DE2111494B2 - Elektrophotographische Entwicklungseinrichtung - Google Patents

Description

Um die Untergrundentwicklung auf Grund des 65 Ladungsdichte dem Bereich hoher Ladungsdichte nä-Restpotentials zu verhindern, wurde ein Verfahren her liegt, als die Gegenelektrode beim Entwickeln vorgeschlagen, das durch die Verwendung einer Ent- angenähert werden kann. Das deckt sich auch damit, Wicklungselektrode, an die eine Gleichspannung in daß der bekannte Randeffekt mit einer Entwick-

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lungselektrode nicht ganz ausgeschaltet werden kann, b) einen Tonermangelbereich in einem Gebiet niesondern lediglich wegen der mit dieser erreichten hö- derer Ladungsdichte, das an ein Gebiet hoher heren Entwicklungsdichte in den Innenzonen eine Ladungsdichte angrenzt (was als Lichthof bevermehrte Tonerablagerung am Rand als sichtbarer zeichnet wird),

Schwärzungsunterschied nicht mehr wahrnehmbar 5 c) Schlieren oder Streifen, die durch Abfließen des ist. Das umgekehrte Feld tritt somit auch dann, wenn Toners mit dem Ablauf des Entwicklers in Ströauch schwächer, auf, wenn einem Bereich hoher La- mungsrichtung erscheinen, und
dungsdichte ein zwar geladener, aber eine wesentlich d) auch den bekannten Randeffekt verhindert,
geringere Ladungsdichte aufweisender Bei eich benachbart ist. Stellt dieser Bereich nicht ein uner- io Gemäß der Erfindung wird eine elektrophotograwünschtes Restpotential dar, sondern einen einem phische Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln Grauwert entsprechenden, also zu entwickelnden Be- von flexiblem Aufzeichnungsmaterial mit flüssigen reich, tritt bei der Entwicklung die genannte Halo- Entwicklern, mit einem Entwicklungsbehälter, einer Erscheinung auf. in dem Behälter angeordneten Führungseinrichtung Einen weiteren Nachteil bei der Elektrophotogra- 15 zur Führung des Aufzeichnungsmaterials durch den phie stellen Streifen oder Schlieren im entwickelten Entwickler aus mehreren Transportwalzen, die als Bild dar. Streifen treten längs der Strömungsrichtung Entwicklungselektroden ausgebildet sind und ein der Entwicklerflüssigkeit auf und bewirken eine Trü- elektrisch leitendes Mittelteil mit seitlichen Fühbung der mit Toner belegten Fläche stromabwärts. rungsflanschen aufweisen, deren Durchmesser gegen-Solche Schlieren oder Streifen sehen wie der 20 über dem Durchmesser der Mittelteile größer ist, geSchwanz eines Kometen aus. Leicht wahrnehmbare schaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schlieren oder Streifen verschlechtern außerordent- Differenz dieser Durchmesser in Durchlaufrichtung lieh die Qualität eines entwickelten Bildes. Der wich- des Aufzeichnungsmaterials abnimmt,
tigste Grund, der zum Auftreten der Schlieren führt, Die Entwicklungseinrichtung gemäß der Erfindung ist eine relative Geschwindigkeitskomponente des 25 ist zur Entwicklung eines elektrophotographischen Entwicklerflusses parallel zu der zu entwickelnden Aufzeichnungsmaterials geeignet, wobei eine Elek-Fläche. Eine vollständige Ausschließung dieser par- trode am Anfang weit vom Material entfernt und anallelen Komponente ist praktisch unmöglich und schließend eine weitere Elektrode näher bei dem Maauch nachteilig für eine ausreichende Zufuhr der terial angeordnet ist.

Entwicklerflüssigkeit. Deshalb muß man dieses Pro- 30 Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die blem unter der Voraussetzung des Bestehens der par- Schaffung einer Einrichtung zur Ausführung der Entallelen Komponente betrachten und lösen. Obwohl wicklung, die eine Anfangsentwicklung mit geringer der Mechanismus, durch den die Streifen und Schlie- Einflußnahme einer Entwicklungselektrode umfaßt, ren entstehen, noch nicht geklärt ist, wurden viele worauf die nachfolgende Entwicklung mit erhöhter Verfahren zur Verringerung der Streifen und Schlie- 35 Einflußnahme einer Entwicklungselektrode erfolgt,
ren gefunden. Als empirische Regel gilt, daß die Dabei wird durch die Änderung des Abstandes der Schlierenbilrlung stärker wird Entwicklungselektrode von dem Aufzeichnungsmaterial deren Einfluß variiert.

a) bei einem Toner, der nur eine niedrige elektro- Ein wesentliches Merkmal beruht darauf, daß der statische Ladung hat, 40 Elektrodenabstand in Durchlaufrichtung des Auf-

b) bei sehr steilen Änderungen der Ladungsdichte Zeichnungsmaterials von Elektrode zu Elektrode abin einem Ladungsbild, nimmt, d. h., daß die Wirksamkeit der Elektroden

c) wenn die relative Geschwindigkeit zwischen der stetig zunimmt.

zu entwickelnden Oberfläche und der Entwick- Dadurch wird im Grenzbereich eines Bereiches

lerflüssigkeit zunimmt und 45 niederer Ladungsdichte in Nachbarschaft zu einem

d) wenn die Entwicklungselektrode näher an die Bereich hoher Ladungsdichte eine Halo-Erscheinung zu entwickelnde Oberfläche herantritt, so daß verhindert, weil die zunächst mit großem Elektrodendie elektrischen Kraftlinien, die von den Bildla- abstand durchgeführte Entwicklung zu einem starken düngen ausgehen, weniger diffus verlaufen. Randeffekt im Bereich hoher Ladungsdichte führt.

50 Hierdurch wird nämlich durch die verstärkte Toner-

Die USA.-Patentschrift 35 56 050 beschreibt eine ablagerung an der Grenze die ursprüngliche Ladung

elektrophotographische Entwicklungseinrichtung zum verstärkt "neutralisiert und somit der Gradient der

Entwickeln von Ladungsbildern auf einem Auf- Ladungsdichte im Grenzbereich verringert. Damit

Zeichnungsmaterial mit flüssigen Entwicklern mit entfällt die Grundlage für eine Halo-Erscheinung.

einem Entwicklungsbehälter, eine in dem Behälter 55 Mit zunehmender Ausbildung des Randeffektes vväh-

angeordnete Führungseinrichtung zur Führung des _rend der ersten Phase der Entwicklung verschwindet

Aufzeichnungsmaterials durch den Entwickler, wobei also zunehmend das umgekehrte elektrische Feld, so

die Führungseinrichtung mehrere Transportwalzen, daß zunehmend auch in dessen Bereich Toner abge-

die als Entwicklungselektroden ausgebildet sind, um- lagert wird. Im weiteren Verlauf der Entwicklung,

faßt. 60 _mit zunehmender Verringerung des Elektrodenab-

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung Standes, wird dann auch der Innenbereich des Berei-

eincr elektrophotographischen Entwicklungseinrich- dies hoher Ladungsdichte voll ausentwickelt, weil

tung zum Entwickeln von flexiblem Aufzcichnungs- nunmehr die vom Innenbereich ausgehenden FeIdIi-

matcrial mit flüssigen Entwicklern, die schnell hoch- nien direkt zur Gegenelektrode verlaufen und nicht

qualitative Bilder schaff! und die Bildung von 65 mehr wie bisher in der Randzone verdichtet sind.

Um eine Untergrundentwicklung zu verhindern,

a) Untergrundtonerablagerung auf Grund eines wird ein vom Erdpotential unterschiedliches Elektro-

Restpotentials, denootential manchmal voreezoeen. Diese. IJmxiänHe

treffen auch auf die leitfähige Unterlage des Auf- F i g. 7 zeigt die Verteilung eines elektrischen FeI-

zeichnungsmaterials zu. des in der Nähe einer Oberfläche, die die in Fig. 5

Eine Entwicklung mit einem vom Beginn der Ent- wiedergegebene Ladungsverteilung aufweist, wenn

wicklung kleinen Elektrodenabstand würde sowohl die Entwicklungselektrode nahe an dieser angeordnet

zu einer getreuen Sichtbarmachung eines uner- 5 ist;

wünschten geringen Restpotentials unter beträchtli- F i g. 8 zeigt eine Verteilung einer elektrostatischen

eher Untergrundentwicklung und zu einem Tonerbild Ladung, bei der ein Bereich gleichförmiger niederer

führen, das in den Gebieten, wo eine steile Ladungs- Dichte und ein Bereich gleichförmiger hoher Dichte

dichteänderung auftritt, von Lichthöfen begleitet ist benachbart sind;

und Schlieren aufweist. io Fi g. 9 zeigt die Verteilung eines elektrischen FeI-Gemäß der Erfindung kann man vorteilhafterweise des in der Nähe der Oberfläche eines elektrophotodie Entwicklung mit einem großen Eleklrodenab- graphischen Aufzeichnungsmaterials, das die in stand zu Beginn der Entwicklung durchführen, wobei F i g. 8 gezeigte Ladungsverteilung aufweist;
das Restpotential kaum entwickelt wird, und sich das Fig. 10 zeigt die Verteilung der elektrostatischen Restpotential unter dem Einfluß des Entwicklers und 15 Ladung, die eine allmähliche Änderung von einer durch Dunkelabfall verringern kann, bis dann mit niederen Ladungsdichte zu einer hohen Ladungsfortschreitendem Durchlauf der Elektrodenabstand dichte aufweist;

kleiner wird. Eine Tonerablagerung in den Unter- Fig. 11 zeigt die Verteilung des elektrischen Felgrundbereichen kann dann nichi mehr auftreten, weil des, das durch die Ladungsverteilung, die in Fig. 10 kein Restpotential mehr vorhanden ist. Außerdem 20 gezeigt ist, gebildet wird;

wird ein zusammenhängender Bereich hoher La- F i g. 12 ist eine Draufsicht und zeigt den Zustand dungsdichte, der einem Bereich niederer Dichte be- der Entwicklung, der beobachtet wird, wenn flüssiger nachbart ist, zu Beginn der Entwicklung zunächst Entwickler über die Oberfläche eines elektrophotoeiner Entwicklung mit Randeffekt unterworfen, was, graphischen Aufzeichnungsmaterials, das eine stufenwie dargelegt, die Bildung einer Halo-Erscheinung 25 weise sich ändernde Ladungsverteilung aufweist, verhindert. Bei der weiteren Entwicklung des auf senkrecht zu dieser Stufenfolge fließen gelassen wird; diese Weise halb entwickelten Bildes mit kleinem Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Ent-Elektrodenabstand wird auch die Fläche hoher La- wicklungselektrode, die in der Vorrichtung gemäß dungsdichte in den Innenbereichen gleichförmig der Erfindung verwendet wird;
nachentwickelt, so daß der Randeffekt verschwindet. 3° Fig. 14 und 15 zeigen Querschnitte durch die Da Streifen oder Schlieren im wesentlichen bei einem Vorrichtung gemäß der Erfindung,
kleinen Elektrodenabstand und in den Bereichen, wo F i g. 1 zeigt ein elektrophotographisches Aufzeichder Gradient der Ladungsdichte groß ist. auftreten, nungsmaterial 10, dessen halbe Oberfläche gleichförwerden sie ebenfalls wirkungsvoll verhindert, weil mig geladen ist. Das Aufzeichnungsmaterial umfaßt während der Entwicklung mit kleinem Elektrodenab- 35 eine photoleitfähige Schicht 11 und einen leitenden stand auf Grund des Randeffektes der Gradient der Schichtträger 12. Die erstere kann amorphes Selen, Ladungsdichte kleiner ist. eine homogene Mischung aus photoleitfähigem Zink-Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein oxyd und einem isolierenden Harz umfassen, wäh-Tonerbild stark verbesserter Qualität durch eine er- rend geeignete Materialien für den Schichtträger Meste Entwicklung mit betontem Randeffekt, kombi- 40 tallplatten, Kunststoffilme und -folien, die mit elekniert mit einer zweiten Entwicklung mit unterdrück- trisch leitenden Mitteln behandelt sind, und Papier, tem Randeffekt, erhalten werden. das durch spezielle Behandlungen eine geeignete Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Leitfähigkeit aufweist, sind. Während der Entwick-Zeichnung näher erläutert, wobei sich die F i g. 1 bis 7 lung wird der Schichtträger 12 im allgemeinen auf auf grundsätzliche Verhältnisse beziehen, von denen 45 Erdpotential gehalten. Das Ladungsbild in dieser Fidie Erfindung ausgeht. gur besteht aus einer positiven Ladung, die auf dei Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines elektro- rechten Hälfte der Oberfläche 11 mit einer gleichförphotographischen Aufzeichnungsmaterials, dessen migen Dichte σ₀ verteilt ist. Eine gleiche Ladungshalbe Fläche gleichförmig elektrostatisch geladen ist; menge entgegengesetzter Polarität wird in der Grenz-F i g. 2 zeigt die Verteilung der elektrostatischen 50 schicht zwischen den Schichten 11 und 12 induziert. Ladung auf der Oberfläche eines elektrophotographi- Die positive Ladungsverteilung ist graphisch in sehen Aufzeichnungsmaterials, das, wie in F i g. 1 ge- F i g. 2 wiedergegeben, in der die Ordinate dem Seizeigt, elektrostatisch geladen ist; die tenabstand von der Grenze, die den geladenen unc F i g. 3 und 4 zeigen in Abwesenheit bzw. Anwe- den nichtgeladenen Bereich trennt, entspricht. Die senheit einer Entwicklungselektrode die Verteilung 55 Ladungsdichte wird über den ganzen Bereich al« eines elektrischen Feldes senkrecht auf und in der gleichförmig angenommen, a = a_n. Die F i g. 3 und A Nähe der Oberfläche eines elektrophotographischen zeigen die Verteilung des elektrischen Feldes, das au; Aufzeichnungsmaterials, das eine, wie in F i g. 2 ge- der obigen Ladungsverteilung entsteht und nahe dei zeigte, elektrostatische Ladungsverteilung aufweist; geladenen Oberfläche beobachtet wird. Die KurveT Fig.5 zeigt die Verteilung der elektrostatischen ⁶° entsprechen den Feldern senkrecht auf die geladen« Ladung, die erhalten wird, wenn die elektrostatische Ebene. F i g. 3 zeigt die Feldverteilung mit einei Ladung entsprechend der Ladung in F i g. 1 auf die ziemlich weit von der Oberfläche angeordneten odei Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeich- ohne eine Entwicklungselektrode, bevor eine Ent nungsmaterials aufgebracht wird, das eine gleichpo- wicklung eingesetzt hat. In diesem Fall wird festge lare Remanenzladung aufweist; 65 stellt, daß die Feldverteilung gänzlich verschieden is F i g. 6 zeigt die Verteilung des elektrischen FeI- von der Ladung, auf der das Feld beruht. Diese Tat des. wenn der Abstand der Entwicklungselektrode sache ist bekanntlich mit dem sogenannten Randef von der Oberfläche groß ist; fekt nahe verbunden. Es ist zu bemerken, daß ei!

Feldbereich mit umgekehrter Richtung in der linken Hälfte der Ebene, die der Grenze benachbart ist, bestellt. (Nimmt man an, daß das obere Feld positiv ist, so ist dieses umgekehrte Feld negativ.) Das umgekehrte Feld hat sein Maximum in der Nähe der Grenze des ungeladenen Bereiches zum geladenen Bereich.

Fig. 4 zeigt Feldverteilungcn, verbunden mit dem in den F i g. 1 oder 2 gezeigten Ladungsbild bei einer Entwicklungselektrode, die parallel zur Ebene in verschiedenen Abständen angeordnet ist.

Die drei Kurven <·, b und α entsprechen einem extrem kleinen (etliche K) Mikrometer) mittleren (1 mm) und einem verhältnismäßig großen (etwa 10 mm) Abstand. Der Abstand wird nachfolgend mit \> bezeichnet. Bei kleinem ι· wird die Feldvertcilung der der Ladung ziemlich ähnlich (Kurvet·). Jedoch bleibt ein umgekehrtes Feld noch bestehen, welches ein Maximum nahe der Grenzlinie hat, das schnell nach links abfällt. Mit zunehmendem /· wird das umgekehrte Feld beachtlich (Kurve«), während die positive Feldstärke abfällt.

F i g. 5 zeigt eine Ladungsverteilung mit einer gleichförmigen, an sich unerwünschten Restladung mit einer Dichte σ,,' auf der linken Hälfte der Ebene, wie sie sich bei Belichtung mit Schwarz- und Weißwert cn ergibt. Die Ladungsverteilung in Fig. 2 ist eine ideale Ladungsverteilung mit o,,' — 0 auf der linken Hälfte. F i g. 6 zeigt in Analogie zu Fi g. 2 und 3 die Feldvertcilung senkrecht zur Ebene, bei der in Fig. 5 gezeigten Ladungsverteilung, in Abwesenheit einer Elektrode oder mit einer Elektrode, die mit einem relativ großen Abstand g angeordnet ist. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, ist das Feld der Restladung neutralisiert, und es ergibt sich auf der linken Hälfte ein umgekehrtes (negatives) Feld mit einem Maximum, dasunmiltelbar dem stark geladenen Bereich benachbart ist.

Dies entspricht der KurveA in Fig.4, wobei der linke Kurvenast wegen der Restladung n_n' auf der linken Seite insgesamt nach oben verschoben ist. Auf Grund des Randeffektes wird das an sich vorhandene, von der Restladung a„' stammende positive Feld unterdrückt, wenngleich das resultierende umgekehrte Feld kleiner ist als ohne Restladung n„'. Dies gilt, soweit der linke Bereich (Bereich niederer l.adungsdichte. d.h. der Restladung) voll unter den Einfluß des Randfeldes des Bereiches hoher Ladungsdichtc kommt und das Feld der Restladung neutralisiert werden kann.

Wenn eine F.nlwicklerflüssigkeit (die in diesem Fall einen negativ geladenen feinverteiltcn Toner, der in einer isolierenden Flüssigkeit dispergiert ist, umfaßt) einer solchen Feldverteilung zugeführt wird, wird der Toner nur abgelagert, wo ein positives Feld besteht, und da auf der linken Hälfte, wo an sich nicht entwickelt werden soll, kein positives Feld vorhanden ist, tritt auch keine (Untergrund-!Entwicklung in diesem Bereich auf, obgleich primär ein Restpotential vorhanden ist. Dafür ergibt sich aber ein ausgeprägter Randeffekt im Grenzbereich des Bereiches hoher Ladiingsdichtc.

Fig. 7 zeigt die Feldanordnung des in Fig. 5 gezeigten Ladungsbildes mit einer Elektrode, die in geringem Abstand von der Ebene angeordnet ist, wie sie an sich zur Unterdrückung des Randeffektes (bei A im Bereich hoher l.adungsdichte) angewendet wird. Bei kleinem Abstand)? wird das durch die Restladung o_tl' gebildete positive Feld durch das um gekehrt verlaufende Randfeld, das durch den gleich förmig geladenen Bereich hoher Ladungsdichd (rechte Hälfte) an sich verursacht wird, nicht in den Maße aufgehoben wie im Falle der Fig. 6, weil jetz der Randeffekt (Dichte des Randfeldes im Bereicl hoher Ladungsdichte) verringert ist, so daß ein restli dies positives Feld auf der linken Hälfte der Ebern zurückbleibt. Auf Grund dessen wird auch hier To

ίο ner abgelagert, und es entsteht eine unerwünscht! Uniergrundentwicklung. Es kann somit gesagt wer den, daß der eine Vorteil der Entwicklungselektrod« mit einem Nachteil erkauft wird.

Im folgenden wird die bei gebräuchlichen Ent wicklungsverfahren auftretende Lichthofbildunj (Halo-Bildung) erläutert.

F i g. 8 zeigt ein Beispiel einer Ladungsverteilung die zwei Bereiche umfaßt, wobei jeder eine gleichförmige hohe bzw. niedere Dichte n_n und σ, hat und dei

Bereich von o„ einem schwarz und σ, einem weiß zi entwickelnden Bereich entspricht. Eine abrupte Änderung der Ladungsdichte tritt an der Grenze dei beiden Bereiche auf. Die durchgehende Linie ir F i g. 9 zeigt die Feldverteilung in Verbindung mil der in F i g. 8 gezeigten Ladungsverteilung in Gegenwart einer Elektrode mit einem kleinen g-Wert (vgl F i g. 7), wobei auf Grund des durch den hohen Potentialunterschied bewirkten Randfeldes des Bereiches hoher Ladungsdichte im Grenzbereich des Bereiches niederer Ladungsdichte ein umgekehrtes (negatives) Feld auftritt, welches das positive Feld des Bereiches niederer Ladungsdichte neutralisiert unc an der Grenze ein Maximum hat. Wenn nun eine Entwicklerflüssigkeit auf die Ebene unter der Elektrode, die in einem kleinen Abstand g angeordnet ist. aufgebracht wird, wird Toner gemäß der Feldverteilung, die durch die durchgehende Linie der F i g. 9 gezeigt ist, abgelagert. Wird die Entwicklung unterbrochen, bevor die vollständige Neutralisation dei Ladung beendet ist, verbleibt eine restliche Ladung auf der Ebene, die schematisch durch die gestrichelte Linie in Fi g. 8 wiedergegeben ist. Dies bedeutet, daß auf Grund eines kleinen ^-Wertes die Ladungsneutralisation bei der Entwicklung über alle Bereiche im wesentlichen gleichförmig fortschreitet, mit Ausnahme an der Grenze der beiden Bereiche innerhalb des Bereiches des umgekehrten (negativen) Feldes. Das Feld verläuft dann so, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 9 gezeigt ist, wobei alle wesentlichen Merkmale der ursprünglichen Anordnung mit Feldverteilung vor der Entwicklung mit verringertem absolutem Wert beibehalten werden. Eine HaIo-Erscheinung tritt bereits zu diesem Zeitpunkt auf, weil im Grenzbereich ein umgekehrtes Feld besteht. Aus der F i g. 9 ist ersichtlich, daß das innerhalb des bereits grau entwickelten Bereichs niederer Ladungsdichte ursprünglich vorhandene positive Feld, wenn auch verringert, noch vorhanden ist, woraus ersichtlich ist, daß die Verwendung einer Elektrode nahe oberhalb der geladenen Ebene von Beginn an und wahrend der Entwicklung ein positives Feld im Bereich geringer Ladungsdichte, sogar nachdem die Tonerabscheidung bis zu einem betrachtlichen Ausmaß fortgeschritten ist, aufrechterhält. Bei einer Weiterentwicklung würde also in dem Bereich niederer Ladungsdichte, dort, wo ein positives Feld noch vorhanden ist, weiterhin Toner abgeschieden werden; nicht jedoch in dem grenznächsten Bereich, wo das

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ίο

umgekehrte Feld herrscht, so daß die Halo-Erscheinung weiter verstärkt würde.

Fig. 10 beschreibt eine Verteilung der nicht neutralisierten Ladung, die sich bei halber Entwicklung ergibt, wenn eine Elektrode verhältnismäßig weil (g -5 bis 10 mm) von der Ebene entfernt angeordnet ist, und die eine ursprüngliche Verteilung hatte, wie sie durch die ausgezogene Kurve in Fig. 8 wiedergegeben wird. Auf Grund eines großen g-Wertes ist die Tonerablagerung analog zu einer Feldverteilung, wie sie in F i g. 6 gezeigt ist, fortgeschritten, wobei im Bereich des Randfeldes des Bereiches hoher Ladungsdichte nahe der Grenze bevorzugt Toner angezogen wurde (Randeffekl) und hier das ursprünglich vorhandene Feld neutralisiert ist. Dies führt dazu, daß der innere Teil der durchgehenden Fläche gleichförmiger hoher Ladungsdichte demgegenüber kaum entwickelt und somit weniger neutralisiert ist. Nach teilweise vorangeschrittener Entwicklung hat die verbleibende Ladung, die durch weitere Entwicklung neutralisiert werden soll, die Verteilung, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, und zeigt nur mehr eine allmähliche Änderung der Ladungsdichte im Grenzbereich. Die Feldverteilung, die mit einer solchen Ladungsverteilung (geringer Potentialunlerschied) verbunden ist, ist von einem umgekehrten Feld frei, wie dies in F i g. 11 gezeigt wird, da, wie in Verbindung mit F i g. 3 und 4 erklärt, die Feldverteilung bei kleinem Abstand g der Ladungsverteilung sich annähert (F i g. 4, Kurve c). Selbst wenn g extrem klein gehalten wird, führt dies nicht zu einem umgekehrten Feld im Grenzbereich, wie im Falle der Fig.9. Somit ist ein extrem kleiner Abstand zulässig.

Die Erfindung macht sich dies zunutze, indem zunächst bis zu einem bestimmten Teil der Gesamtentwicklungszeit mit großem Elektrodenabstand cnlwikkelt wird, wobei sich keine Untergrundentwicklung durch unerwünschte Restpotentiale ergibt. Auf Grund des in dieser Entwicklungsphase auftretenden Randeffektes wird die Ladungsdichteänderung zwischen Bereichen hohen Potentials (schwarz zu entwickelnde Flächen) und niedrigem Potential (grau zu entwickelnde Flächen) verringert (Fig. 10). Eine Halo-Erscheinung kann somit nicnt mehr auftreten. Durch den geringen Elektrodenabstand in der zweiten Entwicklungsphase wird der Randeffekt durch Nachentwicklung der bisher unterentwickelten Innenfläche der Bereiche hoher Ladungsdichte abgebaut. Eine bei geringem Elektrodenabstand an sich zu beobachtende Schlierenbildung tritt nicht auf, weil die andere Voraussetzung, hohe Potentialunterschiede, fehlt.

Die Verringerung des Elektrodenabstandes verkürzt außerdem die Entwicklungszeit.

Die Zeitspanne, nach der der Elektrodenabstand verringert werden muß, hängt sowohl von den Eigenschaften des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials, wie auch des Entwicklers ab, nämlich seinem spezifischen Widerstand, der Ladungsmenge auf den Tonerteilchen, der Tonerkonzentration. Im allgemeinen beträgt die Zeitdauer einige zehn Sekunden, obwohl viele Fälle mit kürzeren oder längeren Entwicklungszeiten als diese bekannt sind.

Zum Beispiel kann auf einem elektrophotographischen Papier, das mit einer Zinkoxyd/Bindemittelschicht versehen ist, ein Bild von außerordentlich hoher Qualität und frei von Lichthöfen, Schleier und Schlieren durch eine Dreistufenentwicklung erhalten werden, die eine erste Stufe ohne Elektrode (# -- oo) von 24 Sekunden Dauer, eine zweite Stufe mit einer Elektrode in 20 mm Entfernung von der Papieroberfläche und 14 Sekunden Dauer und eine letzte Stufe mit g -- 0,1 mm und 14 Sekunden Dauer umfaßt.

Entwicklcrflüssigkeiten, die in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung geeignet verwendet werden können, sind solche, die ein fcinvcrteiltcs Pigment als Toner mit einem Teilchendurchmesser zwischen

ίο etwa 0,01 und 1 Mikrometer in einer isolierenden Trägerflüssigkeit dispergiert aufweisen, wobei die Trägerflüssigkeit ein nichtpolarer Kohlenwasserstoff oder ein Mineralöl sein kann. Die Entwickler können verschiedene Steuerstofl'e zur Regelung der Ladung

is der Tonerteilchen sowie Stoffe zur Verbesserung der Dispersionsstabililät enthalten.

Die Regelung der Ladung kann durch Lösen oder Dispergieren von harzartigen Materialien in der isolierenden Flüssigkeit erfolgen.

Fig. 12 zeigt einen entwickelten optischen Keil, der den Einfluß des Elcktrodenabstandcsg auf die Bildung von Schlieren, abhängig von der Ladungsdichteänderung, wiedergibt.

Dieses Bild wird durch Entwicklung eines La-

dungsbildes, das einem optischen Stufenkeil entspricht, erhalten. Die Entwicklung wurde ausgeführt, indem der Elcklrodcnspalt sehr schmal gehalten wurde, und die Zuführung einer Entwicklerflüssigkeil in der durch den Pfeil angegebenen Richtung er-

folgte.

Versuche haben gezeigt, daß es zwei Arten von Schlieren gibt. Eine Art erstreckt sich weil, aber schwach längs der Fließrichtung des Entwicklers, und die andere Art ist kurz, aber dicht. Wenn der Elektrodenabstand vergrößert wird, verschwindet die letztere Art, während die erstere Art erhallen bleibt. Die weitreichenden Schlieren verschwinden bei Verringerung der Durchflußlcislung des Entwicklers, und dies trifft sowohl für große wie für kleine

,!,'-Werte zu. Es wurde auch festgestellt, daß eine Entwicklung, die mit einem großen j>-Wcrt beginnt, welcher im Verlauf verringert wird, keine kurzen Schlieren ergibt.

Versuche haben gezeigt, daß eine erste Entwick-

lung ohne Elektrode von nur 0,3 bis 5 Sekunden Dauer die Bildung der kurzen Schlieren mit hoher Dichte wirkungsvoll verhindert.

Es ist dabei zu befürchten, daß in einem großen durchgehenden Bereich ein Randeffekt im endgültigen Bild auf Grund der ersten Entwicklung ohne Elektrode verbleiben könnte. Es ist jedoch leicht zu zeigen, daß eine solche Befürchtung nicht zutrifft.

In dem Fall, bei welchem ein Ladungsbild wie in F i g. 5 wiedergegeben, vom Beginn der Entwicklung

mit einer nahe angeordneten Elektrode entwickelt wird, schreitet die Tonerablagerung gemäß dem in F i g. 7 gezeigten Feld fort. Bei den Punkten Λ und B unterscheiden sich die elektrischen Felder noch, was zu einem Bild mit einem leichten Randeffekt führt.

Solche ziemlich kleinen Dichteunterschiedc werden jedoch in einem durchgehenden Bereich hoher Dichte häufig übersehen, während im benachbarten Bereich niederer Dichte ein leichter beobachtbarer Lichthof (Halo) auftriü. Andererseits wrd, wenn die Entwicklung gemäß der Erfindung durchgeführt wird. d. h. durch Kombination einer crs'.cn Slufc mit großem Abstand und einer /weilen Stufe mit kleinem Abstand der Elektrode die Tonerablagerung im

<f

11 12

Grcnzbcrcich unterschiedlicher Ladungsdichte die nung gezeigt, wobei Fig. 13 cine perspektivische An-

Fcldvertcilung, die z. B. in F i g. 6 gezeigt ist, zu einer sieht einer Elcktrodcnwalzc ist, die für eine Vorrich-

Fcldverlcilung, wie sie in Fig. Il gezeigt ist, vcriin- Hing gemäß der Erfindung geeignet ist. Die Fig. 14

eiern, und das Endresultat ist eine Tonerablagerung, und 15 zeigen Querschnittsansichten von Enlwick-

die sowohl frei von Randeffekten ist als auch eine 5 lungseinriehtungcn gemäß der Erfindung,

getreue durchgehende Flüchenbelegung zeigt. Die in Fig. 13 gezeigte Elcktrodcnwalzc umfaßt

Die wesentlichen Vorteile und Merkmale der Er- einen mittleren Teil 20 und Randteile auf beiden En-

findung werden im folgenden zusammengefaßt: den der Walze mit einem größeren Durchmesser als

der mittlere Zylinder, der aus einem elektrisch leiten-

I. Bezüglich der UnlcrgruiKlcnlwicklung ^l0 ^J-'" Material hergestellt ist. Der mittlere Teil dient

als Entwicklungselektrode, und die Randteile oder I^;lansche 21 dienen zum Halten der Ränder eines

Bei der Flcklropholographie tritt unvermeidlich biegsamen clekliophotographischcn Materials, das ein geringes Restpotential in den an sich voll zu ent- behandelt wird. Der Unterschied der Durchmesser ladenden und nicht zu entwickelnden Bereichen auf. 15 der beiden Teile bestimmt den Abstand zwischen der Ein solches Rcstpolential zieht Toner unter uner- Entwicklungselektrode und der zu entwickelnden wünschter Untergrundentwicklung an, wenn die Ent- Fläche.

wicklung unter Verwendung einer Entwicklungselek- Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wie

Irode mit einem kleinen Elektrodenabstand ausge- sie in F i g. 14 gezeigt wird, sind mehrere solche führt wird. Um diese Unlcrgrundenlwieklung zu ver- so Elektrodenwalzen in einem BeaibeiUingshchältcr hindern, kann die Elektrode bei Beginn der Entwick- längs des Weges des clcklrophotographischcn Matching entfernt von der Bildebene angeordnet werden rials in solcher Weise vorgesehen, daß die Durchmes-(im Extremfall kann der Abstand unendlich sein), serunterschiede von Walze zu Walze in Bearbeiwas dazu führt, daß das Restpotential, ohne daß eine lungsrichlung abnehmen.

Entwicklung stattfindet, durch Diinkelabfall und i.\cn »5 Die Durch messer des Mittelteiles der drei Elcklro-Entw'ickler abgeleitet wird. Nachdem das Reslpoten- denwalzen 22, 23 und 24 sind durch gestrichelte Litial ausreichend verringert wurde, wird die Elektrode nicn ausgedrückt. Das clektrophotographischc Matenäher an die Ebene gebracht, rial ändert seine Bewegungsrichtung, indem es sich

um die llilfswalzcn 25 und 26 wickelt. Da das Mate-

2. Be/üglich des l.ichthofes und des RandelTekts 30 rial mit seiner phololcitfähigcn Seite nach oben in

der durch Pfeile angezeigten Richtung vorwürtsbc-

In jenen Gebieten, wo eine abrupte Änderung der wegt wird, wird der Elektrodenabstand kleiner, und I.adungsdichtc auftritt, wird ein Tonermangclgebict, auf Grund des oben erläuterten Mechanismus wird welches als Eichthof (Halo) bezeichnet wird, an der ein Bild, das frei von Randeffekten. Lichthöfen und Grenze im Bereich niederer Ladungsdichte gebildet, 35 Schlieren ist, gebildet.

während eine Randcntwicklung nahe der Grenze im Die Elcklrodenwalz.cn können gedreht werden, um

Bereich hoher Dichte stattfindet. Die vollkommene das clcklropholographischc Material fortzubewegen, Lösung dieser nachteiligen Erscheinungen ist thcore- oder das Material kann durch andere geeignete Mittisch unmöglich, solange ein endlich.·!· Eicktrodenab- tcl fortbewegt werden.

stand vciwendel wird. Unter Ausnutzung des Rand- 40 Fig. 15 veranschaulicht eine andere Ausführungselfektes durch Entwicklung mit großem Elektroden- form, bei welcher Elcktrodcnwalzcn, wie sie in abstand kann die Ilalo-Erschciiumg verhindert wer- Fig. 13 abgebildet sind, in einem Bcaibeitungsbehäldcn. lcr (in dieser Figur nicht gezeigt) verwendet werden.

Gemäß der Erfindung wird der Randeffekt im wci- Bei dieser Einrichtung hat jedoch der Mittelteil jc-

tcrcn Verlauf abgebaut, indem der ersten Entwick- 45 der Walze den gleichen Durchmesser, aber der hing eine zweite Entwicklungsstufe mit kleinem Flanschdurchmcsser ist unterschiedlich und fällt von Elektrodenabstand folgt. tier ersten Walze 28 zur letzten Walze 31 ab. Walzen

32, 33, 34 und 35 drehen die Elcktrodcnwalzcn

3. Bezüglich der Schlieren durch leitende endlose Bänder, die zwischen den ent-

50 sprechenden Elektroden und Antriebswalzcn ge-

Wird ein Bereich mit einem steilen Ladimgsdichte- spannt sind. Dabei muß für eine kontinuierliche gradicnlen mit einem Entwickler entwickelt, der eine Bahnfiihiung die Umfangsgeschwindigkeit auf der relative Geschwindigkeit gegenüber der zu entwik- Führungsflanschen gleich sein. Zu diesem Zweck is kclnden F.bcnc aufweist, ziehen sich Schlieren von _Cs erforderlich, die Drehgeschwindigkeit der Andern Bereich hoher Dichte zum Bereich niederer 55 triebswal/en 32 bis 35 in umgekehrtem Verhältni¹ Dichte. Solche Schlieren werden um so aulfälliger, je der Durchmesser der Flansche zu ändern,
kleiner der Elektrodenabstand wird und je steiler der Die Walzen 36. 37 und 38 drehen die Richtunj

Ladungsdichtcgradicnt (bei konstanter Durchflußlei- der zu entwickelnden Bahn um. Die Entwicklerflüs slung des Entwicklers) wird. Wenn man eine anfäng- sigkeit ist bis zum Niveau 39 eingefüllt,
liehe Entwicklung durchführt, bei der die Entwick- 60 Bisher wurde weitgehend angenommen, daß, ji lungselcktrode genügend entfernt angeordnet ist, um kleiner der Elektrodenabstand ist, desto bessere Er einen Randeffekt zu verursachen, wird der Ursprung- gebnisse erhalten werden. Praktisch jedoch kam ich ste^;lc Gradient flacher. Folglich führt eine nach- man nur einen endlichen Abstand erreichen, der zi folgende Entwicklung mit einer Elektrode, die gegen- anderen Fehlern (unter anderem Lichthof) im ent über der Ebene einen kleinen Abstand aufweist, 65 wickelten Bild führt.
n^;cht zur Bildung von Schlieren. Gemäß der Erfindung wird beim Beginn der Ent

Praktische Ausführungsformen einer Entwicklung- wicklung eines elektrophotographischen Materials einrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeich- das ein Ladungsbild trägt, eine Entwicklerflüssigkei

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ohne Anwendung einer Elektrode oder mit einer Elektrode, die vom Material entfernt angeordnet ist, verwendet, wobei die Elektrode durch eine Walze charakterisiert ist, die einen mittleren leitenden Teil und einen Randteil mit einem bedeutend größeren Durchmesser als der Mittelteil aufweist. Anschlie-

ßend werden nach einer ausreichenden Zeit einer solchen Entwicklung Elektroden unter Verwendung von Elcktrodenwalzen, die kleinere Durchmesserunterschiede in ihrer Anordnungsfolge aufweisen, so daß sie zunehmend näher zum zu entwicklenden Material angeordnet sind, angewendet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Höhe des Reslpotentials gelegt ist, charakterisiert ist. Dieses Verfahren ist jedoch kaum auf eine automati- Patentansprüche: sche Entwicklungseinrichtung anwendbar, bei der ein elcktrophotographisches Material durch den Ent-

1. Elektrophotographische Entwicklungsein- 5 wickler geführt wird, und zwar aus folgenden Grünrichtung zum Entwickeln von flexiblem Auf- den: Die elektrostatische Ladung des Ladungsbildes Zeichnungsmaterial mit flüssigen Entwicklern, mit wird während des Durchgangs durch die Entwicklereinem Entwicklungsbehälter, einer in dem Behäl- flüssigkeit, gegenüber der Entwicklungselektrode, ter angeordneten Führungseinrichtung zur Füh- verringert. Auch der Wert des Restpotentials wird rung des Aufzeichnungsmaterials durch den Ent- io verringert zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das elekwickler aus mehreren Transportwalzen, die als trophotographische Material der Elektrode gegen-Entwicklungselektroden ausgebildet sind und ein übergestellt, an dieser entlanggeführt wird und zu elektrisch leitendes Mittelteil mit seitlichen Füh- dem es schließlich die Elektrode verläßt. Folglich rungsflanschen aufweisen, deren Durchmesser ge- wird das Restpotential durch die Anwendung einer genüber dem Durchmesser der Mittelteile größer 15 konstanten Spannung an der Entwicklungselektrode ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zunehmend überkompensiert, und es ist deshalb eine Differenz dieser Durchmesser in Durchlaufrich- getreue Wiedergabe der Vorlage nicht möglich, tung des Aufzeichnungsmaterials abnimmt. Außerdem muß der Wert der an die Elektrode ange-

2. Elektrophotographische Entwicklungsein- legten Spannung in Abhängigkeit von der Art des richtung nach Anspruch 1, dadurch gekemucich- 20 elektrophotographischen Materials, das unterschiednet, daß die Durchmesser der Führungsflansche liehe Hell- und Dunkelabfallcharakteristika aufweist, bei allen Elektrodenwalzen gleich sind. geregelt werden. Es ist daher notwendig, das Restpo-

3. Elektrophotographische Entwicklungsein- tential vor der Entwicklung zu messen

richtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Eine weitere Erscheinung, die als »Halo« oder

net, daß die Durchmesser der leitenden Mittel- 25 »Lichthof« bezeichnet wird, ist für die Elektrophototeile bei sämtlichen Elektrodenwalzen gleich sind. graphie spezifisch. Ein Lichthof tritt auf, wenn zwei

Gebiete mit ausgesprochen unterschiedlichen Ladungsdichlen benachbart sind und der Ladungsdichtegradient an der Grenze zwischen ihnen groß ist. 30 Die Bezeichnung »Halo-Erscheinung« oder »Lichthof« wird dabei für die Erscheinung verwendet, bei der der Grenzbereich eines Bereiches mit niederer Ladungsdichte in der Nachbarschaft zu einem Bereich mit demgegenüber hoher Ladungsdichte nicht 35 proportional zu seiner Ladungsdichte entwickelt wird, sondern als Tonermangelgebiet vorliegt.

Die Ursache für eine Halo-Erscheinung besteht

darin, daß sich in dem Grenzbereich des Bereiches

niederer Ladungsdichte ein Feldverlauf ausbildet,

40 der zur Richtung der von den einzelnen Ladungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrophoto- primär ausgehenden Feldlinien umgekehrt gerichtet graphische Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln ist. Im Bereich dieses umgekehrten Feldes wird kein von flexiblem Aufzeichnungsmaterial mit flüssigen Toner angelagert, sondern weggeführt. Bekanntlich Entwicklern. verlaufen bei einem begrenzten, geladenen Bereich,

Eine photoleitfähige Schicht, die bei der Elektro- 45 der einem ungeladenen Bereich benachbart ist photographic angewendet wird, weist nach der bild- (starke Änderung der Ladungsdichte), unter der Wirmäßigen Belichtung immer ein mehr oder weniger kung eines auf der Rückseite der geladenen Fläche großes Restpotential in den belichteten, an sich zu befindlichen elektrisch leitenden Trägers an der entladenden Bereichen auf. Wenn man versucht, die Grenze des geladenen Bereiches die Feldlinien in hövollständige Entladung dieser Bereiche mit einer aus- 50 herer Dichte als im Innenbereich unter Umkehrung reichenden erhöhten Strahlungsenergie zu erreichen, ihrer ursprünglichen Richtung zum rückwärtigen leidann fallen die Potentiale der anderen Bereiche, in tenden Träger. Dies gilt auch, wenn sich in Nachbardenen die Entladung nur bis zu einem gewissen Aus- schaft des Bereiches hoher Ladungsdichte ein zwar maß fortschreiten sollte, auf ein unerwünscht nied- ebenfalls geladener, aber eine verhältnismäßig nur riges Niveau und machen es unmöglich, eine getreue 55 geringe Ladungsdichte aufweisender Bereich befin-Wiedergabe der Kopiervorlage zu erreichen. Deshalb det, insbesondere auch dann, wenn keine rückwärtige ist es allgemeine Praxis, das Belichtungsausmaß so leitende Schicht vorhanden ist, weil die Feldlinien einzustellen, daß ein gewisses niedriges Restpotential vom Bereich höheren zum Bereich niedrigeren Poim stark belichteten Bereich oder in den Spitzlichtern tentials verlaufen. Dieser Effekt ist auch durch die verbleibt. Dabei wird der Untergrund gleichförmig 60 Anwendung einer Gegenelektrode, wie sie zum EnI-entwickelt, wenn ein Toner genau proportional der wickeln verwendet wird, und die ohnehin nur be-Potentialverteilung im Ladungsbild abgelagert wird, grenzt annäherbar ist, nicht ganz auszuschalten, da wodurch ein Bild von schlechter Qualität entsteht, gegebenenfalls der rückwärtige leitende Träger, zudas einen Schleier aufweist. mindest aber die Grenzzone des Bereiches niederer