DE2159009C3 - Anordnung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes, welches auf einem bewegbaren Bildträger vorhanden ist, mit einer Entwicklungselektrode und einem Zweikomponentenentwickler, wobei Entwicklergemisch zwischen die Entwicklungselektrode und den Bildträger eingeführt und über den Bildträger kaskadiert wird, und bei der das elektrostatische Bild in einem ersten Bereich, in dem die Entwicklungselektrode angeordet ist, entwickelt und durch den in einem zweiten Bereich anschließend über den Bildträger kaskadierenden Strom von Entwicklergemisch mit für Tonerpartikeln elektrisch anzie hendem Material von vorhandenem Hintergrund-To ner wieder gereinigt wird.

Die Entwicklung eines physikalischen Bildes voi einem elektrostatischen latenten Ladungsbild, wie es ii Kopiergeräten verwendet wird, hat bisher eine Aus wahl unter verschiedenen Entwicklungssystemen erfor dert, von denen jedes seine eigenen charakteristischer Vor- und Nachteile aufweist Eines der einfacherer Entwicklungssysteme benutzt einen Kaskadenfluß de< Entwicklergemisches von Toner- und Trägerpartikelri über das elektrostatische Bild. Lokale Felder, die das elektrostatische Bild formen, ziehen vorzugsweise die Tonerpartikeln vom Träger ab und lagern sie auf diesen Feldern an. Diese Entwicklungsmethode ist besonders geeignet für die Entwicklung sogenannter Linienoder Zeilenkopien, bei denen die Bilder eine relativ schmale Breite aufweisen, im allgemeinen von gleicher Dichte sind und einen recht hohen Kontrast gegenüber ihrer Umgebung aufweisen. Die Entwicklung von Bildern mit ausgedehnten dunkeln Bereichen oder mit kontinuierlicher Tönungsabstufung oder niedrigen Kontrastbereichen können mit diesem einfachen Kaskadensystem nicht in zufriedenstellender Weise entwikkelt werden.

Im Kaskadensystem ist es bekannt, Entwicklungselektroden zur Ausrichtung des elektrostatischen Feldes zu verwenden, ebenso auch in Kombination mit sogenannten Magnetbürsten-Entwicklungssystemen und Puderwolken-Entwicklungssystemen. Die Magnetbürsten- und Puderwolken-Entwicklungssysteme erfordern jedoch in jedem Falle eine komplexere und damit kostspielige Apparatur für ihre Realisierung. Eine Entwicklungselektrode, die in Verbindung mit einem Kaskadenentwicklungssystem benutzt wird, erleichtert wesentlich die Ablagerung von Toner auf dem elektrostatischen Bild, wodurch in diesem Falle jedoch eine relativ hohe Tönung des Hintergrundes mit auftritt Andererseits kann die Entwicklungselektrode durch Anlegung einer elektrischen Vorspannung derselben Polarität, wie die des elektrostatischen Bildes, die Tonerablagerung auf den Hintergrundbereichen unterdrücken, in einem solchen Falle wird jedoch die Feldstärke, die zur Ablagerung des Toners auf den Bildbereichen zur Verfugung steht, reduziert Damit ist die Entwicklung von Bildern mit niedrigen Kontrasren kaum möglich.

Aus der US-PS 3 542 579 ist ein Kopiergerät bekannt bei dem in Kombination die Puderwolken-Entwicklung und die Kaskadenentwicklung verwendet wird. Bei dieser bekannten Anordnung ist in einem ersten Bereich, in dem die Puderwolke erzeugt und das elektrostatische latente Bild mittels der Tonerwolke entwickelt wird, ein Leitblech für das Entwicklergemisch angebracht. Zwischen dem Leitblech und dem trommeiförmigen Bildträger ist in sehr geringem Abstand von der Bildtrommel ein siebartiges Schirmgitter angebracht. Zwischen dem Leitblech und dem Schirmgitter wird eine so große Spannungsdifferenz erzeugt, z. B. 4000 V, daß zur Erzeugung der Tonerwolke die Tonerpartikeln von den Trägerpartikeln getrennt werden. Die Lochgröße des siebartigen Schirmgitters, das als Entwicklungselektrode dient, ist so gewählt, daß die Tonerpartikeln zum Bildträger gelangen können, nicht jedoch die wesentlich größeren Trägerpartikeln. Das Schirmgitter und das Leitblech sind in diesem ersten Entwicklungsbereich so angeordnet, daß das gesamte Entwicklergemisch, welches von einem Becherförderwerk von oben zugeführt wird, zwischen das Schirmgit-

ter als Entwicklungselektrode und das Leitblech gelangt An diesen ersten Puderwolken-Entwicklungsbereich schließt sich ein zweiter Bereich an. in dem kein Schirmgitter und kein Leitblech mehr vorhanden ist und in dem das gesamte Entwicklergemisch wieder über die Bildtrommel kaskadiert In diesem zweiten Bereich wird von den Trägerteilchen, die vorher Tonerteilchen abgegeben haben. Toner aus den Hintergrundbereichen abgezogen.

Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist, daß zur Erzeugung eines sichtbaren Tonerbildes nicht nur die Kaskadenentwicklung verwendet wird, sondern daß darüber hinaus die aufwendige Puderwolken-Entwicklung verwendet werden muß. Es ist in der Praxis nicht einfach, ein so engmaschiges Schirmgitter herzustellen und zwischen das Leitblech und den Bildträger in enger Nachbarschaft einwandfrei vor dem Bildträger anzuordnen. Darüber hinaus ist es aufwendig, aber auch unerläßlich für diesen Fall eine so hohe Spannungsdif ferenz zur Erzeugung der Tonerwolke zu verwenden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder anzugeben, mit dem schwierig zu entwickelnde Bildeigenschaften, wie ausgedehnte schwarze Bereiche, kontinuierlich abgestufte Tönungen und kontrastarme Teile, einwandfrei beherrscht weden. Das Verfahren soll mit Hilfe der einfachen Kaskadentechnik in der Lage sein, qualitativ hochwertige und komplexe Bilder zu entwickeln und darüber hinaus in einfacher, kompakter und effektiver Weise realisierbar sein.

Diese Aufgabe wird bei der Anordung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die der Entwickler in einen relativ kleinen Entwicklerstrom und einen relativ großen Rei nigungsstrom geteilt ist und daß der relativ kleine Entwicklerstrom zwischen den Bildträger und die Entwicklungselektrode und der relativ große Reinigungsstrom unterhalb der Entwicklungselektrode im /weiten Bereich auf den Bildträger gelenkt ist.

In vorteilhafter Weise wird dieser erfindungsgemäßen Anordnung das latente Bild im eisten Bereich mit der Entwicklungselektrode zunächst überentwickelt und anschließend durch den auf den Bildträger kaskadierenden Reinigungsstrom von überschüssigem Toner wieder befreit. Dadurch wird erreicht, daß sowohl ausgedehnte schwarze Bildbereiche schwarz bleiben, Grautönungsabstufungen einwandfrei erfaßt werden und auch kontrastarme Bereiche einwandfrei entwikkelt werden, ohne daß auf dem weißen Hintergrund noch Tonerteilchen übrigbleiben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung dient die Entwicklungselektrode selbst mit einer Kante zur Teilung des Entwicklers in die beiden Ströme und ist andererseits so ausge- ss bildet, daß sie mit dem Bildträger einen gleichbleibend starken Spalt zur Bildung des Entwicklerfeldes formt. Der Entwicklerstrom macht etwa 5% des gesamten zugeführten Entwicklers aus und der Reinigungsstrom etwa 95%.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung bildet die Entwicklungselektrode an ihrem unteren Ende zusammen mit einem Leitblech eine Reinigungsdüse, die den Reinigungsstrom unter einem spitzen Winkel auf den Bildträger lenkt. Der spitze Winkel beträgt vorteilhafterweise etwa 15° oder mehr.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, daß die Entwicklungselektrode mit einem dem Ladungspotential des Bildträgers entgegengesetzten elektrischen Potential beaufschlagbar ist Damit wird zwischen der Entwicklungselektrode und dem Bildträger eine eindeutige und gute Feldkonfiguration geschaffen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die die Reinigungswirkung des Reinigungsstromes wesentlich erhöht ist vorgesehen, daß die Fließgeschwindigkeit des Reinigungsstromes relativ groß und dabei wesentlich größer als die Geschwindigkeit des Bildträgers ist Die Fließgeschwindigkeit beträgt dabei etwa das 4- bis 6fache der Geschwindigkeit des Bildträgers.

Das der erfindungsgemäßen Anordnung zugrunde liegende Arbeitsprinzip ist im wesentlichen durch den ersten Schritt der Überentwicklung des Bildes im Bereich der Entwicklungselektrode und anschließend durch die Reinigung von überschussigem Toner durch die Zuführung des Reinigungsstromes gekennzeichnet. Der Schritt der Überentwicklung wird vorzugsweise durch die Benutzung einer geerdeten Entwicklungselektrode durchgeführt, durch die das elektrostatische Feld ausgerichtet wird, das auf Grund des latenten elektrostatischen Bildes auf dem Bildträger vorhanden ist. Der Toner wird durch die Kaskadierung einer Mischung von Toner- und Trägerpartikeln dem ausgerichteten Feld ausgesetzt. Dieses ausgerichtete Feld bewirkt durch die geerdete Entwicklungselektrode, daß die elektrosiatischen Kraftlinien in einem Richtungssinn ausgerichtet sind, um die Ladungsträger, wie es die Tonerpartikeln darstellen, sämtlich in dieselbe Richtung zu bewegen. Das elektrostatische Bild ist durch die Variationen in der Größe dieses in einer Richtung ausgerichteten Felds bestimmt, wie es durch die lokalen Ladungsschwankungen bestimmt wird. Dementsprechend wird der Toner, der dem von der Entwicklungselektrode in einer Richtung ausgerichteten Feld ausgesetzt wird, durch die elektrostatische Kraft allen Teilen der geladenen Fläche zugeleitet. Dabei wird entsprechend der größeren Feldstärke mehr Toner in den höher geladenen Bereichen abgelagert. Das auf diese Weise überentwickelte Bild weist einen grauen Hintergrund auf. und entsprechend der Abwesenheit von weißen, reinen Bereichen hat das Bild generell ein graues, kontrastarmes Aussehen.

Das auf diese Weise überentwickelte Bild wird durch die Bewegung des Bildträgers aus dem Bereich der Entwicklungselektrode herausgeführt Auf diese Weise wird das ursprüngliche vorhandene, in zwei Richtungen ausgerichtete elektrostatische Feld wieder hergestellt, das von den lokalen Unterschieden in der elektrostatischen Flächenladung herrührt. Die Kraftlinien dieses in zwei Richtungen ausgerichteten Fe!des haben die Tendenz, daß Partikeln, die mit einer bestimmten Polarität geladen sind, bemüht sind, aus Bereichen niedriger Gegenladung in Bereiche hoher Gegenladungen bewegt zu werden. Das η zwei Richtungen ausgerichtete Feld schafft somit die Grundlage dafür, daß Partikeln aul Hintergrundbereichen von der Entwicklungsfläche leicht entfernt werden können und daß Partikeln au den Bildbereichen fest auf der Entwicklungsfläche zu rückgehalten werden. Obwohl die damit verbundener Kräfte relativ niedrig sind, beinhalten sie die Grundlagi für diese Bewegung, die, wenn sie gemäß der Erfindunj mit einem Bewegungsmechanismus, wie einer weiterei Kaskadierung mit elektrostatisch anziehenden Träger partikeln verbunden wird, eine selektive Reiniguni

durch Entfernung derjenigen Tonerpartikeln, die auf Grund des in zwei Richtungen ausgerichteten Feldes leicht entfernt werden können, durchführbar machen, ohne daß gleichfalls Tonerpartikeln entfernt werden, die durch dieses in zwei Richtungen ausgerichtete Feld auf den Bildbereichen zurückgehalten werden.

Das Ergebnis dieses Zweischritt-Entwicklungsverfahrens ist ein qualitativ hochwertiges und kontrastreiches sichtbares Bild des ursprünglich latenten Bildes, das vollständig gedeckte schwarze Bereiche enthält, weiche Grautönungsübergangsbereiche richtig wiedergibt und zutreffend getönte kontrastarme Bereiche aufweist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der damit erreicht wird, liegt in dem größeren Toleranzbereich des Systems bei Wechsel der Tonerkonzentration im Entwicklergemisch.

Im folgenden wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnungen y.ur Durchführung dieses Verfahrens näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen

F i g. I eine schematische Seitenansicht eines elektrostatischen Fotokopiergerätes mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen im Schnitt,

F i g. 2 ein vergrößertes Schnittbild eines Teils des elektrostatischen Fotokopiergerätes von Fig. 1, das Details des Kaskadenentwicklungssystems gemäß der Erfindung zeigt,

F i g. 3 eine vergrößerte graphische Darstellung eines Teils der Entwicklungsfläche, die ein elektrostatisches Ladungsbild trägt, wie es gemäß der Erfindung entwickelt werden kann,

F i g. 4 ein Schnittbild durch eine Entwicklungsfläche, die das in F i g. 3 gezeigte Bild trägt, mit den typischen elektrostatischen Feldkonstellationen, die der Arbeitsweise der Erfindung zugrunde liegen.

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines elektrostatischen Fotokopierers ähnlich dem in F i g. 1 gezeigten, jedoch etwas modifiziert,

F i g. 6 eine schematische Ansicht der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen elektrostatischen Fotokopierer mit präpariertem Papier.

In F i g. 1 ist ein typisches Fotokopiergerät 10 schematisch dargestellt, das eine Arbeitstrommel 11 mit einer fotoleitfähigen Entwicklerfläche, dem Bildträger 12, für die Bewegung entlang eines Bewegungspfades 13 enthält, um damit die aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen zu erreichen. Mit einer Koronaladestation 14, die aus Koronaladedrähten besteht, beginnt effektiv die Bearbeitung. Bei dieser Station 14 wird der Bildträger 12 einheitlich auf eine hohe negative Polarität aufgeladen. Der Bildträger 12 wird danach zu einer Belichtungsstation 15 weiterbewegt bei der er mit dem Licht- und Schattenbild einer Vorlage 16 belichtet wird, die synchron mit der Bewegung der Arbeitstrommel 11 aui den Bildträger 12 projiziert wird. Die Ladung auf dem Bildträger 12 wird in den vom Licht getroffenen Bereichen selektiv entladen, um ein latentes Bild 60 von verschiedener elektrostatischer Ladung *u bilden. Dieses Ladungsbild 60 ist detaillierter in den F i g. 3 und 4 beschrieben. Das latente Ladnngsmuster besteht aus lokal hoch aufgeladenen negativen Bereichen und weniger hoch aufgeladenen negativen Bereichen. Die Ladung dieser Bereiche entwickelt ein Flächenfeld, das selektiv Tonerpartikeln anziehen kann, die auf entgegengesetzte bzw. positive Polarität aufgeladen sind.

Der Bildträger 12 passiert als nächstes eine Entwick-Jangsstation 17. bei der elekiroskoptsche Tonerparti kein 20 den das latente Bild 60 bildenden Feldern ausgesetzt und selektiv zu den hoch geladenen negativen Bereichen angezogen werden, die durch das Licht bei der Entwicklungsstation 15 nicht entladen wurden. Das Muster der angehäuften Partikeln 20 bildet ein physisches und sichtbares Bild 30, das dem latenten Bild 60 entspricht.

Das auf diese Weise erzeugte physische Bild 30 kann auf irgendeine bekannte Art ausgewertet bzw. benutzt

ίο werden, wie es allgemein durch die Bildverwertungsstation 40 angezeigt ist. Eine bekannte Verwertung beinhaltet die Übertragung des sichtbaren Tonerbildes 30 auf die Fläche eines separaten Bildträgers, wie beispielsweise Papier 31. Die Übertragung wird durch eine Bildübertragungs-Koronastation 41 durchgeführt, durch die auf elektrostatische Weise das Bild 30 von de:n Bildträger 12 abgezogen und auf das Papier 31 übertragen wird. Eine Fixierstation 42 fixiert das übertragende Bild auf dem Papier 31 und schafft somit eine feste Kopie 32 der Vorlage 16. Der Bildträger 12 gelangt danach zu einer Reinigungsstation 18, bei der übriggebliebene Tonerpartikeln entfernt werden, bevor eine Wiederaufladung des Bildträgers 12 durch die Koronaladestation 14 für einen weiteren Kopiervorgang erfolgt.

Alternativ ist ein ähnliches elektrofotografisches System 10' bekannt, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. das einen fotoleitenden Streifen, eine Entwicklungsfläche oder einen Bildträger 12' aufweist der gleichzeitig die letztgültige permanente Kopie darstellt. In diesem Fotokopierer 10' wird der Bildträger 12' durch die Koronaladestation 14' aufgeladen, bei der Station 15' belichtet und schließlich bei der Entwicklungsstation 17' entwickelt. An Stelle einer Übertragung wird das physika Tische Bild der Entwicklungsfläche 12' direkt benutzt, indem diese sofort in eine Fixierstation 42' eingeführt wird, wobei das entwickelte physikalische Bild fixiert wird. Auf diese Weise wird eine permanente Kopie 32' hergestellt. Auch auf ein derartiges Kopiergerät läßt sich die Erfindung vorteilhaft anwenden.

Gemäß der Erfindung ist eine verbesserte Entwicklungsstation 17 vorgesehen, die in vergrößerter Darstellung mit mehreren Details in F i g. 2 dargestellt ist. Es ist offensichtlich, daß die dort beschriebenen Prinzipien genauso auf die Entwicklungsstation 17' des in F i g. 6 dargestellten Systems angewendet werden können als auch auf andere elektrofotografische Systeme. Grundlegend für die verbesserte Entwicklungsstation 17 ist eine Überentwicklungs-Unterstation 50 mit einer Entwicklungselektrode 51 und einer Büdremigungs- oder unterstation 52 direkt unterhalb der Überentwickln ngs-Unterstation 50. Die Entwicklungsstation 17 enthält geeignete mechanische Vorrichtungen für die Einführung eines Entwicklergemisches 21 aus Tonerpartikeln 20 und Trägerpartikeln 22 zu den Unterstationen 50 und 52.

Einer Zuführungskammer S3 wird mittels eines Eimerförderbandes 54 das Zweikomponente-Entwick lungsgemisch 21 zugeführt Zusätzliche Tonerpartikeln können von einem Tonervorratsbehälter 23 (gemäß F i g. 1) zugeführt werden, sobald Toner verbraucht ist. Wie es bekannt ist werden die reibungselektrischen Flächeneigenschaften der Trägerpartikem 22 und der Tonerpartikeln 20 derart ausgewählt daB Reibung zwisehen ihnen, wie es beispielsweise in einem Entwicklersammelbehälter 54a auftritt eine positive Ladung auf den Tonerpartikeln 20 und eine entsprechende negative Ladung auf den Träperpartikeln 22 entsteht. Vor

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zugsweise werden Trägerpartikeln aus runden Stahlkugeln 24 in der Größenordnung zwischen 300 und 600 μ Durchmesser verwendet, die mit einer dünnen Schicht 25 aus reinem Polytetrafluoräthylenharz überzogen sind. Die positive Ladung der Tonerteilchen 20 veranlaßt ihre Ablagerung auf den hoch negativ aufgeladenen Bereichen des elektrostatischen latenten Bildes 60 (vgl. F i g. 1, 3 und 4), und die negative Ladung auf den Trägerpartikeln 22 veranlaßt die Anziehung der Tonerpartikeln 20 überall dort, wo diese nicht in der richtigen Weise durch Teile des elektrostatisch latenten Bildes 60 angezogen worden sind. Die Entwicklungselektrode 51 der Unterstation 50 ist über dem Bildträger 12 angeordnet und diesem in ihrer Form angepaßt. Sie ist über eine Leitung 51a mit Erde verbunden. Die Entwicklungselektrode 51 ist von dem Bildträger 12 durch einen Zwischenraum 55 getrennt und verursacht ein in einer Richtung ausgerichtetes elektrostatisches Feld, wie es in Verbindung mit F i g. 4 im folgenden in größeren Details beschrieben wird. Eine erste Düse oder Zuführungsöffnung 56 führt einen Fluß 26 aus Entwicklergemisch 21 in den Zwischenraum 55 zwischen die Entwicklungselektrode 51 und den Bildträger 12 ein, um ein sichtbares Bild 34 durch Ablagerung von Tonerpartikeln 20 zu ermöglichen. Das sichtbare Bild 34 wird erfindungsgemäß hier überentwickelt, d. h. daß Tonerpartikeln 20 sowohl auf gewünschten Bildpartien als auch auf Hintergrundbereichen durch den Einfluß des Feldes der Entwicklungselektrode 51 abgelagert werden.

Ein Teil des Entwicklungsgemisches 21 wird durch eine Kante 516 der Entwicklungselektrode 51 so abgeführt, daß er hinter der Entwicklungselektrode direkt vorbeiläuft und zu einer Reinigungszuführuhg 57 gelangt, um dort als Reinigungsstrom 27 zur Bildreinigungsstation 52 zu gelangen. In diesem Reinigungsfluß 27 ziehen negativ geladene Trägerpartikeln 22 im Entwickler 21 direkt die überschüssigen Tonerpartikeln 20 von dem Bildträger 12 ab. Außerdem reaktiviert oder aktiviert der Reinigungsstrom 27 diejenigen Trägerpartikeln 22, die von der ersten Zuführungsföffnung 56 stammen, wenn diese aus dem Bereich zwischen der Entwicklungselektrode 51 und dem Bildträger 12 heraustreten. Um beide Vorgänge zu optimieren, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Reinigungsöffnung 57 in einem wesentlichen spitzen Winkel 57a von etwa 17° oder größer gegen den Bildträger 12 zu richten. Darüber hinaus ist es vorteilhaft für den Reinigungsstrom, etwa 95% des gesamten Flusses durch beide Zuführungsöffnungen 56 und 57 vorzusehen. Weiterhin ist es wesentlich, daß der Reinigungsstrom 27 eine relativ hohe Geschwindigkeit hat wobei vorteilhafterweise eine Geschwindigkeit zwischen etwa 1 und 1.25 m pro Sekunde (40 bis 50 inch pro Sekunde) aufweist, während sich der Bildträger 12 mit einer Geschwindigkeit von etwa 23.6 cm pro Sekunde (93 inch pro Sekunde) bewegt Dieser beschriebene Reinigungsvorgang entfernt überflüssige Tonerpartikeln von Hintergrundbereichen 33 des überentwickelten Bildes 34. um somit ein qualitativ hoch stehendes endgültiges sichtbares BHd 30 zu erzeugen, mh Bildbereichen 35. die in richtiger Weise ausgedehnte schwarze Bereiche, sanft abgetönte Obergänge und kontrastarme Bereiche in einwandfreier Weise wiedergeben.

Die genaue Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt F i g. 3 zeigt Hi Draufsicht einen Ausschnitt des Bildträgers 12 mit dem elektrostatischen Ladungsmuster 80. dessen relative negative Ladungspegel durch verschieden gewählte Schattierungsdichte dargestellt ist. Das Bild 60 enthält Ladungsmuster, die ausgedehnten schwarzen Bereichen hoher elektrostatischer Ladung entsprechen und mit 61 bezeichnet sind, Hintergrundbereiche niedriger elektrostatischer Ladung, die mit 62 bezeichnet sind, dazwischenliegende oder kontraslarme Bereiche von modifizierter elektrostatischer Ladung, die mit 63 bezeichnet sind, und Bereiche mit kontinuierlichem Übergang, die mit 64 bezeichnet sind. Diese typischen Ladungsmuster sind auch in dem Schnittbild der F i g. 4 dargestellt. Sie sind durch die Anzahl der Minuszeichen, die über der Fläche des Bildträgers 12 angebracht sind, dargestellt. Der Bildträger 12 enthält eine leitende Rückseite 12a, die über einen Draht 12b geerdet ist. Die leitende Entwicklungselektrode 51 ist mit einem gewissen Abstand über einem Teil des Bildträgers 12 ange bracht und über die Leitung 51a ebenfalls geerdet.
Wie in F i g. 4 links von der Entwicklungselektrode 51 dargestellt ist, erstrecken sich zwischen den Bereichen verschiedener elektrostatischer Ladung das Feld bildende Kraftlinien 65. Es kann angenommen werden, daß diese Kraftlinien 65 eine Richtung im Hinblick auf geladene Teilchen bestimmter Polarität aufweisen. Es sei insbesondere angenommen, daß diese Richtung von einem positiv geladenen Teilchen zu einem negativ geladenen Teilchen des Bildes 60 gerichtet ist. was durch die Pfeile der Kraftlinien 65 angezeigt ist. Damit ist gleichzeitig die Richtung angezeigt, in der diese Partikein sich zu bewegen trachten. Weil diese Pfeile von manchen Bereichen des Bildträgers 12 weg und zu anderen Bereichen hin gerichtet sind, ist das Feld 66 als in zwei Richtungen ausgerichtet definiert. Auf diese Weise wird ein positiv geladener Tonerpartikel 20, der den Kraftlinien 65 ausgesetzt ist, die Tendenz haben, sich auf den hoch negativ aufgeladenen Bereichen 61 des latenten Bildes 60 abzulagern. Die Kraft des Feldes, das durch die Kraftlinien 65 dargestellt ist hängt jedoch nicht nur von den Ladungspegeln an den Enden der Kraftlinien ab. sondern ebenso von dem Abstand oder der Länge dieser Linien. Das kräftigste elektrostatische Feld ist dementsprechend an den Kanten oder den Übergangsbereichen zwischen nebeneinanderliegenden Bereichen verschiedener Ladung vorhanden. Emsprechend entgegengesetzt sind relativ schwache Felder in der Mitte der Teile 67 eines ausgedehnten schwarzen Bereiches 61 vorhanden.

Im Gegensatz zu dem in zwei Richtungen ausgericnteten Feld in dem linken Teil der F i g. 4, verursacht die Anwesenheit der geerdeten leitenden Entwicklungselektrode 51 ein in einer Richtung ausgerichtetes elektrostatisches Feld 69, das durch die Kraftlinien 68 dar gestellt ist Die Kraftlinien 68 erstrecken sich von der niedrigsten Ladung bzw. Erde bei der Elektrode 51 zu

SS den negativen Ladungen verschiedener Größe über die gesamte Räche, die von der Elektrode 51 überdeckt wird. Die Kraftlir.ien 68 sind ade zum Bildträger 12 hin ausgerichtet sowohl in den niedrigen negativen Hinter grundbereichen als auch in hoch negativen Bildbereite chen und weisen dieselbe Länge auf. Auf diese Weist ist die Kraft des Feldes 69, die die Ablagerung posrtn geladener Partikeln auf dem Badträger 12 veranlaßt πτ wesentlichen proportional dem lokal vorhandenen La dungsmuster des latenten Bildes 60. Darüber hinaus «r

6s höht die Anwesenheit von Erdpotential an einem EnA der das Feld darstellenden Kraftlinien 68 das gesamt« Feld und erhöht die Tendenz, daß Toner auch auf dei kontrastarmen Bereichen 63. an denen nur eine gering«

negative Ladung durch die partielle Entladung bei der Belichtungsstation 15 übriggelassen worden ist, abgelagert werden.

Die besonderen Charakteristika dieser verschiedenen und bestimmten Felder, nämlich des in zwei Riehtungen ausgerichteten Feldes 66, wie es auf beiden Seiten der Elektrode 51 vorhanden und dargestellt ist, und das in einer Richtung ausgerichtete Feld 69, wie es im Bereich der Elektrode 51 erzeugt und dargestellt ist, sind zur Erzielung der vorteilhaften Ergebnisse gemäß der Erfindung ausgenutzt worden. Das besondere Charakteristika des in einer Richtung ausgerichteten Feldes 69 ist die Ablagerung von Toner auf dem Bildträger 12 gemäß dem elektrostatisch latenten Bildmuster. Da der Bildträger 12 niemals vollständig entladen ist, wird dieses Feld Toner in den Hintergrundbereichen 62 ablagern, in denen kein Toner gewünscht wird. Nachdem ein sichtbares Bild durch Tonerablagerung auf diese Weise erzeugt worden ist, wird der Bildträger 12 aus dem Bereich der Elektrode 51 herausbewegt, um das in zwei Richtungen ausgerichtete Feld wieder herzustellen, mit seiner Tendenz, positiv geladene Partikeln von seinem Hintergrund 62 zu entfernen und positiv geladene Partikeln in seinen Bildbereichen 61 anzuziehen und dort zu halten, wie es durch die Pfeile der Kraftlinien 65 angedeutet ist. Obwohl die Feldstärke ungenügend sein kann, um die Hintergrundbereiche 62 spontan und vollständig zu reinigen, unterstützt diese Feldstärke das selektive Reinigen durch einen geeigneten Reinigungsstrom. Wenn ein Reinigungsstrom vom Trägermaterial 22 über das überentwickelte physische Bild 34 gelenkt wird, wie es in Verbindung mit F i g. 2 dargestellt ist, dann werden dementsprechend die Tonerpartikeln 20 von den Hintergrundbereichen entfernt, in denen die Kraftlinien 65 die Entfernung begünstigen, Tonerpartikeln werden aber nicht in gleicher Weise von den Bereichen entfernt, wie beispielsweise der Mitte 67 des ausgedehnten schweren Bereiches 61. indem schwache Kraftlinien 66 die Zurückhaltung der Tonerpartikeln begünstigen.

Obwohl die Erfindung besonders im Zusammenhang mit einem Entwicklungssystem des Kaskadentyps beschrieben worden ist, der seinerseits besonders und konventionell einfach ist, ist es offensichtlich, daß die besonderen Vorteile der Erfindung durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien, des Überentwickeins und anschließenden Reinigens, auch auf andere Entwicklungs- und Reinigungssysteme angwendet werden können. Beispielsweise kann die Benutzung der bekannten Magnetbürstentechnik angewendet werden. Darüber hinaus kann, wie in F i g. 5 dargestellt, die Entwicklungselektrode 51, wenn dies notwendig ist, an eine elektrische Spannungsquelle 58 angeschlossen werden, die vorzugsweise eine Polarität aufweist, die entgegengesetzt der des elektrostatischen Bildes 60 ist, in diesem Falle positiv, um dadurch die Ablagerung des Toners auf das elektrostatische Muster insgesamt anzuheben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dann nicht praktiziert werden, wenn die Entwicklungselektrode mit derselben Polarität wie das elektrostatische Bild vorgespannt ist und wenn die Größe gleich oder größer ais die der Polarität der Hintergrundbereiche des elektrostatischen Bildes ist, weil auf diese Weise das erforderliche in einer Richtung ausgerichtete Feld nicht erzeugt wird, sondern vielmehr ein in einer Richtung ausgerichtetes Feld niedrigerer Stärke erzielt wird, das nicht in der Lage ist, kontrastarme Bereiche, wie beispielsweise die mit 63 in F i g. 4 dargestellten, in einwandfreier Weise zu entwickeln. Es ist von besonderem Vorteil, eine positiv vorgespannte Entwicklungselektrode dann zu benutzen, wenn eine Entwicklungsmischung niedriger Entwicklungskapazität angewendet wird, wie sie beispielsweise dann vorhanden ist, wenn Sand- oder Glasträger in der Mischung verwendet werden. Von besonderem Vorteil ist die Anwendung von Trägerpartikeln 22, die einen leitenden Kern 24 aufweisen. Die Benutzung eines leitenden Trägerpartikels verstärkt das variierende elektrostatische Feld schon von sich aus. besonders bei der Anwesenheit der Entwicklungselektrode. Der Träger hat auf diese Weise die große Fähigkeit der Ablagerung von Tonerpartikeln, so daß es an sich nicht erforderlich ist. durch eine Vorspannungsquelle für die Entwicklungselektrode das Kopiergerät zusätzlich komplexer zu gestalten.

Im Falle, daß die Schwerkraft den Reinigungsfluß nicht auf eine wesentlich höhere Geschwindigkeit als die gewünschte Geschwindigkeit des Bildträgers beschleunigt, kann ein zusätzliches Moment durch Hinzufügung eines mechanischen Beschleunigers aufgebracht werden. Hierzu wurde die Anordnung eines Magnetes innerhalb eines sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden, mit einem Gitter umgebenden Zylindefs als besonders wirkungsvoll für die Hinzufügung eines Moments zu den magnetischen Trägern, wie beispielsweise Stahlkugeln, erkannt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: w

1. Anordnung zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsbildes, welches auf einem bewegbaren Bildträger vorhanden ist, mit einer Entwicklungselektrode und einem Zweikomponentenentwickler, wobei Entwicklergemisch zwischen die Entwicklungselektrode und den Bildträger eingeführt und über den Bildträger kaskadiert wird, und bei der das elektrostatische Bild in einem ersten Bereich, in dem die Entwicklungselektrode angeordnet ist, entwickelt und durch den in einem zweiten Bereich anschließend über den Bildträger kaskadierenden Strom von Entwicklergemisch mit für Toiierpartikeln elektrisch anziehendem Material von vorhandenem, Hintergrund-Toner wieder gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (516, 56, 57) vorgesehen ist. durch die der Entwickler (21) in einen relativ kleinen Entwicklerstrom (26; etwa 5%) und einen relativ großen Reinigungsstrom (27: etwa 95%) geteilt ist, und daß der relativ kleine Entwicklerstrom (26) zwischen den Bildträger (12) und die Entwicklungselektrode (51) und der relativ große Reinigungsstrom (27) unterhalb der Entwicklungselektrode (51) im zweiten Bereich auf den Bildträger (12) gelenkt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungselektrode (51) mit einer Kante (516) zur Teilung des Entwicklers (21) in die beiden Ströme (26, 27) versehen ist und so ausgebildet ist. daß sie mit dem Bildträger (12) einen gleichbleibend starken Spalt (55) zur Bildung des Entwicklerfeldes (69) formt

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungselektrode (51) an ihrem unteren Ende zusammen mit einem Leitblech eine Reinigungsdüse (57) bildet, die den Reinigungsstrom (27) unter einem spitzen Winkel (57a) auf den Bildträger (12) lenkt

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (57a) etwa 15° oder mehr beträgt.

5. Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungselcktrode (51) mit einem dem Ladungspotential des Bildträgers (12) entgegengesetzten elektrischen Potential beaufschlagbar ist.

6. Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließgeschwindigkeit des Reinigungsstromes (27) relativ groß und dabei wesentlich größer (etwa 4- bis 6fach) ist als die Geschwindigkeit des Bildträgers (12).