DE3102600A1

DE3102600A1 - Verfahren und vorrichtung zum entwickeln magnetischer latentbilder

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Publication number: DE3102600A1
Application number: DE3102600A
Authority: DE
Inventors: Nagao Chofu Tokyo Hosono; Junichiro Tokyo Kanbe; Tohru Tokyo Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1981-11-26
Also published as: JPS56106253A; US4368687A; DE3102600C2; JPS6332191B2

Description

IEDTKE - ÜÜHLING - l\lNP*E; ,;

; : - : : : Dipl.-lng. H. Tiedtfe Dipl.-Chem. G. Biihling

• V" - Dipl.-lng. R. Kinne

3 1 O 2 6 Q Q Dipl.-lng. R Grupe

ν ι y 4> ν ν ν Dipl.-lng. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20240! 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent Müncher

27. Januar 1981 DE 0994

. CANON KABUSHIKI KAISHA

Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Entwickeln

magnetischer Latentbilder

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwickeln magnetischer Latentbild der. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwickeln von magnetischen Latentbildern unter Verwendung von magnetischem Toner, dem.eine elektrische Ladung in einer bestimmten Polarität erteilt wurde.

Als Verfahren zum Entwickeln magnetischer Latentbilder sind bisher ein Verfahren, bei dem ein Toner, der ferromagnetisches Material in einem Harz als Trägerstoff enthält (nämlich ein sog. "magnetischer Toner"), in einer dünnen Schicht auf einem Tonerträger verteilt wird und in leichte Berührung mit einem Magnet-Latentbild-Träger gebracht wird (wie es in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 50-90342 beschrieben ist), ein Verfahren, bei dem an einem Zylinder mit einem darin enthaltenen Permanentmagneten eine Tonerbürste gebildet wird und diese unter Reibung gleitend über den Latentbildträger geführt wird (wie es in der japanischen Patentveröffentlichung

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Dmitr-uho Bank (Münchan) Kto. 61/Θ1070 Drosdnor Bank (Münchon) KIo. 3939 844 Postscheck (München) Klo. 670-43-804 i^:/"c^r

Nr. 51-100732 beschrieben ist) und andere Verfahren bekannt. Falls jedoch ein sog. isolierender Toner mit einer elektrischen Ladung in einer bestimmten Polarität mit dem Latentbildträger in Berührung gebracht wird, neigt er dazu, aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft selbst an dem Bereich des Latentbildträgers anzuhaften, an dem kein magnetisches Signal ausgebildet bzw. aufgebracht ist; auf den anhaftenden Toner ist eine Schleierbildung an dem weißen Hintergrund zurückzuführen. Da ferner ein derartiger isolierender Toner eine hohe Zusammenbailungsfähigkeit hat, besteht dann, wenn der Toner zu einer dicken Schicht zum Hervorbringen der leichten Berührung mit dem magnetischen Latentbild geformt wird, die Neigung • zur Entstehung zusammengeballter Tonermassen, so daß es daher außerordentlich schwierig ist, eine gleichmäßige dicke Tonerschicht zu erzielen. Zum Vermeiden dieser elektrostatischen Anziehung (und damit der Schleierbildung) und der Zusammenballung könnte in Betracht gezogen werden, den elektrischen Widerstand des Toners in einem gewissen Ausmaß zu verringern. In diesem Fall entsteht jedoch eine Schwierigkeit dadurch, daß es bei zu geringem elektrischen Widerstand schwierig wird, das entwickelte Tonerbild durch Koronaentladung auf gewöhnliches Papier zu übertragen;

aufgrund dessen ist dieses Vorgehen unzweckmäßig. 25

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erzielung entwickelter Bilder aus magnetischen Latentbildern ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es unter Ausschaltung der den herkömmlichen Verfahren eigenen Unzulänglichkeiten ermöglichen, das entwickelte Bild mit ausreichender Klarheit auf gewöhnliches Papier zu übertragen.

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Ferner sollen mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entwicklung eines magnetischen Latentbilds geschaffen werden, bei denen ein Tonerträger, an dem ein magnetischer Toner mit elektrischer Ladung in einer bestimmten Polarität festgehalten ist, einem Magnet-Latentbildträger näher gebracht wird und zwischen dem Latentbild'träger und dem Tonerträger ein elektrisches Wechselbild so zur Wirkung gebracht wird, daß der Toner zwischen diesen Trägern hin- und herbewegt wird, um das magnetische Latentbild durch die magnetische Anziehungskraft sichtbar zu machen.

Ferner soll erfindungsgemäß bei dem Verfahren und • der Vorrichtung ein magnetischer und elektrisch isolierender Entwickler einem magnetischen Latentbild an einem Latentbildträger näher gebracht und in einem Entwicklungszwischenraum ein elektrisches Wechselfeld errichtet wer- , den, wobei die Feldstärke in diesem Entwicklungszwischenraum verändert wird.
20

Dabei soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung die Wechselfeldstärke dadurch verändert werden, daß der Entwicklungszwischenraum ohne Änderung einer Wechselspannung verändert wird.

Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung besteht darin, daß die an dem Entwicklungszwischenraum wirkende WechseIfeidstärke durch Änderung ^ou der Wechselspannung verändert wird.

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

beschrieben.
35

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ι" Λ φ *■ - " M .·> Ρ>

" - 'β<- -χ " "DE 0994

· Fig. IA und IB sind Darstellungen zur Erläuterung

der Prinzipien bei herkömmlichen Entwicklungsverfahren.

Fig. 2 ist eine Darstellung zur Erläuterung des

Prinzips bei einem Ausführungsbeispiel des Entwicklungsverfahrens»

Fig. 3 ist eine Darstellung eines Beispiels einer elektrischen Wechselfeld-Kurvenform, die bei

dem Entwicklungsverfahren angewandt wird.

Fig. 4 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Entwicklungsverfahrens, wobei der Zusam

menhang zwischen einem Magnetfeld und einem elektrischen Wechselfeld gezeigt ist.

Fig. 5 und 6 sind Schnittansichten von Ausführungsbeispielen der Entwicklungsvorrichtung zur

Ausführung des Entwicklungsverfahrens.

Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels für den Gesamt- *^J .aufbau eines Bilderzeugungsgeräts, in das

die Entwicklungsvorrichtung gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eingebaut ist.

Fig. 8 ist eine schematische Blockdarstellung, die

ein weiteres Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung zeigt.

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In der Fig. IA bezeichnet 1 einen Tonerträger_s während 2 einen hochisolierenden magnetischen Toner bezeichnet. Der magnetische Toner ist nach einem später beschriebenen Verfahren gleichförmig auf den Tonerträger in einer Schichtdicke von 40 pm bis 500 pm aufgetragen. Ein Reibungsladesystem ist dafür vorgesehen, durch Reibung mit der Oberfläche des Tonerträgers den Toner in beispielsweise negativer Polarität aufzuladen. 3 bezeichnet einen Magnet-Latentbildträger bzw. einen Latentbildträger mit .einem magnetischen Latentbild, der zu dem Tonerträger 1 mit einem Zwischenraum von 100 pm bis- 700 jum in Abstand steht. Auch zwischen diesem Latentbildträger und der Ober-

• fläche der Tonerschicht besteht ein Zwischenraum. Auf-

• grund dieses Zwischenraums zwischen dem Latentbildträger und der Oberfläche der Tonerschicht kommt der Toner nicht in Berührung mit einem Bereich des.Latentbildträgers, an dem kein magnetisches Signal ausgebildet ist (und der nachstehend als "bildfreier Bereich" bezeichnet wird); daher haftet der Toner an diesem Bereich überhaupt nicht an. Bei "Vorliegen eines derartigen Zwischenraums ist jedoch der Toner schwierig zu einem Bereich des Latentbildträgers hin zu bewegen, an dem das magnetische Signal ausgebildet ist (und der nachstehend als "Bildbereich" bezeichnet wird), da das Magnetfeld des magnetischen Latentbilds eine Nahfeld-Kraft hat, die nur in einem engen Abstand ausgeübt wird; daher kann keine zufriedenstellende Entwicklung erfolgen.

Die Fig. IB zeigt, daß an dem Magnet-Latentbildträger

^ou eine Rückflächenelektrode 4 angebracht ist, um an dem Latentbildträger elektrische Leitfähigkeit hervorzurufen, und daß Elektroden angebracht sind, zwischen die eine Gleichvorspannung angelegt ist, wie beispielsweise positive Spannung an den Latentbildträger und negative Span-

nung an den Tonerträger. Falls·in diesem Fall die negative Spannung ausreichend hoch ist, kann sich aufgrund des

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elektrischen Felds der Toner in ausreichender Menge von dem Tonerträger zu dem Bildbereich hin bewegen. Dabei erfolgt jedoch gleichzeitig eine Tonerübertragung zu dem bildfreien Bereich hin, so daß das Problem der sog.

"Schleierbildung" an dem Hintergrund entsteht.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 das Prinzip.der Entwicklung des magnetischen Latentbilds gemäß einem Ausführungsbeispiel des Entwicklungsverfahrens '° erläutert. In dieser Figur läuft ein Latentbildträger 3 in Pfeilrichtung um. Auch ein Tonertrager 1 wird in Umlauf versetzt. Der Umlauf der beiden Träger erfolgt vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit und in gleicher Richtung (an der Entwicklungsstelle). Der Latentbildträger 3 und der Tonerträger 1 kommen einander während ihres Umlaufs näher und erreichen den engsten Bereich bzw. Nahbereich A, wonach sie sich zu einem Abstandsbereich B hin allmählich voneinander entfernen. Von einer Spannungsquelle 5 wird zwischen den Tonerträger 1 und eine Rückflächen-

elektrode 4 an dem Latentbildträger 3 eine Wechselspannung angelegt.

Es sei nun angenommen, daß das kleinste elektrische

Feld bzw. das elektrische Minimal-Feld, das dafür notwen-

dig ist, aufgrund des äußeren elektrischen Wechselfelds den Toner von dem Tonerträger 1 zu dem bildfreien Bereich des Latentbildträgers zu übertragen, mit "Efth" bezeichnet ist und mit "Erth" das elektrische Minimal-Feld bezeichnet ist, das dafür notwendig ist, den einmal zu dem bildfreien

Bereich des Latentbildträgers übertragenen Toner zu dem Tonerträger 1 zurückzubringen (bzw. zurückzuübertragen). Ferner sei angenommen, daß mit "Emax" das im Phasenablauf der Wechselspannung erzeugte Maximal-Feld ist, das in dem.'Bereich A die Tonerübertragung von dem Tonerträger zu dem Latentbildträger bewirkt, und mit "Emin" das im Phasenablauf der Wechselspannung erzeugte Minimal-Feld

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bezeichnet ist, das die Rückübertragung des Toners von dem Latentbildträger 3 zu dem Tonerträger 1 hervorruft. Diese elektrischen Felder werden so errichtet, daß die folgenden Ungleichungen erfüllt sind:

Emax > Ef th und Emin > Erth (1)

Noch vorteilhafter ist es, die Bedingung j Emin - Erth) > j Emax - Efth| (I¹)

zu erfüllen. Die Zusammenhänge zwischen diesen Feldern gemäß den vorgenannten Ungleichungen sind in der Fig. ' 3 gezeigt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese Wechsel-Kurvenform rein schematisch ist und keine Einschränkung auf die dargestellte Kurvenform besteht.

Wenn die Felder auf diese Weise gebildet werden, bewirkt das erzeugte maximale elektrische Feld Emax, daß die Tonerteilchen während eines Zeitintervalls t. vom Tonerträger 1 her zu dem Latentbildträger 3 hin übertragen werden. Diese Stufe wird als Tonerübertragungsstufe bezeichnet. Andererseits bewirkt das erzeugte minimale elek-.trische Feld Emin, daß der Toner, der zu dem Latentbildträger übertragen worden ist, während eines Zeitintervalls tp zu dem Tonerträger 1 zurückkehrt. Diese Stufe wird Tonerrückkehrstufe (oder Rückübertragungsstufe) genannt.

Wenn die vorstehend angeführten Ungleichungen (1)

^Jyj erfüllt sind, erfolgt entsprechend der Frequenz des elektrischen Wechselfelds in dem Bereich A wiederholt eine Hin- und Herbewegung bzw. Wechselbewegung zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger. Demgemäß haftet in diesem Bereich A eine ausreichende Menge an Toner an

dem Bildbereich an, während auch eine bestimmte Tonermenge

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an dem bildfreien Bereich haftet. Dieses Haften des Toners an dem bildfreien Bereich ergibt jedoch keine Schwierigkeiten, da der Toner schließlich in dem nachfolgenden Bereich B entfernt wird, wie es später beschrieben wird. Es ist vielmehr von Bedeutung, daß in diesem Bereich A dadurch, daß der Toner auch mehr oder weniger an dem bildfreien Bereich haften kann, die Haftung des Toners an dem Bildbereich verbessert ist und der magnetische Toner mit der bestmöglichsten Wiedergabegetreue bezüglich der auf dem Magnetfeld beruhenden Bilddichte aufgebracht wird. Auf diese Weise ist ein entwickeltes Bild e^rzielbar, das hinsichtlich seiner Gradation bzw. Tönungsstufung hervorragend ist. Wenn dabei das Vorspannungs-Wechselfeld in der Weise • angelegt wird, daß auch die Bedingung gemäß der Ungleichung (I¹) erfüllt ist, wird es möglich, in dem Bereich die Schleierbildung an dem Hintergrundbereich des Bilds zu verringern, so daß dadurch eine wirksamere Beseitigung des Schleiers in dem nachfolgenden Bereich B möglich wird.

Bei der Ankunft in dem Bereich B erweitert sich der Zwischenraum zwischen dem Tonerträger und dem Latentbildträger, wodurch die an dem Zwischenraum v/irkende Wechselfeldstärke geringer wird, obgleich die angelegte Spannung konstant bleibt.

Die Grenze zwischen den Bereichen A und B ist an dem bildfreien Bereich die Stelle, an der keine Tonerübertragung vom Tonerträger zu dem Latentbildträger mehr erfolgt. Die Bedingung hierfür ist folgende:

Emax = Efth .....(2)

Wenn die Zusammenhänge zu denjenigen gemäß den Ungleichungen

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Emax < Efth-i

\ .,...{.31 Emin > ErthJ

werden, kann an dem bildfreien Bereich keine Tonerbewegung von dem Tonerträger zu dem Latentbildträger mehr erfolgen, so daß der Zustand entsteht, daß der Toner einseitig von dem Latentbildträger zu dem Tonerträger zurückübertragen wird (bzw. zurückkehrt). Demgemäß kehrt der an dem bildfreien Bereich haftende Toner in diesem Bereich B vollständig zu dem Tonerträger zurück, so daß keine Schleierbildung an dem Hintergrund entsteht.

Andererseits bleibt gemäß der Darstellung in Fig. 4 an dem Bildbereich der Toner durch die Nahfeld-Kraft M des von dem magnetischen Latentbild erzeugten Magnetfelds gefangen, selbst wenn der Toner in dem engsten Bereich bzw. Nahbereich zwischen dem Tonerträger und dem Latentbildträger noch eine Hin- und Herbewegung ausführen

kann. Aufgrund dessen kehrt der Toner, der einmal an dem Latent-Bildbereich gehaftet hat, selbst dann nicht zu dem Tonerträger zurück, wenn die beiden Träger voneinander entfernt werden; daher ist eine ausreichende Entwicklungsdichte gewährleistet.

Wenn ferner aufgrund der Abschwächung der Feldstärke durch, die Vergrößerung des Zwischenraums die Bedingung

Emin = Erth _ (4)

entsteht, endet die vorstehend genannte Rückübertragung des Toners, wobei dieser Moment den Endpunkt des Bereichs B darstellt.

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m — » * <t

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Die Pfeile in den Bereichen A und B gemäß der Darstellung in Fig. 2 geben die Bewegungsrichtungen der Tonerteilchen bei ihrer Übertragung und ihrer Rückübertragung an.

5. Die bisher beschriebene Tonerübertragung erfolgt unter Ausnutzung der Erscheinung} daß sich die an dem Entwicklungszwischenraum wirkende elektrische Feldstärke ohne Änderung der angelegten Wechselvorspannung durch die Veränderung des Zwischenraums verändert, wie es in

^O den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß hinsichtlich der Art und Weise der Veränderung des Entwicklungszwischenraums keine Einschränkung auf den in den Fig. 2 und 4 dargestellten Fall zweier umlaufender ' Träger besteht; vielmehr kann die Veränderung beispiels-

■5 weise in der Weise erfolgen, daß ein Entwicklerträger einem ebenen Latentbildträger nähergebracht und dann wieder von diesem entfernt wird.

Es ist ferner möglich, ohne Anwendung des schon be- ^" schriebenen Verfahrens der Veränderung des Entwicklungszwischenraums die vorstehend erläuterte Wirkung dadurch zu erzielen, daß mit Ablauf der Entwicklungszeit die Amplitude der angelegten Wechselvorspannung verändert wird. Beispielsweise kann das an dem Entwicklungszwischenraum wirkende elektrische Vorspannungsfeld dadurch verändert werden, daß die Wechselvorspannungsquelle an die Entwicklungsvorrichtung über ein Potentiometer zur Spannungsänderung angeschlossen wird und dieses Potentiometer im Ablauf des Entwicklungsvorgangs betätigt wird, um die Spannung

auf einen gewünschten Pegel zu bringen,

Falls in diesem Fall die elektrischen Vorspannungsfelder Emax und Emin zur Erfüllung der Ungleichung

|Emax - Efth| > |Emin - Erth| > 0

χ -\ 31Q2600

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gewählt werden, kann die Übertragungsmenge des Toners vom Tonerträger her zu dem Latentbildträger größer als die Rückübertragungsmenge gemacht werden. Falls ferner die Ungleichung

|Emax - Efth| < |Emin - Erth| C6),

eingehalten wird, kann die Rückübertragungsmenge des Toners größer als seine Übertragungsmenge gemacht werden.

In jedem der vorstehend genannten Fälle ist es von Bedeutung, daß eine Begrenzung hinsichtlich der Frequenz • des angelegten Wechselfelds besteht. Wenn nämlich die Frequenz gesteigert wird, wird allmählich der y -Wert groß, wodurch die Wirkung der Gradationsverstärkung abnimmt. Als Grund hierfür ist folgendes in Betracht zu ziehen: Bei dem Entwicklungsv'organg, bei dem das Wechselfeld angelegt wird, benötigt der Toner bei der wiederholten Übertragung und Rückübertragung der Tonerteilchen zwischen der Tonerträger-Fläche und der Latentbilderzeugungsfläche für die fehlerfreie Hin- und Herbewegung eine endliche Ansprechzeit. Damit die Zwischentöne bzw. Halbtöne der Bilddichte reproduziert werden können, muß der dem elektrischen Feld mit einem bestimmten Schwellenwert und darüber unterworfene Toner innerhalb eines halben Zyklus des Wechselfelds richtig bzw. fehlerfrei übertragen werden. Zu diesem Zweck sollte das Wechselfeld vorteilhaft eine niedrige Frequenz haben, so daß daher im Bereich einer derartigen niedrigen Frequenz eine besonders günstige Gradation erzielbar ist. Wenn die Frequenz gesteigert wird, sinkt die Gradation ab. Gewöhnlich ist eine Frequenz von 1 kHz oder darunter vorzuziehen, obzwar für eine digitale Aufzeichnung eine Frequenz von 1 kHz und darüber keinerlei Schwierigkeiten ergibt und eine Frequenz bis zu einschließlich 10 kHz ausreichend brauchbar ist.

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Ί Wenn andererseits die Frequenz zu niedrig ist, wird während des Durchlaufs der Latentbilderzeugungsfl'äche durch den Entwicklungsabschnitt die Hin» und Herbewegung des Toners nicht ausreichend oft wiederholt, was zu der Neigung führt, daß leicht an dem Bild eine durch die Wechselspannung verursachte Ungleichmäßigkeit der Entwicklung entsteht. Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß bei einer Frequenz bis herunter zu 60 Hz ein angemessen gutes Bild erzielbar ist, während unterhalb von 60 Hz in dem entwickelten Bild Ungleichmäßigkeiten auftreten. Es wurde festgestellt, daß die untere Frequenzgrenze zur Vermeidung solcher Ungleichförmigkeiten bei dem entwickelten Bild insbesondere von den Entwicklungsbedingungen und unter ' anderem von der (als "Prozeßgeschwindigkeit¹¹ bezeichneten) Entwicklungsgeschwindigkeit Vp in mm/s abhängig ist.

Bei diesen Versuchen ist aufgrund einer Bewegungsgeschwindigkeit der Latentbilderzeugungsflache von 200 mm/s die Frequenzuntergrenze gleich
20

⁶⁰ χ Vp = 0.3 χ Vp CHz).

100

Gemäß den vorangehenden Ausführungen ist es zur Verbesserung der Gradation des Bilds und zum Entfernen des Hintergrundschleiers vorteilhaft, eine geeignete Kombination aus der Frequenz und der Feldstärke zu bilden.

^ν·Ό Es hat sich erwiesen, daß als Kurvenform des angelegten Wechselfelds mit gleicher Wirkung irgendeine beliebige Kurvenform gewählt werden kann, wie beispielsweise Sinus-Kurvenform, Rechteck-Kurvenform, Dreieck-Kurvenform, Sägezahn-Kurvenform oder eine asymmetrische

^v^ Kurvenform. Ferner ist es zulässig, daß das Zeitintervall

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für die Tonerübertragungsphase sich von demjenigen für die Tonerrückübertragungsphase unterscheidet.

Im Hinblick auf die Ausführung der vorstehend be-5schriebenen Entwicklung ist es eine unerläßliche Bedingung, daß die Tonerschicht an dem Tonerträger so dünn und gleichförmig wie möglich ist. Mit dem Entwicklungsverfahren und der Entwicklungsvorrichtung werden auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen und Aufbringen des Toners angegeben, die für das Entwickeln des magnetischen Latentbilds nach dem vorangehend beschriebenen Entwicklungsverfahren geeignet sind.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Entwicklun'gsvorrichtung anhand der Zeichnung beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Die Fig. 5 stellt ein Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung dar. Diese Vorrichtung ist so ausgebildet, daß die elektrische Vorspannungs-WechseIfeidstärke durch Veränderung des Entwicklungszwischenraums bzw. -spalts verändert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Tonerträger ein nichtmagnetischer Zylinder 6, in dessen ^ Inneren ein Permanentmagnet 7 eingebaut ist. Mit 8 ist eine magnetische Rakel (aus Eisen) bezeichnet, die der Stelle eines der magnetischen Hauptpole des Permanentmagneten 7 gegenübergesetzt ist. Die Rakel 8 wird in einem Abstand von 200 μχη zur Oberfläche des Zylinders 6 gehal-

ten, um damit durch die Wirkung des Magnetfelds .eine dünne Tonerschicht an dem Zylinder zu bilden. Der Toner ist aus einem Harzmaterial wie Polystyrol, Polyester oder dgl. als Trägermittel und einem magnetischen Material wie Ferrit, Magnetit oder dgl. zusammengesetzt, welches

in einer Menge von 25 bis 60 Gew.-% oder dgl. in dem Tra-

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; ι .:■-: \ 31Q26Q0

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gerharz verteilt ist. Ferner kann nötigenfalls ein Ladungssteuermittel, eine Färbungsmittel oder dgl. hinzugefügt werden.· Mit 11 ist eine Spannungsquelle zum Anlegen des elektrischen Wechselfelds bezeichnet, das die vorstehend beschriebene Wirkung hat. Für das elektrische Wechselfeld wird eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 600 Hz und einer Amplitude von 1600 V₅₁. __g .. verwendet, der eine Gleichspannung von 100 V überlagert ist. Eine derartige asymmetrische Wechselspannung ist natürlich nur ein Beispiel und es können verschiedenerlei Wechselspannungs-Kurvenformen verwendet werden;' wie beispielsweise Rechteck-, Dreieck- oder Impuls-Kurvenformen. Der Toner, der durch Wirkung des Magnetfelds auf eine Schicht- * dicke von ungefähr 80 um eingeregelt wurde, wird durch die elektrostatische Anziehungskraft an dem Zylinder festgehalten und durch Drehen des Zylinders 6 zur Entwicklungsstelle befördert. Im Hinblick darauf, eine Zerstörung des magnetischen Latentbilds durch die Magnetkraft des Magneten zu verhindern, ist innerhalb des Zylinders 6 in der Nähe der Entwicklungsstelle kein Magnet angebracht. Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß es die Anwendung des Tonerzufuhr- und -auftragungsverfahrens und des Entwicklungsverfahrens gemäß diesem Ausführungsbeispiel nach den vorangehenden Ausführungen ermöglicht, einen möglichst

*5 breiten Bereich zu wählen, in dem kein Magnet angeordnet ist und der in Fig. 5 mit 10 bezeichnet ist. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen wird ersichtlich, wenn man beispielsweise mit der gewöhnlichen Magnetbürstenentwicklung vergleicht. Da nämlich bei der Magnetbürstenentwicklung die Bürste an der Entwicklungsstelle geformt werden muß, muß an dieser Stelle unvermeidbar ein Magnetfeld errichtet werden, aufgrund dessen die Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung des magnetischen Latentbilds groß ist.

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Es ist natürlich möglich, Magnetpole in einem solchen Ausmaß bzw. einer solchen Stärke vorzusehen, daß das magne-. tische Latentbild nicht zerstört wird. Gemäß Versuchen erfolgt eine günstige Entwicklung in manchen Fällen dann, wenn sehr kleine bzw. schwache Magnetpole an dem Entwick-

• lungsabschnitt vorhanden sind. Jedoch soll auch in diesem Fall keine Magnetbürste in einem Ausmaß verwendet werden, wie es üblicherweise bei der gewöhnlichen Magnetbürstenentwicklung angewandt wird.

Ausführungsbeispiel 2

In der Fig. 6 bezeichnet 12 einen Tonerträger in

• Form eines Endlosbands aus rostfreiem bzw. Edelstahl oder elektrisch leitendem Gummi. Mit 6' ist ein UmIaufzylinder bezeichnet, in dessen Inneren ein festgelegter Magnet 7' eingebaut is.t. Mit 8 ist eine magnetische Rakel (aus Eisen) bezeichnet, die mit einem Abstand von 100 bis 400 /um zur Tromnieloberflache an einer einem der magnetischen Hauptpole (7a) des feststehenden Magneten 7' gegenüberliegenden Stelle angebracht ist. Durch die Wirkung des Magnetfelds zwischen dem Magnetpol 7a und der Rakel 8 wird während des UmIaufens des Zylinders der Toner 2 gleichförmig auf den Tonerträger 12 in einer Schichtdicke von 50 bis 300 pm aufgebracht. Der Tonerträger 12 wird über eine Walze 13 dem Latentbildträger 3 mit einem Zwischenraum zu diesem entgegengeführt, wobei die Entwicklung ausgeführt wird. Der Grund dafür, zur Bildung des Entwicklungsabschnitts die Walze 13 von dem Zylinder 6' getrennt anzubringen, liegt darin j eine Zerstörung des magnetischen Latentbilds durch das erzeugte Magnetfeld zu verhindern. Mit 11 ist eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Wechselspannung der vorangehend beschriebenen Art an die Walze 13 bezeichnet. Der Toner 2 ist ein isoliereneier Toner, dem durch die Reibung mit der Oberfläche des Tonerträgers eine elektrische Ladung erteilt wird. Der

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mit Hilfe der Rakel 8 auf den Zylinder aufgebrachte Toner wird durch die elektrostatische Anziehungskraft zu dem Tonerträger zu dem Entwicklungsabschnitt hin befördert, wodurch gemäß den vorangehenden Ausführungen eine vorteilhafte Entwicklung erfolgt.

Die Fig. 7 zeigt schematisch den Gesaintaufbau eines Bilderzeugungsgeräts, in das die Entwicklungsvorrichtung gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eingebaut ist. Mit 3 ist ein tromrnelförmiger Träger für ein magnetisches Latentbild bezeichnet, das-mittels eines Magnetaufzeichnungskopfs 14 erzeugt wird. Die Trommel bzw. der Latentbildträger 3 läuft in Pfeilrichtung um. • Der Latentbildträger 3 kann natürlich auch irgendeine andere Form wie beispielsweise Bandform oder dgl. haben.

Mit 15 ist eine Vorrichtung zum Entwickeln des magnetischen Latentbilds bezeichnet, deren Einzelheiten im vorangehenden beschrieben sind. Bei einem konkreten Beispiel für diese Entwicklungsvorrichtung besteht der magnetische Toner aus 50 Gew.-% Styrol/Acryl-Harz, 48 Gew.-% Magnetit und 2 Gew.-% Negativladungs-Steuermittel und wird negativ geladen. Der magnetische Toner wird hinsichtlich seiner Dicke mittels der in einem Abstand von 250 pm von der Oberfläche des Tonerträgers 12 angeordneten magnetischen Rakel 8 gesteuert. Dabei werden durch das Magnetfeld zwischen der Rakel 8 und dem unterhalb der Oberfläche des Tonerträgers stehenden Magnetpol 7a (mit einer Oberflächen-Magnetflußdichte von 70 mT (700 Gs)) zu "Ähren" aufgerichtet und nehmen die Form eines Vorhangs an, wonach diese Tonerschicht in Vorhangform mittels der Rakel 8 abgestrichen wird, so daß die endgültige Tonerschichtdicke annähernd 100 um wird. Die auf diese Weise dünn aufgetragene Tonerschicht wird mit dem Umlauf des

*" Tonerträgers zu der Entwicklungsstelle befördert und der Bildentwicklung unter dem elektrischen Wechselfeld züge-

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führt, wie sie im voran gehenden beschrieben ist. Die Wechselvorspannungsquelle 11 hat in diesem Fall eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 600 Hz und einer Amplitude von 1600 Vg ., "te' ^{der eine} Gleichspannung von +.100 V überlagert ist. Die Prozeßgeschwindigkeit bzw. Entwicklungsgeschwindigkeit ist dabei 200 mm/s. Auf diese Weise kann gemäß den vorangehenden Ausführungen ein schleierfreies entwickeltes Bild mit kräftiger Gradation erzielt werden, das zu einer Bildübertragungsstation weitertransportiert wird, an der es mittels eines Koronaentladers 16 übertragen wird. Nach der Bildübertragung wird der Latentbildträger mittels einer bekannten Reinigungsvorrichtung 17 der Reinigung von restlichem Toner unter-' zogen. Schließlich wird der Latentbildträger mittels eines Entmagnetisierungskopfs 18 entmagnetisiert, so daß er für die nachfolgende Verwendung bereit wird.

Ausführungsbeispiel 3

Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel ist so ausgebildet, daß eine angelegte Wechselvorspannung abgeschwächt wird. Das heißt, es wird eine Quellenspannung mit einer einer niederfrequenten Wechselspannung überlagerten Gleichstromkomponente unter Verwendung eines mechanisehen Schleifkontakts abgeschwächt.

In der Fig. 8 ist 20 ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial, auf dem an einer (nicht gezeigten) gesonderten Stelle ein Latentbild erzeugt wird und das dann mit Hilfe

^ou von Walzen 23 zu dem (gezeigten) Entwicklungsabschnitt transportiert wird, an diesen Abschnitt während des Entwicklungsvorgangs stillsteht und weiter zur Bildfixierung vorgeschoben wird. Mit 22 ist ein bandförmiger Tonerträger aus elektrisch leitendem Gummi bezeichnet.

Dieser Tonerträger wird durch Metallwalzen 24 angetrieben.

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; : ->: ·^; 31Q2600 —0,4 ~ ^DE Das Magnetaufzeichnungsmaterial als Latentbildträger 20 und der Tonerträger 22 werden intermittierend mit Hilfe der Walzen 23 und 24 und eines Motors 32 so angetrieben, daß sie in den Entwicklungsabschnitt vorgeschoben werden. Dort stehen sie während des Entwicklungsvorgangs still, wonach sie dann vor dem nachfolgenden Entwicklungsvorgang weiterbewegt werden. Der Tonerträger führt einen halben Umlauf aus und hält erneut an. Mit 25 ist ein isolierender Toner bezeichnet, der .in einem Behälter 27 untergebracht ist. Der Toner enthält 3 Gew.-% Druckerschwärze und 2 Gew.-% eines Positivladungs-SteuermitteJLs, die beide in Styrolharz als Trägermittel verteilt sind. Zur Verbesserung der Fließfähigkeit der Tonerteilchen können 0,2 . Gew.~% "kolloidales Siliciumdioxid hinzugefügt werden.

Der Toner wird an dem Tonerträger 22 transportiert. Während des Transports wird der Toner mittels eines in Gleitberührung hierzu stehenden Elements 26 auf eine Schichtdicke von 100 bis 200 jum gesteuert. Ferner wird dem Toner vor der Entwicklung mittels eines Koronaladers 28 eine positive Ladung erteilt. Der Zwischenraum zwischen dem Latentbildträger 20 und dem Tonerträger 22 wird auf 500 ^um gehalten. Mit 24a ist eine Schleifelektrode bezeichnet, die Kontakt mit einem Metallkern der Umlaufwalze 24 hat. Mit der Schleifelektrode wird aus einer Spannungsquelle 29 eine Wechselspannung an den Tonerträger 22 angelegt. Mit 30 ist eine Fellbürste zum Umrühren des Entwicklers bzw. Toners und zum Zuführen desselben zu dem Tonerträger 22 bezeichnet.

Die angelegte Spannung ist eine Wechselspannung, der eine Gleichspannung überlagert ist. 0,2 Sekunden nach Beginn der Entwicklung wird allein die Wechselspannung mit einer Zeitkonstante von ungefähr 0,5 Sekunden abgeschwächt .

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'-'·■"■- 310-2800

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, Im folgenden wird der Aufbau der Spannungsquelle 29 für diese Abschwächung erläutert. 31 bezeichnet einen Motor zum Bewegen eines Schleifkontakts 36 an der Sekundärwicklung eines Transformators 37, 34 ist eine Wechselspannungsquelle, 35 ist eine Gleichspannungsquelle und 33 ist eine Versorgungsquelle für eine Zeitsignal-Generatorschaltung und die Motoren 31 und 32.

Nach Ablauf von 0,2 Sekunden vom Beginn der Entwicklung an bewegt sich der Schleifkontakt 36 in 0,5 Sekunden mit konstanter Geschwindigkeit aus der Stellung A in die Stellung B. Auf die Verstellung des Schleifkontakts 36 in die Stellung B hin wird der Motor 32 für einen halben Umlauf des Tonerträgers 22 angetrieben, während dessen der Schleifkontakt zu der Stellung A zurückkehrt.

Der bildfreie Bereich eines derart entwickelten Bilds war im wesentlichen frei von einem Hintergrundschleier und die Gradation des Bilds war hervorragend. .

Gemäß der vorangehenden Beschreibung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwickeln eines magnetischen Latentbilds geschaffen, bei welchen ein Tonerträger, der einen magnetischen Toner trägt, welcher eine ■" elektrische Ladung einer bestimmten Polarität hat, einem umlaufenden Magnet-Latentbildträger nähergebracht wird und an einem Zwischenraum zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger ein elektrisches Wechselfeld so wirkt, daß der Toner zwischen dem Latentbildträger und dem Toner-

träger hin- und herbewegt wird, um dadurch aufgrund der magnetischen Anziehungskraft das magnetische Latentbild mit dem Toner sichtbar zu machen; daher haben das Verfahren und die Vorrichtung die Wirkung, daß die den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen anhaftenden Unzulänglichkeiten

völlig behoben werden und ein schleierfreies entwickeltes

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-ΠO ^ ' ' DE 0994 Bild mit hervorragender Gradation hergestellt werden kann.

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwickeln magnetischer Latentbilder angegeben, bei dem ein Tonerträger, der einen magnetischen Toner mit einer elektrischen Ladung in einer bestimmten Polarität trägt, einem Magnetlatentbild-Träger angenähert wird und zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger ein elektrisches Wechselfeld so wirkt, daß zum Sichtbarmachen des magnetischen Latentbilds durch dessen magnetische Anziehungskraft der Toner zwischen den Trägern hin- und herbewegt wird.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Entwickeln magnetischer Latentbilder, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tonerträger, der ' einen magnetischen Toner trägt, einem Latentbildträger angenähert wird, in dem Zwischenraum zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger ein elektrisches Wechselfeld errichtet wird und die Stärke des Wechselfelds verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Stärke des Wechselfelds durch Änderung einer Wechselspannung herbeigeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Stärke des Wechselfelds durch Änderung des Zwischenraums zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger herbeigeführt wird.
4. Verfahren zum Entwickeln magnetischer Latentbilder, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tonerträger, der einen magnetischen Toner mit elektrischer Ladung in einer bestimmten Polarität trägt, einem umlaufenden Latentbildträger angenähert wird und zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger ein elektrisches Wechselfeld so zur Wirkung gebracht wird, daß der Toner zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger hin- und herbewegt wird und das magnetische Latentbild mit dem Toner auf-

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"""DE 0994 grund der magnetischen Anziehungskraft entwickelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an der Stelle engsten Abstands zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

Emax^Efth und Emin> Erth

wobei. Ef th das elektrische Minimal-Feld bezeichnet, das dafür notwendig ist, den Toner von dem Tonerträger zu demjenigen Bereich des Latentbildträger zu übertragen, an dem kein magnetisches Signal gebildet ist, Erth das • elektrische Minimal-Feld bezeichnet, das dafür notwendig ist, den Toner von demjenigen Bereich des Latentbildträgers i an dem kein magnetisches Signal gebildet ist, zu dem Tonerträger zurückzuübertragen, Emax im Phasenablauf des elektrischen Wechselfelds-das elektrische Maximal-Feld darstellt, das die Übertragung des Toners vom Tonerträger zu dem Latentbildträger bewirkt, und Emin im Phasenablauf des elektrischen Wechselfelds das elektrische Minimal-Feld darstellt, das die Rückübertragung des Toners vom Latentbildträger zu dem Tonerträger bewirkt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung

0,3 χ Vp < f < 10 000

erfüllt wird, wobei Vp die Bewegungsgeschwindigkeit des Latentbildträgers in mm/s bezeichnet und f die Frequenz des elektrischen Wechselfelds in Hz darstellt.

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7. Vorrichtung zum Entwickeln magnetischer Latentbilder, gekennzeichnet durch einen Magnet-Latentbildträger (3; 20), einen Tonerträger (1; 6; 12; 22), der dem Latentbildträger gegenübergesetzt angeordnet ist und der einen magnetischen Toner (2; 25) mit elektrischer Ladung in

einer bestimmten Polarität trägt, und eine Felderzeugungseinrichtung (5; 11) zum Errichten eines elektrischen Wechselfelds zwischen dem Latentbildträger und dem Tonerträger.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Tonerschicht-Regelvorrichtung (8) aus magnetischem Material, die an einer bestimmten Stelle über dem Tonerträger (6) unter Einhalten eines sehr kleinen Zwischenabstands zwischen der Regelvorrichtung und der Oberfläche des Tonerträgers angeordnet ist, und Magnete (7), die an der Innenseite des Tonerträgers an einer der Stelle der Tonerschicht-Regelvorrichtung gegenüberliegenden Stelle angeordnet sind, wobei die Tonerschicht-Regelvorrichtung und die Magnete einen Abschnitt bilden, an dem der Toner (2) durch die Wirkung des magnetischen Felds-zwischen der Tonerschicht-Regelvorrichtung und den Magneten auf den Tonerträger in Schichtform aufgebracht wird und der aufgebrachte Toner durch die elektrostatische Haftungskraft mit dem Tonerträger zu einem Entwicklungsabschnitt hin transportiert wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerträger (12) die Form eines Endlosbands hat, das durch eine Mehrzahl von Walzen (6, 13) angetrieben wird, von denen ein Teil den Entwicklungsabschnitt und der andere Teil den Tonerauftrags-Abschnitt bildet.