DE2033152A1

DE2033152A1 - Vorrichtung zur EntWickelung eines latenten elektrostatischen Bildes

Info

Publication number: DE2033152A1
Application number: DE19702033152
Authority: DE
Inventors: Ernst A Rochester N Y Weiler (V St A)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1969-07-03
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1971-02-11
Also published as: JPS491218B1; CA934959A; GB1322363A; US3633544A

Description

? Π ¹J Q 1 E *) Patentanwälte -Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

XEROX CORPORATION

Rochester, New York 1Λ603', V. St. A.

Vorrichtung zur Entwickelung eines latenten elektrostatischen Bildes

Die Erfindung bezieht sich generell auf die Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes und insbesondere auf eine verbesserte PuIverwolken-Entwicklungseinrichtung.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Pulverwolken-Entwicklungseinrichtung, bei der ein Druckluftsystem einen Toner zu einer ein latentes elektrostatisches Bild tragenden Bildfläche hin zu führen vermag, und zwar durch einen wirbelnden, mit hoher Geschwindigkeit auftretenden und in eine Vielzahl von Richtungen wirkenden Luftstrom. Mit Hilfe dieses LuftStroms and gerichtete Entwicklungswirkungen verhindert. Eine Niederschlag-Walze nimmt Toner auf, nachdem dieser an dem Photoleiter vorbeigeführt ist. Auf diese Weise wird die Konzentration des Toners in der Tonerwolke oder Pulverwolke reguliert. -..

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Bei dem elektrophotographischen Verfahren wird eine elektrophotographische Platte, die eine Schicht aus einem photoleitenden Material auf einer leitenden Trägerschicht enthält, gleichmäßig elektrisch aufgeladen und dann dem zu vervielfältigenden Gegenstand entsprechend belichtet. Hierzu dienen verschiedene Projektionsverfahren. Diese Belichtung bewirkt eine ,Entladung de-r Platte,und zwar entsprechend der Lichtstärke,/der das jeweilige Licht auf der Plattenfläche aufgetroffen ist. Auf diese Weise wird auf oder in der Platte ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt. Die Entwicklung des Bildes wird durch Entwickler bewirkt, di-e im allgemeinen eine Mischung aus einem geeigneten pigmentierten oder gefärbten, auf Harzbasis aufgebauten Pulver enthalten, was im folgenden als Toner bezeichnet wird und das mit der betreffenden Platte durch Anwendung verschiedener bekannter Entwicklungsverfahren in Kontakt gebracht wird. Während einer solchen Entwicklung des Bildes wird das Tonerpulver mit dem Photoleiterüberzug in Oberflächenkontakt gebracht und in einem den latenten elektrostatischen Bild entsprechenden Muster an diesem Photoleiter elektrostatisch festgehalten. Danach kann das entwickelte elektrophotographische Bild auf ein Trägermaterial übertragen werden, an welchem es durch Anwendung irgendeiner geeigneten Einrichtung, wie einer Wärme-Einbrenneinrichtüng, fixiert werden kann.

Ein Beispiel für die zuvor beschriebenen Verfahren der Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes findet sich in der US-Patentschrift 2 618 551. Bei diesem bekannten Verfahren wird der von Trägerteilchen aufgenommene Toner über die das latente elektrostatische Bild tragende Hache gerollt oder kaskadiert.· Die Trägerteilchen sind in einem solchen System wesentlich größer als die einzelnen Tonerteilchen; sie sind aus einem Material ausgewählt, das eine triboelektrische Haftung zwischen dem jeweiligen Träger

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und dem Toner bewirkt. Im Hinblick auf eine solche Beziehung erfordern der Träger und der Toner entgegengesetzte elektrostatische Ladungen. Dies führt dazu, daß der Toner mit einer zur Polarität des latenten Ladungsbildes entgegengesetzten Polarität geladen ist. In der Praxis hat jeder Träger eine Vielzahl von Tonerteilchen angezogen, denen es somit ermöglicht ist, mit dem Photoleiter in Kontakt zu gelangen. Die zwischen den beiden Entwicklerkomponenten vorhandene stärkere elektrostatische Anziehungskraft bewirkt, daß der Toner von dem Träger abgelöst wird und elektrostatisch an dem geladenen Bild haftet, dessen Entwicklung somit bewirkt wird. Ein derartiges Verfahren wird auf dem vorliegenden Gebiet als Kaskadierungsentwicklung bezeichnet.

Mit dem Kaskadierungsentwicklungsverfahren sind jedoch verschiedene Schwierigkeiten verbunden. So ist z.B. bei der Entwicklung großer Bildbereiche das elektrische Feld des Bildes an den Kanten größer als in dem mittleren Teil. Deshalb genügen die an den Kanten auftretenden Kraftlinien, um Toner von dem Träger wegzuziehen, während in dem mittleren Bereich des Bildes kein Toner angezogen wird, da hier die Feldstärke nicht groß genug ist, um die triboelektrische Anziehung zwischen den beiden .Komponenten des Entwicklers zu überwinden. Eine derartige Erscheinung führt dann zu einer unvollständigen Entwicklung der mittleren Bereiche des Bildes, während die Kanten in ausreichendem Maße entwickelt werden.

Die Kaskadierungsentwicklung erfordert ferner eine durchgehen de Vermischung des Entwicklers nach wiederholter Entwicklung eines Bildes. Wird eine Jurch__hiLschung nicht vorgenommen, so zei^t sich bei der Entwicklung ein Mangel in .Form von Bildstreifen, und·zwar auf Grund der Tatsache, daß

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der Trägerstoff eine Tonerpulvererschöpfung zeigt. Normalerweise tritt eine Tonererschöpfung bei der Kaskadierungsentwicklung dann auf, wenn die Träger- und Tonerstoffe an dem jeweiligen Bild in einer Richtung über den Photoleiter hinweggeführt werden. Da Bilder normalerweise in Strömungsrichtunr: verschieden große zu entwickelnde latente Bildbereiche besitzen, führt eine wiederholte Entwicklung dazu, daß der an den dichtesten Bildbereichen vorbeigeführte Entwicklerstrom eine Tonererschöpfung in größerem Ausmaße zeigt als der Entwicklerstrom, der über geringere Dichte besitzende Bildbereiche hinweggeführt wird. Es sind daher sorgfältig auszulegende Systeme zur Durchmischung des Entwicklers erforderlich, um die mit dieser Tonererschöpfung verbundenen Schwierigkeiten zu überwinden.

Zur Überwindung der dem Kaskadierungsverfahren anhaftenden Schwierigkeiten ist bereits ein Verfahren zur Entwicklung eines Bildes untersucht worden, das als Pulverwolken-Entwicklungsverfahren bezeichnet wird. Ein Beispiel für das Pulverwolken-Entwicklungsverfahren ist in der US-Patentschrift 2 928 575 angegeben. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Pulverwolke durch Druckluft erzeugt, und auf den ' Toner wird eine Ladung dadurch aufgebracht, daß die betreffende Wolke eine Wand des Pulverwolkengenerators berührt. Die geladene Tonerwolke wird dann zur Entwicklung des geladenen Bildes in dessen Nähe geführt. Demgemäß vermindert das Pulverwolken-Entwicklungsverfahren zwar einige der Schwierigkeiten bei der Entwicklung großer Bereiche, da nämlich das elektrostatische Feld des Bildes dicht an der triboelektrischen Anziehung zwischen dem Toner und dem Träger teilnimmt, wie dies bei dem Kaskadierungssystem der Fall ist. Deshalb ermöglicht das Pulverwolken-Entwicklunn-sverfahren, den Toner leichter an den eine

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schwächere elektrostatische Anziehung ausübenden mittleren Bereich des jeweiligen Bildes haften zu lassen.

Mit Anwendung der bisher bekannten Pulverwolken-Entwicklungseinrichtungen sind jedoch weitere Probleme verknüpft. Ein Nachteil derartiger Entwicklungssysteme ist die Leichtigkeit, mit der der geladene Toner an den kein Bild tragenden Bereichen oder eine Restladung tragenden Bereichen des Photoleiters haftet. Dies führt zu einer Entwicklung, die als "Entwicklung von Hintergrundbereichen" bekannt ist. Obwohl die bisher bekannten Pulverwolken-Entwicklungseinrichtungen eine vollständigere Entwicklung von durchgehend getönten Bildbereichen bewirken, bringen die mit diesen Einrichtungen arbeitenden Verfahren gleichzeitig jedoch den Nachteil mit sich, daß unerwünschte Hintergrundbereiche entwickelt werden. Gemäß einem Versuch zur Vermeidung der Entwicklung der kein Bild tragenden Bereiche oder Hinter- ^rundbereiche ist eine Entwicklungselektrode in einer Pulverwolkeneinrichtung vorgesehen worden, mit deren Hilfe das elektrische PeId in den Bildbereichen erhöht wird. Auf diese Weise wird versucht zu gewährleisten, daß die erhöhte Feldstärke des betreffenden Bildbereichs Toner unter Ausschluß der Hintergrundbereiche leichter aufnehmen würde. Die Anwendung von Entwicklungselektroden hat jedoch die Entwicklung von kein Bild tragenden Bereichen nicht vollständig verhindern können. Es ist daher nach wie vor wünschenswert, die mit der Ablagerung von Toner in Hintergrundbereichen bei den bekannten Pulverwolken-Entwicklungsverfahren verknüpften Probleme zu überwinden.

Ein weiterer bekannter Versuch zur Lösung des sich aus der zuvor erwähnten Hintergrundentwicklung ergebenden Problems besteht darin, eine Pulverwolke zu erzeugen, die an dem betreffenden Bild mit einer hinreichenden Geschwindigkeit

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vorbeigeführt wird, und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit, daß verhindert ist, daß der Toner von dem schwachen elektrischen Feld des jeweiligen Hintergrundbereichs angezogen wird, bei der aber das stärkere Feld von den Bildbereichen der Toner abzulenken und anzuziehen vermag. Im Zusammenhang mit diesem Versuch wurde angenommen, daß eine solche Tonerströmungsgeschwindigkeit eine Hintergrundentwicklung vermeiden würde und daß gleichzeitig ein · angemessenes Haften des Toners an dem geladenen latenten Bild gewährleistet ist. Die Bereitstellung eines mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Tonerstroms ist jedoch auf Schwierigkeiten gestoßen, und außerdem sind die bisher bekannten Einrichtungen dadurch teuer und kompliziert geworden. Darüber hinaus hat die Erzeugung eines mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Tonerwolkenstromes bei den bisher bekannten Einrichtungen zu Richtungswirkungen ■geführt, die sich a^s Streifen in dem entwickelten Bild bemerkbar machten. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Toner über die Photoleiterfläche in nur einer Richtung geführt wird. Um eine elektrophotographische Entwicklung von besserer Qualität zu erzielen, ist es erforderlich, eine Pulverwolkeneinrichtung bereitzustellen, die nicht zu Streifenbildungen in dem jeweiligen Bild führt, wie dies bei den bisher bekannten Einrichtungen der Fall ist.

Eine zufriedenstellende Entwicklung durch Anwendung einer Pulverwolkeneinrichtung hat sich bisher als zu teuer und kompliziert erwiesen. Ein weiterer Grund für diese Schwierigkeit ist die Notwendigkeit, eine regulierte Tonerabgabe in den Luftstrom beizubehalten, um nämlich eine gleichmäßige Konzentration zu gewährleisten. Ist nämlich der Toner in der Tonerwolke nicht gleichmäßig verteilt, so bilden sich Tonerteilchenansammlungen aus, die zu einer ungleichmäßigen Entwicklung des jeweil_s geladenen Bildes führen. Zur Erzielung

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eines wirtschaftlichen Betriebs durch das Pulverwolken-Entwicklungsverfahren ist ferner eine wirksame Zurückführung des nicht gebrauchten Toners erforderlich, um nämlich den Verlust von Toner an die Außenseite' der Einrichtung zu vermeiden. Deshalb besteht der Wunsch, eine relativ einfache Pulverwolken-Entwicklungseinrichtung vorzusehen, die eine wirksame Entwicklung eines geladenen Bildes bewirkt und die die bei den konventionellen Einrichtungen auftretenden Probleme bezüglich der Hintergrundentwicklung und gerichteten Entwicklung überwinden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie latente elektrostatische Ladungsmuster in bildmäßiger Verteilung besser entwickelt werden können als nach den bisher bekannten Verfahren. Bei der betreffenden Bildentwicklung soll die Entwicklung von Hintergrundbereichen eines geladenen Bildes verhindert sein. Ferner soll eine Tonerpulverwolke in eine Vielzahl von Richtungen abgegeben werden können, um gerichtete Entwicklungswirkungen auf das entwickelte Bild zu verhindern. Darüber hinaus soll

beim die bei der Entwicklung benutzte Pulverwolke/vorbeiführen an dem latenten elektrostatischen Bild erneut in den Umlauf einbezogen werden, um nämlich das elektroskopische Tonerpulver wirksamer auszunutzen und das vorzusehende Luftfiltersystem auf eine minimale Größe zu bringen. Schließlich soll bei der neu anzuwendenden Bildentwicklung die Konzentration des Toners in einer Pulverwolke auf einem regulierten Pegel gehalten werden können.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Pulverwolkeneinrichtung, bei der mit einer eine hohe Geschwindigkeit besitzenden Luftströmung gearbeitet wird, die von einem Lüfter erzeugt worden ist. Mit Hilfe dieses Luftstroms wird die Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes bewirkt. In der neuen Einrichtung ist

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ferner eine Entwicklungselektrode neben deni geladenen Bild vorgesehen. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt, mit dessen Hilfe eine bessere Entwicklung durchgehend getönter Bereiche erzielt wird. Die Elektrode ist dabei so ausgebildet, daß sie in der Tonerpulverströmung eine Wirbelung hervorruft. Auf diese V/eise ist sichergestellt, daß der Toner in dem zu entwickelnden Bild in einer Vielzahl von Richtungen vorbei-"

geführt wird. Dadurch* sind Richtungseffekte oder Streifenbildungen infifem entwickelten Bild verhindert. Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner eine Ausfall- oder Abführwalze, die Toner aus der Tonerwolke abführt, nachdem diese an dem Bild vorbeigeführt ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß nicht gebrauchter Toner wieder zu dem Bild zurückgeführt wird. Damit ist die Ausbildung einer unerwünschten Hintergrundentwicklung verhindert, und ferner ist sichergestellt, daß die Konzentration des Toners in dem Tonerstrom auf einem gewünschten Pegel verbleibt. Die Ausfällwalze ist dabei elektrisch vorgespannt oder aus einem solchen Material hergestellt, daß an dieser Walze der nicht gebrauchte Toner anhaftet, um anschließend in einen Toner-Vorratsbehälter zurückgeführt werden zu können, aus welchem er wieder in den Luftstrom abgegeben wird. .

Durch Ausnutzen des mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Tonerpulverstromes gemäß der Erfindung ziehen die Hintergrundbereiche den Toner nicht an, wohingegen die elektrostatische Ladung in den Bildbereichen ausreicht, um die Tonerteilchen anzuziehen und festzuhalten. Durch eine solche Bewegung des Tonerpulverstromes, das sich die betreffende Tonerpulverwolke an dem geladenen Bild in eher Vielzahl von Richtungen vorbeibewegt, ist auch das oben erwähnte Streifenbildungsproblem vermieden. Die Ausfällwalze steigert

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ebenfalls die Entwicklung des geladenen Bildes, da hierdurch eine Regulierung oder Steuerung der Tonerkonzentration erreicht ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß in der betreffenden Wolke jeweils die optimale Tonermenge· strömt. Damit bringt die vorliegende Erfindung die gewünschten Ergebnisse im Hinblick auf die Abschwächung der Hintergrundentwicklung, die Beibehaltung der Tonerkonzentration auf gewünschten Pegeln, und im Hinblick auf die Vermeidung von Entwicklungs-Fehlercharakteristiken mit sich. "Ferner bringt die Erfindung weitere, ohne weiteres ersichtliche Vorteile mit sich, die gegenüber den bisher bekannten Pulverwolkeneinrichtung in einem geringeren Preis und einem höheren Wirkungsgrad liegen.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einigen Ausführungsbeispielejinäher erläutert. , Pig. 1 zeigt schematisch eine elektrophotographische Vervielfältigungsmaschine, in der Pulverwolken-Entwicklungseinrichtungen gemäß der Erfindung angewendet sind. Fig. 2 zeigt in einer Perspektivansicht eine Ausführungsform der Pulverwolken-Entwicklungseinrichtung gemäß der Erfindung*

Pig. 3-1■ 4- und 5 zeigen in Perspektivansichten Ausführungsformen einer Entwicklungselektrode, die in erfindungsgemäßen Pulverwolken-Entwicklungseinrichtungen verwendet wird. Fig. 6 zeigt schematisch in einem Diagramm eine bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 auftretende Luftströmung. Fig. 7 zeigt in einer Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pulverwolken-Entwicklungseinrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch eine mit einer Trommel arbeitenden elektrophotograph!sehen Vervielfältigungsmaschine gezeigt, in der die vorliegende Erfindung angewandt ist. Das zentrale

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Element der Vorrichtung ist eine Lichtaufηahmetrommel 1, die auf geeigneten Walzen liegt und die in herkömmlicher Richtung durch einen Motor M angetrieben werden kann. Die Trommel 1 ist auf der Außenfläche 2 mit einer Schicht aus einem photoleitenden Isoliermaterial, wie glasartigem Selen oder einem anderen geeigneten Oberflächenmaterial überzogen. Auf die Photoleiteroberfläche der Trommel wird mittels einer konventionellen Koronaladeeinrichtung 5 eine gleichmäßige elektrostatische Ladung aufgebracht. Die gleicht mäßig geladene Oberfläche der Trommel wird dann an einer Belichtung s ein richtung 4 vorbeigedreht', die ..von irgend- · einer bekannten Art ist und die das geladene Bild entsprechend dem zu vervielfältigenden Schriftstück belichtet. Auf diese Weise wird auf der Photoleiter-Trommeloberfläche ein dem betreffenden Schriftstück entsprechendes latentes elektrostatisches Bild erzeugt.

Im Anschluß an die Erzeugung eines dem betreffenden Schriftstück entsprechenden latenten elektrostatischen Bildes dreht sich das auf der Trommel befindliche Bild an einer Entwicklungsstation 5 vorbei (die weiter unten noch näher beschrieben werden wird), an der das geladene Bild mit einem Entwick-™ ler in Berührung gebracht wird. Bei dieser Maßnahme soll erreicht werden, daß an dem betreffenden geladenen Bild Tonerpulver haften bleibt. Nach der Entwicklung wird das Tonerbild zu einer Übertragungseinrichtung 6 hin geführt, in der das Pulver bzw. der Toner von der Trommel auf ein Trägermaterial übertragen wird, bei dem es sich im dargestellten lalle um eine Papierbahn 7 oder dgl. handelt. Dieses Trägermaterial ist dabei so angeordnet, daß es durch Rollen bzw. Walzen 8 und 9 niit der Trommel in Kontakt gelangt. Eine zweite Koronaladeeinrichtuhg 10 bringt auf die Rückseite der Bahn eine Ladung auf. Auf diese Weise ist die Übertragung des Toners in bilWmäßiger Verteilung erleichtert. Das auf der

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Trägerbahn befindliche Tonerbild wird dann an einem Heizelement 11 vorbeigeführt, an welchem^dieses Tonerbild auf der Papierbahn fixiert wird. Auf diese Weise ist dann eine Vervielfältigung des Origin al Schriftstücks gebildet. Sine Reinigungseinrichtung 12 berührt schließlich den Bildbereich der Trommeloberfläche, wenn dieser die Übertragungseinrichtung 6 verläßt. Mit .Hilfe dieser Reinigungseinrichtung 12 wird jegliches auf der Trommel noch zurückgebliebenes restliches Bildmaterial abgeführt. Damit ist die Wiederverwandunr der betreffenden Trommeloberfläche erleichtert. Es dürfte dabei einzusehen sein, daß andere Arten der Aufladung, Belichtung, Übertragung und des Einbrennens in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden können oder in einem System, in welchem die Lichtaufnahmeeinrichtung bzw. der Photorezeptor von dem Trägermaterial getragen wird.

In Pig. 2 ist nun eine Ausführungsform der an der Entwicklungsstation 5 vorgesehenen Pulverwolken-Entwicklungseinrichtung 20 gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform g.emäß der Erfindung erzeugt eine mit hoher Geschwindigkeit auftretende Tonerpulverwolke in einem Luftstrom, wozu ein Lüfter 21 verwendet wird, der Luft in Richtung der angegebenen Pfeile durch einen Pulverwolken-Trichter 22 abgibt. Oberhalb des Trichters 22 ist ein Toner-Vorratsbehälter 23 vorgesehen, in welchem sich ein Tonervorrat befindet. Der in diesem Behälter 23 befindliche Toner wird mit Hilfe einer Tonerabgabewalze 24 in den genannten Trichter 22 abgegeben. Mit Hilfe der genannten Walze 24 wird die Tonerkonzentration des In den durch den Lüfter 21 erzeugten Luftstroms abgegebenen Toners reguliert. Die Regulierung des abgegebenen bzw. verteilten Toners wird durch die Drehung der Tonerabgabewalze 24 bewirkt, und zwar mit Hilfe geeigneter Einrichtungen (nicht dargestellt)

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die sich mit einer von der gewünschten Tonerkonzentrationsmenge abhängigen Geschwindigkeit drehen.Nimmt die Umlaufgeschwindigkeit der Walze zu, so wird eine größere Tonermenge in den Trichter 22 eingeführt, da nämlich die Walze 24 auf ihrer Oberfläche eine feste Tonermenge führt und mit schnellerer Drehung eine größere Tonermenge innerhalb einer bestimmten Zeitspanne an den genannten Trichter abgibt.

Zur Abgabe von geladenem Toner in den genannten Wolken-Trichter 22 ist die Abgabewalze 24 aus einem solchen Material hergestellt, daß eine triboelektrische.Beziehung zwischen dieser Walze und den Tonerteilchen besteht. Damit vermag die Abgabewalze 24 eine elektrostatische Ladung auf den Toner aufzubringen. Im Unterschied hierzu kann die Walze auch elektrisch vorgespannt sein, indem sie an eine geeignete elektrische Spannungsquelle angeschlossen ist, um eine Ladung auf irgendeinen Toner aufzubringen, der mit der Walze 24 in Kontakt ist. In dem Wolken-Trichter 22 ist eine Düse 25 vorgesehen, und zwar unmittelbar vor der Entwicklerabgabewalze. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit der durch den Lüfter erzeugten Druckluft gesteigert, wodurch gewährleistet ist, daß der Toner gleichmäßig verteilt und in Form einer Wolke geführt wird. Der betreffende Trichter kann elektrisch so vorgespannt sein, daß ein Anhaften von Toner an diesem Trichter verhindert ist und daß jegliche Tonerteilchen, die nicht durch die Abgabewalze wirksam aufgeladen worden sind, geladen werden. Die die Wolke der geladenen Tonerteilchen führende Luftströmung bewegt sich insbesondere mit einer hohen Geschwindigkeit durch den genannten Trichter 22 hindurch; sie wird durch einen Zwischenraum zwischen der Entwicklungselektrode 30 und der photoleitenden Trommel 1 hindurchgeleitet, die auf ihrer Oberfläche das latente Ladungsbild trägt.

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Die Entwicklungselektrode 30 ist ein geerdetes leitendes Teil, dessen eine Oberfläche direkt dem geladenen Bild gegenübersteht. Auf diese Weise werden die von dem latenten elektrostatischen Bild ausgehenden elektrostatischen Kraft- · linien verändert. Tritt der mit hoher Geschwindigkeit auftretende geladene Toner zwischen das geladene Bild und die !entwicklungselektrode 30 hindurch, so verhindern die mit relativ hoher Geschwindigkeit auftretenden Teilchen, daß sich Toner auf den eine geringe Ladung besitzenden Untergrundbereichen ablagert. Im Unterschied dazu zieht jedoch das elektrische leid des elektrostatischen Bildes den Toner zum Zwecke der Entwicklung an. Somit dürfte verständlich sein, daß das Zusammenwirken des mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Stromes und die Entwicklung eines geladenen Bildes dazu führt, daß die Ablagerung von Toner in den kein Bild tragenden Bereichen verhindert ist. Die.Entwicklungselektrode 30 kann ferner das Feld des geladenen Bildes verstärken und das Hintergrund-Feld neutralisieren, und zwar durch Anschluß an eine geeignete Vorspannungsquelle, die eine noch größere Regulierung bzw. Steuerung der Entwicklung des Bildes bewirkt.

Zur Vermeidung eines Tonerverlustes außerhalb der Einrichtung ist zwischen der Entwicklungseinhöit und dem Photoleiter eine geeignete Abdichtung 26 vorgesehen. Die Abdichtung ist zweckraäßigerweise aus einem eine geringe Reibung verursachenden Material hergestellt, wie z.B. aus einem Kaninchenfell, um nämlich den Abrieb der Photoleiterfläche 2 zu vermeiden. Zur weiteren Vermeidung eines Tonerverlustes ist eine Auffangwalze 31 nahe einer elektrisch vorgespannten Leitfläche 32 drehbar gelagert und von einer geeigneten Einrichtung (nicht dargestellt) angetrieben. Diese Aufnahmewalze 31 vermag den verbrauchten Toner aufzunehmen, nachdem dieser an der photoleitenden Oberfläche an der Entwicklungs-

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elektrode vorbeigeführt ist. Die genannte Walze 31 besteht aus einem solchen Material, dass eine triboelektrische Anziehung auf den geladenen Toner hervorgerufen wird, derzufolge der Toner an .dieser Walze anhaftet und aus dem Luftstrom herausgeführt ist. Im Unterschied dazu kann die Walze auch an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossen werden, deren abgegebene Spannung bzw. Vorspannung von entgegengesetzter Polarität zur Polarität der Ladung auf den Teilchen ist.

Die vorgespannte Leitfläche 32 ist an eine elektrische · Spannungsquelle angeschlossen, deren Spannung bzw* Vorspannung von gleicher Polarität ist wie sie die Ladung auf dem Toner besitzt. Damit wird die doppelte Funktion des Abstoßens des Toners von der Auffangwalze 21 bewirkt. Die Luftströmung, die durch die Auffangwalze 31 von Toner befreit worden ist, gelangt dann unter die Leitfläche und bis in eine Rohrleitung 33 hin, in der sie in gereinigter Form dem Lüfter 21 zum erneuten Umlauf wieder zugeführt wird. Um sicherzustellen, daß kein Toner in dem zurückkehrenden Luftstrom enthalten ist, ist an der Eintrittsseite der Rohrleitung ein geeignetes Filter 34- vorgesehen, das jeglichen P Toner abführt, der nicht bereits durch die Auffangwalze 31 aufgefangen worden ist.

Die Walzeist derart drehbar gelagert, daß sie durch eine geeignete Einrichtung (nicht dargestellt) gedreht werden kann und damit ermöglicht, daß der auf der Auffangwalze 31 gesammelte Toner von der Oberfläche abgeschabt werden kann. Dies kann mittels eines geeigneten Abschabers 36 erfolgen, wie 25.B. mittels einer Einrichtung, die flexibel gegen die Walze vorgespannt ist. Der abgeführte Toner fällt in den Toner-Vorratsbehälter zurück, um durch den Tonerspender oder die Tonerabgabeeinrichtung 24- in abgemessener Form wieder in den Luftstrom eingeführt zu werden. Es dürft© somit

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einzusehen sein, daß die neue Pulverwolkeneinrichtung der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform eine verbesserte Entwicklung eines latenten elektro- ' statischen Bildes mit sich bringt, und zwar durch Vermeidung einer Ablagerung von Toner in den kein Bild tragenden Bereichen. Dies geschieht durch die Anwendung einer Entwicklungselektrode und einer mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Tonerströmung. Außerdem wird hierbei die Konzentration des Toners reguliert, indem nicht gebrauchter Toner aus dem Luftstrom vor einem erneuten Umlauf abgeführt wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Entwicklungselektrode ΛΟ dargestellt, wie sie bei der Ausführungsform der Pulverwolkeneinrichtung gemäß Fig. 2 vorgesehen ist. Die Entwicklungselektrode ist geerdet oder elektrisch in einer solchen Weise vorgespannt, wie es oben bezüglich der Entwicklungselektrode 30 gemäß Fig. 2 erläutert worden ist. Die Oberfläche der Entwicklungselektrode 4-0 gemäß Fig. 3 enthält jedoch eine Reihe von halbkugelförmigen "Vorsprüngen 41, die sich in den Tonerwolkenstrom hinein erstrecken, wenn dieser über das geladene Bild hinweggeführt wird. Auf diese Weise wird in der Tonerwolkenströmung eine Turbulenz oder Wirbelung hervorgerufen. Eine derartige Wirbelung führt dazu, daß der über die zu entwickelnde Oberfläche hinweggelangende Toner in einer Vielzahl von Richtungen auftritt, womit Streifenbildungseffekte überwunden sind, die normalerweise durch eine gerichtete Entwicklung hervorgerufen werden. Die Elektrode 40 kann ferner hin und herschwingen oder in einer Richtung auf die Trommel zu oder von dieser weg umlaufen, um eine noch stärkere Turbulenz in der Strömung hervorzurufen. Dies dient zur stärkeren Verminderung der Richtungseffekte bei der Entwicklung. Die Entwicklungselektrode mit den halbkugelförmigen Varsprüngen kann dabei stillstehen, hin- und herschwingen oder umlaufen, und zwar

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entsprechend dem für eine zufriedenstellende Entwicklung erforderlichen Ausmaß an Turbulenz.

Das Hin- und Herschwingen der Entwicklungselektrode kann durch irgendeine geeignete Motoreinrichtung 42 oder durch ein Schwingsystem bewirkt werden. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 3 in Form eines kleinen Motors 42 dargestellt, der auf geeigneten Bügeln 43 unter der Oberfläche der Elektrode 40 angeordnet ist. Ein Verbindungsstab 44 mit Löchern an beiden Enden ist schwenkbar an einem Ende mit einem Bügel 46 verbunden, und zwar einschließlich eines Anschlags, der an der Elektrode befestigt ist. An dem anderen Ende ist ein Ansatz 48 schwenkbar befestigt, der an einem Scheibenteil angeordnet ist, das durch den Motor gedreht wird. Die Elektrode ist dabei in den Bügeln 49 gleitbar angeordnet, wodurch sie sich auf die Trommel zu bzw. von dieser weg bewegen kann, und zwar entsprechend der Drehung der Scheibe und der Bewegung des Verbindungsstabes.

In Fig. 4 ist eine noch weitere Ausführungsform der Entwicklungselektrode 30 gezeigt, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei enthält die Elektrode 50 gemäß Fig. 4 Faserbüschel 51 aus irgendeinem geeigneten Material, das an der ■ Elektrodenoberfläche befestigt ist und zu der photoleitenden Trommel hin zeigt. Die Büschel 51 bewirken damit eine Turbulenz in dem Tonerstrom, um die vorstehend erwähnten Richtungswirkungen bei der Entwicklung zu vermeiden. Diese Form der Elektrode kann auch zu dem geladenen Bild hin. und von diesem wer" in. Schwingungen versetzt werden, um in der Strömung eine größere Turbulenz hervorzurufen. Dies geschieht dabei in der V/eise, wie dies bezüglich des Hin- und Herschwingens der Elektrode gemäß Fig. 3 erläutert worden ist. Die in Fig.4 dargestellte Elektrode kann aber auch in irgendeiner Weise umlaufen (nicht dargestellt).

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In Fig. 5 iöt eine noch, weitere Ausführungsform der Entwicklungselektrode gezeigt, die in der Pulverwolkeneinrichtung gemäß Fig. 2 verwendet wird. Die Elektrode 60 -~emäß Fig. 5 enthält eine Oberfläche mit abwechselnd, ausgerichteten, durchlochten trichterförmigen Teilen 61, die in Bezug auf das geladene Bild in der oben in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß Ug. 3 beschriebenen Weise in Schwingungen versetzt werden. Das Hin- und Herschwingen der Elektrode bewirkt in entsprechender Weise eine Turbulenz in der Tonerströmung, um in der oben.erläuterten Weise Eichtungsentwicklungseffekte zu überwinden. Wenn die Trichter in Schwingungen versetzt werden, wird eine Luftstromzirkulation durch die betreffenden Trichter hervorgerufen. Diese Luftstromzirkulation ruft eine Verstärkung der Turbulenz der genannten Strömung hervor.

In Fig. 6 ist schematisch die Elektrode 60 dargestellt, die dabei erkennen läßt, daß die Luftstromzirkulation durch die Trichter eine Turbulenz in der Tonerwolkenströmung hervorruft und damit dem Toner ermöglicht, an dem Bild in mehr als einer Richtung vorbeizuströmen. Die Elektrode 60 gemäß Fig. 5 is* iⁿ geeigneter Weise geerdet oder in der Weise vorgespannt, wie dies bei den anderen Ausführungsformen der Entwicklungselektrode erläutert worden ist.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform einer vereinfachten Version der Pulverwolken-Entwicklungseinrichtung-20 gezeigt, die in der Entwicklungsstation 5 gemäß der Erfindung benutzt wird. Ein Gehäuse 71 ist dabei in geeigneter Weise neben der zu entwickelnden photoleitenden Fläche angeordnet; es enthält ein herkömmliches Quergebläse 72. Das Quergebläse 72 ist ein herkömmlicher Querlüfter, der einen wesentlich höheren Druckkoeffizienten erzeugt als andere bekannte Lüfter. Dies führt zu einer höheren Strömungsgeschwindigkeit, als sie mit

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anderen Arten von Lüftern erreichbar ist. Der Querlüfter, ist in geeigneter Weise in dem Gehäuse untergebracht, um einen in Richtung des Uhrzeigersinns gerichteten Luftstrom um die Außenseite des Lüfters herum zu erzeugen, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist„ Der obere Teil des Gehäuses enthält eine öffnung 73, die neben der das latente Bild tragenden photoleitenden Fläche liegt. Zur Vermeidung des Tonerverlustes an die Außenseite der Einrichtung sind Abdichtungen 74- und 75 mit eine geringe Reibun;; verursachenden Eigenschaften zwischen dem Gehäuse und dem Photoleiter zu dessen beiden Seiten angeordnet. Auf dem Gehäuse und gegenüber dem geladenen Bild ist eine Entwicklungselektrode 76 vorgesehen, die durch ein geerdetes leitendes Teil gebildet ist oder die im Unterschied dazu in der im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß 3fig. 2 erläuterten Vieise elektrisch vorgespannt sein kann. Die in Richtung des Uhrzeigersinns auftretende Strömung , die durch das Quergebläse erzeugt wird, strömt von links nach rechts durch den Zwischenraum zwischen der Entwicklungselektrode und dem geladenen Bild hindurch und kehrt zu dem Querlüfter zum Zwecke der erneuten Umlaufs wieder zurück. Eine geeignete Tonerabgabeeinrichtung 78 ist nahe der Unterseite des Gehäuses angeordnet; sie enthält eine Abgabewalze 79 <ies in Verbindung mit der Pulverwolkeneinrichtung gemäß E¹Ig. 2 erläuterten Typs. Wenn Toner in die Luftströmung eingeführt wird, die durch das Quergebläse erzeugt wird, bildet sich eine Tonerwolke aus, die um das Gehäuse herum zirkuliert und.durch den Zwischenraum zwischen der Photoleitertrommel 1 und der Entwicklungselektrode 76. Auf diese Weise wird auf der Oberfläche des Lichtaufnähmeteils oder Photorezeptors das jeweilige Bild entwickelt.

Es hat sich gezeigt, daß die Erzeugung das mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Tonerstroms durch Anwendung eines

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Quergebläses die Forderung nach einer Ausfall- oder Abführwalze vermeidet, da nämlich der genannte Tonerstrom sich mit einer derart hohen Geschwindigkeit bewegt, daß der Konzentrationspegel der betreffenden Strömung kein Problem ist. Um auf den Toner eine geeignete Ladung aufzubringen und die Entwicklung des geladenen Bildes zu ermöglichen, sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Blätter des Lüfters mit einem geeigneten Material überzogen, das in solcher triboelektrischer Beziehung zu dem Toner steht, dass dem Toner eben eine geeignete elektrostatische Ladung gegeben wird, wenn erbeim Durchströmen durch den Lüfter die betreffenden Blätter berührt. Die Pulverwolkeneinrichtung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 7 kann ferner die Turbulenz- bzw. Wirbel-Elektroden verwenden, wie sie vorstehend im Hinblick auf die Ausführungsform gemäß Fig. 2~ erläutert worden sind. Auf diese Weise lassen sich jegliche Richtungs- oder Streifenentwicklungseffekte vermeiden, die durch den mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Entwicklerstrom bewirkt werden könnten. Die Anwendung einer solchen Turbulenz-Elektrode bzw. Wirbelungselektrode zusammen mit dem mit hoher Geschwindigkeit auftretenden Entwicklerstrom, der ö.urch den Querlüfter erzeugt worden ist, führt zu einer angemessenen Entwicklung des jeweiligen Bildes, ahne daß eine Konzentrationsregelungseinrichtung und Ausfällwalze bzw. Auffangwalze erforderlich ist, wie sie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 beschrieben worden ist.

Die neuen Pulverwolken-Entwicklungseinrichtungen gemäß der Erfindung bewirken eine wirksame Entwicklung eines geladenen Bildes auf irgendeinem Photoleiter, wie z.B. auf einer Photoleiterflache eines Bandes, einer Bahn, eines Papieres oder dgl.. Ferner wird es als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen, die Entwicklungselektrode, wie sie bei den Ausführungsformen gemäß FiR.;. 2 und 7 gezeigt ist, in Schwingungen

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zu versetzen, ohne dabei von den besonderen Elektrodenflächen Gebrauch zu machen, wie sie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 3 bis 5 gezeigt sind, um eine entsprechende Turbulenz in der Tonerströmung hervorzurufen.

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Claims

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1dVorrichtung zur Entwickelung eines auf einer Trägerfläche befindlichen latenten elektrostatischen Bildes mit einem Entwickler, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine Luftströmung erzeugende Strömungseinrichtung (21) vorgesehen ist, neben der eine Entwicklerabgabeeintichtung (34) vorgesehen ist, die in den Luftstrom elektrostatisch geladenen Entwickler abzugeben vermag, daß eine Fördereinrichtung (22) mit der Strömungseinrichtung (21) und der Entwicklerabgabeeintichtung (34) derart verbunden ist, daß der den geladenen Entwickler mit sich führende Luftstrom an der das zu entwickelnde latente elektrostatische Bild tragenden Trägerfläche (2) vorbeiführbar Ist, und daß eine Aufnahmeeinrichtung (35) vorgesehen ist, die den Luftstrom nach Vorbeiführen an dem zu entwickelnden Bild zu der Strömungseinrichtung (21) zurückleitet.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (35) eine Ausfälleinrichtung (31) zur Beseitigung nicht benötigten Entwicklers aus dem Luftstrom nach Vorbeiführen an dem zu entwickelnden Bild aufweist.

3.Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfälleinrichtung (31) eine Walze enthält, die aus einem Material besteht, das in einer solchen triboelektrischen Beziehung zu dem Entwickler steht, daß eine Ansammlung des Entwicklers auf dieser Walze ermöglicht ist,

4.Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (35) eine Walze (31 ) enthält, die an eine Vorspannungsquelle angeschlossen ist, welche eine Vorspannung von entgegengesetzter Polarität in Bezug auf die auf dem Entwickler befindliche Ladung abgibt und damit den Entwickler anzuziehen erlaubt.

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5,Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Walze (31) ein Entwicklervorratsbehälter vorgesehen ist, der auf dieser Walze gesammelten Entwickler,aufnimmt, und daß der in diesem Entwicklervorratsbehälter befindliche Entwickler an die Entwicklerabgabeeinrichtung (34) abgebbar ist.

6.Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (31) ein Schabelement enthält, das auf der Walzenoberfläche angesammelten Entwickler abzuschaben und in den Entwicklervorratsbehälter einzuführen erlaubt»

7.Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurchgekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (35) ein Leitflächenteil enthält, das an eine elektrische Vorspannungsquelle angeschlossen ist, deren abgegebene Vorspannung von gleicher Polarität ist wie sie die Ladung des Entwicklers besitzt und damit ein Abstoßen des Entwicklers zu der Ausfälleinrichtung (31) hin bewirkt.

8.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerabgabeeinrichtung eine Walze ist, deren eine Oberfläche in solcher triboelektrischen Beziehung zu dem Entwickler steht, daß auf defi Entwickler eine elektrostatische Ladung aufbringbar ist.

9.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerabgabeeinrichtung eine elektrisch leitende Walze ist, die an eine elektrische Vorspannungsquelle angeschlossen ist und den mit ihr in Kontakt befindlichen Entwickler elektrostatisch aufzuladen gestattet.

10.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch geerdete leitende Elektrode (30) neben der Trägerfläche (2) derat mit Abstand angeordnet ist, daß der Entwickler zwischen dieser Elektrode und der Trägerfläche hindurchströmen

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.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (.30) eine Wirbeleinrichtung (M.) enthält, welche den Entwicklerstrom in solche Wirbelungen versetzt, daß gerichtete Entwicklungswirkungen verhindert sind.

12.Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtung auf der Oberfläche der Elektrode eine Reihe von Vorsprüngen (41) aufweist, die in den Entwicklerstrom hineinragen.(Fig.3) -

13«Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtung eine Reihe von Faserbüscheln enthält. die auf der Oberfläche der Elektrode derart angeordnet sind, daß sie in den Entwicklerstrom hineinragen.(Fig.4)

14.Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtung eine Schwingeinrichtung ist, die mit der genannten Elektrode derart verbunden ist, daß diese Elektrode zu der Trägerfläche (2) hin bzw. von dieser weg bewegbar ist.

15.Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Elektrode eine Oberfläche aufweist, in der zueinander entgegengesetzt gerichtete gelochte Trichter (61) vorgesehen sind, durch die ein zusätzlicher Luftstrom und damit eine Wirbelung des Entwicklerstromes erzeugbar ist„(Pig.5)

16.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine nicht schleifende Abdichtungseintichtung (26) auf der Fördereinrichtung unter Berührung der "Bägerflache (2) derart angeordnet ist, daß ein Verlust an Entwickler verhindert ist,

17.Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungseinrichtung (26) ein Pelzmaterial enthält.

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94.

18.Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungseinrichtung eine Vielzahl von Dichtungen enthält, die die Trägerfläche (2) auf gegenüberliegenden Seiten der Entwicklungszone berühren und den Entwickler in dieser Zone festhalten. . .

19.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entwicklerströmungsgenerator vorgesehen ist, der geladenen Entwickler in einem flüssigen Strömungsträger an der Trägerfläche (2) vorbeizubewegen erlaubt.

20.Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirbeleinrichtung vorgesehen ist, die eine elektrisch geerdete Entwicklungselektrode enthält.

21.Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungselektrode (30) zur Erzeugung von Wirbelungen relativ zu der Trägerfläche (2) in Schwingungen versetzbar ist.

22.Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungselektrode (30) eine Reihe von Elementen aufweist, die sich zur Erzeugung einer Wirbelung in dem Entwickler in " den Entwicklerstrom hinein erstrecken.

23.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftströmungsgenerätor vorgesehen ist, daß eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, die den Luftstrom an der das zu entwickelnde Bild tragenden Trägerfläche (2) vorbeiführt, und daß eine Entwicklerabgabeeinrichtung mit der Fördereinrichtung verbunden ist und eine Walze enthält, die den Entwickler in dem Luftstrom elektrostatisch aufzuladen und abzumessen erlaubt.

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24_βVorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querlüfter vorgesehen ist, der einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit erzeugt, daß eine Entwicklerabgabeeinrichtung in Strömungsrichtung vor dem Querlüfter vorgesehen ist und den Entwickler in den Luftstrom einzuführen erlaubt, und daß der Querlüfter von einem Gehäuse umgeben ist, das den Luftstrom an der das zu entwickelnde latente elektrostatische Bild tragenden Trägerfläche (2) zum Zwecke der Bildentwickelung vorbei und zu dem Querlufter zurückzuführen erlaubt.

25.Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Querlüfter Lüfterblätter aus einem Material enthält, das in solcher triboelektrischen Beziehung zu dem Entwickler steht, daß der durch den Querlüfter hindurchtretende Entwickler durch Berührung der Lüfterblätter eine elektrostatische Aufladung erfährt.

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