DE3148231A1

DE3148231A1 - Entwicklungseinrichtung

Info

Publication number: DE3148231A1
Application number: DE19813148231
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokyo Kobayashi; Koji Sakamoto
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1980-12-05
Filing date: 1981-12-05
Publication date: 1982-10-14
Also published as: GB2089244B; GB8404104D0; GB2089244A; GB2150465A; DE3148231C2; US4445771A; GB2150465B

Description

3U8231

Anwaltsakte: 31 972

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und betrifft insbesondere eine Entwicklungseinrichtung für ein elektrophotographisches Kopiergerät, eine elektrostatische Aufzeichnungseinrichtung u.a., das bzw. die eine photoleitfähige Trommel oder ein

IQ ähnliches ein latentes Bild tragendes Teil sowie ein Teil aufweist, das bei dem das latente Bild tragenden Teil angeordnet ist, um Entwickler zu transportieren und zuzuführen. Mit dem Entwickler, der von dem Zuführ- oder Förderteil auf das das latente Bild tragende Teil aufgebracht worden ist, kann das latente Bild in ein sichtbares Tonerbild entwickelt werden.

Eine Entwicklungseinrichtung der vorbeschriebenen Art für ein elektrophotographisches Kopiergerät, eine elektrostatische AufZeichnungseinrichtung'u.a. ist bekannt. Entwickler, die bei solchen Entwicklungseinrichtungen verwendbar sind, werden im allgemeinen in zwei unterschiedliche Arten eingeteilt, nämlich einen Einkomponentenentwickler, der nur aus einem Toner besteht, und einen Zweikomponentenentwickler, der ein Gemisch aus einem Toner und einem Träger aufweist. Im Vergleich zu einer Einrichtung, bei welcher ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird, ist eine Einrichtung, bei welcher ein Einkomponentenentwickler verwendet wird, im Aufbau einfacher und in der Arbeitsweise zuverlässiger,und aus diesem Grund erregt sie daher auch eine höhere Aufmerksamkeit und ihr wird eine größere Beachtung geschenkt. Es sind bereits verschiedene Entwicklungsverfahren vorgeschlagen worden, die mit einer solchen Entwicklungseinrichtung durchführbar sind, und welche im allgemeinen zu zwei Gruppen gehören, nämlich ein Induktions-Entwicklungsverfahren mit einem Toner mit einem verhältnismäßig niedrigen elektrischen Widerstand, und ein Ladungsentwicklungsverfahren, bei wel-

— ο —

chem ein Toner mit einem verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand verwendet wird und der Toner durch eine Ladeeinrichtung geladen wird.

Wenn keine spezielle Ladeeinrichtung verwendet wird, bewirkt das Induktions-Entwicklungsverfahren, daß durch die Ladung eines elektrostatischen, latenten Bildes in einer Schicht Tonerpartikel induzierte Ladung erzeugt wird, und. dann die Tonerpartikel an dem latenten Bild haften. Bei den Lade-Entwicklungsverfahren wird dagegen eine entsprechende Ladungseinrichtung verwendet, um eine Schicht Tonerpartikel mit einer vorgegebenen Polarität zu laden und die geladenen Tonerpartikel auf ein elektrostatisches, latentes Bild aufzubringen. Bei dem Lade-Entwicklungsverfahren kann Toner mit einer ausgewählten Polarität durch eine von vier üblichen, bisher bekannten Ausführungen geladen werden, nämlich (a) eine, bei welcher eine Schneide in Reibungskontakt mit einem Toner gehalten wird, (b) eine, bei welcher ein Tonerförderoder Zuführteil mit seiner Oberfläche in Reibungskontakt mit dem Toner gehalten wird, welcher sich daran vorbeibewegt,

(c) eine, bei welcher ein Koronaentlader verwendet wird, und

(d) eine, bei welcher eine Ladung von einer Elektrode aus auf Tonerpartikel aufgebracht wird.

Das Induktions-Entwicklungsverfahren ist dem Lade-Entwicklungsverfahren im Hinblick auf die leichte Übertragung von Tonerbildern auf gewöhnliche Papierblätter unterlegen. In dieser Hinsicht ist daher eine Entwicklungseinrichtung, bei welcher das Lade-Entwicklungsverfahren angewendet wird, erwünschter und damit vorteilhafter als eine Einrichtung, welche nach dem Induktions-Entwicklungsverfahren arbeitet. Eine Entwicklungseinrichtung, die auf dem Lade-Entwicklungsverfahren beruht, weist jedoch noch eine Schwierigkeit auf, die nachstehend beschrieben wird.

Damit ein scharfes, klares Tonerbild mit Hilfe des Lade-Entwicklungsverfahren aus einem latenten Bild entwickelt

3H8231

werden kann, ist vorzugsweise eine gleichförmige Ladungsverteilung über der gesamten Dicke einer Tonerschicht zu schaffen, um dadurch die Ladungen auf den einzelnen Tonerpartikeln so gleichmäßig wie möglich zu machen. Um eine derartige gleichförmige Ladungsverteilung zu erhalten, muß unabhängig von der Art des ausgewählten Ladeverfahrens (Verfahren (a) bis (d)) eine sehr dünne und insbesondere gleichförmig dünne Schicht aus Tonerpartikeln ausgebildet werden. Um dieser Forderung zu genügen, wird in einer herkömmlichen Entwicklungseinrichtung, in welcher das Lade-Entwicklungsverfahren angewendet wird, eine Rakelschneide verwendet, welche eine in.etwa ausgeglichene, dünne Schicht aus Tonerpartikeln schafft. Jedoch kann mit der Rakelschneide die Dicke der Tonerschicht nicht unter einen bestimmten Grenzwert verrin-

15gert werden, so daß die Tonerschicht nicht mit einer gleichförmigen Ladungsverteilung geladen werden kann.

Die Erfindung soll daher eine Entwicklungseinrichtung schaffen, mit welcher im wesentlichen der Nachteil der herkömmliehen, nach dem Lade-Entwicklungsverfahren arbeitenden Entwicklungseinrichtung beseitigt ist und mit welcher ohne weiteres eine dünne und verhältnismäßig gleichförmig geladene Tonerschicht ausgebildet werden kann. Um dies zu erreichen, weist eine Entwicklungseinrichtung gemäß der Erfindung ein erstes Teil zum Befördern eines Toners und ein zweites.nahe bei dem ersten Teil angeordnetes Teil auf, mit welchem der von dem ersten Teil beförderte Toner geladen werden kann. Das zweite Teil lädt durch Reibung den Toner mit einer vorbestimmten Polarität, wobei dann der Toner an dem zweiten Teil haftet, um auf diesem eine dünne Tonerschicht auszubilden.

Durch die Reibung zwischen dem Toner und dem ladeteil hat sich bestätigt, daß es wirksamer zu einer Reibungsladung kommt, wenn der Außenumfang des Ladeteils mit einem Isoliermaterial bedeckt ist. Die sich durch Reibung ergebende Ladung nimmt jedoch auf dem Isoliermaterial allmählich zu, wenn der Ent-

wicklungsvorgang wiederholt wird. Dadurch stimmt dann die tatsächliche Stärke eines elektrischen Feldes in einer Entwicklungsstation nicht mit der gewünschten überein, wodurch dann verhindert wird, daß mit der Einrichtung Tonerbilder ho-

g her Qualität erzeugt werden. Die Ladungshäufung auf dem Isoliermaterial spiegelt sich auch in einer Änderung der Ladekenndaten des Toners wieder, wodurch oft eine Wiedergabe von vorteilhaften Tonerbildern verhindert wird.

-^q Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist eine Ausführung vorgeschlagen worden, in welcher eine Entladeeinrichtung gegenüber der Tonerladeeinrichtung in der Weise angeordnet ist, daß sich das Isolierteil an dem Ladeteil entlädt. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann jedoch die Entladeeinrichtung die Ladungen von dem Isolierteil nicht vollständig entfernen. Das heißt, trotz des Vorsehens der speziellen Entladeeinrichtung sammeln sich während der wiederholten Entwicklungsvorgänge unvermeidlich Ladungen auf dem Isolierteil.

Gemäß der Erfindung soll daher eine Entwicklungseinrichtung geschaffen werden, bei welcher der Nachteil der herkömmlichen Entladeeinrichtung im wesentlichen beseitigt sind und bei welcher das Isolierteil an dem Ladeteil wirksamer entladen werden kann. Um dies zu erreichen, weist eine Entwicklungseinrichtung gemäß der Erfindung eine erste Entladeeinrichtung auf, welche das Isoliermaterial oder -teil im wesentlichen gleichzeitig mit dem Entfernen der Resttonerpartikel von dem Ladeteil, welche einem latenten Bild nicht zugeführt wurden, entlädt und eine zweite Entladungseinrichtung auf, um das Isoliermaterial oder -teil an einer Stelle hinter der Stelle, wo der Toner mittels der ersten Ladeeinrichtung entfernt wird, aber vor einer Stelle zu entladen, wo der Toner zu dem Ladeteil hin angezogen wird.

Zumindest eine der beiden Entladeeinrichtungen wird angetrieben, um die Entladung durchzuführen.

In einem elektronischen Kopiergerät, einer elektrostatischen Aufzeichnungseinrichtung u.a. muß eine Entwicklungseinrichtung in Abhängigkeit von der Gesamtfläche eines latenten Bildes, das zu verarbeiten ist, verschiedenen Anforderungen genügen. Im allgemeinen hat ein Bild eine verhältnismäßig große Fläche, wenn es ein flächiges Bild bzw. eine bildhafte Darstellung (picture image) ist, und hat eine verhältnismäßig kleine Fläche, wenn es ein Linienbild ist. Wenn beispielsweise in einem elektronischen Kopierer ein Bild einer Vorlage ein Linienbild, ist und wenn der Schwärzungsgrad auf der Vorlage verhältnismäßig niedrig ist, wird noch dazu gefordert, daß ein Bild mit einem Schwärzungsgrad wiedergegeben werden kann, der höher ist als der des Vorlagenbildes. Im Falle eines großen bzw. ausgedehnten flächigen Bildes wird jedoch gefordert, daß der Schwärzungsgrad eines wiedergegebenen Bildes genau dem des flächigen Bildes auf der Vorlage entspricht. Diesen zwei sich wiedersprechenden Forderungen muß unabhängig von der Art.eines Entwicklers, nämlich eines Ein- oder eines Zweikomponentenentwicklers und in einer Entwicklungseinrichtung genügt werden, die in Verbindung mit irgendeinem anderen System, wie beispielsweise einem elektrostatischen Aufzeichnungssystem^verwendet werden kann.

Bisher ist derartigen Forderungen üblicherweise dadurch entsprochen worden, daß beim Entwickeln eines latenten Bildes ein sogenannter Randeffekt ausgenutzt wurde. Mit dem Ausdruck "Randeffekt" wird eine Erscheinung bezeichnet, bei welcher ein wesentlicher Teil der Tonerpartikel infolge einer ungleichmäßigen Verteilung der elektrischen Feldstärke

an Randteile eines latenten Bildes angezogen wird; die elektrische Feldstärke ist in den Randteilen des latenten Bildes nämlich höher als in dem mittleren Teil. Im Falle eines latenten Bildes, welches ein sogenanntes Zeilenbild ist (das nachstehend als ein latentes Zeilenbild bezeichnet wird), besteht es hauptsächlich bzw.über einen Großteil seiner Fläche aus Randteilen, so daß ein Bild, das aus dem latenten Bild erhalten worden ist, bezüglich des Oberflächenpoten-

3H8231

tials des latenten Bildes dicht erscheint. Im Falle eines latenten Bildes, welches ein flächiges Bild ist, (das nachstehend als flächiges latentes Bild bezeichnet wird), tritt der Randeffekt nur in begrenzten Randteilen des weiten bzw. großen latenten Bildes auf, und folglich entspricht ein wiedergegebenes Bild in seinem Schwärzungsgrad dem Vorlagenbild auf der Fläche, die dem Hauptteil des latenten Bildes entspricht, und nicht in den Randteilen. Hieraus ist zu ersehen, daß, wenn der Randeffekt bis zu einem bestimmten Grad jQ steuerbar ist, sowohl ein Zeilen- als auch ein flächiges Bild jeweils mit dem idealen geforderten Schwärzungsgrad wiedergegeben werden kann.

Der Randeffekt kann auch auf eine verhältnismäßig wirksame Weise erreicht werden, solange in den Entwicklungseinrichtungen der Zweikomponentenentwickler aus einem Toner und einem Träger verwendet wird. Es kann jedoch nicht erwartet werden, daß der Randeffekt, der mit einem Einkomponentenentwickler, d.h. allein mit Toner erhalten wird, in zufriedenstellender Weise den zwei vorstehend beschriebenen, sich wiedersprechenden Forderungen genügt. Es sind jedoch verschiedene Versuche gemacht worden, einen vorteilhaften Randeffekt selbst bei einer Entwicklungseinrichtung zu schaffen, bei welcher der Einkomponentenentwickler verwendet wird.

Beispielsweise ist es bekannt, ein photoleitfähiges Teil und ein TonerfOrder- oder Ladeteil in einer Entwicklungseinrichtung eines elektronischen Kopiergeräts in einem beträchtlichen Abstand voneinander anzuordnen. Hierdurch läßt sich der Randeffekt bis zu einem gewissen Grad steigern, so daß Zeilen- und flächige Bilder bezüglich ihres Schwärzungsgrades in der vorher festgelegten Beziehung wiedergegeben werden können. Diese bekannte Maßnahme führt jedoch auch zu einer erheblichen Verringerung der elektrischen Feldstärke eines flächigen latenten Bildes, wodurch wiederum der Entwicklungswirkungsgrad stark beeinflußt wird. Darüber hinaus ist der hiermit erreichbare Randeffekt nur bei Zeilenbildern mit sehr kleinen Gesamtflächen wirksam.

Gemäß der. Erfindung soll daher eine Entwicklungseinrichtung geschaffen werden, bei welcher trotz der Verwendung eines Einkomponentenentwicklers ein ausgezeichneter Randeffekt bei latenten Zeilenbildern erreicht wird, so daß Zeilen- und flächige Bilder jeweils mit einem geforderten Schwärzungsgrad Wiedergegeben werden, ohne daß dies mit einer Verringerung der elektrischen Feldstärke eines flächigen latenten Bildes verbunden ist. Bei dem Bemühen, dies zu erreichen, sind von der Anmelderin dahingehend Untersuchungen gemacht worden, warum der Randeffekt in einer Entwicklungseinrichtung, in welcher ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird, aber nicht in einer Entwicklungseinrichtung zu hervorragenden Ergebnissen führt, in welcher ein Einkomponentenentwickler verwendet wird. Dies hat dann die Anmelderin zu der folgenden Erkenntnis geführt, welche auf diesem Gebiet der Technik vollkommen neu ist.

Ein Zweikomponentenentwickler enthält leitfähige Trägerpartikel zusammen mit Tonerpartikeln. Diese Trägerpartikel tra^wgen sehr viel zu dem Randeffekt bei, und insbesondere die Trägerpartikel, die in der Nähe der Oberfläche eines das latente Bild tragenden Teils (z.B. eines photoleitfähigen Teils) festgelegt sind, spielen eine Hauptrolle bei der Erzeugung des Randeffekts, und zwar wahrscheinlich deswegen, da die Trägerpartikel in dem Entwickler als Elektroden für ein latentes Bild auf dem photoleitfähigen Teil wirken. Wenn eine Anzahl Mikroelektroden in Form von Trägerpartikeln vorhanden ist, nimmt die Anzahl der elektrischen Feldlinien, die von einem latenten Bild mit einer kleinen Fläche 30

(einem Zeilenbild) zu üntergrundflachen auf dem photoleitfähigen Teil gerichtet sind^(wo kein latentes Bild geschaffen --ist)j stärker zu als die (Anzahl) _t die erscheinen würde, wenn die Mikroelektroden nicht vorhanden wären. Das Ergebnis ist eine Zunahme bzw. Erhöhung der elektrischen Feldstärke um die Fläche des kleinflächigen latenten Bildes herum und folglich des wirksamen Randeffekts. Eine derartige Wirkung ist jedoch wegen des Fehlens der Trägerpartikel oder

3Η8231

von Mikroelektroden mit einem Einkomponentenentwickler nicht erreichbar. Oder anders ausgedrückt, dies bedeutet, daß ein wirksamer Randeffekt selbst mit dem Einkomponentenentwickler erreicht werden kann, allerdings nur, wenn Mikroelek-

,- troden vorhanden sind, welche in ihrer Funktion den Trägerpartikeln äquivalent sind.

Um dies zu erreichen, weist die Entwicklungseinrichtung gemäß derErfindung ein Toner tragendes oder ladendes Teil auf,

-^q welches ausdrücklich mit einer Anzahl Mikroelektroden versehen ist. Bei dieser Ausführung kann der gewünschte Randeffekt erhalten werden, obwohl der Entwickler der Einkomponentenentwickler sein kann, der nur aus Toner besteht. Somit ist durch die Erfindung eine insgesamt verbesserte Ent-Wicklungseinrichtung für die elektrostatische Photographie geschaffen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig..1 eine Schnittansicht einer Entwicklungseinrichtung gemäß· der Erfindung, welche ein Tonerförderteil und ein Tonerladeteil aufweist;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Entwicklungseinrichtung gemäß der Erfindung, welche ein Tonerladeteil mit einer Isolierschicht und eine Einrichtung

zum Entladen der Isolierschichtaufweist;

Fig. 3 in einem größeren Maßstab eine Teilansicht der in Fig. 2 dargestellten Entwicklungseinrichtung; .

Fig. 4 eine schematische Darstellung, in welcher die

grundsätzliche Arbeitsweise einer Entladungs

einrichtung dargestellt ist, welche bei einer herkömmlichen Entwicklungseinrichtung verwendet wird;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausfütrungs-

form gemäß der Erfindung, welche sich von der der Fig. 2 unterscheidet;

2Q Fig. 6 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, welche sich ebenfalls von der der Fig. 2 unterscheidet;

Fig. 7 eine Teilschnittansicht einer Ausführungsform, die sich von der der Fig. 2 unterscheidet und

welche ein Tonerladeteil und eine Einrichtung zum Entladen des Tonerladeteils aufweist;

Fig. 8 einen Teil einer Schnittansicht einer Tonerladeeinrichtung, welche als Entwicklungsrolle

wirkt und welche Mikroelektroden aufweist;

Fig. 9 eine Kurve, in welcher eine Schwärzungsgradbeziehung zwischen einem Bild auf einer Vorlage und einem von der Vorlage wiedergegebe

nen Bild dargestellt ist;

Fig. 10a und 10b schematische Darstellungen, anhand welcher

eine Wirkung erläutert wird, die mit Hilfe von Mikroelektroden an einem Tonerladeteil

erreichbar ist;

Fig. 11a und 11b Ansichten, welche den Fig. 10a und 10b

entsprechen, in welchen aber ein herkömmliches Tonerladeteil ohne Mikroelektroden dar

gestellt ist;

- 10 -

3U8231

Fig. 12 eine Kurve, in welcher Veränderungen in der elektrischen Feldstärke als Beispiele dargestellt sind, die bei Vorhandensein/Fehlen von

Mikroelektroden festgestellt worden sind; 5

Fig. 13 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, welche mit einem Tonerladeteil mit Mikroelektroden versehen ist;

Fig.14 eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 13 dargestellten Entwicklungseinrichtung;

Fig. 15 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungs-

form gemäß der Erfindung mit Mikroelektroden;

Fig. 16 eine vergrößerte Teilansicht der Entwicklungseinrichtung der Fig. 15;

Fig. 17 eine perspektivische Teilansicht eines Tonerladeteils, das mit einem Isolierteil und Mikroelektroden versehen ist;

Fig. 18 eine Ansicht eines weiteren Tonerladeteils, 25

das mit einem Isolierteil und Mikroelektroden

versehen ist;

Fig. 19 eine der Fig. 18 ähnliche Ansicht, in welcher

jedoch eine weitere Ausführüngsform der Er-30

findung dargestellt ist, in welcher ein Tonerladeteil mit kugelförmigen Mikroelektroden versehen ist;

„P- Fig. 20 eine der Fig. 19 entsprechende Darstellung,

in welcher eine Tonerpartikel, welche infolge der kugelförmigen Ausbildung der Mikroelektroden an einer unerwünschten Stelle an einem

- 11 -

3U8231

photoleitfähigen Teil haftet dargestellt ist und

Fig. 21 eine der Fig. 18 entsprechende Darstellung, in welcher ein Tonerpartikel wiedergegeben ist, welche sogar unterdenselben Bedingun

gen wie die Tonerpartikel der Fig. 20 nicht an der unerwünschten Stelle an dem photoleitfähigen Teil haftet.

in Fig. 1 ist ein elektrophotographxsches Kopiergerät dargestellt, in welchem eine gemäß der Erfindung ausgelegte Entwicklungseinrichtung verwendbar ist, um die vorstehend beschriebene erste Aufgabenstellung zu lösen. Das Kopiergerät weist die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Ent-Wicklungseinrichtung und ein photoleitfähiges Teil in Form einer Trommel 2 auf. Die Entwicklungseinrichtung 1 weist einen Behälter 10 auf, in welchem ein Einkomponentenentwickler, d.h. ein magnetischer Toner 12 untergebracht ist. Eine Tonerförderhülse 14 ist dem Behälter 10 zugeordnet, um den Toner 12 von dem Behälter 10 wegzubefordern. In der Hülse 14 ist ein Magnet 16 untergebracht, der mit der Hülse T4 zusammenarbeitet. Eine Tonerladehülse 18 ist zwischen der Förderhülse 14 und der photoleitfähigen Trommel 2 angeordnet, um durch Reibung Ladung auf den Toner 12 aufzubrin-

²^ gen. Der Toner 12 ist ein Toner mit einem verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand, und sein spezifischer elektrischer Durchgangswiderstand kann beispielsweise größer

10 13

als 10 Π. cm, vorzugsweise größer als 10 _n. cm sein.

Die Förderhülse 14 ist aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt und so angeordnet, daß sie einem Tonereinlaß/ Auslaß des Behälters 10 gegenüberliegt. Die Ladehülse 18 ist nahe und parallel zu der Förderhülse 14 angeordnet, während die Trommel 10 parallel zu der Hülse 18 und an die-

ser anliegend oder in einem geringen Abstand von dieser angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Magnet 16 im Innern der Hülse 14 feststehend angeordnet,

- 12 -

-•3H8231

\ während die Hülse 14 bezüglich des Magneten 16 entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar ist; die Hülse 18 ist ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar.

Während eines Kopierzyklus des Kopierers wird die Trommel 2 angetrieben und entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wie durch einen Pfeil in Fig. 1 angezeigt ist. Ein elektrostatisches, latentes Bild wird durch eine (nicht dargestellte) bekannte, ein latentes Bild erzeugende Einrichtung auf der

IQ Oberfläche der sich drehenden Trommel 2 geschaffen. Entsprechend der Drehbewegung der Trommel wird das latente Bild in eine Station D gebracht, wo die Trommel 2 an der Ladehülse 18 anliegt oder in einem sehr geringem Abstand von dieser angeordnet ist. Die Station D wird nachstehend als Entwicklungsstation bezeichnet. Obwohl die Ladepolarität auf dem latenten Bild entweder positiv oder negativ sein kann, soll im vorliegenden Fall ein latentes Bild beispielsweise durch negative Ladung erzeugt werden.

Unterdessen werden die Hülsen 14 und 18 durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmechanismus für eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben. Die Hülse 14 trägt den aus dem Behälter 10 entnommenen Toner12 aufgrund des Zusammenwirkens mit dem in ihrem Inneren angeordneten, feststehenden Magneten 16. Der Toner 12 bildet eine magnetische Bürste und wird durch die Hülse 14 bei einer Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn allmählich weiterbefördert. Die Polaritäten S und N des Magneten 16 sind so angeordnet, um eine Wirkung zu schaffen, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Eine Rakelschneide 20 ist der Hülse 14 gegenüberliegend in der Weise angeordnet, daß mit ihr grob die Dicke der Tonerschicht auf der Hülse 14 eingestellt wird.

Die Hülse 14 befördert den Toner 12 in der durch einen pfeil A angezeigten Richtung zu einer Stelle, die nahe bei der benachbarten Hülse 18 liegt. Der Toner 12 wird dann in Kontakt mit der Oberfläche der Hülse 18 gebracht

- 13 -

und unter Reibung werden zum Teil Ladungen aufgebracht. Partikel des Toners 12, die auf einen Pegel geladen worden sind, der höher als ein vorbestimmter Pegel ist / kommen von dem durch den Magneten 16 erzeugten Magnetfeld frei und werden von der Oberfläche der Hülse 16 auf die der Hülse 18 übertragen .

Derartige Reibungsladungen auf dem Toner 12 sind durch die vorteilhafte bzw. ungewöhnliche Ausführung der Ladehülse

!Ο erreichbar. Wie dargestellt, weist die Hülse 18 ein leitfähiges Tragteil 18a und eine Außenschicht 18b auf, die auf der Außenfläche des leitfähigen Tragteils 18a ausgebildet ist. Die Außenschicht 18b ist aus einem entsprechendem Material hergestellt, mit welchem der Toner 12 auf eine gewünschte Polarität geladen werden kann, welche in der dargestellten Ausführungsform positiv ist.

Der Toner 12, der nunmehr an der Oberfläche der Hülse 18 haftet, wird durch sie (18)_; die entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, weiterbefördert, bis er die Entwicklungsstation D erreicht. In dieser Station D berührt der Toner 12 im wesentlichen die Oberfläche der rotierenden Trommel 2, wodurch er an das latente Bild auf der Trommel 12 elektrostatisch angezogen wird. Das latente Bild, das auf diese Weise durch den Toner 12 entwickelt worden ist, wird dann zu einer Übertragungsstation weiter befördert, wo es durch eine (nicht dargestellte) Bildübertragungseinrichtung als Tonerbild auf ein Blatt Papier übertragen wird.

Somit wird derToner 12 mit einem hohen Widerstand durch die Hülse 14 und den in ihrem Innern untergebrachten Magneten 16 befördert und dann durch die benachbarte Hülse 18 durch Reibung geladen. Zwischen den Hülsen 14 und 18 werden ein elektrisches Feld, das der Reibungsladung zuzuordnen ist, und ein Magnetfeld erzeugt, das dem Magneten 16 zuzuschreiben ist. Hierdurch wird der Toner 12 entgegengesetzt gerichteten Anziehungskräften ausgesetzt und nur diese Tonerpartikel können über einen vorgegebenen

Ladungspegel hinaus geladen werden, um von der Hülse 14 an die Hülse 18 übertragen zu werden. Folglich wird eine Tonerschicht 12', die aus Tonerpartikeln 12 einer vorgegebenen Ladungsmenge gebildet ist, auf der Oberfläche der Hülse 12 geschaffen. Anders ausgedrückt, die einzelnen Tonerpartikel 12, welche die Tonerschicht 12' bilden, können eine im wesentlichen gleichförmige Ladungsmenge haben, um schließlich eine gleichförmige Ladungsverteilung über die ganze Tonerschicht 12' zu schaffen. Außerdem können die Stärken der vorstehend beschriebenen magnetischen und elektrischen Felder durch eine entsprechende Wahl der Art und/oder Sorte der Außenschicht 18b der Hülse 18 und des Magneten 16 gesteuert werden. Hierdurch wiederum kann ohne weiteres die Menge an Tonerpartikeln 12 auf der Hülse 18 und folglich erforderlichenfalls die Dicke derTonerschicht 12' eingestellt werden. Hierdurch kann dann eine dünne gleichförmig geladene Tonerschicht 12' auf der Hülse 18 aufgebracht werden, wodurch sich dann klare, scharfe Tonerbilder auf Kopierblättern ergeben.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird der Teil des Toners, welcher nicht an die Hülse 18 übertragen wurde, durch die Hülse 14 entgegen dem Uhrzeigersinn weiter befördert und wieder in dem Behälter 10 gesammelt. Die Hülse 18 ist so ausgelegt, daß der Toner 12 von ihr aus unmittelbar auf das latente Bild auf der Trommel 12 aufgebracht wird, und folglich wirkt sie auch noch als Entwicklungsrolle. In einem solchen Pail kann eine positive oder negative Vorspannung an den leitfähigen Tragteil 18a der Rolle 18 entsprechend einem Potential auf den Untergrundflachen der Trommeloberfläche angelegt werden, so daß dadurch verhindert werden kann, daß der Toner 12 zufällig an den Untergrundflächen haftet. Hierbei braucht nicht erwähnt zu werden, daß selbst in einem solchen Fall eine Anordnung vorgesehen werden soll, um eine Reibungsladung zwischen der Hülse 18 und dem Toner 12 zu bewirken, so daß eine vorgegebene Tonermenge 12 an der Hülse 18 haften kann. Die Au-

- 15 -

:3H8231

-v^~i 9 - ßenschicht 18b der Hülse 18 wird durch die Reibungsladung mit der Polarität geladen, die der des latenten Bildes entspricht» Diese Ladung kann als Vorspannung benutzt werden, um das Aufbringen von Toner auf den Untergrundflachen zu verhindern.

In der Entwicklungseinrichtung 1 kann die Außenschicht 18b der Hülse 18 aus einem Isoliermaterial hergestellt sein, so'daß die Hülse 18 die Tonerpartikel noch wirksamer laden kann. Dies ist jedoch im Laufe der Zeit mit einer fortlaufenden Ansammlung von unerwünschten Ladungen auf der Isolierschicht verbunden, was das Laden von Tonerpartikeln nachteilig beeinflussen würde. Infolgedessen muß in einem solchen Fall irgendeine Einrichtung vorgesehen werden, um die Isolierschicht vollständig zu entladen.

Anhand von Fig. 2 bis 7 wird nunmehr eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben, mit welcher solche unerwünschte Ladungen wirksam entfernt werden können, die sich auf der Isolierschicht ansammeln würden. In Fig. 2 bis 7 sind Teile, welche den in Fig. 1 dargestellten Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist ein zweiter Magnet 22 im Innern der Ladehülse 18 auf die gleiche Weise wie der Magnet 18 im Innern der Förderhülse 15 in einer vorgegebenen Lage fest angeordnet. Wie in der ersten Ausführungsform wird der Toner 12 von dem Behälter 10 über die Hülse 14 der Hülse 18 zugeführt. In dieser Ausführungsform hat die Hülse 18 auf ihrem .leitfähigen Tragteil 18 eine Isolierschicht 24, um den Toner 12 durch Reibung zu laden. Die Isolierschicht 24 lädt den Toner 12 durch Reibung mit einer Polarität, welche der eines latenten Bildes auf der Trommel 2 entgegengesetzt ist, und welche in der vorliegenden Ausführungsform eine positive Polarität ist, da das latente Bild eine negative Polarität haben soll. Folglich wird die Schicht 24 aus einem entsprechendem Material hergestellt, welches diesem Zweck dient, die beispielsweise Teflonharz (eingetragenes Warenzeichen). - 16 -

-:3H8231

Der Toner 12, der durch die Isolierschicht 24 durch Reibung mit positiver Polarität geladen worden ist, wird dann durch die Hülse 18 zu der Entwicklungsstation D befördert, um dann elektrostatisch auf ein negatives, latentes Bild auf der

_ Trommel 2 aufgebracht zu werden. Der Restteil des Toners 5

12 auf der Hülse 18, welcher nicht an der Entwicklung teilnimmt, wird an der Entwicklungsstation D vorbeibefördert, wie durch einen Pfeil A' angezeigt ist, und wird dann über die Zwischenhülse 14 zu dem Behälter 10 zurückgebracht.

Die übertragung des Toner 12 von der Hülse 18 zurück zu der Hülse 14 wird durch die Magnetkräfte bewirkt, welche durch die Magnete 22 und 16 im Innern der Hülsen 18 bzw. 14 ausgeübt worden sind. Jedoch sind die Magnetkräfte der Magnete

₁,_ 22 und 16 nicht stark genug, umden Toner 12 von der Hülse 18 vollständig zu der Hülse 14 zu verschieben bzw. zu übertragen, also daß ein gewisser Teil auf der Hülse 18 zurück-"bleiben würde. Der Resttoner auf der Hülse 18 würde sich im Laufe der Zeit allmählich sammeln, und dadurch die Wieder-

2Q gäbe von Bildern hoher Qualität behindern. In dieser Ausführungsform ist- daher eine Ab streich schneide 26 fest angebracht, die mit ihren gegenüberliegenden Enden mit einem gewissen Druck an den Hülsen 18 bzw. 14 anliegt, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist. Die Schneide 16 ist vorgesehen, um den Toner 12 wirksam von der Oberfläche der Hülse 18 abzuschaben und um ihn an die Hülse 14 zu übertragen.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung und Arbeitsweise sammeln sich Ladungen allmählich auf der Isolierschicht 24 der Hülse 18, wenn ein Kopierzyklus des Kopiergeräts wiederholt wird, wodurch die Qualität der wiedergegebenen Bilder schlechter wird. Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind bereits einige Entladungseinrichtungen vorgeschlagen worden, welche außerhalb der Ladehülse 18 angeordnet sind. Ein Beispiel für eine derartige herkömmliche Entladeeinrichtung ist in Fig.4 dargestellt.

In Fig.4 weist die Ladehülse 18 ein leitfähiges Tragteil 18

und eine Isolierschicht 24 auf, die auf dem Tragteil 18a in derselben Weise wie bei der Hülse 18 in Fig.2 ausgebildet ist ο Tonerpartikel 12 werden auf der Isolierschicht 24 der Hülse 18 getragen. Eine Entladeeinrichtung in Form eines Koronaentladers 28 ist über den Tonerpartikeln 12 angeordnet, d.h. die Hülse 18, welche den Toner 12 trägt, wird unter dem Entlader 28 in einer durch einen Pfeil B angezeigten Richtung hindurchbewegt. Der Entlader 28 wird erregt, um die Ladung von jedem Teil der Isolierschicht 24 zu entfernen, welche an dem Entlader 28 vorbeibewegt wird. Hierbei wurde festgestellt, daß das Oberflächenpotential in einem Bereich C, der in der Drehrichtung der Hülse 18 nach dem Entlader 28 angeordnet ist, tatsächlich im wesentlichen auf null herabgesetzt ist. Trotzdem sind Ladungen entgegen-

!5 gesetzter Polaritäten als Paare auf den Tonerpartikeln 12 und der Isolierschicht 24 sogar in dem betreffenden Bereich C vorhanden. Folglich kann die Isolierschicht 24 ihre Ladung nicht abgebben, wenn die Tonerpartikel 12 von der Hülse 18 entfernt werden, so daß sich die Ladung im Laufe der Zeit allmählich ansammelt. Dies ist der Grund, weshalb durch die in Fig-4 dargestellte Entladeeinrichtung die Ladungen nicht vollständig von der Isolierschicht 24 entfernt werden.

Die in Fig.2 dargestellteAnordnung ist unter Zugrundelegung der vorstehend anhand der Fig.4 beschriebenen Erkenntnis ausgeführt. Bei der herkömmlichen Ausführung bleiben Ladungspaare an den Tonerpartikeln und der Isolierschicht selbst nach einer Entladung zurück, da der Entlader über den Tonerpartikeln angeordnet ist. Daraus ergibt sich, daß keine Restladungen auf der Isolierschicht verbleiben würden, wenn die Isolierschicht gleichzeitig oder nach dem Entfernen der Tonerpartikel von der Ladehülse entladen würden. In Fig.2 ist die Abstreichschneide 26 aus einem leitfähigen

Material hergestellt und geerdet. Die Abstreichschneide 26 35

erdet die Isolierschicht 24 der Hülse 18, um diese wirksam zu entladen, während Tonerpartikel von der Isolierschicht 24 entfernt werden.

- 18 -

1 Ohne irgendeine Hilfe kann mittels der Abstreichschneide 26 die Ladung nicht vollständig von der Oberfläche der Ladehülse 18 entfernt werden. Aus diesem Grund weist die Anordnung in Fig.2 eine zweite Entladeeinrichtung in Form einer Entladebürste 30 auf. Wie am besten aus Fig.3 zu ersehen ist, ist die Entladebürste 30 durch ein Halteteil 32 fest an der Abstreichschneide 26 angebracht und zusammen ;| mit dieser geerdet. Das freie Ende der Entladebürste 30 ist (in der Drehrichtung der Hülse 18 gesehen) in einem Bereich nach einem Teil der Hülse 18, wo im wesentlichen keine Tonerpartikel mehr vorhanden sind, d.h. an einem Teil, wo die Tonerpartikel mittels der Abstreichschneide 26 entfernt werden, aber vor einem Teil angeordnet, wo frische Tonerpartikel von der Hülse 14 an die Hülse 18 übertragen werden. Bei dieser Ausführung und Anordnung kann die Entladebürste 30 die Isolierschicht 24 wirksam entladen, ohne daß es zu der in Verbindung mit Fig.4 angeschnittenen Schwierigkeit kommt. Hierbei kann das freie Ende der Bürste 30 in Anlage an der Oberfläche der Hülse 18 gehalten werden oder kann, wie in

^O Fig.3 dargestellt ist, in einem geringen Abstand t von der Oberfläche der Hülse 18 angeordnet sein. Wenn die Bürste 30 in dem Abstand t von der Hülse 18 angeordnet ist, wird die Isolierschicht 24 durch eine Entladung entladen, welche sich von der Isolierschicht 24 zu dem freien Ende der Bürste 30 hin ausbildet. Der Vorteil, der sich ergibt, wenn die Bürste 30 in einem vorgegebenen Abstand angeordnet ist, besteht darin, daß eine Abnutzung der Bürste 30 und der Isolierschicht 24, die auf die Reibung zurückzuführen ist, vermieden werden kann. Auch kann eine Anzahl Entladebürsten

30 in einem vorher festgelegten Bereich um dieHülse 18 herum angeordnet werden, wenn eine einzige Bürste 30 für eine vollständige Entladung der Isolierschicht 24 nicht ausreicht.

Entweder die Abstreichschneide 26 oder die Entladebürste 30 kann weggelassen werden, obwohl beide als erste und zweite Entladeeinrichtungen in der beschriebenen und darge-

- 19 -

-X- 23-

stellten Ausführungsform verwendet sind. Auch können die erste und zweite Entladeeinrichtung als ein einziges einheitliches Teil ausgebildet werden. Die Entladeeinrichtungen sind nicht auf die Schneide und Bürste beschränkt, sondern sie können irgendwelche andere geeignete Entladeeinrichtungen, wie Koronaentlader aufweisen.

Abgesehen von der vorstehend beschriebenen Entwicklungseinrichtung ist der Grundgedanke der Erfindung auch bei einer anderen Art Entwicklungseinrichtung anwendbar, bei welcher ohne Zwischenschalten einer Förderhülse ein Entwickler unmittelbar von einem Behälter einer Ladehülse zugeführt wird. Eine derartige Anwendung der Erfindung wird nunmehr anhand

der Fig.5 beschrieben.
15

In Fig.5 wird die Ladehülse 18 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um den Toner 12 von dem Behälter 10 aus über dessen Auslaß 10a magnetisch (d.h. unter Wirkung eines Magnetfeldes) zu befördern. In der Entwicklungsstation D wird

der Toner 12 elektrostatisch auf ein auf der Trommel 2 erzeugtes latentes Bild aufgebracht. Ein Restteil des Toners 12 wird an der Entwicklungsstation D vorbeibefördert, bis · er von der Hülse 18 durch eine Leitende Abstreichschneide 34 entfernt wird. Die Schneide 34 ist geerdet, so daß sie als eine erste Entladeeinrichtung zum Entladen der Isolierschicht 24 auf der Hülse 18 wirkt. Die erste Entladeeinrichtung wird durch eine zweite Entladeeinrichtung unter- - stützt, welche zumindest einen Koronaentlader 36 aufweist,

der zwischen dem Auslaß 10a und einem Einlaß 10b des Behäl™ 30

ters 10 angeordnet ist, um die Isolierschicht 24 zusätzlich zu entladen. Der übrige Teil der in Fig.5 dargestellten Ausführung entspricht im wesentlichen der Ausführung der Fig.2, wobei gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

In Fig.6 ist eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt, welche im wesentlichen der der Fig.2 ent-

- 20 -

:< -:3Η8231

spricht, außer daß die Abstreichschneide 26 zum Entfernen
von Tonerpartikeln weggelassen ist, und stattdessen eine
Potentialdifferenz zwischen der Ladehülse 18 und der Förderhülse 14 ausgebildet ist, um den Toner 12, der von der Hülse 18 zu der Hülse 14 zurückfließt, einem zu der Hülse 14
hin ausgerichteten, elektrischen Feld auszusetzen. Um die
Potentialdifferenz zu schaffen, wird von einer Energiequelle 38 eine Spannung an die Förderrolle 14 angelegt. Die Tonerübertragung von der Hülse 18 an die Hülse 14 ist auf-

grund des elektrischen Feldes so wirksam, wie wenn die Abstreichschneide 26 benutzt wird. Zumindest ist eine Entladeeinrichtung in Form einer Entladebürste oder einer Schneide 30 an einer Stelle an der Hülse 18 angeordnet, wo im wesentlichen keine Tonerpartikel mehr an der Hülse 18 haften.

Die Bürste oder Schneide 30 entfernt wirksam die Ladung von der Isolierschicht 24 auf der Hülse 18.

Die Erfindung ist in Verbindung mit einer Entwicklungseinrichtung dargestellt und beschrieben, in welcher eine Lade- ^O rolle auf ihrer Oberfläche eine Isolierschicht aufweist, um durch Reibung Tonerpartikel mit einer bestimmten, ausgewählten Polarität zu laden. Außer dieser Art Entwicklungseinrichtung ist die Erfindung selbstverständlich auch bei einer Entwicklungseinrichtung anwendbar, in welcher eine Entladerolle für einen anderen Zweck mit einer Isolierschicht versehen ist.

Beispielsweise weist die in Fig.7 dargestellte Ladehülse 18

ein leitfähiges Tragteil 18a, eine Isolierschicht 24 auf
30

dem leitfähigen Tragteil 18a und eine Anzahl Mikroelektro-

den 40 auf, die in der Isolierschicht 24 angeordnet sind.
In diesem Fall dient die Isolierschicht 24 dazu, die Mikroelektroden 40 voneinander und von dem leitfähigen Tragteil

18a zu isolieren. Bei dieser Hülse 18 wird durch die Mikro-35

elektroden 40 ein .wirksamer Randeffekt bei latenten Bildern mit verhältnismäßig kleinen Flächen geschaffen, so daß
scharfe und kompakte Tonerbilder von den latenten Bildern

- 21 -

■:: -:3U8231

wiedergegeben werden können. Auch hier führt wieder eine Ladungsansammlung auf der Isolierschicht 24 zu einer Verschlechterung der Entwicklungsqualität. Um mit dieser Schwierigkeit fertig zu werden, kann eine Entladeeinrichtung, welche eine Schneide 30, eine (nicht dargestellte) Bürste oder einen (ebenfalls nicht dargestellten) Koronaentlader aufweist, so, wie in Fig.7 dargestellt angeordnet werden, nämlich in derselben Weise wie bei der Ausführungsform der Fig.2, 5 oder 6, um dadurch wirksam die ladung von der Isolierschicht 24 zu entfernen. Der Kanteneffekt, der mit den Mikroelektroden an der Ladehülse erreichbar ist, wird im einzelnen später noch beschrieben.

Bezüglich einer Ladehülse ohne Mikroelektroden ist den vor- !5 stehenden Ausführungen zu entnehmen, daß ein Vorsehen einer Isolierschicht möglich ist, um die Stärke eines elektrischen Feldes in der Entwicklungsstation einzustellen, um auf der Hülse durch Reibung von einer Förderhülse zugeführte Tonerpartikel zu laden, so daß die Tonerpartikel von der Förder- an die Ladehülse übertragen werden können, oder um induzierte Ladungen auf den Tonerpartikeln auf der Förderhülse zu erzeugen, um die Tonerpartikel auf die Ladehülse zu verlagern. Wenn die Ladehülse hierzu mit einer Isolierschicht versehen ist, ist die Erfindung in vorteilhafter Weise anwendbar, um zu verhindern, daß sich Ladungen auf der?Isolierschicht sammeln.

In den Ausführungsformen der Fig.2 und 3 wird der Toner auf der Ladehülse 18 wirksam bzw. zwangsläufig durch die Schneide 26 oder die Energiequelle 38 entfernt. Die Erfindung ist aber auch bei einer Einrichtung anwendbar, bei welcher eine einfache magnetische Wirkung statt der zwangsläufig wirkenden Tonerentfernungseinrichtung verwendet wird.

In einer weiteren, in Fig.8 dargestellten Ausführungsform besteht die Ladehülse 18, welche auch, wie beschrieben, als

- 22 -

Entwicklungsrolle wirkt, aus einem leitenden Tragteil 18a, aus einer Anzahl Mikroelektroden 42, die an dem Tragteil 18a gehaltert und von diesem(18a) isoliert sind, aus einer Isolierschicht 18c, um die Mikroelektroden 4 2 voneinander zu isolieren, und aus einer äußersten Schicht 18b', welche die Mikroelektroden 42 und die Isolierschicht 18c bedeckt, um Tonerpartikel durch Reibung zu laden (z.B. ist die äußerste Schicht eine Teflon-Schicht (eingetragenes Warenzeichen) ). Mit einer so ausgebildeten Hülse 18 kann eine gleichförmig geladene Schicht Tonerpartikel auf der Hülse 18 ausgebildet werden. Eine derartige Hülse 18 hat den weiteren Vorteil, daß, wie vorstehend ausgeführt, durch die Mikroelektroden 42 ein erwünschter Randeffekt bei latenten Bildern mit kleinen Flächen geschaffen wird, wodurch die Wiedergabe klarer, scharfer Bilder aus den latenten Bildern unterstützt wird.

Nunmehr wird anhand der Fig.9 bis 21 beschrieben, wie die Mikroelektroden auf der Laderolle den wirksamen Randeffekt ^O schaffen bzw. erzeugen. In Fig.9 ist eine Kurve dargestellt, auf deren Abszisse der Schwärzungsgrad eines Bildes einer Vorlage und auf deren Ordinate der Schwärzungsgrad des wiedergegebenen Bildes aufgetragen ist. Eine ausgezogene Kurve in Fig.9 gibt beispielsweise eine Schwärzungsgradbeziehung zwischen einem Vorlagenbild und einem wiedergegebenen Bild wieder, wie es für ein flächiges Bild (picture image) gefordert wird. Ferner stellt eine gestrichelte Kurve beispielsweise eine Schwärzungsgradbeziehung zwischen einem Vorlagenbild und einem wiedergegebenen Bild dar, wie sie

für ein Zeilenbild gefordert wird. Wie dargestellt, ergeben sich nach der gestrichelten Kurve viel schärfere Bilder als nach der ausgezogenen Kurve. Wie vorstehend ausgeführt, muß ein Zeilenbild auf einer Vorlage mit einem verhältnismäßig hohen Schwärzungsgrad wiedergegeben werden, obwohl es

auf der Vorlage verhältnismäßig hell erscheint. Ein flächiges Bild muß dagegen mit einem Schwärzungsgrad wiedergegeben werden, welcher im wesentlichen proportional dem Schwär-

- 23 -

* zungsgrad auf einer Vorlage ist.

Fig ο 10a und 10b sind schematische Darstellungen, welche eine Beziehung zwischen einem photoleitfähigen Teil 100, einem Tonerladeteil 102 einer Entwicklungseinrichtung und Mikroelektroden 104 zeigen, welche noch zu beschrieben sind. Hierbei sollte beachtet werden, daß die Größenbeziehung zwischen den einzelnen Teilen in Fig.10a und 10b nur beispielhaft sind und sich folglich von einer praktischen Ausführung unterscheiden. Das photoleitfähige Teil 100 und das Tonerladeteil 102 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Das photoleitfähige Teil 100 weist eine leitende Unterlage 106 und eine auf der Oberfläche der Unterlage 106 aufgebrachte, photoleitfähige Schicht 108 auf. Mit dem Tonerladeteil 102 wird Toner zu der Entwicklungsstatxon zwischen diesem (102) und der photoleitfähigen Schicht 100 befördert, wie in Fig.10a und 10b dargestellt ist. Obwohl es im einzelnen nicht dargestellt ist, sind die von dem Tonerladeteil 102 beförderten Tonerpartikel in dem Zwischenraum zwisehen dem Ladeteil 102 und der photoleitfähigen Schicht 108 angeordnet. Auf der photoleitfähigen Schicht 108 ist durch positive Ladungen elektrostatisch ein latentes Bild L₁ oder L₂ ausgebildet. Während das latente Bild L₁ in iFig.iOa ein latentes Zeilen- oder Linienbild darstellt, dessen Flache

verhältnismäßig klein ist, stellt das latente Bild L₂ in Fig.10b ein flächiges latentes Bild dar, dessen Fläche verhältnismäßig groß ist.

Das Tonerladeteil 102 weist ein leitendes bzw. ein leitfähi-

ges.Tragteil 110 auf, welches als Entwicklungselektrode dient. Gemäß der Erfindung sind eine Anzahl Mikroelektroden 104 aus Eisen oder einem ähnlichen Leiter an dem leitenden Tragteil 110 vorgesehen. Durch eine Isolierschicht 112 sind

die Mikroelektroden 104 voneinander und von dem leitenden 35

Tragteil 110 isoliert. So, wie die Mikroelektroden 104 bei dem photoleitfähigen Teil 100 angeordnet sind, haben sie (104) jeweils einen Durchmesser welcher beispielsweise 10

- 24 -

-:3H8231

bis 500 Mikron mißt.

In Fig.11a und 11b ist ein Beispiel eines herkömmlichen Tonerladeteils 102a dargestellt, welches einem photoleitfähigen Teil 100a gegenüberliegt. Dieses Tonerladeteil 102a ist in der gleichen Weise ausgeführt wie das Tonerladeteil· 102a der Fig.10a und 10b, außer daß die Mikroelektroden 104 fehlen. Der übrige Teil der Anordnung der Fig.11a und 11b ist derselbe wie die der Fig.10a und 10b; die Teile, die solchen der Fig.10a und 10b entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen und dem nachgestellten Buchstaben "a" bezeichnet. Hierbei soll der Abstand d.. zwischen dem leitenden Tragteil 110 und der photoleitfähigen Schicht 108 in Fig. 10a und 10b gleich dem Abstand d.. zwischen dem leitenden Tragteil 110a und der photoleitfähigen Schicht 108a in Fig.11a und 11b sein. (Hierbei ist die Dicke t der Mikroelektroden in Fig.10a und 10b vernachlässigt).

Bekanntlich werden bei der in Fig.10a und 10b oder 11a und 11b dargestellten Ausführung (nicht dargestellte) Tonerpartikel, die zwischen dem Tonerladeteil 102 bzw. 102a und dem photoleitfähigen Teil 100 bzw. 100a angeordnet sind, mit einer Polarität, die der Polarität einer.Ladung des latenten Bildes L-. _# L- oder L₁ , L- entgegengesetzt ist, d.h.

im Falle der Fig.10a, 10b oder 11a, 11b mit einer negativen Polarität geladen. Die negativ geladenen Tonerpartikel werden elektrostatisch zu dem latenten Bild auf der photoleitfähagen Schicht 108 bzw. 108a angezogen, um das latente Bild in ein sichtbares Tonerbild zu entwickeln. Die Menge an Tonerpartikeln, die an dem latenten Bild haften, wird sehr durch die Stärke eines elektrischen Feldes in der Nähe der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 108 bzw. 108a beeinflußt. Je stärker das elektrische Feld ist, umso größer ist die Menge des auf das latente Bild aufgebrachten Toners und folglich ist der Schwärzungsgrad des sich ergebenden Tonerbildes umso höher. Nachstehend wird die Stärke eines elektrischen Felds untersucht, das jeweils durch die

- 25 -

•3H823T

latenten Bilder L₁ , L_n und L- , L₀ erzeugt worden ist, um eine zu ausführliche Beschreibung zu vermeiden, soll das Oberflächenpotential des latenten Bildes L₁ der Fig.1Oa gleich dem des latenten Bildes L₁ der Fig.11a sein, wäh-

i a rend das Oberflächenpotential des latenten Bildes L- der Fig.10b gleich dem des latenten Bildes L₂ der Fig.11b sein soll.

In der herkömmlichen in Fig.11a und 11b dargestellten Ent-Wicklungseinrichtung soll das latente Bild auf dem photoleitfähigen Teil 100b ein Zeilen- oder Linienbild L₁ sein, dessen Gesamtfläche verhältnismäßig klein ist. Die elektrischen Kraftlinien, die von dem latenten Bild L₁ ausgehen, sind teilweise zu den Untergrundflächen auf der photoleitfähigen Schicht 108a und teilweise zu dem leitenden Tragteil 110a des Ladeteils 102a gerichtet. Der elektrische Kraftlinienfluß zu den Untergrundflächenbereichen erzeugt den Randeffekt, welcher das elektrische Feld um die Fläche des latenten Bildes herum verstärkt. Auf diese Weise wird sogar bei einer herkömmlichen Entwicklungseinrichtung, in welcher ein Einkomponentenentwickler verwendet wird,· ein gewisser Randeffekt allerdings nur in einem begrenzten oder unzureichenden Maß erreicht. Im Unterschied hierzu gleichen bzw» entsprechen die Mikroelektroden 104 bei der photoleit- ° fähigen Schicht 108 in ihrer Wirkungsweise den Trägerpartikeln eines Zweikomponentenentwicklers,wodurch die Anzahl elektrischer Kraftlinien, die zu den Untergrundflächenbereichen auf der photoleitfähigen Schicht 110 gerichtet sind, erheblich stärker ausgebildet, als die ,welche bei

der Ausführung der Fig.11a erreichbar sind, um einen entsprechend ausgeprägten Randeffekt zu schaffen. Mit anderen Worten, das elektrische Feld um die Fläche des latenten Bildes L₁ in Fig.10a ist weitaus stärker als das um die Fläche des latenten Bildes L₁ in Fig.11a, weshalb eine

^la

größere Tonermenge auf das latente Bild L₁ aufgebracht werden kann. Folglich hat ein Tonerbild, das sich aus dem latenten Bild L- ergibt, einen höheren Schwärzungsgrad als

- 26-

13U8231

ein Tonerbild, das sich aus dem latenten Bild L- ergibt.

Bei dem flächigen, latenten Bild mit einer größeren Gesamtfläche, wie sie in Fig.10b dargestellt ist, ist ein Haupt*- teil der elektrischen Kraftlinien, die von einem mittleren Bereich des latenten Bildes L₀ ausgehen, zu dem leitenden Tragteil 110 gerichtet, welches, wie bereits ausgeführt,als Entwicklungselektrode wirkt. Dieser elektrische Kraftlinienfluß ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß die dielektrisehe Dicke zwischen dem mittleren Bereich des latenten Bildes L₂ und der Untergrundfläche auf der photoleitfähigen Schicht 108 kleiner ist als die dielektrische Dicke zwischen demselben Bereich des latenten Bildes und dem leitenden Tragteil 110. Ebenso ist ein Großteil der elektrischen Kraftlinien, die von dem flächigen latenten Bild L_ der Fig. 11b außer an dessen Rand teilen ausgehen, zu dem leiten^ den Tragteil 110a hin ausgerichtet. Wenn, wie vorher angenommen, di e Abstände d.. und die Oberflächenpotentiale auf

den flächigen latenten Bildern L₀ und L₀ ebenfalls dieselbe ^a ben sind, ist die Stärke des elektrischen Feldes um die Fläche des latenten Bildes L₀ herum im wesentlichen dieselbe wie die des elektrischen Feldes um die Fläche des latenten Bildes L_ . Hieraus ist zu ersehen, daß für ein verhältnismäßig großes bzw. breites latentes Bild das Vorhandensein/Fehlen der Mikroelektroden 104 keinen großen Einfluß auf die Stärke des elektrischen Feldes hat; die Mikroelektroden 104 vermindern die Stärke des elektrischen Feldes um die Fläche des latenten Bildes L₂ herum im Vergleich zu der (Stärke) um das latente Bild L₀ herum nicht sehr. Wie

^ou aus den vorstehenden Ausführungen zu ersehen ist, kann dann wenn das latente Bild ein Zeilen- oder Linienbild ist, durch die Ausführung mit Mikroelektroden das elektrische Feld eines latenten Bildes über das hinaus verstärkt werden, was mit der herkömmlichen Ausführung erreichbar ist. Bei einem flächigen latenten Bild wird durch die erfindungsgemäße Ausführung im Vergleich zu der herkömmlichen Ausführung die Stärke des elektrischen Feldes kaum geschwächt. Oder anders

- 27 -

■: :^:3U8231

ausgedrückt, das Schwärzungsgradverhältnis zwischen wiedergegebenen flächigen und linsenförmigen Bildern stimmt mit dem überein, welches durch die Kurven in Fig.9 dargestellt ist, ohne daß die elektrische Feldstärke eines flächigen latenten Bildes gemindert wird.

In Fig.12 sind Kurven dargestellt, welche den Unterschied zwischen der in Fig.10a und 10b dargestellten, erfindungsgemäßen Anordnung und der herkömmlichen in Fig.11a und 11b dargestellten Anordnung wiedergeben. In Fig.12 ist auf der Ordinate die Stärke des elektrischen Feldes E (V/m) in der Nähe eines latenten Bildes und in einer zu dem latenten Bild senkrechten Richtung aufgetragen, während auf der Abszisse der Abstand d von der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 100 bzw. 108a zu dem leitenden Tragteil 110 bzw. 110a (außer der Dicke t der Mikroelektroden 104) aufgetragen ist. Hierbei stellen die strichpunktierte und die punktierte Kurve jeweils eine Beziehung zwischen einer elektrischen Feldstärke eines latenten Zeilen- bzw. Linienbildes mit einem Oberflächenpotential von 200V und dem Abstand d dar, wobei die strichpunktierte Kurve der Fig.11a, in welcher keine Mikroelektroden 104 vorgesehen sind, und die gestrichelte Kurve der Fig. 10a entspricht,· in welcher die Mikroelektroden 104 vorhanden sind. Die ausgezogene Kurve zeigt eine Beziehung zwischen der elektrischen Feldstärke E eines flächigen latenten Bildes mit einem Oberflächenpotential von 800V (an einer Fläche außer den Randteilen) und dem Abstand d. Ob die Mikroelektroden 104 vorhanden sind oder nicht, im wesentlichen trifft dieselbe Beziehung zwisehen der elektrischen Feldstärke E und dem Abstand d für die latenten Bilder L~ und L„ zu, wie durch die ausgezogene Kurve dargestellt ist.

Die Kurve in Fig.12 wurde nicht unmittelbar mit Hilfe der Einrichtungen der Fig.10 und 11 durch eine Berechnung, sondern durch eine auf einer Simulierung beruhenden Berechnung erhalten. Für die Berechnung wurde angenommen, daß die Sub-

- 28 -

stanzen bzw. Stoffe (einschließlich Luft) zwischen der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 108 und dem leitfähigen Tragteil 110 in Fig.10a und 10b dieselbe Dielektrizitätskonstante wie die Substanzen oder Stoffe zwischen der photoleitfähigen Schicht 108a und dem leitenden Tragteil 110a in Fig.11a und 11b haben. Weiterhin wurde für die Berechnung angenommen, daß die photoleitfähige Schicht 108 bzw. 108a eine ganz bestimmte induktive Kapazität bzw. Dielektrizitätskonstante von 3,0 und eine Dicke von 20Mikron hatte, daß die Stoffe oder Substanzen zwischen der photoleitfähigen Schicht 108 bzw. 108a und dem leitenden Tragteil 110 bzw. 110a eine ganz bestimmte Dielektrizitätskonstante von 2,0 hatten, daß jede Elektrode 104 aus einem Metallstück mit einem Durchmesser von 80 Mikron bestand, und daß der Abstand zwischen benachbarten Mikroelektroden 104 20 Mikron betrug.

Bei einem Vergleich der gestrichelten und strichpunktierten Kurven der Fig.12 zeigt sich, daß das elektrische Feld an der Oberfläche des latenten Zeilen- oder Linienbildes unabhängig von dem Abstand d mit den Mikroelektroden 104 weitaus stärker ist als ohne diese. Wie bereits in Verbindung mit Fig.10a, 10b und 11a, 11b ausgeführt ist, ist dies dem ausgeprägten Randeffekt zuzuschreiben, der von den Mikroelektroden herrührt. Bei einem flächigen latenten Bild gilt ohne Berücksichtigung der Mikroelektroden 104 im wesentlichen dieselbe Beziehung zwischen dem Abstand d und der elektrischen Feldstärke e, wie durch die ausgezogene Kurve dargestellt ist.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, sollte das Schwärzungsgradverhältnis zwischen einem wiedergegebenen flächigen Bild und einem wiedergegebenen Linien- oder Zeilenbild vorzugsweise einen vorbestimmten Wert haben, wie beispielsweise in Fig.9 dargestellt ist. Dieses Schwärzungsgradverhältnis entspricht dem elektrischen Feldstärkeverhältnis zwischen den einzelnen latenten Bildern. Diese Beziehung

- 29 -

'3U8231

soll nun bei der Kurve der Fig.12angewendet werden. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit den Mikroelektroden 104 soll das genau festgelegte Schwärzungsverhältnis, d.h. das genau festgelegte elektrische Feldstärkeverhältnis zwischen einem flächigen und einem zeilen- oder linienförmigen latenten Bild in einem Abstand d* der Fig.2 erhalten werden, und die elektrischen Felder stehen in diesem Fall in einem Verhältnis X = a-j/a-. In diesem Fall hat dann das flächige latente Bild eine elektrische Feldstärke E... 10

In der herkömmlichen Ausführungsform der Fig.11a, 11b ohne die Mikroelektroden 104 soll der Abstand, um das genau festgelegte Verhältnis zu schaffen, ebenfalls d₁ sein. Die flächigen und zeilen- oder linienförmigen latenten Bilder ha-

¹^ ben dann elektrische Feldstärken, welche in einem Verhältnis S₁Za₃ zueinander stehen. Dies unterscheidet sich sehr stark von dem vorerwähnten Verhältnis X (= a./aJ, welches das geforderte Schwärzungsgradverhältnis schafft. Wenn folglich das leitende Tragteil und die photoleitfähige Schicht

* ^w sowohl in Fig.10a, 10b als auch in Fig.11a, 11b im allgemeinen in einem Abstand d₁ angeordnet sind, wird mit der herkömmlichen in Fig.11a und 11b dargestellten Einrichtung nicht ein zufriedenstellender Randeffekt in einem flächigen Bild erreicht und die elektrische Feldstärke a, wird sehr viel schwächer. Folglich kann das geforderte elektrische Feldstärkeverhältnis X oder das gewünschte Schwärzungsgradverhältnis wie das, welches in Fig.9 dargestellt ist, nicht erreicht werden. Im Unterschied dazu kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein wirksamer Randeffekt bei

einem flächigen latenten Bild und damit sicher das gewünschte elektrische Feldstärkeverhältnis X erreicht werden.

Die Anmelderin ist genau über einen früher gemachten Vorschlag unterrichtet, den Abstand d zu vergrößern, um die 35

Schwierigkeit bei der vorbeschriebenen, herkömmlichen Anordnung zu beheben. Anhand von Fig.12 wird dieser Vorschlag beschrieben, den genau festgelegten Abstand von d.. auf d₂

- 30 -

·::· -3K8231

zu erhöhen, damit das elektrische Feldstärkeverhältnis (a'/aJ ) zwischen einem flächigen und einem zeilen- oder linienförmigen latenten Bild mit dem Wert X übereinstimmen kann. Dies läßt sich in der Tat erreichen, wenn eine Gleich chung X = a₁/a_:?=a₁ ' /a~ ' festgesetzt wird und außerdem das elektrische Feld eines zeilen- oder linienförmigen latenten Bildes auch nur ein wenig verstärkt wird. Wie aus Fig.12 zu ersehen ist, wird die elektrische Feldstärke des flächenförmigen latenten Bildes E„, welche weit niedriger ist als die

■j, Q vorher erwähnte Stärke E₁ , was zu einer beträchtlichen Abnahme der Entwicklungsleistung führt. Wenn bei der herkömmlichen Anordnung der Abstand auf d₁ eingestellt würde, um die elektrische Feldstärke eines flächigen latenten Bildes beispielsweise auf E₁ zu erhöhen, wäre das geforderte elektrische Feldstärkeverhältnis X nicht erreichbar; wenn jedoch der Abstand d von d₁ auf d_ vergrößert werden würde,um diese Schwierigkeit zu überwinden, würde sie die Entwicklungsleistung verschlechtern.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung das Schwärzungsgradverhältnis zwischen wiedergegebenen flächigen und zellenförmigen Bildern einem geforderten Schwärzungsgradverhältnis angenähert werden,ohne daß die elektrische Feldstärke eines flächigen latenten Bildes abnimmt, wie es bei der herkömmlichen Anordnung der Fall sein würde. Nachstehend werden daher einige Ausführungsformen der Erfindung mit Mikroelektroden beschrieben.

In Fig.13 ist eine Entwicklungseinrichtung dargestellt, bei welcher ein Einkomponentenentwickler verwendet ist, dessen einzige Komponente ein Toner mit einem verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand ist (z.B. einem spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand, der höher als 10 J^ cm, insbesondere höher als 10 £L· cm ist). Die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Entwicklungseinrichtung ist in Gegenüberlage zu der photoleitfähigen Trommel 2 angeordnet. Die Ein-

- 31 -

richtung 1 weist eine Tonerladehülse 130 auf, welche der Trommel 2 gegenüberliegend angeordnet ist und ein zylindrisches, leitendes Tragteil 132 aufweist. Wie in Fig.14 dargestellt, ist der Außenumfang des leitenden Tragteils 132 mit einer Schicht aus Mikroelektroden 134 bedeckt, welche Eisenpulver mit einer Partikelgröße (bzw. -verteilung) von beispielsweise 10 bis 500 Mikron, vorzugsweise 100 Mikron aufweist. Die Mikroelektroden 134 werden zuerst einzeln mit einem isolierenden Harzmaterial beschichtet, dessen Schichtdicke einige Mikron ist, und werden dann mittels eines Isoliermaterials 136, welches dasselbe Harzmaterial wie die Beschichtung aufweist, auf das leitenden Tragteil 132 aufgebracht. Die Isolierschicht 136 kann beispielsweise etwa 1,5mm dick sein.

Bei Beginn eines Kopierzyklus wird die Ladehülse 130 im Uhrzeigersinn angetrieben und in Drehung versetzt, wie in Fig.13 dargestellt ist, wodurch Toner 140 von einem Behälter 138 aus zugeführt wird. Der Toner 140 besteht aus nichtmagnetischen Partikeln mit einem verhältnismäßig hohem elektrischen Widerstand.Während die Tonerpartikel·auf der Hülse 130 befördert werden, werden sie durch ihre Reibung mit der Isolierschicht 136 geladen. Die Ladungspolarität auf den Tonerpartikeln soll in dieser Ausführungsform negativ sein.

Inzwischen wird die Trommel 2 in der durch einen Pfeil F angegebenen Richtung gedreht und auf ihr wird durch eine nicht dargestellte Einrichtung elektrostatisch ein latentes Bild erzeugt. In dieser Ausführungsform ist das latente Bild auf der Trommel 2 durch positive Ladungen gebildet.

Wenn die sich drehende Hülse 130 den geladenen Toner 140 zu der Entwicklungsstation D befördert, wo die Hülse 130 der Trommel 2 am nächsten kommt, wird der Toner 140 elektrostatisch an das latente Bild auf der Trommel 2 angezogen wodurch dieses in ein sichtbares Tonerbild umgewandelt wird. Zu diesem Zeitpunkt erfüllen dann die Elektroden auf der Hülse 130 den vorstehend anhand der Fig.10a und 10b be-

- 32 -

\ schriebenen Zweck, wodurch das Entwickeln von flächigen und linienförmigen latenten Bildern in der gewünschten Form (siehe Fig.9) gefördert wird. An das leitende Tragteil 132 der Hülse 130 wird von einer Energiequelle 142 aus eine Vorspannung angelegt. Vorteilhafterweise ist vorher festgelegt, daß die Vorspannung etwas höher ist als das Potential auf den Untergrundflächenbereichen auf der photoleitfähigen Schicht 144 der Trommel 2.

IQ Bei einer weiteren in Fig.15 und 16 dargestellten Anordnung ist eine dielektrische Schicht 146 entsprechender Dicke auf dem leitenden Tragteil 132 der Ladehülse 130 angeordnet. Die Mikroelektroden 130 bestehen aus Eisenpulver, dessen Partikelgröße wie bei der Ausführungsform der Fig.14 vorzugsweise 100 Mikron ist. Die vorher mitIsolierharz beschichteten Mikroelektroden 134 sind in Form von einer oder zwei übereinander angeordneten Lagen mittels eines Isoliermaterials 136, wie Harz, fest auf der dielektrischen Schicht 146 der Hülse 130 angebracht. Diese Entwicklungseinrichtung verarbeitet ein latentes Bild genau auf die gleiche Weise wie die Einrichtung der Fig.13.

In Fig.15 und 15 können die dielektrische Schicht 146 und die Isolierschicht 136 auf der Hülse 130 einzeln aus einer elastischen Zusammensetzung gebildet sein, um dadurch die Oberfläche der Hülse 130 entsprechend elastisch zu machen. Dies erweist sich als sehr wirksam, wenn die Trommel aus einem harten Material, wie Selen hergestellt ist, da die Hülse 130 dann während einer Entwicklung mit einem gewissen Druck sicher an der Trommel 2 in Anlage gehalten werden kann. Daher entfällt dann auch das zeitaufwendige Einstellen, das sonst erforderlich wäre, um genau einen Spalt zwischen der Hülse 130 und der Trommel 2 festzulegen. Natürlich kann auch die in Fig.14 dargestellte Isolierschicht 136 aus einem elastischen Material hergestellt werden, um dieselbe Wirkung zu erreichen. Der übrige Teil der in Fig.15 dargestellten Ausführung ist genau derselbe wie in Fig.13.

- 33 -

■3K8231

-27.

1 Obwohl bei den in Fig.13 bis 16 dargestellten Ausführungsformen im allgemeinen ein nichtmagnetischer Toner verwendet ist, ist die Erfindung in der gleichen Weise bei einer Entwicklungseinrichtung anwendbar, bei welcher ein magnetischer Toner verwendet ist. In diesem Fall ist ein Magnet in der Tonerförderhülse untergebracht, und zumindest der Magnet oder die Tonerförderhülse wird angetrieben und in Drehung versetzt, um den magnetischen Toner zu befördern. Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip wird auch dann nicht beeinflußt, wenn ein Toner mit einem verhältnismäßig niedrigen elektrischen Widerstand (z.B. einem spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand yon weniger als 10 JX cm) verwendet wird; der Toner wird dann durch ein latentes Bild über elektrostatische Induktion geladen,- die sich an dem Iatenten Bild ausbildet.

In Fig.17 ist ein Tonerladeteil 170 dargestellt, welches ein zylindrisches leitendes Tragteil 170, eine Isolierschicht 174, die auf dem Tragteil 172 aufgebracht ist, und eine Isolierfolie 176 aufweist, welche die Isolierschicht

174 bedeckt. Eine Anzahl Mikroelektroden 178 aus einem lei-• tenden Material sind in einem vorgegebenen Muster an bzw. auf der Isolierfolie 176 angeordnet. Die mit den Mikroelektroden 178 versehene Isolierfolie 176 kann dadurch herge-· stellt werden, daß eine integrale Anordnung aus einer leitenden Schicht und einer Isolierschicht oder -folie erzeugt wird und dann die leitende Schicht geätzt wird, um die Mikroelektroden 178 in einem gewünschten Muster auf der Isolierschicht auszubilden. Da die sich ergebenden Mikroelektroden 178 etwas von der Isolierschicht 176 vorstehen, wird, um die Oberfläche der fertigen Hülse 130 entsprechend glatt zu machen,· vorteilhafterweise die Oberfläche der Isolierschicht oder -folie nach dem Ätzen mit einer dünnen Isolierauflage bedeckt.

Die Isolierschicht 176 in Fig.17 ist kein wesentlicher Teil der Ausführungsform. Die Ladehülse 170 kann auch dadurch

- 34 -

•3H8231

geschaffen werden, daß das leitende Tragteil 172, die Isolierschicht 174 und eine leitende Schicht, die die Isolierschicht 174 bedeckt, zu einer Einheit verbunden werden und daß dann die leitende Schicht geätzt wird, damit die Mikroelektroden 178 zurückbleiben. Die Außenfläche der Hülse 170 sollte nach dem Ätzvorgang vorteilhafterweise wieder mit einem Isoliermaterial beschichtet werden. ji

Obwohl das Tonerladeteil in Fig.13 bis 17 in Form einer Hülse dargestellt worden ist, kann es selbstverständlich auch die Form eines Bandes aufweisen. Wie aus den Äusführungsformen der Fig.15 bis 17 zu ersehen ist, können die Mikroelektroden auf dem leitenden Tragteil nur in dem Teil des Ladeteils angeordnet sein, welcher dem photoleitfähigen Teil benachbart ist. Dies gilt selbstverständlich auch bezüglich der Fig.10a.

In Fig.18 ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei weist ein Tonerladeteil 180 in Form einer Hülse oder eines Bandes ein leitendes Tragteil 182, eine Isolierschicht 174 aus Harz.u.a., das auf das leitende Tragteil 182 aufgebracht ist, und zahlreiche Elektroden 186 auf, die in der Isolierschicht angeordnet sind. (Nicht dargestellte) Tonerpartikel sind zwischen dem Ladeteil 180 und der photoleitfähigen Trommel 2 angeordnet. Ein charakteristisches Merkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß jede Mikroelektrode 186 in dem Bereich 186a, welcher der Trommel 2 gegenüberliegt, im wesentlichen parallel zu der Außenfläche der Trommel 2 verläuft. Abgese-

^O1J hen von dem bereits untersuchten Randeffekt, werden mit dieser Ausführung Bilder wiedergegeben, welche noch klarer sind, als die, welche mit Hilfe der in Fig.13 bis 16 dargestellten Einrichtungen mit kugelförmigen Mikroelektroden erhalten würden.
·

Der Vorteil der in Fig.18 dargestellten Mikroelektroden wird nunmehr anhand der Fig.19 beschrieben, welche eine der

- 35 -

■3H8231

Fig.18 ähnliche Darstellung ist, in welcher jedoch kugelförmige Mikroelektrode^ 192 in einem Tonerladeteil 190 dargestellt sind .Bei der Anordnung der Fig.19 sind die Teile 192a der Mikroelektroden 192, welche der Trommel 2 gegenüberliegen, infolge der Kugelform nicht parallel zu der Oberfläche der Trommel 2. Unter diesen Umständen erzeugt dann ein latentes Bild L auf der Trommel 194 ein elektrisches Feld, wie beispielsweise durch Pfeile in Fig.19 dargestellt ist. Elektrische Kraftlinien, die von einem Bereich ausgehen, der an einen Rand q des latenten Bildes L an grenzt, beschreiben Kurven, und, wie beispielsweise aus einer Betrachtung einer elektrischen Feldlinie W zu ersehen ist, verlaufen sie ziemlich schräg zu der Trommeloberfläche, und zwar deswegen, da die elektrische Kraftlinie W senkrecht zu dem Mikroelektrodenteil 192a ausgerichtet ist, welcher nicht parallel zu der Trommeloberfläche verläuft. Nunmehr soll, wie schematisch in Fig.20 dargestellt ist, eine Tonerpartikel 200 mit einem vorbestimmten Durchmesser in der Nähe der Trommel 2 angeordnet sein. In diesem Fall ist dann die Mitte der Tonerpartikel 200 entlang der Trommeloberfläche um eine Strecke 1 von dem Rand q des latenten Bildes L seitlich versetzt. Infolge der Ladung des latenten Bildes L wirkt dann eine elektrische Kraft F auf die Tonerpartikel 200, und da die vorerwähnte elektrische Kraftlinie w schräg verläuft, hat die Kraft F eine Komponente, welche parallel zu der Trommeloberfläche verläuft. Im einzelnen weist die elektrische Kraft F eine Komponente Fx in einer zu der Trommeloberflache parallelen Richtung X und eine Komponente Fy in einer zu der Tromirteloberfläche senkrechten Richtung Y auf. Die Komponente Fy drängt die Tonerpartikel 200 zu der Trommeloberläche hin. Wie aus Fig.20 zu ersehen, ist diese Komponente Fy zu einer Stelle P auf der Trommeloberfläche hin ausgerichtet, die in einem Abstand 1 von dem Rand Q des latenten Bildes angeordnet ist. Aus diesem Grund und da die Trommelpartikel den dargestellten Durchmesser hat, wird die Tonerpartikel zu der Stelle P hin angezogen, wenn sie damit in Berührung kommt. Oder anders ausgedrückt,

- 36 -

* die Tonerpartikel 200 haftet an der Trommel an einer Stelle, die bezüglich des Randes q des latenten Bildes um eine Strecke 1 nach rechts versetzt ist, um welche die festgelegte Fläche des latenten Bildes L verfehlt wird. Dies gilt für eine große Anzahl ähnlicher Tonerpartikel, so daß folglich die Randteile eines wiedergegebenen Bildes verschmiert werden.

Dagegen verlaufen bei der Ausführungsform der Fig.16, bei welcher die Mikroelektrodenteile 186a, die der Trommel 2 gegenüberliegen, im wesentlichen parallel zu der Trommeloberflache verlaufen, alle elektrischen Kraftlinien außer den, die von einem Bereich ziemlich nahe bei dem Rand q des latenten Bildes L ausgehen, im wesentlichen geradlinig (senkrecht) zu den Mikroelektrodenteilen 186a. Wenn unter dieser Voraussetzung die Tonerpartikel 200 in derselben Weise wie in Fig.20 angeordnet ist, ist die Tonerpartikel 20, wie aus Fig.21 zu ersehen ist, im wesentlichen frei von irgendeiner Kraft und kann folglich kaum an der Stelle an der Trommel haften, die bezüglich des latenten Bildes L ■seitlich versetzt ist. Hierdurch ist dann wirksam ein Verschmieren der Randbereiche der wiedergegebenen Bilder unterdrückt, d.h. es werden scharfe Bilder wiedergegeben. In Verbindung mit Fig.20 und 21 ist zu beachten, daß sie nur eine allgemeine Neigung von Tonerpartikeln darstellen, an einem latenten Bild zu haften, wobei ein extremer Fall als Beispiel genommen ist, um die Ausführung derFig.18 verständlich zu machen.

Die in Fig.17 oder 18 dargestellte Anordnung ist natürlich auch bei einer Entwicklungseinrichtung anwendbar, in welcher ein magnetischer .oder ein nichtmagnetischer Toner verwendet wird. Die in den verschiedenen Ausführungsformen verwendeten Mikroelektroden können außer aus Eisen auch aus irgendeinem anderen geeigneten leitenden bzw. leitfähigen Material hergestellt werden. Das leitende Material kann magnetisch oder nichtmagnetisch sein. Bei'einer Entwicklungseinrichtung, bei

- 37

welcher magnetischer Toner verwendet wird, kann die Verwendung von magnetischen Mikroelektroden einen magnetischen Einfluß auf den Toner haben. Wenn dieser Einfluß wesentlich ist, sollten vorzugsweise nichtmagnetische Mikroelektroden verwendet werden.

Die in den Ausführungsformen vorgesehene Isolierung zwischen den einzelnen Mikroelektroden beruhte auf harzartigen Überzügen auf Partikeln, welche die Mikroelektroden bilden, oder auf einem isolierenden Harz, um die Partikel fest in einem leitenden Tragteil zu halten. Es kann jedoch auch ein Gemisch aus feinen isolierenden Partikeln und leitenden Partikeln auf einem leitenden Tragteil miteinander verbunden werden oder es kann ein vorher verbundenes (prebound bound) Gemisch derselben Art auf dem leitenden Tragteil aufgebracht werden, wobei die leitenden Partikel als Mikroelektroden benutzt werden.

Gemäß der Erfindung kann somit ein latentes Bild in optimaler Weise auf dessen gesamten Fläche in ein Tonerbild entwickelt werden, wenn eine Anzahl elektrisch erdfreier und voneinander isolierter Mikroelektroden auf einem leitenden. Tragteil eines Tonerladeteils zumindest in dem Teil des Ladeteils, das bei einem latenten Bild liegt, angeordnet sind. im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann das Tonerladeteil statt einer Hülse auch die Form eines Bandes haben.

Das Tonerladeteil in Form einer Hülse oder eines Bandes

^ou kann, ortsfest gehalten sein, so daß ein in dessen Inneren angeordneter Magnet sich bezüglich des Ladeteils dreht. Andererseits kann das Ladeteil ebenso wie der Magnet gedreht werden. Das Ladeteil kann statt einer Anordnung aus einem Tragteil und einer Außenschicht wie in den beschriebenen Ausführungsformen ein einziges Teil aufweisen, durch das Tonerpartikel durch Reibung mit einer bestimmten Polarität, geladen werden. Eine Anordnung kann so ausgebildet sein,

- 38 -

-3H8231

daß Tonerpartikel, die auf das Ladeteil aufgebracht worden sind, durch einen in dem Ladeteil untergebrachten Magneten befördert werden. Selbstverständlich ist das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip nicht nur bei einem elektronischen Kopiergerät sondern auch bei einer elektrostatischen Aufzeichnungseinrichtung sowie bei einer Einrichtung anwendbar, in welcher ein latentes Bild statt auf einer Trommel auf einem Band aufgebracht ist.

Gemäß der Erfindung ist somit ein Tonerladeteil, mit welchem Toner befördert und zugeführt wird, in der Nähe eines photoleitfähigen Teils angebracht, welches ein elektrostatisches, latentes Bild trägt. Das Tonerladeteil lädt den beförderten Toner durch Reibung mit einer bestimmten PoIarität, so daß eine dünne gleichförmig geladene Tonerschicht auf dem Tonerladeteil ausgebildet wird. Die geladenen Tonerpartikel kommen von der Tonerschicht auf dem Ladeteil frei und gelangen auf das latente Bild auf dem photoleitfähigen Teil.

Das Tonerladeteil weist auf seiner Oberfläche eine Isolierschicht auf. Eine erste Entladeeinrichtung ist vorgesehen, . um Ladung, die sich auf der Isolierschicht gesammelt hat, zu zerstreuen, wobei dies im wesentlichen gleichzeitig mit dem Entfernen von Tonerpartikeln von dem Ladeteil erfolgt, welche nicht auf das latente Bild aufgebracht wurden. Eine zweite Ladeeinrichtung ist an einer Stelle nach einer Station, in welcher die erste Einrichtung den Resttoner entfernt, und vor einer Station angeordnet, in welcher der Töner dem Ladeteil zugeführt wird, um die Ladung von der Isolierschicht zu entfernen. Ferner sind eine Anzahl Mikroelektroden an dem Tonerladeteil oder in der Isolierschicht ausgebildet, um einen ausgezeichneten Randeffekt zu erhalten, selbst wenn ein Einkomponentenentwickler verwendet wird, welcher nur Tonerpartikel aufweist.

Ende der Beschreibung

Claims

DR. BERG: "DLPLi-ING. STAPF: 31

DIPL.-ING. SCHWABE -DR:13R."SANlJMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 ■ 8000 München 86

Anwaltsakte: 31 972

Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan

Entwicklungseinrichtung

Patentansprüche

Entwicklungseinrichtung für eine elektrostatische Kopier- oder Wiedergabeeinrichtung, bei welcher ein Entwickler von einem Behälter einer vorbestimmten Entwicklungsstation zugeführt wird, um ein latentes Bild, das elektrostatisch auf einem sich bewegenden photoleitfähigen Teil erzeugt worden ist,- in ein sichtbares Bild zu entwickeln, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung (14), um eine grob eingestellte Entwicklermenge (12) von dem Behälter (10) zu einer Entwicklungsstation (D) zu befördern, wobei der Entwickler (12) ein Einkomponentenentwickler ist, welcher nur aus Toner besteht, und durch eine Ladeeinrichtung (18; 102; 130), um den Toner durch Reibungskontakt auf eine vorbe-

Bankkonten: Hjpo-Bank München 4410122850 (BLZ 7002(X)II) Swifl Code: HYPO I)C MM Baycc Vcreinsbank München 453100(BLZ 70020270) Posischeck München 65343-808 (BLZ 70010080)

VII/XX/Ha Telegramme: ■a? (089) 988272 Bl-RCiSTAPl=PATFNT München 988273 TELLX: 98 8274 05245«) BERG d 983310

stimmte Polarität zu laden, während der Toner durch die Fördereinrichtung (14) zu der Entwicklungsstation (D) befördert wird, wobei der geladene Toner an der Ladeeinrichtung (18; 102; 130) haftet, um eine gleichförmig geladene Tonerschicht mit einer verhältnismäßig geringen gleichförmigen Dicke auszubilden.

2. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder- und die Ladeein- richtung als eine einzige drehbare Hülse (18; 102; 130) ausgebildet ist, welche zwischen dem Behälter (10) und dem photoleitfähigen Teil (2) angeordnet und aus einem zylindrischen, leitenden Tragteil (18a; 110; 146) und einer Außenschicht (24; 112; 136) gebildet ist, die auf der Umfangsfläche des leitenden Tragteils angeordnet ist, wobei die Außenschicht (24; 112; 146) in Reibungskontakt mit dem Toner gehalten wird, um den Toner auf eine vorbestimmte Polarität zu laden.

3. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung eine erste drehbare Hülse (14) aufweist, die nahe bei dem Behälter (10) angeordnet ist, und daß die Ladeeinrichtung eine zweite Hülse (18) aufweist, die zwischen der ersten Hülse

(14) und dem photoleitfähigen Teil (2) angeordnet ist und in derselben Richtung wie die erste Hülse (14) drehbar ist, wobei die zweite Hülse (18) aus einem zylindrischen leitenden Tragteil (18a) und einer Außenschicht (24) besteht, die auf dem Umfang des leitenden Tragteils (18) angeordnet ist,

wobei die Außenschicht (24) in Reibungskontakt mit dem Toner gehalten wird, um den Toner auf die vorbestimmte Polarität zu laden.

4. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (24) aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, um den Wirkungsgrad des Tonerladevorgangs zu erhöhen.

5ο Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Entladeeinrichtung (30) angeordnet ist, um Ladung zu zerstreuen, welche sich auf der Isolierschicht (24) sammelt, wenn sich der Be-

g trieb der Einrichtung wiederholt.

6. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (24) aus einem Isoliermaterial gebildet ist, um den Wirkungsgrad des

ig Tonerladevorgangs zu erhöhen.

7. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Entladeeinrichtung (30) angeordnet ist, um Ladung zu zerstreuen, welche sich auf der Isolierschicht (24) sammelt, wenn der Betrieb der Einrichtung wiederholt wird.

8. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (104; 134; 186) zum Verstärken eines elektrischen Feldes in der Nähe der Oberfläche des latenten Bildes auf dem photoleitfähigen Teil (2),wenn das latente Bild im Unterschied zu einem verhältnismäßig breiten flächigen Bild ein verhältnismäßig■schmales oder zeilen- bzw. linienförmiges Bild ist, so daß ein Bild, das aus dem latenten Bild hergestellt worden ist, einen ausreichend hohen Schwärzungsgrad aufweist, selbst wenn der Schwärzungsgrad eines entsprechenden Bildes auf einer Vorlage verhältnismäßig gering ist.

9. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e kenn ze ichnet, daß die das elektrische Feld verstärkende Einrichtung eine Anzahl Mikroelektroden (104; 134; 186) aufweist, welche der Ladeeinrichtung (102, 130) zugeordnet sind.

10. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e kenn ze ichnet, daß die Ladeeinrichtung eine be-

— 4 —

wegliche Hülse (102; 130) aufweist, und daß die Mikroelektroden (104; 134; 186) auf der Hülse in Gegenüberlage zu dem photoleitfähigen Teil (2) angeordnet sind, wobei sie voneinander und bezüglich der Hülse isoliert sind. 5

11. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e kennze lehnet, daß die Ausrichtung jeder der Mikroelektroden (186)' so ist, daß ihre Oberfläche, welche dem photoleitfähigen Teil (2) gegenüberliegt, im wesentlichen parallel zu dem photoleitfähigen Teil (2) verfäuft, wodurch verhindert ist, daß Toner an irgendeiner Stelle auf dem photoleitfähigen Teil (2) außerhalb eines genau festgelegten Bereichs des latenten Bildes haftet.