DE3236385C2

DE3236385C2 - Entwicklervorrichtung

Info

Publication number: DE3236385C2
Application number: DE3236385A
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Sagamihara Kanagawa Tashiro
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1987-02-19
Also published as: US4478505A; DE3236385A1

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Entwicklervorrichtung (10) bildet ein Förderelement (18) zur Beförderung von Entwicklerteilchen (12), die von einer Entwicklerzufuhreinheit (14) zugeführt werden, mit der Oberfläche (16) eines lichtempfindlichen Körpers bzw. Elements einen Spalt (17). Zwischen der Entwicklerzufuhreinheit (14) und dem Spalt (17) ist ein Entwicklerzufuhrdurchgang (19) festgelegt. Letzterer wird durch das Förderelement (18) und eine in einem vorbestimmten Abstand von diesem angeordnete Elektrodenplatte (20) gebildet. Mittels einer Wechselspannungsquelle (42) wird ein elektrisches Wechselfeld an den Entwicklerzufuhrdurchgang (19) angelegt, um die Entwicklerteilchen zwischen dem För der element und der Elektrodenplatte (20) in Schwingung bzw. Pendelbewegung zu versetzen und dabei die Entwicklerteilchen mittels Reibung in ausreichendem Maße und gleichmäßig (elektrostatisch) aufzuladen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklervorrichtung zum Entwickeln der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials durch Zufuhr von Toner zu dieser Oberfläche, mit einer Tonerzufuhreinheit zur Lieferung des Toners und mit einem Förderelement zum Fördern des von der Tonerzufuhreinheit gelieferten Toners zu der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials.
Es ist eine Entwicklervorrichtung der genannten Art bekannt (JP-OS 9475/1966), mit welcher das Entwickeln der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials durch Annäherung des Förderelementes an das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial erfolgt. Bei dieser bekannten Vorrichtung kann gleichmäßige und ausreichende Aufladung des Toners nicht erzielt werden. Daher wird die Tonerübertragung von dem Förderelement auf das Aufzeichnungsmaterial weitgehend durch den zwischen diesen beiden Elementen gebildeten Spalt und durch eine elektrostatische Kraft beeinflußt. Wenn die elektrostatische Kraft übermäßig groß ist, wird der Hintergrund des Aufzeichnungsmaterials durch den Toner verunreinigt. Wenn der Spalt zu weit ist, erhält das Kopiebild auf einem Bildempfangsmaterial ungenügende oder ungleichmäßige Dichte.
Es ist auch eine Entwicklervorrichtung bekannt (JP-Gbm 1 26 856/1974), mit welcher ein latentes Ladungsbild bzw. die Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials durch Anlegen von elektrischen Impulsen an den Entwicklerraum zwischen dem Förderelement und dem Aufzeichnungsmaterial entwickelt wird. Auch bei dieser Vorrichtung kann der Toner nicht ausreichend und gleichmäßig aufgeladen werden, so daß die gleichen Nachteile bestehen, wie sie oben erläutert sind.
Es ist weiter eine Entwicklervorrichtung bekannt (DE-OS 28 39 218), bei welcher der Toner von einer Abstreifklinge abgestreift wird, um ihn durch Reibung aufzuladen. Eine Aufladung von Toner kann auch durch Berührung mit einem Förderelement in Form einer Förderrolle erfolgen. Jedoch gelangt nicht der gesamte Toner mit der Förderrolle und der Abstreifklinge in Berührung, so daß insgesamt der Toner weder gleichmäßig noch ausreichend aufgeladen wird, so daß die gleichen Nachteile wie bei den oben erläuterten Vorrichtungen bestehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entwicklervorrichtung der einleitend genannten Art derart auszuführen, daß der Toner ausreichend und gleichmäßig aufgeladen wird. Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Entwicklervorrichtung der einleitend genannten Art gemäß der Erfindung dadurch, daß das Förderelement eine Steuereinrichtung zum Steuern der Zufuhr des Toners durch ein elektrisches Wechselfeld aufweist.
Wenn die Zufuhr des Toners durch ein elektrisches Wechselfeld gesteuert wird, wird der Toner in dem Zufuhrdurchgang unter Krafteinwirkung hin- und herbewegt, wobei er dem elektrischen Wechselfeld folgt. Bei dieser Bewegung wird der Toner durch die Reibung mit der Luft ausreichend und gleichmäßig aufgeladen, so daß klare und scharfe Bilder erhalten werden, wenn das auf dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial gebildete elektrostatische latente Bild entwickelt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Entwicklervorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Entwicklervorrichtung, welche die Spannungsverhältnisse an verschiedenen Stellen bei der positiven Entwicklung zeigt,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Spannungen und der Zeit an den verschiedenen Stellen gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung, welche die Spannungsverhältnisse an verschiedenen Stellen bei der negativen Entwicklung zeigt,
Fig. 5 eine Fig. 3 ähnelnde Darstellung der Beziehung zwischen den Spannungen und der Zeit an den verschiedenen Stellen gemäß Fig. 4,
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Entwicklervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 und 8 in vergrößertem Maßstab gehaltene schematische Darstellungen des Entwicklungsbereichs gemäß Fig. 6 zur Veranschaulichung der Tonerbewegung bei der positiven Entwicklung und
Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Spannungen an verschiedenen Stellen gemäß Fig. 7 und 8.
Im folgenden ist zunächst anhand der Fig. 1 bis 3 eine spezielle Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die in Fig. 1 dargestellte Entwicklervorrichtung 10 gemäß der Erfindung umfaßt im wesentlichen einen Fülltrichter 14 für die Zufuhr eines Toners 12, eine Rolle oder Walze 18 zur Förderung des vom Fülltrichter 14 zugeführten Toners 12 zu einem der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 zugewandten Entwicklungsbereich 17, sowie eine Elektrodenplatte 20, die zusammen mit der Walze 18 einen Förderraum 19 für die Förderung des Toners 12 bildet. Im Fülltrichter 14 sind Förderschnecken 24 und 26 zur gleichmäßigen Verteilung des über eine oberseitige Öffnung 22 zugeführten Toners vorgesehen. Der dem Fülltrichter 14 zugeführte Toner 12 ist ein an sich bekannter isolierender, nicht-magnetischer Toner. Dieser Toner 12 wird bei der positiven Entwicklung mit einer der Polarität der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials entgegengesetzten Polarität und bei der negativen Entwicklung mit einer der Polarität der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials entsprechenden Polarität aufgeladen. An der Seite der Walze 18 ist im Fülltrichter 14 eine Zufuhröffnung 30 für den Austrag des Toners 12 vorgesehen. An der neben dem Förderraum 19 liegenden Seite eines Gehäuses 28 ist das eine Ende 34 einer elastischen Abstreif-Klinge 32 befestigt. Das freie Ende der Abstreif-Klinge 32 steht mit der Oberfläche der Walze 18 längs deren Drehrichtung T in Berührung. Die Abstreif-Klinge 32 bestehend aus mit Tetrafluoräthylen gefülltem Gummi bzw. Kautschuk und dient zum Andrücken und Antragen des Toners 12 an die Oberfläche der Walze 18, wobei der Toner 12 mittels Reibung komplementär aufgeladen wird. An der dem Entwicklungsbereich 17 zugewandten Seite des Fülltrichters 14 ist ein mit der Oberfläche der Walze 18 in Berührung stehendes Element aus Samtgewebe 38 befestigt, das so leicht an der Oberfläche der Walze 18 anliegt, daß es den auf der Walze 18 verbleibenden Toner 12 nicht abstreift und damit in der Nähe der Zufuhröffnung 30 nicht zur Seite der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 hin abwirft.
Die Elektrodenplatte 20 ist längs der Oberfläche der Walze 18 in einem vorbestimmten Abstand zu dieser angeordnet, so daß hierdurch der Förderraum 19 für den Toner festgelegt wird, wobei der Toner 12 an der vom Entwicklungsraum 17 abgewandten Seite der Walze 18 durch Reibung aufgeladen wird. Diese Elektrodenplatte 20 erstreckt sich von einer Stelle in der Nähe des freien Endes 36 der Abstreif-Klinge 32 zum Entwicklungsbereich 17. An die Elektrodenplatte 20 sind eine erste Gleichspannungsquelle 40 zur Anlegung einer Gleichspannung V _D ₁ sowie eine Wechselspannungsquelle 42 zur Anlegung einer Wechselspannung V _A angeschlossen. Die Wechselspannungsquelle 42 legt beispielsweise an die Elektrodenplatte 20 eine Wechselspannung von 1000 V mit einer Frequenz von 1 kHz an.
Die Oberfläche der Walze 18 besteht aus (elektrisch) leitendem Aluminium, das zur Beseitigung seiner Glätte bzw. zur Erzeugung einer Oberflächenrauhheit sandgestrahlt ist, so daß der Toner 12 an dieser aufgerauhten Oberfläche der Walze 18 haftet und demzufolge bei der Drehung der Walze 18 von dieser mitgenommen wird. In der Nähe des Entwicklungsbereichs 17 ist mit der Walze 18 ein Antriebsmechanismus 43verbunden, welcher die Walze 18 gegenläufig zur Drehrichtung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials und mithin in Richtung T in Drehung versetzt. An die Walze 18 ist eine zweite Gleichspannungsquelle 44 zur Anlegung einer Gleichspannung V _D ₂ angeschlossen. Die Gleichspannung V _D ₂ ist praktisch auf dieselbe Größe wie die an die Elektrodenplatte 20 angelegte Gleichspannung V _D ₁ eingestellt. Zwischen der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 und der Walze 18 ist ein vorbestimmter, den Entwicklungsbereich 17 bildender Zwischenraum D festgelegt. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Größe des Zwischenraumes D im Entwicklungsbereich 0,2 - 0,5 mm.
Die vorstehend beschriebene Entwicklervorrichtung arbeitet wie folgt:
Der vom Fülltrichter 14 auf die Oberfläche der Walze 18 aufgebrachte Toner 12 wird bei der Drehung der Walze 18 in Richtung des Pfeils T zur elastischen Abstreif-Klinge 32 überführt. Durch das freie Ende 36 der Klinge 32 wird der Toner 12 in Reibungsberührung mit der Walze 18 gebracht und infolgedessen durch Reibung mit der Klinge 32 (elektrostatisch) aufgeladen. Hierbei ist jedoch die dem Toner 12 erteilte Ladung klein, oder es wird nur ein Teil des Toners 12 aufgeladen.
Ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial in Form einer Trommel (nicht speziell dargestellt), bei welcher auf der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 ein latentes Ladungsbild erzeugt worden ist, wird andererseits in Richtung eines Pfeils W in Drehung versetzt.
Wenn der durch Reibung mit der Klinge 32 teilweise aufgeladene Toner 12 den Förderraum 19 erreicht, wird er zwischen der Walze 18 und der Elektrodenplatte 20 in eine Schwing- bzw. Pendelbewegung versetzt, weil im Förderraum 19 durch die an die Elektrodenplatte 20 angelegte Wechselspannung ein wechselndes elektrisches Feld erzeugt wird. Beim Durchlaufen des Förderraums 19 wird daher der Toner 12 durch Reibung ausreichend und gleichmäßig aufgeladen. Nach dem Passieren des Förderraums 19 erreicht der von der Oberfläche der Walze 18 mitgenommene Toner 12 den Entwicklungsbereich 17.
Im Entwicklungsbereich 17 bewegen sich die Oberflächen des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 und der Walze 18 in Richtung der Pfeile W bzw. T, d. h. gegenläufig zueinander. Wenn der in ausreichend aufgeladenem Zustand auf der Oberfläche der Walze 18 getragene Toner 12 den Entwicklungsbereich 17 erreicht, kommt er in Gegenüberstellung zur Oberfläche des das latente Ladungsbild tragenden elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16. Der Toner 12 wird dabei von der Oberfläche der Walze 18 auf die Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 übertragen und damit an die letztere Oberfläche angelagert, um dabei das auf der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials erzeugte latente Ladungsbild zu entwickeln.
Die Beziehung zwischen der Spannung V _C des auf der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 erzeugten latenten Ladungsbildes, der Spannung V _B des kein latentes Ladungsbild tragenden Teils (Hintergrund) der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 sowie der an die Walze 18 angelegten Gleichspannung V _D ₂ ist in den Fig. 2 und 3 für die positive Entwicklung, d. h. für einen Toner negativer Polarität veranschaulicht. Fig. 3 ist dabei eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den jeweiligen Spannungen, wobei die Spannungen auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse aufgetragen sind. Wie aus dieser graphischen Darstellung hervorgeht, ist die an die Walze 18 angelegte Spannung V _D ₂ auf eine Größe zwischen derjenigen der Spannung V _C des latenten Ladungsbilds auf der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 und der Spannung V _B des Hintergrunds 48 und insbesondere auf eine Größe eingestellt, die geringfügig höher ist als die Spannung V _B des Hintergrunds 48.
Infolgedessen wird der durch die Walze 18 zum Entwicklungsbereich 17 überführte Toner nicht an den Hintergrund, dessen Spannung kleiner ist als die Spannung V _D ₂ der Walze 18, sondern vielmehr gegen das latente Ladungsbild angezogen, dessen Spannung V _C höher ist als die Spannung V _D ₂ der Walze 18.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der Toner 12 im Förderraum in Schwing- bzw. Pendelbewegung versetzt und daher durch Reibung ausreichend und gleichmäßig aufgeladen. Der Toner kann damit unter dem Einfluß der Spannung des auf der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials ausgebildeten latenten Ladungsbilds einwandfrei an der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 anhaften. Dagegen haftet der Toner nicht an den Hintergrundbereichen, die kein latentes Ladungsbild tragen. Dies bedeutet, daß mit der beschriebenen Entwicklervorrichtung ein klares, scharfes Tonerbild hergestellt werden kann.
Da bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der Toner ausreichend und gleichmäßig aufgeladen wird, kann zudem ein klares bzw. scharfes (entwickeltes) Tonerbild auch dann erzeugt werden, wenn die Größe des Entwicklungsbereichs und somit der Zwischenraum oder Abstand zwischen der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials und der Walzenoberfläche innerhalb eines vergleichsweise breiten Toleranzbereichs variiert. Da nämlich der Toner in ausreichendem Maße ( elektrostatisch) aufgeladen ist, wird er durch die Intensität des im Entwicklungsbereich herrschenden elektrischen Felds nicht wesentlich beeinflußt. Der Toner wird daher durch die große Intensität des elektrischen Felds im Entwicklungsbereich nicht zum Anhaften an den Hintergrundbereichen gebracht, so daß er auch die Hintergrundbereiche nicht verunreinigt bzw. verschleiert, vielmehr kann der Toner gleichmäßig an das latente Ladungsbild angelagert werden, auch wenn die Intensität des im Entwicklungsbereich herrschenden elektrischen Felds gering ist.
Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen die beschriebene Entwicklervorrichtung für den Fall einer negativen Entwicklung. Der für die negative Entwicklung verwendete Toner besitzt eine positive Polarität. Die Beziehung zwischen den verschiedenen Spannungen in diesem Fall ist in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht. In Fig. 5 ist die Spannung auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse aufgetragen. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist die an die Walze 18 angelegte Gleichspannung V _D ₂ auf eine Größe zwischen der Spannung V _C des latenten Ladungsbilds auf der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 und der Spannung V _B des kein latentes Ladungsbild tragenden Teils (Hintergrund) der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 16 eingestellt, wobei diese Gleichspannung V _D ₂ bei der negativen Entwicklung geringfügig kleiner ist als die Spannung V _C des latenten Ladungsbilds.
Bei der negativen Entwicklung werden dieselben Wirkungen und Vorteile wie bei der positiven Entwicklung erzielt. Da nämlich der Toner ausreichend und gleichmäßig aufgeladen werden kann, kann mit ihm ein klares, scharfes Tonerbild erzeugt werden.
Im folgenden ist anhand der Fig. 6 bis 9 eine andere Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die in Fig. 6 dargestellte Entwicklervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt im wesentlichen einen Fülltrichter 54 zur Zufuhr eines Toners 52, eine Rolle oder Walze 60 zur Förderung des vom Fülltrichter 54 gelieferten Toners 52 zu einem der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 zugewandten Entwicklungsbereich 58 sowie eine Elektrodenplatte 64, die zusammen mit der Walze 60 einen Förderraum 62 zur Überführung des Toners 52 vom Fülltrichter 54 zum Entwicklungsbereich 58 festlegt. Im Fülltrichter 54 sind Förderschnecken 68 und 70 zur gleichmäßigen Verteilung des über eine oberseitige Öffnung 66 eingefüllten Toners angeordnet. Der in den Fülltrichter 54 eingegebene Toner 52 ist isolierend und nicht-magnetisch. Bei dieser Ausführungsform wird der Toner 52 bei der positiven Entwicklung mit einer der Polarität der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials entgegengesetzten Polarität und bei der negativen Entwicklung mit derselben Polarität wie die Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials aufgeladen. In einem Gehäuse 72 des Fülltrichters 54 ist eine Zufuhröffnung 74 für die Zufuhr des Toners 52 ausgebildet. Das eine Ende 78 einer elastischen Abstreif-Klinge 76 ist an der Seite des Förderraums 62 am Gehäuse 72 befestigt. Das freie Ende 80 der Klinge 76 steht in Drehrichtung M der Walze 60 mit deren Oberfläche 82 in Berührung. Die aus einem mit Polytetrafluoräthylen gefüllten Gummi bzw. Kautschuk bestehende Klinge 76 lagert den Toner 52 an die Oberfläche 82 der Walze 60 an und lädt ihn dabei durch Reibung auf. An der dem Entwicklunsbereich 58 zugewandten Seite des Fülltrichters 54 ist ein Element aus Samtgewebe 84 vorgesehen, das mit der Oberfläche 82 der Walze 60 in Berührung steht. Dieses Gewebe 84 liegt mit so leichtem Andruck an der Oberfläche der Walze 60 an, daß der auf der Walzen-Oberfläche 82 zurückbleibende Toner 52 nicht abgestreift und im Bereich der Zufuhröffnung 74 nicht zur Seite der Oberfläche 56 des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials abgeworfen sind.
Der Förderraum 62 zur Förderung des Toners während seiner Aufladung durch Reibung ist an der vom Entwicklungsraum 58 der Walze 60 abgewandten Seite ausgebildet und durch die Elektrodenplatte 64 festgelegt, die sich in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche 82 der Walze 60 parallel zu dieser Oberfläche erstreckt. Die Elektrodenplatte 64 erstreckt sich dabei von einer Stelle in der Nähe des freien Endes 80 der Klinge 76 bis zum Entwicklungsbereich 58. Mit der Elektrodenplatte 64 ist dabei eine erste Gleichspannungsquelle 86 zur Anlegung einer Gleichspannung V _D ₁ verbunden. Eine zweite Gleichspannungsquelle 88 zur Anlegung einer Spannung V _D ₂ mit einer Größe entsprechend der Spannung V _D ₁ an der Elektrodenplatte 64 ist mit der Walze 60 verbunden. Weiterhin ist eine erste Wechselspannungsquelle 90 zur Anlegung einer Wechselspannung V _A ₁ an die Walze 60 angeschlossen, Die Spannung V _A ₁ beträgt beispielsweise 2900 V bei 1 kHz, während die Spannung V _D ₂ etwa 1000 V beträgt. Die aus leitendem Aluminium bestehende Walze 60 ist mit einem Antriebsmechanismus 81 verbunden, welcher die Walze 60 in Richtung des Pfeils M in Drehung versetzt.
Der Entwicklungsbereich 58 ist am Ende des Förderraums 62 vorgesehen und wird durch die Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 sowie die Oberfläche 82 der Walze 60 festgelegt. In den Entwicklungsbereich 58 ist ein Gitter bzw. Rost 96 parallel zu einer ersten Tangente 92 der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 und einer zweiten, parallel dazu verlaufenden Tangente 94 der Oberfläche 82 der Walze 60 eingebaut. Das Gitter bzw. der Rost 96 unterteilt den Entwicklungsbereich 58 in einen ersten und einen zweiten Spalt 100 bzw. 102. Der durch den Rost und die erste Tangente 92 festgelegte erste Spalt 100 besitzt eine vorbestimmte Strecke oder Weite L ₁. Der zweite Spalt 102 wird durch den Rost 96 und die zweite Tangente 94 festgelegt und besitzt eine vorbestimmte Strecke bzw. Weite L ₂. Der Rost 96 ist mit einer zweiten Wechselspannungsquelle 98 zur Anlegung einer Spannung V _A ₂ verbunden, wobei diese Spannung V _A ₂ dieselbe Phase wie die an der Walze 60 anliegende Spannung V _A ₁, jedoch einen etwas höheren Spannungswert als die Spannung V _A ₁ besitzt. Mit anderen Worten: die Wechselspannung V _A ₂ am Rost 96 ist so eingestellt, daß eine vergleichsweise niedrige Spannung zwischen dem Rost 96 und der Waze 60 erzeugt wird. Weiterhin ist der Rost 96 an eine dritte Gleichspannungsquelle 104 zur Anlegung einer Gleichspannung V _D ₃ angeschlossen. Die am Rost 96 anliegende Spannung V _D ₃ ist im wesentlichen auf dieselbe Größe wie die an der Elektrodenplatte anliegende Spannung V _D ₁ und die an die Walze angelegte Spannung V _D ₂ eingestellt.
Die beschriebene Ausführungsform arbeitet wie folgt:
Gemäß Fig. 6 wird der vom Fülltrichter 54 auf die Oberfläche 82 der Walze 60 aufgetragene Toner 52 bei der Drehung der Walze 60 in Richtung des Pfeils M zur Klinge 76 befördert. Durch das freie Ende 80 der Klinge 76 wird der Toner 52 in Reibungsberührung mit der Walze 60 gebracht. Dabei wird der Toner 52 durch Reibung aufgeladen. Die Ladung im Toner 52 ist dabei jedoch klein, bzw. es wird nur ein Teil des Toners 52 aufgeladen.
Das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial, bei dem auf der Oberfläche 56 des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials das latente Ladungsbild erzeugt worden ist, wird andererseits in Richtung des Pfeils N in Drehung versetzt.
Der durch die Reibungsberührung mit der Klinge 76 teilweise aufgeladene Toner 52 tritt sodann in den Förderraum 62 ein, in welchem ein durch die an die Walze 60 angelegte Wechselspannung erzeugtes elektrisches Wechselfeld herrscht, durch welches der Toner 52 zwischen der Walze 60 und der Elektrodenplatte 64 in Schwing- bzw. Pendelbewegung versetzt wird. Beim Durchgang durch den Förderraum 62 wird daher der Toner 52 durch Reibung in ausreichendem Maße aufgeladen. Nach dem Durchgang durch den Förderraum 62 erreicht hierauf der Toner 52 den Entwicklungsbereich 58.
Im Entwicklungsbereich 58 wird die Walze 60 durch den Antriebsmechanismus 81 in Richtung des Pfeils N entgegengesetzt zur Drehrichtung N des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials in Drehung versetzt.
Die Wirkungsweise des Toners 52 im Entwicklungsbereich 58 ist im folgenden anhand der Fig. 7 bis 9 im einzelnen erläutert.
Wenn sich gemäß Fig. 7 die kein latentes Ladungsbild tragende Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56im Entwicklungsbereich 58 befindet, schwingt der Toner 52 im Spalt 102 zwischen dem Gitter bzw. Rost 96 und der Oberfläche der Walze 60 hin und her. Mit anderen Worten: im Spalt L ₁ bzw. 102 herrscht aufgrund des Potentialunterschieds zwischen der an der Walze 60 anliegenden Wechselspannung V _A ₁ und der an den Rost 96 angelegten Wechselspannung V _A ₂ ein elektrisches Wechselfeld, dessen Intensität bzw. Stärke sich durch (V _A ₁ - V _A ₂)/L ₁ ausdrücken läßt. Auf ähnliche Weise herrscht auch ein elektrisches Wechselfeld im Spalt L ₂ bzw. 100 zwischen der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 und dem Rost 96 infolge des Potentialunterschieds zwischen der am Rost 96 anliegenden Spannung V _A ₂ und der Spannung an der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 (Spannung V _B). Die Intensität des elektrischen Wechselfelds ergibt sich zu V _A ₂/L ₂. Durch entsprechende Einstellung der Abstände L ₁, L ₂ oder der Spannungen V _A ₁, V _A ₂ werden jedoch die in den Spalten 100 und 102 herrschenden elektrischen Felder in der durch die nachfolgende Formel angegebenen Beziehung (zueinander) gehalten:
≤&epsi;θβαθ V _A ₁-V _A ₂ ≤&epsi;θβαθ /L ₁ &lt ≤&epsi;θβαθ V _A ₂ ≤&epsi;θβαθ /L ₂-
Der Toner 52 schwingt daher nur im Spalt 100, in welchem ein großes elektrisches Feld herrscht. Der Toner 52 wird somit im Zustand einer Pulverwolke gehalten.
In Fig. 8 ist der Zustand dargestellt, in welchem die ein latentes Ladungsbild tragende Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 bei der Drehung des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials den Entwicklungsbereich 58 erreicht hat. Wenn an die Walze 60 im Vergleich zur Spannung am Rost 96 (in der linken Hälfte von Fig. 8 veranschaulicht) eine positive Spannung angelegt ist, d. h. wenn die Spannung in der Zeitspanne zwischen t ₀ und t ₁ gemäß Fig. 9 aufrechterhalten wird, verlagert sich der Toner 52 zur Seite der Walze 60. Dabei wird der Toner 52 nicht an die Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials angelagert.
Wenn an der Walze 60 dagegen im Vergleich zur Spannung des Rosts 96 (wie an der rechten Seite von Fig. 8 angegeben) eine negative Spannung anliegt, d. h. wenn die Spannung in der Periode zwischen t ₁ und t ₂ gemäß Fig. 9 anliegt, verlagert sich der Toner 52 von der Seite der Walze 60 zum Rost 96 hin. Wenn dann die Spannung V _A ₂ am Rost 96 im Vergleich zu der das latente Ladungsbild auf der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 bildenden Spannung V _C negativ ist, d. h. wenn die Spannung in der Periode zwischen t ₃ und t ₄ gemäß Fig. 9 anliegt, verlagert sich der in der Nähe des Rosts 96 schwebende Toner 52 in Richtung auf das latente Ladungsbild, um gegen dieses angelagert zu werden. Zu diesem Zeitpunkt ist gemäß Fig. 9 die Spannung V _A ₂ am Rost 96 auf eine Größe über der Spannung des Hintergrunds (der ladungsbildfreien Bereiche) der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 eingestellt.
Infolgedessen kann der Toner 52 normalerweise nicht an den Hintergrundbereichen anhaften.
Selbst wenn der Toner an den Hintergrundbereichen anhaften sollte, wird er (wieder) zum Rost 96 hin verlagert, wenn das im Entwicklungsbereich herrschende elektrische Wechselfeld wieder auf den Zustand zwischen den Punkten t ₀ und t ₁ (Fig. 9) übergeht. Mit anderen Worten: da die am Rost 96 liegende Spannung während der Periode zwischen den Punkten t ₀ und t ₁(Fig. 9) wesentlich größer ist als die Spannung V _B der Hintergrundbereiche, wird der an letzteren anhaftende Toner gegen den Rost 96 angezogen. Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt, besitzt jedoch der zu diesem Zeitpunkt an das latente Ladungsbild angelagerte Toner 52 eine vergleichsweise große elektrostatische Kraft, so daß er an der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials 56 haften bleibt und daher nicht zur Seite des Rosts 96 zurückverlagert wird.
Das latente Ladungsbild wird im Entwicklungsbereich durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Vorgänge entwickelt.
Da bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung die Hintergrundbereiche nicht (mit Toner) verunreinigt bzw. verschleiert werden, kann ein klares, scharfes Tonerbild erzielt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung schwebt der Toner 52 in Form einer Pulverwolke auf der zwischen den Rost-Stäben gebildeten imaginären Fläche, wobei er durch physikalische oder elektrische Erscheinungen nicht beeinflußt wird, so daß demzufolge die Entwicklung mit höherer Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Entwicklervorrichtung kann infolgedessen der Toner zur Erzeugung eines klaren, scharfen Tonerbilds in ausreichendem Maße und gleichmäßig aufgeladen werden.

Claims

1. Entwicklervorrichtung zum Entwickeln der Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials durch Zufuhr von Toner zu dieser Oberfläche, mit einer Tonerzufuhreinheit zur Lieferung des Toners und mit einem Förderelement zum Fördern des von der Tonerzufuhreinheit gelieferten Toners zu der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement eine Steuereinrichtung (42; 90) zum Steuern der Zufuhr des Toners durch ein elektrisches Wechselfeld aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement einen Tonerzufuhrdurchgang von der Tonerzufuhreinheit zu einem Spalt zwischen der Oberfläche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials und dem Förderelement aufweist, und daß die Steuereinrichtung in dem Tonerzufuhrdurchgang vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tonerzufuhreinheit ein Element zum Rühren bzw. Umwälzen des Toners angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerzufuhreinheit eine (Abstreif-)Klinge für die komplementäre Reibungsaufladung des dem Tonerzufuhrdurchgang zugeführten Toners durch Hervorbringung einer Reibungsberührung zwischen dem Toner und dem Förderelement aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge aus Tetrafluoräthylen-Kautschuk gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Tonerzufuhrdurchganges eine Elektrodenplatte angeordnet ist, die zusammen mit dem Förderelement den Zufuhrdurchgang festlegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement eine in der einen Richtung um ihre Achse drehbare zylindrische Rolle bzw. Walze aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement einen Drehantriebsmechanismus zum Drehen der Walze aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze eine angerauhte Oberfläche aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze aus leitendem Aluminium hergestellt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das elektrische Feld erzeugende Einrichtung eine Wechselspannungsquelle zur Anlegung einer Wechselspannung an die Elektrodenplatte aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das elektrische Feld erzeugende Einrichtung eine erste Gleichspannungsquelle zur Anlegung einer Gleichspannung an die Elektrodenplatte und eine zweite Gleichspannungsquelle zur Anlegung einer dieselbe Spannungsgröße wie die Spannung der ersten Gleichspannungsquelle besitzenden Gleichspannung an das Förderelement aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement einen Spalt zwischen dem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial und dem Förderelement aufweist, und daß ein Gitter oder Rost, an das bzw. an den eine Spannung angelegt ist, in dem Spalt vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Feldes zwecks Anlegung eines elektrischen Wechselfeldes an den Spalt vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die das erste elektrische Feld erzeugende Einrichtung eine erste Gleichspannungsquelle zur Anlegung einer Gleichspannung an die Elektrodenplatte, eine zweite Gleichspannungsquelle zur anlegung einer der an der Elektrodenplatte anliegenden Spannung entsprechenden Gleichspannung an das Förderelement und eine erste Wechselspannungsquelle zur Anlegung einer Wechselspannung an das Förderelement aufweist und daß die das zweite elektrische Feld erzeugende Einrichtung eine zweite Wechselspannungsquelle zur Anlegung einer zweiten Wechselspannung an das Gitter bzw. den Rost und eine dritte Gleichspannungsquelle zur Anlegung einer der durch die zweite Gleichspannungsquelle angelegten Spannung entsprechenden Gleichspannung an das Gitter bzw. den Rost umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wechselspannungsquelle eine niedrigere Wechselspannung als die von der ersten Wechselspannungsquelle gelieferte Wechselspannung, aber mit dieser phasengleiche Wechselspannung, anlegt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der durch die erste Wechselspannungsquelle gelieferten Spannung V ₁ und der durch die zweite Wechselspannungsquelle angelegten Spannung V ₂ die folgende Beziehung besteht:
V ₂/L ₁ &lt V ₁ - V ₂/L ₂
worin L ₁ den Abstand zwischen dem Gitter bzw. Rost und dem Förderelement und L ₂ den Abstand zwischen der Oberfäche des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials und dem Gitter bzw. Rost bedeuten.