DE3206815C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Für die Enwicklung eines elektrostatischen Bilds (im folgenden auch als "Ladungsbild" bezeichnet) zu einem sichtbaren Bild sind allgemein ein Naßentwicklungsver­ fahren unter Verwendung eines flüssigen Entwicklers und ein Trockenentwicklungsverfahren unter Verwendung eines pulverförmigen Entwicklers bekannt. Das Trockenverfahren ist deshalb vorteilhaft, weil dabei ein gewöhnliches, normales Papier verwendet werden kann; dieses Verfahren läßt sich zudem grob in ein solches unter Verwendudng eines Zweikomponentenentwicklers aus einem Träger und einem Toner sowie ein solches unter Verwendung eines nur aus einem Toner bestehenden Einkomponentenentwicklers unterteilen.

Im Vergleich zum Zweikomponentenentwickler-Verfahren ist das mit einem Einkomponentenentwickler arbeitende Verfah­ ren vorteilhafter, weil im Toner selbst keine Änderung seiner Konzentration auftritt und daher die Entwicklungs­ einheit einfacher ausgebildet sein kann, und weil sich die Eigenschaften des Entwicklers nicht verschlechtern, sondern über einen langen Zeitraum hinweg stabil bleiben. Dieses Verfahren ist jedoch immer noch mit dem kritischen Mangel behaftet, daß sich stabile, gleichbleibende Bild­ formeigenschaften nicht erzielen lassen. Dies beruht auf dem Umstand, daß die elektrische Aufladung des Ein­ komponentenentwicklers zur Gewährleistung eines gewünsch­ ten Zustands desselben schwierig ist.

Zur Erzielung eines zufriedenstellenden sichtbaren Bilds nach dem Trockenentwicklungsverfahren ist es im wesent­ lichen nötig, den Toner mit der erforderlichen Polarität und zudem mit einer geeigneten Ladungsgröße elektrisch aufzuladen. Beim Zweikomponentensystem wird dagegen der Toner beim mechanischem Umwälzen des Toners und des Trägers durch Reibung aufgeladen, wobei Ladungspolari­ tät und -größe des Toners zu einem gewissen Grad durch Wahl der Bindungen, wie Trägercharakteristik, Umwälz­ bedingungen usw. eingestellt werden können. Bei dem nur aus dem Toner bestehenden Einkomponentenentwickler ist andererseits kein solcher Träger vorhanden, so daß sich die Einstellung von Ladungspolarität und -größe oder -menge des Toners äußerst schwierig gestaltet.

Für das Aufladen des Einkomponentenentwicklers wurden bisher ein Reibungsaufladeverfahren, bei dem der Ent­ wickler mit einer mechanischen Kraft umgewälzt wird, ein Ladungsinjektions-Aufladeverfahren unter Verwendung von Injektionselektroden und ein Aufladeverfahren unter Verwendung einer Koronaentladungsvorrichtung angewandt.

Beim Reibungsaufladeverfahren wird der Toner durch die Reibung zwischen ihm und dem Rührwerk, zwischen ihm und der Behälterwand oder zwischen den Tonerteilchen selbst aufgeladen. Dieses Verfahren ist dabei mit den Problemen behaftet, daß die Ladungsgröße im allgemeinen gering ist, die Einstellung der Ladungsgröße oder -menge sich als schwierig erweist und der Toner zum Teil mit einer der erforderlichen Polarität entgegengesetzten Polari­ tät aufgeladen wird.

Beim Ladungsinjektionsverfahren erweist sich die La­ dungsinjektion oder -einführung als schwierig, wenn der Entwickler dielektrisch ist, während im Fall eines leitfähigen Entwicklers ein Abfluß auftritt, so daß eine große Ladungsgröße oder -menge nicht erzielt werden kann.

Beim Aufladeverfahren unter Verwendung einer Koronaent­ ladungsvorrichtung ergeben sich die Probleme, daß der Entwickler nicht gleichmäßig aufgeladen werden kann und der Korona(entladungs)draht einer schnellen Verschmut­ zung unterliegt.

Mit dem bisherigen Verfahren ist es somit nicht möglich, einem Einkomponentenentwickler einen zweckmäßigen La­ dungszustand zu erteilen, so daß bei einem Entwicklungs­ verfahren unter Verwendung eines Einkomponentenentwick­ lers außerordentlich strenge Bedingungen eingehalten werden müssen. Auch bei Einhaltung solcher Bedingungen erweist es sich als schwierig, in stabiler bzw. gleich­ bleibender Weise ein zufriedenstellendes sichtbares Bild zu erzeugen.

Andererseits sind verschiedene Einrichtungen bekannt, bei denen der elektrisch aufgeladene Einkomponentenent­ wickler zur Erzeugung eines sichtbaren Bilds zur Ein­ wirkung auf einen ein elektrostatisches bzw. Ladungsbild tragenden Träger gebracht wird, indem im wesentlichen die elektrostatische Anziehung des Ladungsbilds ausge­ nutzt wird (eine solche Einrichtung ist im folgenden als "Entwicklungseinheit" bezeichnet). Die Entwick­ lungseinheiten lassen sich allgemein in eine Kontakt­ entwicklungseinheit, bei welcher ein Entwickler mit der Gesamtoberfläche eines Ladungsbildträgers, wie dies typischerweise beim sogen. Drucksystem der Fall ist, in Berührung gebracht wird, und in eine berührungsfreie Entwicklungseinheit unterteilen, etwa ein sogen. Sprungsystem bzw. Aufsetzsystem, bei dem die Entwicklung erfolgt, während der Entwickler nicht mit der Gesamtoberfläche des Ladungsbildträgers in Berührung gebracht wird.

Bei der berührungsfreien Entwicklungseinheit wird der Toner veranlaßt, zur Durchführung der Entwicklung von einem Entwicklerträger zu einem diesem gegenüberstehen­ den Ladungsbildträger zu "springen". Der Toner muß da­ bei eine ziemlich große Ladung besitzen, wobei es außer­ dem wesentlich ist, daß Dicke und Oberflächenzustand der vom Entwicklerträger getragenen Tonerschicht gleich­ mäßig sind.

Die Kontaktentwicklereinheit wird bevorzugt, weil sie die zuverlässige Ablagerung des Toners auf dem elektro­ statischen Bild bzw. Ladungsbild ermöglicht. Da hierbei der Entwickler jedoch auch mit den bildfreien Bereichen, an denen keine elektrostatische Ladung anliegt, in Be­ rührung gelangt, kann sich der Toner mit hoher Wahr­ scheinlichkeit auch an diesen Bereichen anlagern. Es ist daher erforderlich, daß die Ladungsgröße oder -menge des vom Entwicklerträger getragenen Toners gleich­ mäßig ist. Beim Drucksystem o. dgl. müssen weiterhin Dicke und Oberflächenzustand der vom Toner gebildeten Schicht gleichmäßig sein. Andernfalls lagert sich der Toner auch an die bildfreien Bereiche des Ladungsbildträgers an, so daß sich ein klares bzw. scharfes sichtbares Bild nicht erzielen läßt.

Bei der Entwicklung mittels eines Einkomponentenent­ wicklers, sowohl beim Kontaktentwicklungssystem als auch beim berührungsfreien Entwicklungssystem, ist es wünschenswert, daß der Entwickler in der für eine si­ chere Entwicklung erforderlichen Mindestmenge in den Entwicklungsbereich bzw. den Bereich eingeführt wird, in welchem der aufgeladene Einkomponentenentwickler auf den Ladungsbildträger einwirken kann. Im Gegen­ satz zum Zweikomponentenentwickler kann nämlich der gesamte eingeführte Einkomponentenentwickler an der Entwicklung teilhaben. Die erforderliche Mindestmenge ist dabei die Menge, bei welcher mehrere Schichten oder Lagen der Entwicklerteilchen abgelagert werden.

Wie erwähnt, ist es jedoch mit den bisherigen Verfahren nicht möglich, die erforderliche Ladungsbpolarität und -größe des Einkomponentenentwicklers zu erreichen, wäh­ rend auch der aufgeladene Entwickler nicht im ange­ strebten Zustand in den Entwicklungsbereich eingebracht werden kann. Aus diesen Gründen erwies sich die stabile Erzeugung eines zufriedenstellenden sichtbaren Bilds bisher als schwierig.

Beim Entwicklungssystem unter Verwendung des Zweikompo­ nentenentwicklers werden Toner und Träger mechanisch gerührt bzw. umgewälzt, wobei der Toner zur Sichtbar­ machung des Ladungsbilds durch Reibung aufgeladen wird. Durch Wahl der Trägereigenschaften, der Umwälzbedingun­ gen u. dgl. ist somit hierbei eine weitgehende Einstel­ lung der Ladungspolarität und -größe des Toners möglich, so daß zufriedenstellende sichtbare Bilder erhalten werden. Aufgrund dieses Vorteils hat das Entwicklungs­ system unter Verwendung des Zweikomponentenentwicklers in der Praxis verbreitet Anwendung gefunden.

Beim Zweikomponentenentwicklersystem wird im allgemei­ nen, wie erwähnt, der Entwickler zur elektrischen Auf­ ladung mechanisch umgewälzt. Hierfür ist ein Umwälzme­ chanismus bzw. Rührwerk großer Drehmomentleistung er­ forderlich. Außerdem kann dabei der Träger aufgebrochen werden, und es kann eine Verschlechterung oder Zer­ setzung des Entwicklers, beispielsweise in Form einer "Tonerfilmbildung" auftreten. Speziell bei Durchführung der Entwicklung mit hoher Geschwindigkeit oder bei häufiger kontinuierlicher Wiederholung des Entwicklungs­ vorgangs werfen diese Erscheinungen kritische Probleme auf.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein isolieren­ der Einkomponentenentwickler oder ein Zweikomponenten­ entwickler aus einem Toner und einem Träger durch elek­ trische Aufladung in einen gewünschten oder angestreb­ ten Ladungszustand versetzt werden kann, zwecks Gewährleistung eines ausgezeichneten Ent­ wicklungsergebnisses.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmalen und Maßnahmen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundaufbaus einer Aufladungsvorrichtung zur Durchführung des Aufladungsschritts bei einem Ladungsbild- Entwicklungsverfahren gemäß der Erfindung,

Fig. 2 und 3 schematische Schnittansichten zur Veran­ schaulichung von Aufladungsvorrichtungen gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 4 und 5 schematische Querschnitte durch Entwick­ lungsvorrichtungen zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine Ent­ wicklungsvorrichtung zur Verwendung eines Zwei­ komponentenentwicklers,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Ladungsbild-Ent­ wicklungsverfahrens,

Fig. 8 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil­ schnittdarstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 7,

Fig. 9 und 10 schematische Darstellungen bevorzugter Ausführungsbeispiele von Aufladungselementen,

Fig. 11 bis 13 schematische, teilweise im Schnitt ge­ haltene Darstellungen anderer Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 14 bis 17 schematische Darstellungen spezieller Ausführungsbeispiele von Tonermengen-Begrenzungs­ elementen.

Gemäß Fig. 1 sind erfindungsgemäß zwei Elektrodenplat­ ten 1 A und 1 B einander gegenüberstehend angeordnet, wo­ bei schichtförmige bzw. lagenartige Aufla­ dungselemente 2 A und 2 B einander gegenüberstehend auf den einander zugewandten Flächen der Elektrodenplatten 1 A bzw. 1 B angeordnet sind. Zwischen diesen Elementen 2 A und 2 B wird somit ein Aufladungsraum 3 festgelegt. An die Elektrodenplatten 1 A und 1 B sind Wechselspannungs­ quellen VA bzw. VB angeschlossen, so daß im Aufladungs­ raum 3 der Aufladungseinheit ein Wechselspannungsfeld erzeugt wird. Im allgemeinen können verschiedene Arten eines solchen Wechselspannungsfelds angewandt werden, beispielsweise ein rechteckiges, ein impulsförmiges, ein sinuskurvenförmiges Feld oder dergleichen. In diesen Aufladungsraum 3 wird ein isolierender Einkomponenten­ entwickler bzw. Toner T oder ein Zweikomponentenent­ wickler aus Toner und Träger eingeführt, wobei das durch eine Wechselspannung von den Wechselspannungsquellen VA, VB zwischen den Elektrodenplatten 1 A, 1 B bzw. im Aufla­ dungsraum 3 erzeugte Wechselspannungsfeld auf den Toner T einwirkt. die Teilchen des Toners T werden hierbei durch das Wechselspannungsfeld in Schwingung versetzt und elektrisch aufgeladen, wobei sich im Aufladungs­ raum 3 eine Tonerwolke bildet. Der auf diese Weise auf­ geladene Toner wird zur Entwicklung des elektrostati­ schen Bilds bzw. Ladungsbilds benutzt.

Bei der beschriebenen Anordnung sind weiterhin bevor­ zugt Gleichspannungsquellen EA, EB mit den erwähnten Wechselspannungsquellen VA, VB verbunden, um der Wech­ selspannung eine Gleichspannung zu überlagern.

Beim beschriebenen Verfahren wird angenommen, daß der Toner bzw. der Zweikomponentenentwickler mittels des im folgenden beschriebenen Mechanismus elektrisch auf­ geladen wird. Da der Toner T bzw. der Toner T und der Träger C in körniger oder pulverförmiger Form vorlie­ gen, kann vorausgesetzt werden, daß sie eine geringe natürliche Ladung bzw. Eigenladung besitzen. Falls sie keinerlei Ladung besitzen, erhalten sie eine elektrische Aufladung aufgrund der gegenseitigen Reibung zwischen den Teilchen oder aufgrund der Reibung der Teilchen an der Wand der Vorrichtung o. dgl. bei ihrer Einführung in den Aufladungsraum 3. Offensichtlich ist diese Ladungs­ größe nicht ausreichend, um das Verhalten der Teilchen des Toners T zu beeinflussen.

Da der Toner T oder der Toner T und der Träger C dabei nur gering aufgeladen werden, sind der Toner T oder der Toner T und der Träger C bei Einwirkung des elektri­ schen Felds einer Coulombschen Kraft unterworfen. Da das Material im Aufladungsrum 3 erfindungsgemäß einem Wechselspannungsfeld ausgesetzt ist, werden der Toner T bzw. der Toner T und der Träger C entsprechend der Wechselschwingung des elektrischen Felds in Schwingung versetzt. Dabei springen in der einen Halbperiode der Wechselspannung die Teilchen im Aufladungsraum 3 zur Elektrodenplatte 1 A oder 1 B unter Beaufschlagung des Aufladungselements 2 A bzw. 2 B, während in der anderen Halbperiode der Sprung in die entgegengesetzte Rich­ tung unter Beaufschlagung des Aufladungselements 2 B bzw. 2 A erfolgt und sich dieser Vorgang anschließend wiederholt. Unter diesen Bedingungen entsteht die To­ nerwolke. Die Teilchen werden dabei in erster Linie aufgrund der Reibung bei Beaufschlagung des Aufladungs­ elements 2 A oder2 B oder aufgrund der gegenseitigen Reibung während des Sprungs elektrisch aufgeladen.

Beim beschriebenen Vorgang wird die Ladungspolarität des Toners T durch das Verhältnis in der Reibungsauf­ ladungssequenz zwischen dem Material der Aufladungs­ elemente 2 A, 2 B, dem Material des Trägers C und dem des Toners T bestimmt. Wenn der Träger C mit primärer Auf­ ladungskapazität ausgestattet ist, kann durch entspre­ chende Wahl des Werkstoffs der Aufladungselemente 2 A, 2 B sowie des Materials des Trägers C dieselbe relative Folgebeziehung für den Toner T erzielt werden, so daß dieser mit der gewünschten Polarität aufgeladen wird. Die Aufladungselemente 2 A, 2 B können dabei auch nur eine Aufladungsfähigkeit für den Toner allein besitzen. Entsprechend kann auch nur eines der Aufladungselemen­ te 2 A, 2 B ganz oder teilweise zur Aufladung beitragen. Da, wie erwähnt, die Gleichspannung der Wechselspan­ nung für die Erzeugung des Wechselfelds überlagert ist, werden die mit einer vorbestimmten Ladungsgröße oder -menge aufgeladenen Tonerteilchen gegen das Aufladungs­ element 2 A oder 2 B angezogen und angelagert, das eine dem Toner T entgegengesetzte relative Polarität erhal­ ten hat, so daß diese Tonerteilchen keiner weiteren Auf­ ladung mehr unterworfen sind. Als Ergebnis kann die La­ dungsgröße des Toners T gesteuert oder eingestellt wer­ den, und auf dem vorgesehenen Aufladungselement 2 A oder 2 B kann eine Schicht aufgeladenen Toners unter Aus­ nutzung der Anziehungskraft gegenüber dem Toner gebil­ det werden, indem die Polarität der Gleichspannung ent­ gegengesetzt zur Ladungspolarität des Toners gewählt wird oder indem die elektrische Abstoßungskraft gegen­ über dem Toner aufgrund der Einstellung der Polarität der Gleichspannung auf die Ladungspolarität des Toners ausgenutzt wird. Die auf diese Weise gebildete Toner­ schicht erhält eine gleichmäßige Dicke, weil sie sich aufgrund der Tonerschwingung bildet.

In der Praxis ist es nötig, daß zumindest ein Teil der gegenüberstehenden Flächen der beiden Aufladungselemen­ te 2 A, 2 B aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff hergestellt ist. Wenn dieses Erfordernis erfüllt ist, kann ein elektrischer Gleichgewichtszustand zwischen der Aufladung des Toners und der an den Aufladungs­ elementen 2 A, 2 B oder am Träger erzeugten Ladung auf­ rechterhalten werden. Bei Entwicklungssystemen, bei denen Toner verbraucht wird, kann somit die Ladungs­ ansammlung an den Aufladungselementen 2 A, 2 B verhin­ dert werden, so daß das gewünschte Verhalten des Toners nicht begrenzt bzw. beeinträchtigt wird. Im Hinblick hierauf ist es möglich, die Aufladungselemente 2 A und 2 B aus Metall herzustellen und die Elektrodenplatten 1 A bzw. 1 B mit diesen Aufladungselementen zu verbinden; wahlweise können die Elektrodenplatten 1 A und 1 B weg­ gelassen werden, wenn den Aufladungselementen 2 A, 2 B auch die Funktion von Elektroden zur Erzeugung des Wechsel(spannungs)felds verliehen wird. Um dabei eine elektrische Kopplung zwischen den Aufladungselementen 2 A und 2 B zu verhindern, wird die Konzentration des isolierenden Toners im Entwickler er­ höht, wenn der Träger leitfähig ist, so daß der Ent­ wickler insgesamt dielektrsich wird, oder es kan ein isolierender Träger verwendet werden. Als isolierender Träger kann ein solcher aus einem Isoliermaterial, wie Glasperlen, oder ein Träger aus einem magnetischen oder elektrisch leitfähigen Kern, dessen Oberfläche mit einem isolierenden Harz beschichtet ist, verwendet wer­ den.

Beim beschriebenen Aufladungsverfahren wird somit der Toner durch die Wirkung des im Aufladungsraum 3 herr­ schenden Wechselspannungsfelds in Schwingung versetzt und elektrisch aufgeladen, wobei die in diesen Raum ein­ geführten Tonerpartikel der im wesentlichen gleichmäßi­ gen Einwirkung des Wechselspannungsfelds ausgesetzt sind und mit hohem Gleichförmigkeitsgrad aufgeladen werden. Insbesondere dann, wenn die Aufladungselemente 2 A, 2 B parallel zueinander angeordnet sind und der Auf­ ladungsraum 3 daher eine gleichmäßige Weite besitzt, kann der äquivalente Aufladungsvorgang unter Gewähr­ leistung einer gleichmäßigen Toneraufladung an jeder beliebigen Stelle innerhalb des Aufladungsraums 3 statt­ finden.

Beim Aufladungsverfahren hängen die Zahl der Beauf­ schlagungen pro Zeiteinheit sowie die Auftreff- bzw. Beaufschlagungsgeschwindigkeit der Tonerteilchen gegen die Aufladungselemente 2 A, 2 B von der Frequenz und der Spannung der Wechselspannungsquellen VA, VB ab, die das Wechselspannungsfeld im Aufladungsraum 3 erzeugen. Bei entsprechender Einstellung von Frequenz und Spannung können somit Aufladungsgeschwindigkeit oder Ladungs­ größe des Toners innerhalb einer vorbestimmten Aufla­ dungszeitspanne einfach gesteuert werden, wobei bei­ spielsweise die für die Entwicklung des Ladungsbilds erforderliche Ladungsgröße in kurzer Zeit erzielt wer­ den kann. Da auf dem vorgesehenen Aufladungselement eine Schicht aufgeladenen Toners gebildet werden kann, dessen maximale Ladungsgröße durch Überlagerung der Gleichspannung zur Wechselspannung auf die beschriebene Weise eingestellt werden kann, läßt sich auf diese Weise ein die gewünschte Ladungsgröße besitzender Toner innerhalb einer kurzen Zeitspanne erhalten.

Der beim erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Toner muß eine Ladungshalteeigenschaft bzw. -fähigkeit und daher vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von mindestens 10¹⁰ Ohm × cm besitzen. Auch wenn der spe­ zifische Widerstand des Toners unterhalb dieser Größe liegt, kann der Toner jedoch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend der Größe seiner Ladungshalte­ fähigkeit aufgeladen werden.

Da der Toner bzw. der Toner und der Träger während des beschriebenen Aufladungsverfahrens "springen" müssen, empfiehlt es sich in manchen Fällen, den Teilchen einen Zuschlag zur Verhinderung einer Verklumpung, wie feines Siliciumoxidpulver, oder einen Zuschlag zum Aufbrechen etwaiger Klumpen zuzumischen.

Im folgenden sind zweckmäßige Bedingungen zur Durchfüh­ rung des beschriebenen Aufladungsverfahrens erläutert. Aufgrund der Bedingungen beim Entwicklungsverfahren be­ sitzt der Toner im allgemeinen eine Teilchengröße von 0,1 bis 100 µm, insbesondere von 1 bis 20 µm. Im Aufla­ dungsraum 3 muß ein Wechselspannungsfeld vorhanden sein, das zumindest stark genug ist, um die Tonerteilchen oszillieren bzw. schwingen zu lassen. Der praktische Be­ reich des Wechselspannungsfelds liegt vorzugsweise bei ±5 × 10⁴ bis 5 × 10⁶ V/m. Die Spannung an den Elektro­ denplatten 1 A und 1 B ist niedriger als eine Spannung, bei welcher eine Koronaentladung auftritt (im allge­ meinen etwa ±4 kV), und die Frequenz ist so gewählt, daß die Tonerteilchen dieser Frequenz zu folgen bzw. mit dieser Frequenz zu schwingen vermögen. Im allge­ meinen liegt die Frequenz im Bereich von 50 Hz bis 50 kHz und vorzugsweise im Bereich von 300 Hz bis 5 kHz.

Die Dicke bzw. Weite des Aufladungsraums 3 beträgt im allgemeinen 0,1 bis 10 mm. Die in diesen Raum einge­ führte Tonermenge wird so gemessen, daß die Schwingung der Tonerteilchen möglich ist. Im allgemeinen nimmt diese Tonermenge nicht mehr als ²/₃ des Aufladungs­ raums 3 ein.

Fig. 2 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß zu verwendenden Aufladungsvorrich­ tung. Dabei ist ein Schirmgitter 4 zwischen zwei ein­ ander gegenüberstehende Aufladungselemente 2 A und 2 B in der Weise eingesetzt, daß zwei Aufladungsräume 3 A und 3 B festgelegt werden, welche den Aufladungsele­ menten 2 A bzw. 2 B gegenüberstehen. An die Aufladungs­ räume 3 A und 3 B ist eine Wechselstrom- bzw. -spannungs­ quelle VC zur Erzeugung des Wechselspannungsfelds an­ geschlossen. Erforderlichenfalls ist weiterhin eine eine überlagerte Gleichspannung liefernde Gleichspan­ nungsquelle EC zur Vervollständigung der Aufladungs­ vorrichtung angeschlossen.

Bei dieser Konstruktion werden die Wechselspannungs­ felder in den Aufladungsräumen 3 A und 3 B erzeugt, in denen die Aufladung des Toners auf die vorher be­ schriebene Weise erfolgt. Das Schirmgitter 4 kann hierbei die Funktion eines Aufladungselements über­ nehmen.

Wenn der Toner ein sogen. "magnetischer Toner" ist, der eine magnetische Substanz enthält, können, wie bei der Aufladungsvorrichtung gemäß Fig. 3 veranschaulicht, Magnete 5 A und 5 B an der Außenseite der Elektrodenplat­ ten 1 A bzw. 1 B angeordnet sein. Wahlweise können die Elektrodenplatten 1 A, 1 B oder die Aufladungselemente 2 A, 2 B aus einem magnetischen Werkstoff bestehen, wo­ bei die Aufladungselemente in bestimmten Fällen auch aus Elektrodenplatten 1 A, 1 B wirken können.

Wenn die Magnete 5 A, 5 B so angeordnet sind, daß ihre Magnetkraft den im Aufladungsraum 3 befindlichen magne­ tischen Toner beeinflußt, ist der Toner vorbestimmten Anziehungskräften gegenüber den Aufladungselementen 2 A, 2 B unterworfen, so daß die Tonerschichtdicke vergleich­ mäßigt werden kann, auch wenn sie zum Zeitpunkt der Tonereinführung ungleichmäßig ist. Außerdem kann der Aufladungsvorgang begünstigt werden, wenn die Toner­ teilchen die Aufladungselemente 2 A, 2 B beaufschlagen. Weiterhin kann (dabei) der Schwingungszustand des Toners im gesamten Aufladungsraum 3 vergleichmäßigt werden. Es kann somit dieselbe Wirkung wie bei Überlagerung der Gleichspannung bzw. die Wirkung der Anlagerung und des Festhaltens des auf eine vorbestimmte Ladungsgröße auf­ geladenen Toners am Aufladungselement 2 A oder 2 B mittels einer Anziehungskraft erzielt werden. Diese, den Toner an einem der Aufladungselemente haltende elektrische und magnetische Kraft kann insgesamt als Vorspannungs­ kraft bei der Entwicklung ausgenutzt werden.

Auf die beschriebene Weise wird somit der Toner zweck­ mäßig aufgeladen, wobei der aufgeladene Toner in Form einer Schicht gleichmäßiger Dicke durch elektrische und magnetische Kraft auf einem der Aufladungselemente 2 A, 2 B festgehalten wird. Mittels dieser Tonerschicht kann dann eine hervorragende Ladungsbild-Entwicklung er­ reicht werden.

Da insbesondere die Ladungsgröße bzw. -menge des Toners auf einen zweckmäßigen Wert eingestellt wird, werden ein gleichmäßiger Ladezustand und zudem die jeweils ge­ wünschte Polarität erzielt, so daß sich der Toner nur an den Bereichen anlagert, an denen eine Ladung des zu entwickelnden Ladungsbilds vorhanden ist. Es kann somit ein ausgezeichnet scharfes, klares Kopierbild hoher Bilddichte und ohne Dichtenschwankungen erzeugt werden. Da der Toner bei seiner Überführung zum Ent­ wicklungsbereich in der Schichtenform gehalten werden kann, läßt sich ohne weiteres eine Lagensteuerung in bezug auf den Ladungsbildträger o. dgl. realisieren. Bei­ spielsweise kan die Lagenbeziehung zum Ladungsbild­ träger genau gesteuert werden, wodurch die strengen An­ forderungen, denen der Entwicklungsvorgang unterworfen ist, gemildert werden. Da weniger Toner verstreut wird, wird auch eine Verunreinigung des Ladungsbildträgers vermieden.

Da die Einstellung oder Steuerung der Ladungsgröße auf beschriebene Weise möglich ist, kann die pro Zeiteinheit auf einen gewünschten Ladungszustand aufzuladende Ent­ wicklermenge vergrößert werden. Infolgedessen läßt sich ohne weiteres eine Entwicklung mit hoher Geschwindigkeit realisieren.

Die die Schicht des aufgeladenen Toners tragenden Auf­ ladungselemente 2 A und 2 B werden bevorzugt so ausgebil­ det, daß sie zur Entwicklung vom Aufladungsraum 3 zum Entwicklungsbereich bewegbar sind.

Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel für eine Entwick­ lungsvorrichtung zur Durchführung eines derartigen Ver­ fahrens. Hierbei ist das eine Aufladungselement 2 A als Metallhülse bzw. -zylinder 10 ausgebildet, die bzw. der auch als Elektrode wirkt und zur Drehung in Pfeilrich­ tung gelagert ist. Im Inneren dieser Hülse ist eine aus einem Magneten bestehende Magnetrolle 11 drehbar gela­ gert. Das andere Aufladungselement 2 B steht der Mantel­ fläche der Hülse 10 über einen Aufladungsraum 3 gleich­ mäßiger Weite gegenüber. In Drehrichtung hinter dem Auf­ ladungsraum 3 befindet sich ein Entwicklungsbereich, der einem Ladungsbildträger P zugewandt ist. Ein in Bewegungsrichtung vor dem Aufladungsraum 3 um die Hülse 10 angeordneter Behälter 12 bildet einen Toner­ behälter 13. Am Übergang zwischen dem Tonerbehälter 13 und dem Aufladungsraum 3 ist ein Tonermengen-Begrenzungs­ element 14 vorgesehen.

Bei dieser Entwicklungsvorrichtung wird der in den To­ nerbehälter 13 eingefüllte magnetische Toner TM bei der Drehung der Hülse 10 durch die Magnetkraft der um­ laufenden Magnetrolle 11 mitgenommen, wobei der Toner nach Begrenzung seiner Menge durch das Begrenzungsele­ ment 14 in den Aufladungsraum 3 eingeführt und in die­ sem auf vorher beschriebene Weise elektrisch aufgela­ den wird. Anschließend wird der aufgeladene Toner aus dem Aufladungsraum 3 zum Entwicklungsbereich D trans­ portiert, während er in laminarer Form bzw. in Schicht­ form verbleibt und für die Entwicklung des auf dem La­ dungsbildträger P befindlichen elektrostatischen Bilds bzw. Ladungsbilds mit hoher Entwicklungsgeschwindigkeit zur Verfügung steht. Die Zufuhr bzw. Überführung des Entwicklers kann dabei entweder durch Drehung der Mag­ netrolle oder durch Drehung nur der Metallhülse erfol­ gen.

Die Entwicklung selbst kann auf die eingangs erläuterte Weise mit Berührung bzw. berührungsfrei erfolgen.

Wie aus vorstehender Beschreibung hervorgeht, wird vor­ zugsweise ein magnetischer Toner verwendet, weil die­ ser mittels des Magneten transportiert werden kann und sich im Entwicklungsvorgang ohne weiteres eine Toner­ bürste (Magnetbürste) bilden läßt. Obgleich der Gehalt des magnetischen Toners an der magnetischen Substanz je nach seiner Art usw. variiert, ist im allgemeinen der spezifische Widerstand bei einem großen Gehalt niedriger. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird vor­ zugsweise ein magnetischer Toner mit einem Gehalt an magnetischer Substanz von bis zu 70 Gew.-% benutzt. Der für die Überführung des Toners erforderliche Ge­ halt an magnetischer Substanz beträgt dabei im allge­ meinen mindestens 10 Gew.-%.

Erfindungsgemäß kann somit der isolierende Einkomponen­ tenentwickler zweckmäßig aufgeladen werden, wobei dem aufgeladenen Toner auf einfachste Weise ein ausgezeich­ neter Zustand erteilt werden kann. Auch bei wiederhol­ ten Entwicklungsvorgängen kann erfindungsgemäß ein La­ dungsbild zu einem hervorragenden sichtbaren Bild ent­ wickelt werden.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Gemäß Fig. 5 wurde eine Entwicklungsvorrichtung verwen­ det, die einen drehbar gelagerten Aluminium-Zylinder 10 und ein Aufladungselement 2 B aus Aluminiumblech aufwies, welches der Mantelfläche des Zylinders 10 über einen 1 mm weiten bzw. tiefen Aufladungsraum 3 gegenüberlie­ gend angeordnet war, so daß unter Regulierung durch ein Tonermengen-Begrenzungselement 14 eine 0,1 mm dicke Tonerschicht in den Aufladungsraum 3 einführbar war. Diese Entwicklungsvorrichtung wurde in ein handels­ übliches elektrophotographisches Kopiergerät eingebaut, wobei der Zylinder 10 mit einer Dreh­ zahl von 50 U/min in Richtung des Pfeils gemäß Fig. 5 in Drehung versetzt werden konnte. An den Zylinder 10 wurden eine Wechselspannung von 1,0 kV mit einer Fre­ quenz von 2 kHz von einer Wechselspannungsquelle VA sowie eine dieser überlagerte Gleichspannung von +100 V von einer Gleichspannungsquelle EA angelegt. Gemäß den folgenden Beispielen wird eine Sinuswechselspannung verwendet. Bei einer Null betragenden Spannung der Wechselspannungsquelle VB für das Aufladungselement 2 B und einer Gleichspannung von -100 V der Gleichspannungs­ quelle EB für das Aufladungselement 2 B wurde im Aufla­ dungsraum 3 und im Entwicklungsbereich D ein Wechsel­ spannungsfeld erzeugt. Der Abstand zwischen dem Zylin­ der 10 und dem Ladungsbildträger D war auf 0,5 mm ein­ gestellt.

Durch Aufschmelzen von 88 Gew.-Teilen eines handels­ üblichen Styrol-Acrylharzes, 2 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Ladungsmittels und 10 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Rußes wurde ein Gemisch hergestellt, das so­ dann vermahlen bzw. pulverisiert und zur Gewinnung von Tonerteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 15 µm klassiert wurde. Den Tonerteilchen wurde feines Siliciumoxidpulver in einer Spurenmenge zugesetzt, worauf das Gemisch in den Tonerbehälter 13 der Ent­ wicklungsvorrichtung eingefüllt wurde. Im Betrieb der Entwicklungsvorrichtung wurde der Toner durch den Zylinder über den Aufladungsraum 3 transportiert, wobei eine gleichmäßig dicke Tonerschicht im Entwicklungs­ bereich D auf den Zylinder überführt wurde. Die La­ dungsgröße des Toners wurde nach dem Abblasverfahren ermittelt; sie betrug -7 Mikrocoulomb/g.

Es wurden Kopierversuche durchgeführt, bei denen im Kopiergerät ein auf dem Ladungsbildträger aus einem lichtempfindlichen Werkstoff erzeugtes elektrostati­ sches Bild bzw. Ladungsbild entwickelt wurde. Dabei konnte ein klares Kopierbild ohne Verschleierung und mit zufriedenstellender Bilddichte erhalten wer­ den.

Die vorstehend beschriebenen Vorgänge wurden mit dem Unterschied wiederholt, daß das Aufladungelement 2 B weggelassen wurde; die Ladungsgrößenmessung des in den Entwicklungsbereich D überführten Toners ergab sich zu -0,5 Mikrocoulomb/g. Bei diesem abgewandelten Kopiervorgang stellte es sich heraus, daß das er­ haltene Kopiebild eine Grundverunreinigung bzw. -ver­ schleierung aufwies und daher nicht als zufrieden­ stellend angesehen werden konnte.

Beispiel 2

Gemäß Fig. 4 wurde bei einer Entwicklungsvorrichtung eine Magnetrolle 11 in einer nicht-magnetischen Stahl­ hülse 10 aus rostfreiem Stahl angeordnet, während ein Aufladungselement 2 B unter Festlegung eines 1,5 mm weiten Aufladungsraums 3 in Gegenüberstellung zur Mantelfläche der Hülse 10 so angeordnet wurde, daß mittels eines Tonermengen-Begrenzungselements 14 eine 0,3 mm dicke Tonerschicht in den Aufladungsraum 3 eingeführt werden konnte. Diese Entwicklungsvorrich­ tung wurde in dasselbe elektrophotographische Kopier­ gerät wie in Beispiel 1 eingebaut, wobei die Magnet­ rolle 11 und die Hülse 10 mit Drehzahlen von 1000 U/min bzw. 40 U/min jeweils in Pfeilrichtung in Drehung ver­ setzt werden konnten. Von einer Wechselspannungsquelle VB her wurde eine Wechselspannung von 1,5 kV und 2 kHz an das Aufladungselement 2 B angelegt, während von einer Gleichspannungsquelle EA eine Gleichspannung von +100 V an die Hülse 10 angelegt wurde. Bei Null betragenden Spannungen der Wechselspannungsquelle VA für die Hülse 10 und der Gleichspannungsquelle EB für das Aufla­ dungselement 2 B wurde innerhalb des Aufladungsraums 3 ein Wechselspannungsfeld erzeugt. Der Zwischenraum zwi­ schen Hülse 10 und Ladungsbildträger P war auf 0,2 mm eingestellt.

Durch Aufschmelzen von 60 Gew.-Teilen des erwähnten Styrol-Acrylharzes, 37 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Magnetits, 1 Gew.-Teil des genannten La­ dungssteuermittels und 2 Gew.-Teilen des in Beispiel 1 angegebenen Rußes wurde ein Gemisch hergestellt, das anschließend pulverisiert und sodann zur Lieferung von Tonerteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 15 µm klassiert wurde. Den Tonerteilchen wurde feines Siliciumoxidpulver in einer Spurenmenge zugesetzt, worauf der Toner in den Tonerbehälter 13 der Entwick­ lungsvorrichtung eingefüllt wurde. Im Betrieb der Entwicklungsvorrichtung wurde der Toner durch die Hülse durch den Aufladungsraum 3 transportiert, wobei sich im Entwicklungsbereich D eine gleichmäßig dicke Toner­ schicht auf der Hülse bildete. Die Ladungsgrößenbe­ stimmung dieses Toners nach dem Abblasverfahren ergab einen Wert von -9 Mikrocoulomb/g.

Auf dieselbe Weise wie in Beispeil 1 durchgeführte Kopierversuche ergaben ein klares Kopiebild ohne Ver­ schleierung und mit zufriedenstellend hoher Bild­ dichte.

Die vorstehend beschriebenen Vorgänge wurden mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Spannung der Wechsel­ spannungsquelle VB für das Aufladungselement 2 B auf Null eingestellt und kein Wechselspannungsfeld erzeugt wurde; die Ladungsgrößenmessung des in den Entwick­ lungsbereich D überführten, aufgeladenen Toners ergab einen Wert von -1 Mikrocoulomb/g. Das hierbei erhaltene Kopierbild zeigte eine Grundverschleierung (base contamination) und erwies sich damit als nicht zufrie­ denstellend.

Beispiel 3

Bei der in Beispiel 2 beschriebenen Entwicklungsvor­ richtung, bei welcher jedoch das Aufladungselement 2 B aus Aluminiumblech bestand, wurden eine Wechselspannung von 1,5 kV und 2 kHz von der Wechselspannungsquelle VA sowie eine Gleichspannung von +100 V von der Gleich­ spannungsquelle EA in gegenseitiger Überlagerung an die Hülse 10 angelegt. Bei Null betragender Wechsel­ spannung VB und Null betragender Gleichspannung EB für das Aufladungselement 2 B wurde ein Wechselspannungs­ feld im Aufladungsraum 3 und im Entwicklungsbereich D erzeugt. Der Spalt zwischen der Hülse 10 und dem La­ dungsbildträger P war dabei auf 0,5 mm eingestellt.

Ein Gemisch aus 60 Gew.-Teilen Styrol-Acrylharz, 37 Gew.-Teilen Magnetit, 1 Gew.-Teil Ladungssteuer­ mittel und 2 Gew.-Teilen Ruß wurde aufgeschmolzen, an­ schließend vermahlen bzw. pulverisiert und sodann zur Lieferung von Tonerteilchen einer mittleren Teil­ chengröße von 15 µm klassiert. Nach der Zugabe einer Spuren­ menge feinen Siliciumoxidpulvers wurde der Toner in den Tonerbehälter 13 der Entwicklungsvorrichtung eingefüllt. Im Betrieb der Entwicklungsvorrichtung wurde der Toner über den Aufladungsraum auf die Hülse übertragen, wobei eine gleichmäßig dicke Schicht aufgeladenen Toners durch die Hülse in den Entwicklungsbereich überführt wurde. Die Ladungsgrößenmessung dieses Toners nach dem Abblasverfahren ergab einen Wert von -9 Mikrocoulomb/g.

Beim vorher beschriebenen Kopierversuch wurde wiederum ein klares Kopiebild ohne Verschleierung und mit zu­ friedenstellender Bilddichte erhalten.

Zu Vergleichszwecken wurde das Aufladungselement 2 B weggelassen, worauf die Ladungsgröße des in den Ent­ wicklungsbereich D überführten, aufgeladenen Toners gemessen und zu -1 Mikrocoulomb/g bestimmt wurde. Das dabei erhaltene Kopiebild besaß eine Grundverschleierung und erwies sich daher als nicht zufriedenstellend.

Beispiel 4

Gemäß Fig. 3 wurden Aufladungselemente 2 A und 2 B, die jeweils aus einem Aluminiumblech bestanden und auch als Elektrodenplatte dienten, unter Festlegung eines 1,5 mm weiten Aufladungsraums 3 einander gegenüberstehend als Aufladungsvorrichtung angeordnet. Bei dieser Aufladungs­ vorrichtung wurde der Toner auf das untere Aufladungs­ element 2 A in einer Schichtdicke von etwa 0,2 mm auf­ gebracht. Der hierbei verwendete Toner wurde auf die im folgenden beschriebene Weise hergestellt.

Ein Gemisch aus 60 Gew.-Teilen Styrol-Acrylharz, 37 Gew.-Teilen Magnetit, 1 Gew.-Teil Ladungssteuer­ mittel und 2 Gew.-Teilen Ruß wurde aufgeschmolzen, so­ dann pulverisiert und zur Lieferung von Tonerteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 15 µm klassiert. Dem Toner wurde eine Spurenmenge feinen Siliciumoxid­ pulvers zugesetzt.

Eine Wechselspannung von 1,0 kV und 2 kHz von der Wech­ selspannungsquelle VA sowie eine Gleichspannung von +200 V von der Gleichspannungsquelle EA wurden einander überlagert und an das Aufladungselement 2 A angelegt. Unter Einstellung der Spannung von der Wechselspannungs­ quelle VB für das andere Aufladungselement 2 B auf 0 V sowie der Gleichspannung von der Gleichspannungsquelle EB für dieses Aufladungselement auf -100 V wurde im Inneren des Aufladungsraums 3 ein Wechselspannungsfeld erzeugt, welchem der Toner 10 s ausgesetzt wurde.

Hierbei konnte zunächst das Auftreten einer Tonerwolke beobachtet werden, worauf auf dem Aufladungselement 2 A eine gleichmäßig dicke Schicht aufgeladenen Toners entstand.

Die Ladungsgrößenmessung des auf diese Weise erhaltenen, aufgeladenen Toners nach dem Abblasverfahren ergab einen Wert von -12 Mikrocoulomb/g. Diese Ladungsgröße erwies sich als ausreichend, um beispielsweise ein nach dem üblichen elektrophotographischen Verfahren erzeugtes Ladungsbild zu entwickeln.

Beispiel 5

Gemäß Fig. 2 wurden jeweils aus Messingblech bestehen­ de und auch als Elektrodenplatte dienende Aufladungs­ elemente 2 A und 2 B unter Festlegung eines 4 mm weiten Zwischenraums zwischen sich einander gegenüberstehend und parallel zueinander angeordnet. Ein aus rostfreiem Stahl bestehendes Schirmgitter 4 einer Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh) wurde mittig zwischen den Aufla­ dungselementen 2 A und 2 B angeordnet, während an den Außenseiten der Aufladungselemente 2 A, 2 B Magnete vor­ gesehen wurden; auf diese Weise wurde eine Aufladungs­ vorrichtung gebildet. Mittels dieser Aufladungsvorrich­ tung wurde derselbe Toner wie in Beispiel 1 in einer Dicke von etwa 0,1 mm auf das eine Aufladungselement 2 A aufgebracht.

Eine Wechselspannung von 1,0 kV und 1 kHz von der Wechselspannungsquelle VC sowie eine Gleichspannung von -100 V von der Gleichspannungsquelle EC wurden in ge­ genseitiger Überlagerung an das Schirmgitter 4 angelegt. Die Wechselspannungen der Stromquellen VA, VB für die Aufladungselemente 2 A, 2 B sowie die Spannung der Gleichspannungs­ quelle EB für das Aufladungselement 2 B wurden sämtlich auf 0 V eingestellt, während an das Aufladungselement 2 A eine Gleichspannung von +200 V von der Gleichspan­ nungsquelle EA angelegt wurde. Auf diese Weise wurden innerhalb der Aufladungsräume 3 A und 3 B Wechselspan­ nungsfelder erzeugt, die 15 s lang zur Einwirkung auf den Toner T gebracht wurden.

Hierbei war zunächst das Auftreten einer Tonerwolke zu beobachten, worauf sich auf dem Aufladungselement 2 A eine gleichmäßig dicke Schicht aufgeladenen Toners bildete.

Die nach dem Abblasverfahren ermittelte Ladungsgröße des aufgeladenen Toners ergab sich zu -9 Mikrocoulomb/g. Dieser Wert war für die Entwicklung beispielsweise des nach einem üblichen elektrophotographischen Verfahren erzeugten Ladungsbilds ausreichend.

Beispiel 6

Bei der Aufladungsvorrichtung gemäß Fig. 4 wurde eine Magnetrolle 11 innerhalb einer aus rostfreiem Stahl be­ stehenden, nicht-magnetischen Hülse 10 angeordnet, während ein Aufladungselement 2 B aus Aluminiumblech unter Festlegung eines 1,5 mm weiten bzw. tiefen Auf­ ladungsraums 3 in Gegenüberstellung zur Mantelfläche der Hülse 10 gebracht wurde, so daß bei entsprechender Einstellung eines Tonermengen-Begrenzungselements 14 eine 0,3 mm dicke Tonerschicht in den Aufladungsraum 3 eingeführt werden konnte. Magnetrolle 11 und Hülse 10 wurden mit Drehzahlen von 1000 bzw. 40 U/min jeweils in Pfeilrichtung in Drehung versetzt. An das Aufladungs­ element 2 B wurde eine Wechselspannung von 1,5 kV und 2 kHz von der Wechselspannungsquelle VB angelegt, während die Hülse 10 mit einer Gleichspannung von +100 V von der Gleichspannungsquelle EA beaufschlagt wurde. Die Spannung der Wechsselspannungsquelle VA für die Hülse 10 sowie die Spannung der Gleichspannungsquelle EB für das Aufladungselement 2 B wurden zur Erzeugung eines Wech­ selspannungsfelds innerhalb des Aufladungsraums 3 auf 0 V eingestellt.

Derselbe Toner wie in Beispiel 1 wurde in den Tonerbe­ hälter 13 eingefüllt und in den Aufladungsraum 3 über­ führt, wobei sich auf der aus dem Aufladungsbereich 3 herauslaufenden Mantelfläche der Hülse 10 eine gleich­ mäßig dicke Schicht aufgeladenen Toners bildete. Die Ladungsgrößenbestimmung des aufgeladenen Toners nach dem Abblasverfahren ergab einen Wert von -9 Mikro­ coulomb/g.

Zu Vergleichszwecken wurde bei derselben Vorrichtung, bei welcher jedoch die Spannung der Wechselspannungs­ quelle VB für das Aufladungselement 2 B auf 0 V einge­ stellt war und kein Wechselspannungsfeld erzeugt wurde, die Ladungsgröße auf dem aus dem Aufladungsraum 3 her­ auslaufenden Teil der Mantelfläche der Hülse 10 nach demselben Meßverfahren ermittelt. Hierbei ergab sich ein Wert von -1 Mikrocoulomb/g.

Durch diese Ergebnisse wird ebenfalls verdeutlicht, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren der Toner zuver­ lässig und in ausreichendem Maße durch die Wirkung des Wechselspannungsfelds aufgeladen werden kann.

Beispiel 7

Es wurde die Vorrichtung gemäß Fig. 3 verwendet. Die aus Aluminiumblech bestehenden und auch als Elektroden­ platten dienenden Aufladungselemente 2 A und 2 B wurden unter Festlegung eines 2 mm weiten Aufladungsraums 3 zwischen sich parallel zueinander angeordnet. Bei die­ ser Aufladungsvorrichtung wurde ein Zweikomponenten­ entwickler in der Weise auf das untere Aufladungsele­ ment 2 A aufgebracht, daß sich seine Schichtdicke auf 1 mm einstellte. Der hierbei benutzte, für ein handels­ übliches elektrophotographisches Kopiergerät vorgesehene Entwickler bestand aus einem Toner aus einem Styrol-Acryl-Mischpolymerisat mit einem Rußgehalt sowie einem Träger aus Eisenpulver.

Eine Wechselspannung von 2,0 kV und 2,0 kHz von der Wechselspannungsquelle VA sowie eine Gleichspannung von +200 V von der Gleichspannungsquelle EA wurden ein­ ander überlagert und an das Aufladungselement 2 A ange­ legt. Die Spannungen der Wechselspannungsquelle VB und der Gleichspannungsquelle EB für das andere Aufladungs­ element 2 B wurden auf Massepotential gehalten. Im Auf­ ladungsraum 3 entstand dabei ein Wechselspannungsfeld, welchem der Toner für eine Zeitspanne von 10 s ausge­ setzt wurde.

Hierbei war zunächst das Auftreten einer Tonerwolke zu beobachten, worauf sich auf dem Aufladungselement 2 A eine den aufgeladenen Toner enthaltende, gleichmäßig dicke Entwicklerschicht bildete.

Die nach dem Abblasverfahren gemessene Ladungsgröße des so erhaltenen, aufgeladenen Toners wurde mit -12 Mikrocoulomb/g bestimmt. Dieser Wert ist für die Ent­ wicklung eines nach dem üblichen elektrophotographi­ schen Verfahren erzeugten Ladungsbilds ausreichend.

Beispiel 8

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wurden je­ weils aus Messingblech bestehende und auch als Elektro­ denplatten dienende Aufladungselemente 2 A und 2 B unter Festlegung eines 5 mm weiten Zwischenraums zwischen sich parallel zueinander angeordnet. Ein aus rostfreiem Stahl bestehendes Schirmgitter 4 einer Maschenweite von 0,30 mm (50 mesh) wurde mittig zwischen den Aufla­ dungselementen 2 A und 2 B angeordnet, während an deren Außenseiten Magnete vorgesehen wurden. Bei der so ge­ bildeten Aufladungsvorrichtung wurde ein zur Verwendung in einem handelsüblichen elektrophotographischen Kopier­ gerät vorgesehener Entwickler in Form eines Toners aus einem Styrol/Acryl-Mischpolymerisat und einem Eisenpulverträger in der Weise auf das eine Aufladungselement 2 A aufgebracht, daß sich eine Schicht­ dicke von 1 mm einstellte.

Eine Wechselspannung von 3,0 kV und 500 Hz von der Wechselspannungsquelle VC sowie eine Gleichspannung von +150 V von der Gleichspannungsquelle EC wurden an das Schirmgitter angelegt. Die Spannungen der Wechsel­ spannungsquellen VA, VB für die Aufladungselemente 2 A bzw. 2 B sowie die Spannung der Gleichspannungsquelle EB für das Aufladungselement 2 B wurden sämtlich auf 0 V gehalten. Von der Gleichspannungsquelle EA wurde eine Gleichspannung von -200 V an das Aufladungselement 2 A angelegt, um im Inneren der Aufladungsräume 3 A, 3 B Wechselspannungsfelder zu erzeugen, denen der Toner T 15 s lang ausgesetzt wurde.

Bei dieser Arbeitsweise war zunächst das Auftreten der Tonerwolke zu beobachten, worauf sich auf dem Auf­ ladungselement 2 A eine den aufgeladenen Toner enthal­ tende Entwicklerschicht gleichmäßiger Dicke ausbildete.

Die auf vorher beschriebene Weise zu -8 Mikrocoulomb/g bestimmte Ladungsgröße des auf diese Weise erhaltenen, aufgeladenen Toners war für die Entwicklung eines nach einem üblichen elektrophotographischen Verfahren erzeug­ ten elektrostatischen Bilds bzw. Ladungsbilds ausrei­ chend.

Beispiel 9

Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung mit einer in einer nicht-magnetischen, aus rostfreiem Stahl bestehen­ den Hülse 10 angeordneten Magnetrolle 11 und einem aus Aluminiumblech bestehenden Aufladungselement 2 B, das unter Festlegung eines 4 mm weiten Aufladungsraums 3 in Gegenüberstellung zur Mantelfläche der Hülse 10 an­ geordnet war, wurde durch entsprechende Einstellung eines Entwicklermengen-Begrenzungselements 14 eine 1 mm dicke Entwicklerschicht in den Aufladungsraum 3 einge­ führt. Bei dieser Aufladungsvorrichtung wurden die Ma­ gnetrolle 11 und die Hülse 10 mit Drehzahlen von 1000 U/min bzw. 100 U/min in Pfeilrichtung angetrieben. Eine Wechselspannung von 1,5 kV und 2 kHz von der Wechselspannungsquelle VB wurde an das Aufladungsele­ ment 2 B angelegt, während die Hülse 10 mit einer Gleichspannung von +100 V von der Gleichspannungs­ quelle EA beaufschlagt wurde. Die Spannung der Wechsel­ spannungsquelle VA für die Hülse 10 sowie die Spannung der Gleichspannungsquelle EB für das Aufladungselement 2 B wurden auf 0 V eingestellt, so daß im Aufladungs­ raum 3 ein Wechselspannungsfeld erzeugt wurde.

Der in Beispiel 1 verwendete, in den Entwicklerbehäl­ ter 13 eingefüllte Entwickler wurde in den Aufladungs­ raum überführt, wobei sich eine den aufgeladenen Toner enthaltende, gleichmäßig dicke Entwicklerschicht auf dem sich aus dem Aufladungsraum 3 herausbewegenden Teil der Mantelfläche der Hülse 10 bildete. Die Messung der Ladungsgröße des aufgeladenen Toners nach dem Ab­ blasverfahren ergab einen Wert -9 Mikrocoulomb/g.

Dieselbe Vorrichtung wurde mit dem Unterschied betrie­ ben, daß die Spannung der Wechselspannungsquelle VB für das Aufladungselement 2 B auf 0 V eingestellt und kein Wechselspannungsfeld erzeugt wurde. Die Messung der Ladungsgröße des Toners auf demselben Teil der Mantelfäche der Hülse 10 und nach demselben Verfahren ergab einen Wert von -2 Mikrocoulombe/g.

Anhand dieser Ergebnisse ist ebenfalls ersichtlich, daß der Toner nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlässig und in ausreichendem Maße aufgeladen wer­ den kann.

Beispiel 10

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 6 war eine Magnetrolle 11 innerhalb einer nicht-magnetischen, aus rostfreiem Stahl bestehenden Hülse 10 angeordnet, während ein Aufladungselement 2 B aus Aluminiumblech unter Fest­ legung eines 1,5 mm weiten Aufladungsraums 3 über der Mantelfäche der Hülse 10 angeordnet war. Mittels entsprechender Einstellung eines Entwicklermengen- Begrenzungselements 14 konnte eine 1 mm dicke Ent­ wicklerschicht in den Aufladungsraum 3 eingeführt wer­ den. Diese Aufladungsvorrichtung wurde in ein handels­ übliches elektrophotographisches Kopiergerät eingebaut, wobei die Magnetrolle 11 und die Hülse 10 mit Drehzahlen von 1000 U/min bzw. 40 U/min jeweils in Pfeilrichtung angetrieben wurden. Eine Wechselspannung von 1,5 kV und 2 kHz von der Wechselspannungsquelle VB wude an das Aufladungsele­ ment 2 B angelegt, während die Hülse 10 mit einer Gleichspannung von +100 V von der Gleichspannungs­ quelle EA beaufschlagt wurde. Bei jeweils 0 V be­ tragender Spannung der Wechselspannungsquelle VA für die Hülse 10 und der Gleichspannungsquelle EB für das Aufladungselement 2 B wurde innerhalb des Aufla­ dungsraums 3 ein Wechselspannungsfeld erzeugt. Der Spalt zwischen der Hülse 10 und dem Ladungsbildträger P war dabei auf 0,7 mm eingestellt.

Eine für die Verwendung beim erwähnten handelsüblichen Kopiergerät vorgesehener Zweikomponentenentwickler in Form eines Toners aus einem Styrol/Acryl-Mischpolymeri­ sat und einem Eisenpulverträger wurde im Betrieb der Entwicklungsvorrichtung aus dem Entwicklerbehälter 13 durch die Hülse 10 durch den Aufladungsraum 3 hindurch­ gefördert. Dabei konnte in den Entwicklungsbereich D eine gleichmäßig dicke und den aufgeladenen Toner ent­ haltende Entwicklerschicht auf der Hülse eingeführt werden. Die Ladungsgröße bzw. -menge des Toners wurde nach dem Abblasverfahren bestimmt und ergab eine Größe von -9 Mikrocoulomb/g.

Bei einem Kopierversuch, bei dem ein Ladungsbild auf dem Ladungsbildträger aus einem lichtempfindlichen Ma­ terial im Kopiergerät entwickelt wurde, konnte ein klares Kopiebild ohne Verschleierung und mit ausreichend hoher Bilddichte erhalten werden.

Zu Vergleichszwecken wurden bei derselben Vorrichtung die Spannung der Wechselspannungsquelle VB auf 0 Volt eingestellt und (damit) kein Wechselspannungsfeld er­ zeugt. Hierbei ergab sich die Ladungsgröße des in den Entwicklungsbereich D überführten, aufgeladenen Toners zu -2 Mikrocoulomb/g. Das erhaltene Kopiebild zeigt eine Grundverschleierung und war daher nicht zufrieden­ stellend.

Fig. 7 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist eine aus Metall bestehende, drehbare Hülse 12 in Gegenüberstellung zur Mantelfläche einer drehbaren, lichtempfindlichen Trommel 101 als Ladungsbildträger angeordnet, wobei an dieser Hülse 102 ein Entwicklertrichter 103 zur Zufuhr eines isolieren­ den Einkomponentenentwicklers ("Toner T") vorgesehen ist. Ein Tonermengen-Begrenzungselement 104 und ein Auf­ ladungselement 105 aus z. B. elektrisch leitfähigem Ma­ terial sind zwischen dem Entwicklertrichter 103 und der lichtempfindlichen Trommel 101 in Drehrichtung der Hülse 102 nacheinander angeordnet. Die beschriebenen Elemente bilden die Aufladungsvorrichtung. Das Aufladungselement 105 legt dabei zwischen sich und der Hülse 102 einen Aufladungsraum 106 gleichmäßiger Weite fest. Im Aufla­ dungsraum 106 wird ein Wechselspannungsfeld erzeugt, indem beispielsweise eine Wechselspannungsquelle V allein oder in Verbindung mit einer positiven oder negativen Gleichspannungsquelle E mit einer Spannung im Bereich von 0 bis 300 V zur Verhinderung einer Tonerabla­ gerung am Aufladungselement 105 angeschlossen wird.

Mittels dieser Vorrichtung wird das elektrostatische Bild bzw. Ladungsbild beim erfindungsgemäßen Verfahren auf die nachstehend beschriebene Weise entwickelt.

Die Hülse 102 wird entgegengesetzt zur lichtempfindli­ chen Trommel 101 in Drehung versetzt, so daß sie im Ent­ wicklungsbereich D in derselben Richtung läuft wie die Trommel 101. Der im Trichter 103 befindliche Toner T wird der Hülse 102 zugeführt und durch diese weiterge­ fördert. Der Toner wird dabei in einer durch das Be­ grenzungselement 104 eingestellten Menge in den Aufla­ dungsraum 106 eingeführt, in welchem durch die Wechsel­ spannungsquelle V das Wechselspannungsfeld erzeugt wird und in welchem die Tonerteilchen unter Erzeugung einer Tonerwolke in Schwingung versetzt werden.

Wie noch näher erläutert werden wird, wird die auf der Mantelfläche der Hülse 102 gebildete Schicht des aufgeladenen Toners sodann zum Entwicklungsbereich D überführt, in welchem die Hülse 102 der lichtempfind­ lichen Trommel 101 gegenübersteht bzw. mit dieser in Berührung gelangt. In diesem Entwicklungsbereich D wird das auf der Trommel 101 erzeugte Ladungsbild durch die berührungsfrei oder mit Berührung arbeiten­ de Entwicklungseinrichtung entwickelt.

Als berührungsfrei arbeitende Entwicklungseinrichtung kann in diesem Fall eine Einrichtung verwendet wer­ den, die nötigenfalls eine Gleichstrom-Vorspannung von 0 V bis etwa ±300 V an die Hülse 102 anzulegen vermag, um während der Entwicklung das vom Ladungsbild verschiedene Hintergrundpotential zu beseitigen; wahl­ weise kann eine Einrichtung vorgesehen werden, die eine schwingende bzw. pulsierende Spannung von 50 Hz bis 50 kHz von 0 V bis 2 kV anlegt (vgl. DE-AS 24 07 380). In Fig. 8 ist die Vorspannungsquelle bei B angedeutet. Beim berührungs­ freien Entwicklungssystem wird der engste Abstand zwi­ schen der Mantelfläche der lichtempfindlichen Trommel 101 und der Tonerschicht bei ihrer gegenseitigen An­ näherung im allgemeinen auf 1 mm oder weniger einge­ stellt. Beim Kontaktentwicklungssystem wird anderer­ seits die Hülse 102 vorzugsweise elastisch, jedoch un­ ter Vermeidung einer Beschädigung der Trommel 101 mit letzterer in Berührung gebracht.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Anordnung kann die Dreh­ richtung der Hülse 102 so gewählt sein, daß ihre Man­ telfläche im Entwicklungsbereich D entgegengesetzt zur Mantelfläche der lichtempfindlichen Trommel 101 läuft.

Beim beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung wird der Toner bei seiner Bewegung durch den Aufladungsraum 106 elektrisch aufgeladen. Die Aufladungsvorrichtung arbeitet dabei wie folgt:
Da der Toner T in Pulverform vorliegt, wird er zunächst auf natürliche Weise nur leicht aufgeladen. Selbst wenn er anfänglich keinerlei Ladung erhält, wird er (anschließend) durch die gegen­ seitige Reibung zwischen den Tonerteilchen oder deren Reibung an den Vorrichtungswänden usw. aufgeladen.

Da der Toner T , wenn auch nur geringfügig, aufgeladen ist, ist er bei Einwirkung des elektrischen Felds der Coulombschen Kraft unterworfen, so daß der Toner T entsprechend den Wechselschwingungen des elektrischen Felds schwingt. Mit anderen Worten:
die Tonerteilchen werden durch den Aufladungsraum gegen die Hülse 102 oder das Aufladungselement 105 geschleudert, um nach dem Auftreffen in der nächsten Halbperiode zurückge­ worfen zu werden und gegen das Aufladungselement 105 bzw. die Hülse 102 zu prallen, worauf sich diese Be­ wegung wiederholt. Unter diesen Bedingungen entsteht die Tonerwolke. Die elektrische Aufladung der Toner­ teilchen erfolgt in erster Linie aufgrund von Reibung bei der Beaufschlagung der Hülse 102 oder des Aufla­ dungselements 105 oder aber durch die gegenseitige Reibung zwischen den Tonerteilchen während ihrer Be­ wegung. Die Hülse 102 wirkt somit als eines der Aufla­ dungselemente.

Die Ladungspolarität des Toners T wird durch die Be­ ziehung in der Reibungsaufladungsfolge zwischen den Werkstoffen der Hülse 102 und des Aufladungselements 105 sowie dem Toner T bestimmt. Wenn mithin die Werk­ stoffe für die Hülse 102 und das Aufladungselement 105 oder das Material des Toners selbst so gewählt werden, daß sie die für die Toneraufladung erforderliche re­ lative Wechselbeziehung besitzen, kann der Toner T mit der durch die Werkstoffwahl be­ stimmten Polarität aufgeladen werden. Der aufgeladene Toner wird durch seine elektrostatische Kraft in Schichtform gegen die Oberfläche der Hülse 102 oder des Aufladungselements 105 angezogen. Durch Überla­ gerung der Gleichspannung mit der Wechselspannung zur Erzeugung des Wechselspannungsfelds ist es damit, wie erwähnt, möglich, den aufgeladenen Toner T unter Aus­ nutzung von Anziehungs- oder Abstoßungskräften zuver­ lässig an der Hülse 102 mit vorbestimmter Ladungsgröße oder -menge anzulagern und festzuhalten. Da die so ange­ lagerten Tonerteilchen keiner weiteren Aufladung mehr unterworfen werden, besitzt der Toner insgesamt eine vorbestimmte Ladungsgröße.

In der Praxis ist es erforderlich, daß zumindest ein Teil der Hülse 102 und des Aufladungselements 105 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht, um den elektrischen Gleichgewichtszustand zwischen der an der Hülse 102 oder am Aufladungselement 105 erzeugten La­ dung und dem Toner T bei seinem Auftreffen auf erstere aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise kann eine weitere Ansammlung der Ladung an der Hülse oder am Aufladungselement verhindert werden, wobei das ge­ wünschte Verhalten des Toners nicht eingeschränkt wird. Vorzugsweise werden deshalb Hülse 102 und Aufladungs­ element 105 aus Metall gefertigt, so daß sie als Elek­ trodenplatten benutzt werden können. Ebenso können die­ se Teile aus einem die Elektroden bildenden Substrat und einer dem Aufladungsraum 106 zugewandten Oberflä­ chenschicht geformt werden.

Der Toner T wird im Aufladungsraum 106 durch die Wir­ kung des Wechselspannungsfelds in Schwingung versetzt und aufgeladen. Aus diesem Grund werden die in den Auf­ ladungsraum 106 eingeführten Tonerteilchen einer im wesentlichen gleichmäßigen Wirkung unterworfen, so daß alle Tonerteilchen mit hohem Gleichmäßigkeitsgrad elektrisch aufgeladen werden. Wenn das Aufladungsele­ ment 105 parallel zur Hülse 102 angeordnet ist und die Weite bzw. Tiefe des Aufladungsraums 106 auf beschrie­ bene Weise konstant gehalten wird, erfolgt der Aufla­ dungsvorgang gleichmäßig über alle Bereiche des Aufla­ dungsraums 106 hinweg, so daß die Aufladungsgröße oder -menge des Toners T zuverlässig vergleichmäßigt werden kann.

Bei diesem Aufladungsprozeß hängen die Zahl der Auf­ treffvorgänge der Tonerteilchen an der Hülse 102 oder am Aufladungselement 105 pro Zeiteinheit sowie ihre Auftreffgeschwindigkeit von der Frequenz und der Span­ nung der das Wechselspannungsfeld erzeugenden Wechsel­ spannungsquelle V ab. Die Aufladungsgeschwindigkeit des Toners oder seine Ladungsgröße innerhalb einer vorbe­ stimmten Aufladungsperiode läßt sich somit durch Ein­ stellung der Wechselspannung und ihrer Frequenz ohne weiteres einstellen. Die für den folgenden Entwicklungs­ vorgang benötigte Ladungsgröße läßt sich somit innerhalb kurzer Zeit erreichen.

Beim beschriebenen Aufladungsprozeß kann sich weiterhin der aufgeladene Toner T unter seiner elektrostatischen Kraft insbesondere in Schichtform mit gleichmäßiger Dicke an die Mantelfläche der Hülse 102 anlagern. Dies beruht auf dem gleichmäßigen Aufladungsvorgang inner­ halb des Aufladungsraums 106 sowie auf der gleichmäßi­ gen Ladungsgröße des Toners T. Ersichtlicherweise soll­ te dabei die in den Aufladungsraum 106 eingeführte Menge an Toner T bevorzugt stets konstant sein. Zu diesem Zweck wird das Tonermengen-Begrenzungselement 104 ver­ wendet. Es ist dabei jedoch nicht nötig, daß der in den Aufladungsraum 106 eingeführte Toner T durch das Be­ grenzungselement 104 zu einer Schicht gleichmäßiger Dicke geformt wird. Da nämlich die Tonerteilchen wäh­ rend ihrer Bewegung oder Schwingung aufgeladen werden und im Aufladungsraum 106 ein gleichmäßiger Aufladungs­ vorgang stattfindet, lagert sich der Toner T als gleichmäßig dicke Schicht an der Hülse 102 an, auch wenn die in den Aufladungsraum eingeführte Toner­ schicht nicht gleichmäßig dick ist.

Die aufgeladene Tonerschicht wird sodann in den Ent­ wicklungsbereich D überführt, in welchem der aufgela­ dene Toner unter der elektrostatischen Anziehungskraft bei Gegenüberstellung zum lichtempfindlichen Element bzw. Trommel 101 auf letztere übergeht und unter Ent­ wicklung des Ladungsbilds an den elektrostatisch aufge­ ladenen Bereichen der Trommel anhaftet.

Der zum Entwicklungsbereich D überführte Toner besitzt eine ausreichend große Ladungsgröße oder -menge, wobei er sich auf der Hülse 102 in Form einer gleichmäßig dicken Schicht befindet. Der Zwischenraum zwischen der Tonerschicht und der lichtempfindlichen Trommel 101 läßt sich dabei leicht auf eine bevorzugte Größe ein­ stellen (im allgemeinen im Bereich von 20 bis 500 µm). Das auf der lichtempfindlichen Trommel 101 befindliche elektrostatische Bild bzw. Ladungsbild kann auf diese Weise zuverlässig und einfach bzw. schnell entwickelt werden, so daß in stabiler Weise ein zufriedenstellen­ des sichtbares Bild geformt wird.

Da die Ladungsgröße des Toners gleichmäßig eingestellt werden kann, kann praktisch der gesamte zum Entwick­ lungsbereich D überführte Toner an der Entwicklung be­ teiligt sein. Mittels des Begrenzungselements 104 kann somit die Dicke bzw. die Menge der zum Entwicklungsbe­ reich D überführten aufgeladenen Tonerschicht auf die für die Entwicklung erforderliche Größe unter Vermei­ dung einer Schleierbildung eingestellt werden, so daß ein ausgezeichnetes sichtbares Bild geformt wird.

Da weiterhin die erforderliche Aufladung des Toners mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann, läßt sich ohne weiteres eine Hochgeschwindigkeitsentwicklung realisie­ ren, indem beispielsweise eine Hochfrequenzspannung von 0 V bis 2 kV mit einer Frequenz von 50 Hz bis 50 kHz angewandt wird.

Die an Hülse 102 und Aufladungselement 105 anliegende Spannung ist niedriger als die Spannung, bei der eine Koronaentladung auftritt (im allgemeinen bei etwa ±4 kV) und die Frequenz ist so gewählt, daß die Tonerteilchen dieser Frequenz zu folgen bzw. auf dieser Frequenz zu schwingen vermögen. Die Frequenz liegt im allgemeinen im Bereich von 50 Hz bis 50 kHz und bevorzugt im Be­ reich von 300 Hz bis 5 kHz.

Die Weite bzw. Tiefe des Aufladungsraums 106 beträgt im allgemeinen 0,1 bis 10 mm, und die in den Aufladungsraum eingeführte Tonermenge ist vorzugsweise so groß, daß die resultierende Tonerschicht eine Dicke von etwa 1 bis 500 µm erhält.

Beim Aufladungselement 105 kann möglicherweise eine Entladung oder ein Durchbruch insbesondere zwischen seinem Endabschnitt und der Hülse 102 auftreten. Zur Vermeidung dieses Problems reicht es aus, das Aufla­ dungselement 105 so auszubilden, daß es sich gemäß Fig. 9 von seiner Mitte zu seinen beiden Enden hin zunehmend weiter von der Hülse 102 entfernt, oder das Krümmungszentrum O des Aufladungselements 105 auf Abstand vom Zentrum O′ der Hülse 102 zu verlegen, so daß der Radius R des Aufladungselements größer ist als der Radius R′ der Hülse 102. Wahlweise können die bei­ den Endabschnitte 105 A des Aufladungselements 105 ge­ mäß Fig. 10 abgerundet oder mit Isoliermaterialstücken 107 überzogen sein.

Um zu verhindern, daß der innerhalb des Aufladungs­ raums 106 umherwirbelnde Toner T aus dem Aufladungs­ raum herausgeschleudert wird und die Rückseite des Aufladungselements erreicht, wird vorzugsweise eine Abschirmplatte vorgesehen, welche den Raum zwischen dem Tonermengen-Begrenzungselement 104 und dem Aufla­ dungsraum 106 abdeckt.

Die Überführung des Toners durch die Hülse 102 erfolgt unter Ausnutzung der Anziehungskraft aufgrund der Reibungsladung des Toners oder unter Ausnutzung einer Reibungskraft infolge einer Aufrauhung der Oberfläche der Hülse 102. Wahlweise kann zu diesem Zweck eine Bürste oder das Verfahren gemäß der DE-AS 24 07 380 an­ gewandt werden. Während dieser Überführung ist es in manchen Fällen vorteilhaft, der Hülse 102 eine Gleich- oder Wechselspannung aufzuprägen.

Fig. 11 veranschaulicht noch ein anderes Ausführungs­ beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Vorrichtung ist ein elektrisch leitendes Band 111 anstelle der Hülse 102 gemäß Fig. 7 über drei Rollen 110 A, 110 B und 110 C geführt. Gemäß Fig. 12 kann dabei der Entwickler­ trichter 103 durch einen Tonerbehälter 112 ersetzt sein. Bei B ist eine Vorspannungsquelle für die Ent­ wicklung bzw. für den Entwickler angedeutet.

Fig. 13 veranschaulicht ein weiteres Beispiel, bei dem die Wechselspannungsquelle zur Erzeugung des Wechsel­ spannungsfelds nicht an das Aufladungselement 105, sondern an die Hülse 102 angeschlossen ist. Hierbei können erforderlichenfalls die Spannungen der Wechsel­ spannungsquelle und der Vorspannungsquelle in der Ent­ wicklungseinrichtung einander überlagert sein.

Das Tonermengen-Begrenzungselement 104 besitzt im all­ gemeinen eine Messer- bzw. Abstreifkante. Wahlweise kann auch ein Begrenzungselement der in den Fig. 14 bis 17 dargestellten Art verwendet werden. Das Be­ grenzungselement gemäß Fig. 14 besitzt eine blatt­ förmige Gestalt mit einer Anzahl von Aussparungen 120 in seiner Abstreifkante. Das Begrenzungselement gemäß Fig. 15 weist an der freien Kante eines blattartigen Elements ein Gitter 121 auf. Das Begrenzungselement gemäß Fig. 16 ist mit einem schraubenförmigen Steg am Außenumfang eines drehbaren Stabs 122 versehen, während das Begrenzungselement gemäß Fig. 17 mit längsverlau­ fenden Keilverzahnungen 124 dreieckigen Querschnitts an der Außenfläche eines drehbaren Stabs 122 versehen ist. Die Elemente gemäß Fig. 16 und 17 sind zur Be­ grenzung der eingeführten Tonermenge jeweils drehbar gelagert. Wahlweise kann auch eine Magnetklinge verwendet werden.

Das vorstehend im einzelnen beschriebene Verfahren ge­ mäß der Erfindung ermöglicht somit auf einfache und zu­ verlässige Weise die Entwicklung eines elektrostati­ schen Bilds bzw. Ladungsbilds mit einem isolierenden Einkomponentenentwickler oder einem Zweikomponenten­ entwickler beim berührungsfreien Entwicklungssystem oder beim Kontaktentwicklungssystem unter Gewährlei­ stung eines ausgezeichneten sichtbaren Bilds.

Claims (13)

1. Verfahren zum Aufladen eines pulverförmigen Entwicklers für die Entwicklung eines auf einem Ladungsbildträger befindlichen Ladungsbildes,
wobei der Entwickler in einen Aufladungsraum einge­ führt wird, der zwischen flächigen, einander gegen­ überstehenden Aufladungselementen gebildet ist, und
wobei im Aufladungsraum ein Wechselspannungsfeld er­ zeugt wird, durch das der Entwickler im Aufladungsraum in Schwingung versetzt, eine Tonerwolke bildet und aufgeladen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufladungsraum (3; 106) zwischen einem endlos bewegbaren Aufladungselement (10; 111 ) und einem plattenförmigen Aufladungselement (2; 105), die ein­ ander gegenüberstehen, gebildet wird und
daß der aufgeladene Entwickler als Schicht auf dem endlos bewegbaren Aufladungselement (10; 111) festge­ halten und durch Drehung des endlos bewegbaren Auf­ ladungselements (10; 111) in eine dem Ladungsbild­ träger (P) gegenüberstehende Lage in einem Entwick­ lungsbereich befördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zweikomponentenentwickler aus einem Toner und einem Träger verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einkomponentenentwickler verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierender magnetischer Toner verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Wechselspannungsfeld durch eine Wechselspannung mit überlagerter Gleich­ spannung erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufladungselemente Elek­ troden zur Erzeugung des Wechselspannungsfelds sind.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aufladungsraum eine im wesentlichen gleichmäßige Weite bzw. Tiefe besitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein isolierender Träger verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ladungsbildträger ein photoleitfähiges Element ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklung nach einem Kontakt­ entwicklungsverfahren erfolgt.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem Aufladungsraum, der durch flächig einander gegenüberstehende Aufladungs­ elemente gebildet ist sowie mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Wechselspannungsfelds im Aufladungs­ raum, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufladungsraum (3; 106) zwischen einem ersten Aufladungselement (10; 111) mit endlos bewegbarer Oberfläche und einem zweiten, einem Teil dieser endlos bewegbaren Oberfläche plattenförmig gegenüberstehenden Aufladungselement (2 B; 105) gebildet ist und
daß das erste Aufladungselement (10; 111) als Träger für eine Schicht aufgeladener Entwicklerpartikel in eine einem Ladungsbildträger (P) gegenüberstehende Lage bewegbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Aufladungselement als drehbare Trommel (10) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Aufladungselement ein über Rollen (110 A, 110 B, 110 C) geführtes Band (111) ist.