteilchen auf der Tonerschicht Kratzspuren oder Unregelmäßigkeiten hinterlassen würden. Zudem wird der Übergang von Trägerteilchen zum Entwicklerträger verhindert. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine homogene Tonerschicht mit sehr gleichmäßiger Oberfläche gewährleistet, so daß ein sehr gleichmäßiges Bild erreichbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Bilderzeugungsgeräts, bei dem die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung verwendet wird,

Fig. 2 den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung,

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

Fig. 4 einen modifizierten Aufbau der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung,

Fig. 5 einen modifizierten Aufbau der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung, und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Farbbilderzeugungsgeräts, bei dem die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung eingebaut ist.

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

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein elektrostatischer Bildträger (Ladungsbildträger) der eine fotohalbleitende Schicht aufweist, mit 2 eine Ladungsbilderzeugungseinrichtung, die eine Ladeeinrichtung und eine Bildbelichtungseinrichtung aufweist, mit 3 eine erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung, mit 4 ein Bildempfangsmaterial für das entwickelte Bild, mit 5 eine Bildübertragungseinrichtung und mit 6 eine Reinigungseinrichtung für den elektrostatischen Bildträger bezeichnet.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung; mit dem Bezugszeichen 7 ist ein nichtmagnetischer Einkomponententoner 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 bezeichnet.

Für den nichtmagnetischen Toner wird eine Pulvermischung mit einer Teilchengröße im Bereich von 7 bis 15 µm verwendet, die im wesentlichen aus 10 Gewichtsteilen Kohlenstoff und 90 Gewichtsteilen Polystyren besteht. Ein geeignetes Ladungssteuermittel wird ferner zugemischt. Eisenpulver wird für den Träger verwendet. Der Toner und der Träger werden wechselseitig einer Reibungsladung durch ein nichtgezeigtes Rührteil unterzogen, wodurch sie mit einer bestimmten Polarität entsprechend der Polarität des Ladungsbildes aufgeladen werden.

Die Magnetwalze 8 weist die drehbare nichtmagnetische Hülse 9 und den fest im Inneren der Hülse angebrachten Magnet 10 auf. Sie dient dazu, eine aus dem Toner und dem Träger bestehenden Magnetbürste zu bilden, um die beiden Materialien zu fördern. Natürlich kann dieselbe Wirkung auch dann erreicht werden, wenn der Magnet gedreht wird und die Hülse feststeht.

Die Anordnung der Magnetpole des fest innerhalb der drehbaren nichtmagnetischen Hülse 9 angebrachten Magneten 10 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 Fig. 2 ist die Anordnung der Magnetpole derart, daß N-Pole und S-Pole 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. Pole 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 kann an einer Stelle gegenüber der Entwicklungswalze angebracht sein und der Fördermagnetpol an einer anderen Stelle. Die Entwicklungswalze und die Magnetbürste werden mit einem Spalt von 0,5 bis 10 mm gehalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Spaltgröße von 4 mm gewählt.

Da es keine Möglichkeit gibt, daß die Entwicklungswalze 11 den Ladungsbildträger 1 während der Entwicklung wie bei herkömmlichen Entwicklungseinrichtungen berührt, ist es nicht notwendig, ein Gummimaterial, das eine große Biegbarkeit aufweist, für die Oberfläche der Entwicklungswalze zu verwenden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Eisenwalze als Entwicklungswalze verwendet. Da bei der Erfindung die Entwicklungswalze und der Ladungsbildträger 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 11 an einer Stelle, an der die Magnetwalze in Kontakt mit oder in der Nähe der Entwicklungswalze ist, aufgrund der aus der Van der 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 Entwicklungswalze angebracht sein.

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 Tonerschicht, die zur Entwicklung geeignet ist, auf der Entwicklungswalze gebildet, wie im folgenden beschrieben werden wird.

Andererseits ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, eine von einer Wechselspannung überlagerte Gleichspannung zwischen die Entwicklungswalze 11 und das fotoempfindliche Teil 1 gelegt. In dem Fall, daß sowohl das fotoempfindliche Teil als auch die Magnetwalze geerdet sind, wird eine Spannung 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 Silikonkautschuk bedeckt ist und eine Spannung von 1 bis 2 kV zwischen die Walzen angelegt wird, kann bei anderen Ausführungsformen dieser Erfindung beispielsweise eine Tonerschicht mit einer Dicke von 50 bis 80 µm erhalten werden. Als Materialien mit hohem Widerstand werden Ethylen-Propylenkautschuk, Fluor enthaltender Kautschuk, Naturkautschuk, Polychlorbutadien, Polyisopren, NBR. usw. für positiv aufgeladenen Toner verwendet, der im wesentlichen aus Polysyrol, Farbpigment usw. besteht. Silikonkautschuk, Polyurethan, Methylen-Butadienkautschuk usw. werden für sich negativ aufladenden Toner verwendet. Auf diese Weise kann auf der Oberfläche der Entwicklungswalze eine Tonerschicht mit einer Dicke von 30 µm 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 Figuren gezeigten Formen beschränkt; vielmehr sind die verschiedensten Modifikationen möglich. Die Tonerteilchen, die zu der Entwicklungswalze bewegt worden sind, haften an der Entwicklungswalze aufgrund der Spiegelsymmetriekraft an, die durch die elektrische Ladung, die die Tonerteilchen 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 Tonerteilchen auf der Schicht erheben sich von der Schichtoberfläche und wachsen in Aufwärtsrichtung, ähnlich Ähren von Getreidepflanzen, (dieser Vorgang wird im folgenden "Tonerstreckung" genannt). Damit das Vorderende des Toners 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 "Tonerborste" direkten Kontakt mit der Bildfläche haben kann, gibt es 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 Sprungentwicklung, 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 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 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 kommt die "Tonerstreckung" wirksam zum Einsatz, wenn der Zwischenraum bzw. der Spalt b zwischen der elektrostatischen 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 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. Zudem 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 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 µm gehalten, um eine Tonerschicht mit einer Dicke von ungefähr 80 µm 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 Tonerdicke ist anwendbar auf Tonerteilchen mit einem Durchmesser von 4 bis 10 µm, wie sie üblicherweise verwendet werden. Während bis zu einer Teilchengröße in der Größenordnung von 30 µm die Dichte des entwickelten Bildes stark mit Rücksicht auf Änderungen der Dicke der Tonerschicht beeinflußt wird, neigt sie dazu bei einer Teilchengröße oberhalb von 30 µm gesättigt zu werden.

Demgemäß ist die Bilddichte bei einer Teilchengröße von 30 µm 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 µm oder darüber eine hervorragende Bilddichte leicht erhalten werden kann, was vorteilhaft ist.

Andererseits ist mit einer Teilchengröße von 100 µm 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 Einstellung 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 Bedienungsfreundlichkeit eine Bildentwicklung mit einem Toner mit einer Teilchengröße von 100 µm oder darunter vorzuziehen ist.

Die Oberfläche der Entwicklungswalze 11, die derart den Entwicklungsvorgang vollendet hat, wird mittels des Schabers 13 einem Beseitigungsvorgang zur Entfernung des ihr verbliebenen Toners unterzogen. Obwohl die Tonerbeseitigung 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 das Auftreten eines Hülsenwalzenschattens zu verhindern, der von Zeit zu Zeit in dem nachfolgend entwickelten Bild aufgrund des Vorhandenseins von in dem vorhergehenden Zyklus zurückgebliebenen Toner auftreten würde. Ein bevorzugtes Material für den Schaber 13 ist ein dünnes Metallblatt, wie beispielsweise ein Phosphorbronzeblatt 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 Bezugszeichen dieselben Teile wie bei der Einrichtung in Fig. 2 bezeichnen. In Fig. 4 ist mit dem Bezugszeichen 16 ein Gitternetz bezeichnet, das angebracht ist, um den Täger am Verstreuen aus der Magnetbürste zu hindern. Deshalb sperrt dieses Gitternetz 16 den Durchgang des Trägers zu dem Entwicklungsträger, während es den Durchgang des Toners von der Magnetbürste zu der Entwicklungswalzenoberfläche erlaubt. Die Drähtezahl des Gitternetzes ist durch die Teilchengröße des Toners und des Trägers bestimmt. Bei handelsüblichen elektrofotografischen Kopiergeräten sollte sie geeigneterweise zwischen 2 bis 20 Maschen pro mm und insbesondere zwischen 6 und 12 Maschen pro mm sein. Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel hat das Gitternetz aus rostfreiem Stahl eine Maschengröße von 10 Maschen pro mm zur Verwendung mit einem Träger mit einer durchschnittlichen Größenverteilung von 150 µm und einem Träger mit einer durchschnittlichen Größenverteilung von 10 µm. Dieses Gitternetz kann durch gegenseitiges Weben von Fäden in Kett- und Schußfäden oder auch dadurch hergestellt werden, daß eine fotoempfindliche 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 µm hergestellt werden. Es ist natürlich auch möglich, eine Tonerschicht von 30 µm oder in diesem Bereich allein durch Erden zu erhalten, da eine Entwicklungsvorspannung an die Entwicklungswalze angelegt ist. Ferner ist es möglich, das Gitternetz 16 aus demselben Material wie dem des Trägers herzustellen, um so dem Toner eine ausreichende 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, Nylon, Tetron, Polyester oder anderen im Handel erhältlichen Materialien 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 Polarität vorzuziehen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Modifikation der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung, wobei dieselben Bezugszeichen 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 der Aluminiumwalze ist mit einem Nylonnetz 17 mit einer Maschengröße von 8 Maschen pro mm bedeckt, einem Drahtdurchmesser von 50 µm und einem Öffnungsverhältnis 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 Entwicklungswalze nach der Entwicklung zu entfernen; 20 bezeichnet einen Schaber, um den Toner von der Entwicklungswalzenoberfläche abzuschaben. Wenn die Bildentwicklung dadurch durchgeführt wird, daß ein Spalt bzw. ein Zwischenraum von 200 µm zwischen der Maschenoberfläche 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, angelegt wird, kann ein von Grundschwärzung freies Bild mit guten Tonwerten erhalten werden. In dem Fall, daß das Gittenetz elektrisch leitend ist, bewegt sich der Toner zu der fotoempfindlichen Trommel 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 zweckdienlich aufgenommen werden, wodurch eine Kopie mit einer befriedigenden Bilddichte erhalten werden kann. Da bei einem herkömmlichen Gerät, das nicht das Prinzip dieser Erfindung verwendet, die Tonerteilchen, wenn der Toner auf die Entwicklungswalzenoberfläche aus einem Gefäß nachgefüllt und anschließend durch ein Reibungsladungsteil gerieben wird, in den Löchern nicht geladen sind, ist die sich ergebende Kopie unvermeidbar in ihrer Bilddichte dünn. Bei der vorstehend beschriebenen Entwicklungswalze hingegen, wenn mindestens ein Teil der Oberfläche der Entwicklungswalze aus einem isolierendem Material gefertigt ist, um so eine Isolation zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetbürste aufrechtzuerhalten, zum Beispiel, wenn die Teilchengröße des Eisenpulverträgers derart ist, daß er nicht in die kleinen Löcher auf der Entwicklungswalzenoberfläche gelangt, wenn die Magnetbürste und der Ladungsbildträger auf einem gleichen Potential gehalten werden, und anschließend eine Wechselspannung zu der erwähnten Gleichspannungskomponente an die Entwicklungswalze gelegt wird, bewegen sich die Tonerteilchen effektiv von der Magnetbürste zu der Entwicklungswalze.

Fig. 6 zeigt den konkreten Aufbau eines Farbbilderzeugungsgerätes, bei dem die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung eingesetzt ist.

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 Beleuchtungslampe 23 ausgesetzt. Abtastspiegel 24 und 25 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 fotoempfindlichen Trommel über ein Objektiv 26, einen Spiegel 27, eine Farbtrenneinrichtung 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 28₁ oder ein Grünfilter 28₂, oder ein Roter 28₃, oder ein Neutralfilter 28₄ in geeigneter Weise verwendet werden können.

Die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 wird vorher durch einen Klingenreiniger 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 Gesamtoberflächenbelichtung durch eine Gesamtbeleuchtungs-Lichtquelle 35 durchgeführt, wodurch ein Ladungsbild mit einem hohen Bildkontrast auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel entsteht.

Im Anschluß hieran wird die Beleuchtung des Ladungsbildes durch eine ausgewählte Einheit der Entwicklungseinrichtung 36 mit einer Vielzahl von Entwicklungseinheiten durchgeführt, die Gelbentwickler 36₁, Magentaentwickler 36₂, Zyanentwickler 36₃ sowie Schwarzentwickler 36₄ nachliefern. Jede der Entwicklungseinheiten hat den Aufbau der erfindungsgemäßen Entwicklungseinrichtung und umfaßt eine Entwicklungswalze a sowie eine Magnetwalze b.

Bildübertragungsmaterial 37, auf das das entwickelte Bild übertragen wird, wird mittels einer Papiertransportwalze 38 einer Bildübertragungseinheit 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 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 wird der Greifer 40 der Bildübertragungseinheit 39 nicht gelöst, bis die Bildübertragung des entwickelten Bildes in zwei oder drei Farben, die reproduziert werden sollen, vollendet ist, so daß die Trennklaue 42 fortfährt, das Bildübertragungsmaterial 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 44 geführt, wodurch das entwickelte Bild, sobald es übertragen worden ist, wärmefixiert wird. Nach der Bildfixierung wird das Bildübertragungsmaterial auf den Bildablagetisch 45 ausgestoßen. Andererseits wird der auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 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-Entwicklungszuführeinheiten verwendeten Entwickler der vorstehend erläuterten Entwicklungseinrichtung werden entsprechend den folgenden Rezepten hergestellt:

Cyan-Toner
Polyesterharz
94 Gew.-Teile
Phthalocyanin blau	5 Gew.-Teile
Ladungssteuermittel	1 Gew.-Teil

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 µm. 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.

Wie vorstehend beschrieben, können, da das Farbbilderzeugungsgerät, bei dem die erfindungsgemäße Entwicklungseinrichtung verwendet wird, einen nichtmagnetischen Entwickler verwendet, willkürliche Farben verwendet werden. Im Gegensatz hierzu sollte, wenn die herkömmliche 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.

Claims (7)

1. Entwicklungseinrichtung für Ladungsbilder, mit einem Entwicklerträger, der zum Aufnehmen von Entwickler eine einer Magneteinrichtung gegenüberliegende Toneraufnahmezone und anschließend eine einem Ladungsbildträger gegenüberliegende Entwicklungszone durchläuft, wobei mit der Magneteinrichtung eine Magnetbürste mit einem magnetischen Träger ausgebildet wird, der nichtmagnetische Tonerteilchen lädt und anzieht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselspannungsquelle zwischen Entwicklerträger (11, 11′) und Ladungsbildträger (1) vorgesehen ist, die in der Entwicklungszone ein Wechselfeld mit Gleichkomponente erzeugt, und
daß die Potentiale des Ladungsbildträgers (1) und der Magneteinrichtung (8) so eingestellt sind, daß das Wechselfeld auch in der Toneraufnahmezone wirkt.

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 (9) angeordnet ist.

3. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Deckschicht auf der Oberfläche der nichtmagnetischen Hülse (9) vorgesehen ist.

4. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerträger (11) eine elektrisch leitende Walze hat.

5. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht aus einem Gitternetz auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Walze vorgesehen ist.

6. Entwicklungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Trägerdurchgangs-Hemmeinrichtung (16), die den Durchgang des Trägers hemmt, jedoch den Durchgang der Tonerteilchen zur Toneraufnahmezone erlaubt.

7. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerdurchgangs-Hemmeinrichtung ein Gitternetzteil (16) umfaßt.